Materias ceramicos

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UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA 
CAMPUS DE ILHA SOLTEIRA 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL 
MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO CIVIL 2 
PROF. Dr. MARCO ANTÔNIO DE MORAIS 
ALCÂNTARA. 
Notas de aula 2008 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 2
Capítulo 1 
MATERIAIS CERÂMICOS 
 
1) Histórico: 
 A história dos materiais cerâmicos tem 
início com a descoberta das propriedades 
tecnológicas do barro, através do contato do 
homem com os materiais naturais ao longo da 
história das civilizações. As principais 
propriedades da matéria prima, o barro, são: a 
plasticidade quando umedecido, o ganho de 
resistência mecânica após a secagem deste, e as 
transformações mineralógicas provocadas pelo 
efeito do calor. 
 Pode-se ainda acrescentar a ocorrência do 
vidrado dos materiais cerâmicos, de modo a se 
diferenciar entre estes os de maior ou menor 
grau de vitrificação. 
 A história dos materiais cerâmicos envolve 
desde a sua utilização sob condições primitivas 
em habitações e utensílios, até a evolução 
tecnológica, com a evolução dos fornos, 
processos de seleção de matéria prima, e 
aperfeiçoamento dos processos de secagem. Surge 
então a cerâmica de alta tecnologia. Hoje, a 
 3
Engenharia de materiais considera os materiais 
como classificados em cerâmicos, metálicos, ou 
orgânicos. 
 
2) Aspectos relevantes para o estudo dos 
materiais cerâmicos: 
 São relevantes o tipo de matéria prima 
básica, o barro, o processo de produção, e a 
caracterização do produto. 
 O primeiro deles decorre de que a partir de 
diferentes fontes de matéria prima pode-se 
obter materiais com diferentes propriedades, as 
quais se refletem no produto final. 
 O processo de produção se torna importante 
pois está associado às diferentes condições da 
matéria prima, e das características que devem 
ser impostas ao material. Observe que um 
material que vai ser prensado deve ser menos 
úmido do que aquele que vai ser submetido à 
extrusão( passagem forçada por um bocal, de 
modo a receber a conformação apropriada). 
 A caracterização é o resultado do tipo de 
matéria prima utilizada e do processo de 
produção adotado, e dela dependem as 
 4
propriedades finais do produto; e o desempenho 
deles em edificações. 
 
3) Os materiais cerâmicos e a ciência dos 
materiais: 
 Os materiais cristalinos se caracterizam 
por apresentarem arranjo ordenado dos átomos 
que o constituem, de modo a formar desenhos 
repetitivos que podem se estender conforme as 
três direções. Os arranjos formados podem ser 
enquadrados conforme os tipos básicos definidos 
pela mineralogia. Os materiais amorfos não 
possuem esta propriedade. Os materiais 
cerâmicos constituem-se em uma fase atípica: 
apresentam regularidade na organização dos 
minerais, mas não à longa distância para um 
determinado tipo, e compõem-se de uma 
infinidade de tipos de minerais. Este fato 
condiciona um reflexo direto em suas 
propriedades: a elevada resistência mecânica 
que pode ser alcançada, e o elevado módulo de 
elasticidade, de modo que as deformações 
admissíveis nestes materiais são mínimas, sem 
que ocorra a ruptura. 
 
 5
4) A matéria prima básica: 
 4.1) Características gerais: A matéria 
prima dos materiais cerâmicos é o barro, o qual 
pode conter teores variáveis de argila. Argilas 
são os materiais terrosos com o diâmetro máximo 
de partícula de até 0,002mm. As argilas podem 
ser de forma lamelar ou não, com predominância 
amorfa ou cristalina, e são dotadas de elevada 
superfície específica. O barro compõe-se 
basicamente de: argilominerais, óxidos de 
ferro, sílica(areia), matéria orgânica, água, 
carbonatos, sais, álcalis, etc. A forma de 
argilominerais predominantes pode variar, 
conforme a sua procedência. 
 
 4.2) Propriedades e importância da matéria 
prima básica: Como propriedades importantes da 
matéria prima têm-se a plasticidade, a 
retração, o efeito do calor, a fusibilidade, e 
a resistência mecânica. 
 As contribuições dos componentes principais 
nas propriedades do barro podem ser : 
 a) Argilomineral: Estes contribuem 
proporcinando plasticidade, retração, ou 
infusibilidade, as quais variam conforme o tipo 
 6
básico do argilomineral. Por exemplo, a 
caulinita tende a ser menos plástica e menos 
fusível, a montmorilonita tende a ser mais 
plástica e mais fusível, e os materiais mais 
plásticos de modo geral precisam de mais água 
para alcançar a trabalhabilidade requerida pelo 
processo de produção, tendendo então a 
apresentar maior retração. 
 b) Sílica: Reduz a plasticidade e a 
retração. São utilizados como corretivos de 
plasticidade. 
 c) Óxidos de ferro: Aumentam a 
fusibilidade, e diminuem a refratariedade. 
 d) Cálcio: Aumenta a fusibilidade. 
 e) Sais: Podem produzir eflorescencia na 
peça final. São preocupantes. 
 f) Matéria orgânica: atribui porosidade à 
peça. 
 
 4.3) Tipos de barro mais conhecidos: 
Referenciados ao tipo de argila,pode-se falar 
que dentre as argilas mais citadas pela 
indústria cerâmica têm-se o caulim, de menor 
plasticidade quando comparado a outros tipos, e 
praticamente infusível (com predominancia de 
 7
caulinita); as argilas “ball-clays”, 
apresentando boa plasticidade e também certo 
grau de refratariedade ( com mineralogia 
distribuída entre caulinita, mica, quartzo, 
montmorilonita e outros minerais menos 
frequentes) ; as argilas refratárias ( com 
predominância de caulinita e contendo outros 
minerais associados); e a argila comum. Esta 
última é a mais variada de todas, podendo 
trazer também muitos compostos indesejados. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 8
 O quadro 1, abaixo, apresenta a composição 
básica do barro para a produção de alguns 
materiais cerâmicos: 
 
Quadro 1 : Tipos de barros e de composição 
conhecidos para a fabricação da cerâmica. 
Corpos 
cerâmi-
cos 
“ball 
clays” 
Caulim Felds-
patos 
Quartzo Calcário
Azulejo 30 20 - 40 10 
Grês 
sanitá-
rio 
20-30 20-30 15 35 - 
Porcela
na 
elétri-
ca 
30 20 25 25 - 
Fonte: GOMES (1988) 
 
4.4) Importância das propriedades da matéria 
prima para o processo de produção: 
 
 - Plasticidade: É desejável para a 
conformação do produto, em todos os casos, mas 
 9
é controlada quanto à condição de retração ( um 
material muito plástico geralmente apresenta 
também elevada retração). 
 - Retração: É indesejável quando em 
condição desfavorável, pois pode comprometer 
peças nas fases de secagem ou na queima, quando 
não ocorre de forma homogênea (produzindo 
trincas ou empenamentos), mas é útil em algums 
tipos de moldagem, como no processo “barbotina” 
( o material é vertido semi-fluido em moldes 
apropriados, e descolam no momento oportuno 
quando da secagem da peça). 
 - Efeito do calor: Confere à matéria prima 
as transformações mineralógicas, e o vidrado . 
 - Fusibilidade: Condiciona a formação do 
vidrado. Alguns barros são mais fusíveis do que 
outros, e utilizados quando se deseja o 
material mais vitrificado. 
 - Resistência mecânica: É util para o 
manuseio das peças, durante o processo de 
produção. 
 
 
 
 
 10
 
5) O processo de produção: 
 
 O processo de produção pode ser resumido 
em: 
 - Extração do barro; 
 - preparo da matéria prima( eliminação de 
impurezas, correção granulométrica, 
umidificação); 
 - moldagem( manual, extrusão, prensagem); 
 - secagem( natural, ar quente, radiação 
infra-vermelha); 
 - cozimento; 
 - esfriamento. 
 
 Algumas peças recebem pintura especial e 
retorno ao cozimento para a fixação do vidrado 
(como no caso das louças sanitárias). 
 
6) Cuidados no processo de produção: 
 
 A umidade deve ser compatível com o tipo de 
moldagem; 
 - a secagem deve ser compatível com a 
retração, de modo que ela seja controlada; 
 11
 - a velocidade de aquecimento na queima 
deve ser compatívelcom a velocidade de 
retração ou deformação das peças, para que não 
ocorra retrações desuniformes, empenamentos ou 
fendilhamentos; 
 - o material não deve ser submetido ao 
calor quando ainda úmido; 
 - a queima deve ser compatível com com o 
cozimento e grau de vitrificação desejados. 
 
7) Propriedades gerais dos materiais cerâmicos: 
 
 As principais propriedades dos materiais 
cerâmicos podem ser dadas por: 
 - Porosidade. É função da quantidade de 
vazios do material, e pode condicionar a maior 
ou menor absorção do material. 
 - Grau de vitrificação. É função da 
quantidade de vidro formado durante o processo 
de queima, torna a superfície mais lisa e 
resistente. É uma propriedade necessária para 
determinados tipos de materiais quando no seu 
desempenho, como no caso das telhas, manilhas 
cerâmicas, ladrilhos , etc. 
 12
 - Peso específico aparente. É a relação 
entre o peso do material e o volume deste, 
incluindo os vazios. Pode variar em função do 
tipo e condição da argila, e do processo de 
moldagem. A densidade média das cerâmicas se 
situa em torno de 2,3 g/cm3 
 - Resistência ao desgaste. É a resistência 
à abrasão. Como já discutido, pode ser 
favorecido pelo grau de vitrificação. 
 - Absorção. É a quantidade de água que pode 
ser incorporada ao material em razão do contato 
que pode ocorrer entre estes. Pode ser 
favorecida como a porosidade e composição do 
material, podendo este ser mais ou menos 
higroscópico. 
 - Permeabilidade. É a passagem de água pelo 
interior do material. Depende da existência de 
poros e da comunicação entre eles. A ascenção 
capilar é um fenômeno peculiar aos tubos finos. 
Em face dos poros do material poderem formar 
pequenos vasos capilares, a ascenção capilar é 
frequente em tijolos cerâmicos. 
 - Resistência mecânica. É a resistência aos 
esforços mecânicos. Depende da densidade 
alcançada e das ligações químicas formadas. 
 13
Certamente por último é variavel com o tipo de 
argila utilizada, e com o processo de produção. 
Até cerâmica estrutural tem sido produzida a 
partir de tijolos cerâmicos. A resistência à 
compressão referida à àrea bruta do bloco 
cerâmico se situa entre 1,5 a 2,5 MPa para 
blocos de vedação, e de 4,0 a 10,0 MPa para 
blocos portantes. 
 - Comportamento frente ao calor. A cerâmica 
se degrada frente a uma fonte elevada de calor, 
devido aos diferentes minerais que a compoem, 
os quais possuem diferentes coeficientes de 
dilatação. Os materiais que suportam altas 
temperaturas se denominam “refratários”, e são 
produzidos a partir de argilas refratárias. O 
coeficiente médio de dilatação para o tijolo de 
construção é apresentado em VAN 
WLACK(1970)próximo a 9,0x10-6 cm/cm/0C. Valores 
para comparação podem ser dados por 11,7x10-6 
para o aço(1020), e 2,7x10-6 cm/cm/0C para o 
vidro de borosilicato. 
 - Comportamento quanto às deformações por 
esforços mecânicos: a cerâmica é um material 
frágil, com ruptura brusca frente aos esforços 
 14
mecânicos. A cerâmica apresenta também baixa 
resistência mecânica frente aos impactos. 
 
 -Resistência frente aos agentes químicos. A 
cerâmica está sujeita à ação do intemperismo. 
 
 -Isolamento térmico: os materiais cerâmicos 
apresentam desempenho favorável,não se 
constituindo em grandes isolantes, mas com 
grandes vantagens sobre outros materiais sob 
este aspecto. Conforme VAN WLACK (1970) a 
condutibilidade térmica para o tijolo de 
construção é de 0,0015 Cal.cm./0 C.cm2.s. Para 
fins de comparação, têm-se que o vidro de 
borosilicato apresenta 0,0025, a lã de vidro 
0,0006, o polietileno 0,0008, o aço 0,12, e o 
alumínio 0,53 Cal.cm./0 C.cm2.s. No sentido de 
uma escala, têm-se a lã de vidro, os polímeros 
e a cortiça como materiais isolantes; a seguir 
têm-se a madeira e o concreto celular como 
materiais de baixa condutibilidade, o vidro e 
os material cerâmicos como intermediários, e 
finalmente, o concreto, o cimento amianto e os 
materiais metálicos são os que apresentam o 
mais baixo desempenho como isolantes termicos. 
 15
 - Isolamento acústico; a atenuação de uma 
onda somora varia de acôrdo com o peso do 
material, podendo também ser favorecida pela 
existência de uma camada de ar entre as paredes 
ou elementos que compõem um sistema. De acordo 
com a lei das massas, quando a massa de um 
metro quadrado dobra, o isolamento acústico 
aumenta em 4 dB (L ‘HERMITE). O quadro 2, 
apresentado abaixo, ilustra esta lei: 
 
Quadro 2: Atenuação do som para uma onda sonora 
de 500 Hz. 
Peso em 
Kg/m2 
50 100 200 400 
atenua-
ção em 
dB 
36 40 44 48 
Fonte: L’HERMITE. 
 
 BAUER(1992) apresenta a alvenaria de 
tijolos maciços com desempenho de atenuação em 
53 dB, para uma parede de 30 cm de espessura. 
Outros valores comparativos podem ser dados 
por: 20 dB para uma parede de compensado de 
 16
madeira de 6,5 cm de espessura, 68 dB para uma 
laje de concreto, e 26 dB para uma placa de 
gesso de 1 cm de espessura. 
 
 - condutilidade elétrica: é baixa para os 
materiais cerâmicos. A justificativa fica à 
cargo do leitor. 
 
8) Tipos de Materiais cerâmicos: 
 
 - Materiais cerâmicos secos ao ar (adobes); 
 - materiais de baixa vitrificação ( blocos 
cerâmicos, ladrilhos, lajotas, tijolos 
maciços); 
 - materiais de alta vitrificação ( telhas, 
manilhas,ladrilhos, tijolos laminados; 
 - louças; 
 - refratários (tijolos refratários). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 17
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS: 
 
BAUER, L.A.F Materiais de construção, São 
Paulo, 1992, Livros Técnicos e Científicos, 2, 
p.526-554. 
 
GOMES, C.F. Argilas, o que são e para que 
servem. Lisboa, 1988, Fundação Calouste 
Gulbenkian, 457p. 
 
L’HERMITE, R. Ao pé do muro. Brasília, 
SENAI,173p. 
 
VAN WLACK, L.H. Ciência dos materiais. São 
Paulo, 1970, Edgard Blücher, 427p. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 18
Capítulo 2 
 
VIDROS 
 
1) Generalidades: 
 
 O vidro é resultante da fusão de materiais terrosos e silicosos, 
com vitrificação. 
 O processo de fabricação deste tipo de material tem origem 
desde os tempos mais remotos, sendo utilizado, por exemplo, na 
fabricação de vasos, enfeites, peças para lanças, e outras utilidades 
por povos primitivos. Ao longo da história, percebeu-se a evolução 
técnica para a fabricação do vidro, como a descoberta do método de 
sopragem, a criação de novos tipos de fornos e novos processos de 
moldagem, até chegar-se aos tipos modernos, hoje conhecidos. 
 
2) Composição e estrutura interna: 
 
 A composição básica dos vidros é dada em VERÇOSA(1975), 
conforme o Quadro 01, na página seguinte. Observa-se a possível 
presença de algumas substâncias já conhecidas dos materiais 
cerâmicos, e que tem natureza fundente, como a cal, e o óxido de 
ferro. O último, quando utilizado, atribui coloração ao material. O 
óxido de chumbo pode contribuir com o aumento da refração, 
diminuição da dureza, e melhorias nas condições de polimento. 
Finalmente, tem-se que o óxido de bório diminui a expansão térmica 
do vidro. 
 O vidro é conhecido também como o “líquido de alta 
viscosidade”. Isto deve-se o fato de que, de modo geral, para os 
materiais inorgânicos, existe um patamar de temperatura onde esta se 
mantém constante ao longo de um processo térmico, e o material 
 
 
 
 
Quadro 01 
 19
Composição básica do vidro: 
 
Substância Fórmula Química Porcentagem Máxima
Sílica SiO2 75 
Alumina Al2O3 25 
Óxido de Sódio N2O 16 
Cal CaO 10 
Magnésia MgO 4 
Óxido de Chumbo PbO 8 
Óxido de Bório B2O3 15 
Óxido de Ferro F2O3 - 
 
sofre mudanças na estrutura interna, de modo à se compor ou se 
desfazer o estado de organização regular espacial. O vidro não 
experimenta esta transformação, sendo a temperatura, sempre 
crescente ou decrescente com o decorrer dos processos térmicos, e o 
material é sempre amorfo.A figura 01 procura ilustrar tal fato, 
conforme informa VAN WLACK (1970). 
 
 
Figura 1: Comparação da variação da temperatura com ao tempo em no resfriamento de uma 
massa de material cristalino e de uma massa de vidro. 
 
 
 
 
 
 
tempo tempo 
T oC 
 
T oC Material Cristalino Vidro 
 20
3) O resfriamento de uma massa vítrea: 
 
 Conforme PETRUCCI (1978), ao considerarmos o refriamento 
de uma massa vítrea, podemos considerar três estágios distintos, 
sucessivos: 
 
 a) Em primeira instância, tem-se uma massa altamente aquecida. 
O fluxo de calor é dirigido para fora. O exterior se resfria primeiro e 
contrai, e, enquanto isso, o interior ainda está quente, e exerce então 
uma pressão de expansão. O estado de tensão inicial para o material é 
o de tração para a camada externa. 
 
 b) Com a continuidade do fluxo de calor, o interior se resfria, de 
modo a que em dado instante, se anula temporariamente o estado de 
tensões na camada externa do material. 
 
 c) Finalmente, com o resfriamento da camda interna, esta, por 
sua vêz, se contrai, se tornando tracionada, enquanto que a camada 
externa se torna comprimida. 
 O referido processo térmico é ilustrado na figura 02. 
 
 
 
 
 (a) (b) (c) 
 
Figura 02: Evolução em um processo de transferência térmica em uma massa de vidro. 
 
 
q q 
q = 0 
tração na parte 
externa 
Isento de tensão Compressão na 
parte externa e 
tração interna 
 21
4) Propriedades básicas dos vidros: 
 
 - Condutibilidade térmica. Para fins de desempenho, a 
condutibilidade térmica dos vidros é considerada como baixa. 
 
 - Boa permeabilidade com relação aos raios infra-vermelhos. 
Esta propriedade implica que, o ambiente pode estar sendo aquecido 
por radiação, a qual é uma das formas de condução de calor. 
Considerando-se as duas propriedades já mencionadas, a baixa 
condutibilidade térmica e permeabilidade com relação aos raios infra-
vermelhos, tem-se que o vidro pode contribuir para a formação de 
chamado “efeito estufa”. 
 
 - Baixa condutibilidade elétrica à temperatura ambiente. 
 
 - Baixa porosidade aos líquidos e gases. Isto implica no bom 
desempenho do vidro como vedação aos referidos elementos. 
 
 - Resistência aos agentes químicos: O vidro é resistente à ação 
da água, mas é atacável por ácidos. 
 
 - Comportamento mecânico: O vidro apresenta comportamento 
frágil, com baixa resistência à flexão. 
 
 - Expansão térmica: O vidro está sujeito à expansão térmica, 
podendo, evidentemente, ser esta menor do que a de outros materiais. 
 
 - Passagem da luz: O vidro pode ser transparente, translúcido, ou 
opaco. Isto pode se dar em função do tipo da superfície ou da 
composição do material. 
 
 
 
 
 
 
 22
5) Tipos de vidros: 
 
 - Vidro recozido: É aquele que passou pelo processo de 
recozimento. Este é está isento de tensões internas. A sua ruptura se 
dá formando “cacos” que podem causar danos aos usuários. 
 - Vidro temperado: É aquele que passou pelo processo de 
“têmpera”. A têmpera consiste em um tipo de tratamento, onde o 
material é levado à temperaturas elevadas, e resfriado bruscamente, de 
modo a se produzir um material com o interior tracionado e o exterior 
comprimido. O vidro temperado possui concentração de tensões nas 
bordas, é mais resistente à flexão, e, caso ocorra a ruptura, este se 
quebra em pequenos fragmentos que não causam danos aos usuários. 
 - Vidro laminado: É a combinação de duas lâminas de vidro 
recozido em forma de “sanduíche”, com uma camada de material 
polimérico, de modo a se tornar um vidro de segurança. Os 
fragmentos devidos à possível ruptura permanecem aderidos à camada 
de polímero. 
 - Vidros absorventes: Estes absorvem os raios infra-vermelhos 
pela adição de óxido de ferro na composição do material. Reduzem o 
calor em até 50%, e a luz em 30%. 
 - Vidro termo-refletor: Reflete parte dos raios solares 
 - Vidro opaco: É o que impede a passagem da luz. Isto se dá pela 
adição de talco na composição do vidro. 
 
6) Preocupações com respeito ao uso de envidraçamentos: 
 
 PEREZ (1986) apresenta uma série de considerações sobre a 
racionalidade na ultilização dos vidros, conforme os tipos adequados, 
e os principais problemas que ocorrem em edificaçoes decorrente do 
mau uso dos vidros. De modo geral, pode se chamar atenção aos 
seguintes fatores descritos a seguir: 
 
 a) O tipo do vidro: É comum, infelizmente, o uso do vidro 
recozido em lugares impróprios, expostos, em lugares públicos. Ou 
sujeitos a esforços de flexão conforme as condições de trabalho 
impostas pela construção. Outro tipo de utilização indevida é o do 
 23
vidro laminado com a caixilharia imprópria, permitindo-se a presença 
de umidade entre as lâminas. Este tipo de vidro exige um sistema de 
fixação com excelentes condições de vedação. Tem-se também o 
problema do vidro absorvente em regiões de grande carga de 
radiação, pois os gradiente térmicos que podem surgir entre as bordas 
e o resto da placa criam tensões internas, podendo até levar a placa à 
ruptura. 
 
 Finalmente, tem-se o caso do vidro temperado. Tem-se que este 
já deve ir para a obra com os furos já realizados (anterior ao processo 
de têmpera), pois, dada as concentrações de tensão nas suas bordas, os 
possíveis “ajustes” ou furos realizados na placa, conduzem o material 
á ruptura. 
 
 b) Exposição e utilização no sistema edifício: Um edifício pode 
sofrer movimentação por razões diversas, como recalques de 
fundações, acomodação de materiais, deformação de estrutura, e 
outras, que podem provocar tensões de flexão nos vidros. Em face 
disto, o projeto de envidraçamentos deve ser visto com cuidado, 
inclusive quanto a caixilharia, que, ao se deformar, induz esforços de 
flexão no vidro. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS: 
 
PEREZ, A.R. Patologia dos envidraçamento. In: Tecnologia de 
edificações. INSTITUTO DE PESQUISAS TECNOLÓGICAS DO 
ESTADO DE SÃO PAULO/PINI. São Paulo, 1986, p. 41-50 
 
PETRUCCI, E. Materiais de construção. Porto Alegre, 1978, Globo, 
435p. 
 
VERÇOSA, E.J. Materiais de construção. Porto Alegre, 1975, 
Sagra, 153p. 
 
VAN WLACK, L.H. Ciência dos materiais. São Paulo, 1970, Edgard 
Blücher, 427p. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 25
Capítulo3 
 
MATERIAIS METÁLICOS 
 
1) Generalidades: 
 
 Como materiais, os metais se caracterizam pelas suas 
propriedades tecnológicas como a resistência mecânica, 
maleabilidade, condução de eletricidade, etc. 
 
 Como matéria prima, os metais podem ter ocorrencia em estado 
livre ou em compostos, como na maioria dos casos. Dá-se o nome de 
“minério” a associação “metal-oxigênio-impurezas”. Normalmente as 
impurezas são silicatos e materiais terrosos. 
 
 Em geral, a quantidade de minérios disponíveis na natureza em 
dada região não permite que estes possam ser aproveitados de forma a 
se produzir quantidades significativas do metal. Quando se refere a 
uma concentração de metais em dada região que pode ser explorada 
economicamente, esta é chamada de “jazida”. 
 
 A atividade da extração do minério e a sua concentração é a 
“mineração”; e, “metalurgia” tem por finalidade a obtenção do metal 
puro, sendo que, a “siderurgia” é a metalurgia do ferro e das suas 
ligas. 
 
2)Aspectos principais da constituição: 
 
 A estrutura cristalina dos materiais metálicos se caracteriza por 
apresentarem arranjo ordenado de átomos, em estrutura tridimensional 
de longa extensão, comparado aos demais materiais. Os arranjos de 
“corpo centrado”, e “faces centradas”, são os que ocorrem para o 
ferro, por exemplo, variando-se estas formas conforme a temperatura. 
A distância entre átomos e vibração também podem variar com a 
temperatura ou estado energético. 
 26
 Os cristais dos materiaismetálicos são limitados aos “grãos”. 
Os “grãos”, e a sua formação, dependem das condições de 
temperatura e do tempo. Podem variar quanto ao tamanho ou 
orientação, definindo-se propriedades importantes do material. Estas 
últimas características citadas podem ser modificadas pela 
temperatura, ou por ações mecânicas em tratamentos metalúrgicos, 
trazendo modificações importantes em propriedades específicas. 
 
 Filme intercristalino é o espaço entre dois grãos, o qual foi 
solidificado de forma amorfa, sendo também o local para onde se 
direcionam as impurezas. As propriedades de resistência do filme são 
determinantes também para a resistência do material, e consistem em 
uma região de fraqueza 
. 
 As “ligas” são associações de um metal com outro metal, ou 
com outros elementos, de forma a se constituirem em um terceiro 
material, com propriedades próprias. Têm-se por objetivo, quando se 
adota este procedimento, a melhoria das propriedades tecnológicas do 
metal. Exemplos de ligas são: cobre-zinco(bronze), cobre-
estanho(latão), ferro-carbono(aço). Para a fabricação das ligas são 
definidas as proporções ou porcentagems dos metais ou substâncias a 
compor a liga, e constata-se para cada caso, a perda das propriedades 
individuais dos metais que participam da liga, para a formação de um 
novo material. 
 
3) Propriedades importantes dos materiais metálicos: 
 
 3.1) Densidade: Para os materiais metálicos é desprezível o 
índice de vazios. A densidade destes pode variar, sendo em geral 
elevada. Por exemplo, têm-se de acôrdo com VAN WLACK(1970) 
que a densidade do aço é da ordem de 7,86 g/cm3; a do cobre 8,9 
g/cm3; ferro fundido 7,7 g/cm3; e a do alumínio 2,7g/cm3. Exemplos 
comparativos de densidade de outros materiais, conforme o autor 
citado, são: concreto, 2,4 g/cm3; e cerâmica, 2,3g/cm3. 
 
 27
3.2) Propriedades térmicas: Estas são marcantes para os materiais 
metálicos, em face da sua estrutura interna. A condutibilidade térmica 
para o aço, por exemplo, é da ordem de 0,12 cal.cm./0C. cm2.s, 
enquanto que para o alumínio, em torno de 0,53 cal.cm./0C. cm2.s. 
Este valores podem ser comparados com os demais, já apresentados 
em materiais cerâmicos. A expansão térmica também pode ser 
variável para os materiais metálicos, como em torno de 11,7.10-6 
cm.cm./0C para os aços, e 22.10-6 cm.cm./0C para o alumínio. Valores 
comparativos de outros materiais podem ser dados, como 9.10-6 
cm.cm./0C para os materiais cerâmicos, e 12.10-6 cm.cm./0C para o 
concreto. 
 
3.3) Condutibilidade elétrica: Ela é elevada nos materiais metálicos, 
em particular para o cobre e para o alumínio. 
 
3.4) Resistência mecânica: A capacidade de resistência mecânica é 
bastante elevada para os materiais metálicos, não sendo, de modo 
geral, a causa da ruína na maioria das estruturas em casos de colapso. 
Em caso de ruptura do concreto armado, antes que se esgote a 
capacidade resistente da armadura, o concreto comprimido já 
sucumbiu. Por outro lado, é preocupante em estruturas metálicas o 
fator estabilidade, independentemente da capacidade resistente dos 
aços. 
 
3.5) Capacidade de deformações: Deve ser considerada também, 
quando em casos de ruptura, a deformação ocorrida; esta pode ser 
maior ou menor, dada em porcentagem do comprimento inicial da 
barra. Um outro aspecto de importância com relação ao 
comportamento “tensão-deformação”, é o escoamento. Os materiais 
metálicos podem apresentar um patamar de escoamento, ou não. 
Deve-se conhecer este comportamento, para que se adotem os 
critérios normalizados nos cálculos. Os aços para concreto armado 
tipo “A” possuem um patamar mais nítido do que os do tipo “B”. 
3.6) Dureza: A “dureza” classifica os metais conforme eles sejam 
“duros”, ou “moles”. Entre outros casos, o grau de dureza dos metais 
é citado, normalmente, para definir os tipos de produtos obtidos após 
 28
os tratamentos térmicos. Cumpre também considerar que, os materiais 
mais “duros”, tendem a ser também mais frágeis quanto à ruptura. 
 
3.7) Fadiga: É a resistência dos materiais metálicos à esforços 
alternados ou repetitivos. 
 
3.8) Dobramento: É a capacidade dos materiais metálicos com relação 
a sua capacidade de serem dobrados, sem que ocorra a ruptura. Têm 
grande importância esta propriedade, sobretudo, sob o ponto de vista 
de manuseio para a aplicação em ferragens. 
 
3.9) Durabilidade: Depende da somatória da resistência dos materiais 
metálicos à corrosão, fadiga, ação do fogo, etc. 
 
3.10) Corrosão: É a interação química dos materiais metálicos com o 
meio, com a possível ocorrência de reações de oxidação destes, de 
redução de elementos do meio, e a formação de compostos finais que 
podem ser óxidos, hidróxidos, ou sais. As reações globais do processo 
redox constituem-se em um processo destrutivo para os metais. Em 
alguns casos, a camada de óxido formada sobre a superfície do metal 
constitui-se em uma película protetora, inibindo o desenvolvimento e 
a continuidade do processo, sendo denominado o fenômeno de 
“passividade”. O fenômeno da passividade é comum nos metais como 
o Alumínio, cobre, chumbo, zinco aço e cromo. 
 
 A seguir, são apresentadas algumas das principais reações 
químicas dos processos corrosivos: 
 
 
 
3.10.1 Corrosão pelo oxigênio: 
 
 Seja o caso de uma barra de ferro em contato com água do mar 
ou com outras soluções, fortemente aeradas. 
 
 A reação de oxidação é dada por : 
 29
 
Oxidação: Fe0 → Fe2+ + 2e- (1) 
 
enquanto que a de redução é dada por: 
 
redução: O2 + 2H2O + 4e- → 4(0H)- (2) 
 
 O íon Fe2+ se combina com o íon OH-, dando: 
 
Fe2+ + 2(OH)- → Fe(OH)2 (3) 
 
 Após outras combinações, chega-se a: 
 
 Fe2O3(OH)n (4) 
 
 a qual é vulgarmente conhecida como “ferrugem”. 
 
3.10.2) A corrosão pela influência de ácidos em solução, e de ácidos 
puros: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 30
3.10.2.1) A corrosão pelo hidrogênio: 
 
 Seja uma solução de H20 + H2SO4 
 
 
 
 
 
 
 Considere então a imersão de uma barra de Fe0 nesta solução: 
 
 
 
 
 
 Na superfície da barra, têm-se que o Fe0 se ioniza perdendo dois 
elétrons, indo para meio sob a forma de Fe2+ . 
 
 
 
 
 
 Como resultado global, as seguintes reações podem ocorrer: 
 
Oxidação: Fe0 → Fe2+ + 2e- (reação parcial ) (1) 
redução: 2H+ + 2e- → H2 (reação parcial ) (5) 
_______________________ 
Processo Fe0 + 2H+→ Fe2+ +H2 (reação total) (6) 
redox 
 
 Outra reação que pode ocorrer é Fe2+ + SO42- → FeSO4 (7) 
 
 Observe que as reações (1), (5) e (6) envolvem a perda, ganho 
ou transferência de életrons, enquanto que a reação (7) apresenta 
apenas a combinação de íons livres presentes na solução. 
 Pode-se considerar também o ocorrido sob a seguinte forma: 
H+ SO42- 
H+ SO4 2-
Fe0 
H+ SO4 2-
Fe0 
2e- 
Fe2+
 31
 
Fe0 + H2SO4 → FeSO4 + H2 (8) 
 
3.10.2.2) Corrosão por solução ácida: 
 
 Os mecanismos para este caso não diferem dos já conhecidos. 
Seja a solução de H Cl, onde deverá ser emergida a conhecida barra 
de Fe0. 
 
 
 
 
 
 
 Deverá ocorrer no meio o desenvolvimento das seguintes 
reações: 
 
Oxidação: Fe0 → Fe2+ + 2e- (reação parcial ) (1) 
redução: 2H+ + 2e- → H2 (reação parcial ) (5) 
_______________________ 
Processo Fe0 + 2H+→ Fe2+ +H2 (reação total) (6) 
redox 
 
e o íon Fe2+ se combina com o íon Cl-, para formar o composto FeCl2, 
de modo que no global têm-se: 
 
Fe0 + 2 H Cl→ Fe Cl2 + H2 (9) 
 
 As reações parciais para o processo redox são facilmente 
identificáveis, já conhecidas dos casos anterioes, considerando-se que 
o Fe0 é oxidado e o hidrogênio é reduzido. 
 
 Para o caso de uma solução ácida fortemente aerada: para estes 
casos, podem ocorrer duas formas de redução, já conhecidasdos casos 
anteriores, e são dadas por: 
 
H+ Cl- 
Fe0 
2e- 
Fe2+
 32
O2 + 4H+ + 4e- → 2H2O (2) 
2H+ + 2e- → H2 (5) 
 
 A reação de oxidação é a já conhecida, do ferro, e cabe 
considerar que, em face de haver dois processos de redução, ou seja, 
da presença de dois oxidantes, o processo redox tende a ser acelerado. 
 
3.10. 3) corrosão eletroquímica: A corrosão pode ser de natureza 
química, com já apresentado, ou eletro-química, sendo o segundo tipo 
mais pernicioso, pois as reações químicas e a formação dos produtos 
de reações não necessariamente ocorrem no mesmo local. O 
fenômeno é similar ao que acontece com uma bateria. 
 
 Denomina-se por “Potencial de oxidação” a energia necessária 
para se promover a ionização de um elemento químico, sendo, para 
fins de estabelecimento de um referencial, atribuído o valor zero para 
o hidrogênio (convencionado). O quadro 01, dos valores do potencial 
de oxidação para os principais elementos, é dado a seguir: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Quadro 01: 
 33
POTENCIAL DE IONIZAÇÃO PARA OS MATERIAIS 
METÁLICOS. 
 
 
 De modo geral, o elemento de maior potencial corrói o de menor 
potencial, de acôrdo com o processo eletro-químico. Para que ocorra a 
corrosão eletroquímica é necessário que existam metais com diferença 
de potencial, contato para a condução de elétrons, e um meio condutor 
com eletrólitos para fechar o circuíto (tal como nas pilhas). No caso 
prático, a umidade do ar ou ambiente atua como o meio condutor de 
fechamento do circuito. 
 
 Um exemplo de corrosão eletro-química é dado a seguir: 
 
 Dois eletrodos são representados por uma placa de zinco e outra 
de cobre, em uma solução de H2SO4. .Um deles, o Zn0, apresenta o 
potencial de oxidação de -0,762 e atua como o ânodo, e o outro, de 
Cu0, apresenta o potencial de +0,334, e auta como o cátodo. 
 
 O zinco deixa dois elétrons e se ioniza, indo para a solução 
como Zn2+ , enquanto que o cobre, que recebe o elétron pelo circuito, 
Ouro +1,500 
Prata +0,800 
Cobre +0,334 
Hidrogênio 0,000 
Chumbo -0,136 
Estanho -0,136 
Níquel -0,230 
Cobalto -0,270 
Ferro -0,439 
Cromo -0,510 
Zinco -0,762 
Manganês -1,100 
Alumínio -1,300 
 34
o transfere ao íon H+, presente na solução, para formar H2. O circuito é 
fechado pela migração de eletrólitos na solução. 
 
As reações principais do processo citado são, respectivamente: 
Zn→ Zn2+ + 2e- (10) Reação de oxidação 
2H- + 2e-→H2 (5) Reação de redução 
 
 
 Cabe considerar também que, a existencia de “amassamentos”, 
ou tensões diferenciadas no metal podem criar diferenças de 
potencial, promovendo-se a formação de zonas anódicas( de onde 
saem os elétrons), e zonas catódicas ( onde os elétrons são 
interceptados). 
 
 Seja o exemplo dado em BAUER(1992), onde uma peça de ferro 
apresenta-se deformada sob ação do encruamento. Em face de tal 
deformação, a zona amassada se torna anódica, e a adjacente,se torna 
catódica 
OH- Fe 2+ OH
-
Zona Anódica 
 
 As reações que se dão, são, pois: 
 
Fe→ Fe2+ + 2e- (1) reação de oxidação 
 
O2 + 2H2O + 4e-→4OH- (2) reação de redução 
 
Fe 2+ + 2(OH)-→ Fe(OH)2 (3) 
 
 Como modos de se evitar a corrosão eletro-química, têm-se por 
exemplo a pintura; o recobrimento do metal com outro metal, sendo 
que o metal a se proteger pode ser transformado em ânodo ou cátodo; 
escolha da liga; e cuidados na execução de modo a se evitar tensões 
diferenciadas nos metais. 
 35
 
 No caso do metal de proteção ser de maior potencial do que o 
que se quer proteger (proteção anódica), o metal protegido tende a ser 
corroído em casos de falhas no capeamento , e, no caso contrário, 
quando o metal de proteção for de potencial mais baixo (proteção 
catódica), o metal protegido irá corroer o metal de proteção em caso 
de falhas do capeamento. 
 
 
4) Produtos Siderúrgicos. 
 
4.1) O alto forno siderúrgico: 
 No alto forno, o minério é disposto com material combustível 
(carvão) e fundente (cal), é levado a fusão em temperaturas de 
aproximadamente 1200 0C. Como produtos iniciais, têm-se o ferro-
gusa, e a escória sobrenadante. A escória é recolhida para outras 
formas de aproveitamento, como por exemplo, na fabricação de 
cimentos, e o ferro-gusa é recolhido para posterior refinamento. 
 
 O “ferro-gusa” é rico em impurezas, e apresenta elevado teor de 
carbono; é impróprio para o trabalho. O ferro-gusa deve retornar à 
fundição, de modo a se tornar trabalhável. 
 
4.2) Os produtos siderúrgicos e a fabricação: 
 
 Quanto aos produtos finais da indústria siderúrgica, tem-se os 
aços e o ferro-fundido. O ferro-fundido apresenta teor de carbono 
entre 1.7 a 6.7%. O aço têm este teor variando entre 1.7 a 0.2%. Se o 
teor de carbono for abaixo de 0.1%, ter-se-á o aço doce. 
 
 A produção de aço consiste basicamente na “descarbonetação” 
do ferro-fundido, através do sopro de oxigênio, ou através da adição 
de material pobre em carbono, sucata, refundindo-se junto com o 
material que se quer descarbonetar. 
 
 36
 O processo de fabricação consiste na sequencia “Forno-lingotes-
moldagem”. A moldagem pode ser dada por : 
 
 Extrusão - É o caso de fabricação de fios, barras e chapas. O 
lingote é refundido e forçado a passar sob pressão por orifícios com a 
forma desejada. 
 
 Laminação- O metal é levado ao rubro, e levado a passar entre 
cilindros, de modo a se ter a forma desejada. Este é o caso da 
produção dos perfis(T,U,H,I, etc). 
 
 Trefilamento- O metal é forçado a passar por orifícios e sofrer 
estiramentos (a frio). 
 
 Fundição- o metal é vertido em moldes próprios, de modo a se 
obter a conformação. 
 
 Forjamento- É o processo onde o metal é submetido à quente, à 
ação de martelos ou prensas. 
 
4.3) Constituição dos produtos siderúrgicos: 
 
 Nos materiais de ferro, conforme o teor de carbono, os 
elementos ferro e carbono podem estar associados ou não. As 
associações que podem existir, resultam, em geral, em alguns tipos 
conhecidos de cristais, que são dados por: 
 
 Cristais de ferro puro: Ferrita. Esta é variável com relação à 
estrutura cristalina, condições de magnetismo, e são determinados 
pela temperatura. 
 
 Cementita: É o carboneto de ferro Fe3C, resultante da 
combinação da grafita (carbono), com os cristais de ferro 
 
 37
 Perlita: Cada grão de ferrita só aceita 0.9% de carbono, sem ir há 
grandes temperaturas. O grão nessas condições particulares se chama 
Perlita. 
 
 Ledeburita: A partir de 0.9% de carbono total, passa-se a se 
encontrar cementita livre, sem combinar-se com a ferrita, 
depositando-se no espaço inter-cristalino. A este tipo de cristal dá-se o 
nome de Ledeburita. 
 
 Carbono puro: Convive com os cristais de perlita e ledeburita, 
quando o limite de solubilidade do carbono é ultrapassado. 
 
 Austenita: É resultante da dissolução da cementita no ferro 
circunvizinho, quando a temperatura é elevada a aproximadamente 
723 0C . Esta temperatura é necessária para tal dissolução, e é 
conhecida pela literatura como “temperatura crítica”. 
 
 
5) Tratamentos : 
 
 Conforme a literatura, as propriedades dos materiais metálicos 
de ferro podem ser determinadas também pelos tratamentos. Estes 
podem ser vistos como: 
 
 5.1) Tratamentos térmicos: 
 
 Têmpera: O metal é levado até a temperatura crítica, e ao 
resfriamento brusco. Como consequencias, têm-se a modificação no 
tipo dos grãos, com diferentes propriedades. O processo varia 
conforme o tempo de resfriamento e a temperatura final. A têmpera 
pode aumentar a dureza, o limite de elasticidade, a resistência a 
tração, e diminuir o alongamento na ruptura. 
 
 Revenido: Consiste em um aquecimento até temperatura abaixo 
da crítica, e posterior resfriamento em banhos(lento). Têm por fim 
corrigir defeitos ou tensões provocadas na têmpera,38
 
 Normalização: Serve para eliminar tensões que surgem durante a 
laminação ou outras formas de moldagem. Leva-se a temperatura 
acima da crítica, e deixa-se esfriar ao ar livre. 
 
 Recozimento: Consiste no aquecimento de um material e na sua 
permanencia por algum tempo, com o subsequente resfriamento lento. 
Têm por fim a eliminação de tensões que se originaramdurante a 
fundição, e contribui para a elevação dos índices tecnológicos do 
material. 
 
 5.2) Tratamentos químicos: Têm por fim enriquecer a camada 
superficial do aço com uma capa protetora onde apareçam outros 
elementos, como o carbono, o nitrogênio, o alumínio, e o cromo. As 
vantagens de tal tratamento são a resistência à corrosão, desgaste, e 
abrasão. 
 
 5.3) Tratamento à frio: O encruamento é o tratamento à frio. A 
deformação resulta em aumento da resistência à tração, dureza, mas 
diminuem a ductilidade e o alongamento de ruptura. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 39
6) REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS: 
 
BAUER, L.A.F Materiais de construção, São Paulo, 1992, Livros 
Técnicos e Científicos, 2, p.526-554. 
 
VAN WLACK, L.H. Ciência dos materiais. São Paulo, 1970, Edgard 
Blücher, 427p. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 40
Capítulo 4 
MATERIAIS ORGÂNICOS 
 
1) Generalidades: 
 
 Por materiais orgânicos compreende-se os materiais onde o 
carbono participa como elemento básico na formação de cadeias 
especiais, envolvendo materiais bastante conhecidos como por 
exemplo os plásticos, os materiais betuminosos, as resinas , os 
elastômeros de solução, e, convém saber que existem também 
algumas associações de materiais orgânicos com outros de natureza 
inorgânica, e intervenções na composição, como nos exemplos do 
fiberglass e do silicone. 
 O uso dos materiais orgânicos na construção civil tem sido mais 
frequente nos ultimos anos, de modo que o conhecimento destes em 
termos de conceituação e propriedades tecnológicas é considerado 
como básico nos cursos de construção civil. Inicialmente, será 
conceituado os polímeros, termo este comum aos materiais orgânicos. 
 
2) Polímeros: 
 
 Por polímero se entende um composto formado por unidades 
básicas repetidas denomidas por monômeros ou meros. 
O monômero pode ser variável em termos da quantidade de duplas ou 
simples ligações, presença de elementos diferentes do carbono, 
orientação das ligações, e outros aspectos, mas o elemento principal é 
o carbono. 
 Por co-polímero, se entende o composto onde existe pelo menos 
dois tipos de unidades básicas para compor o polímero, ou seja, mais 
de um tipo de mero. 
 Quando se considera o peso molecular do composto ou 
molécula, e o peso molecular do monômero representado no 
composto, obtem-se o grau de polimerização, através da relação 
entre os dois valores. O crescimento do grau de polimerização implica 
no tamanho da molécula e interação molecular. Com o aumento do 
grau de polimerização(G.P), os materiais podem se encontrar como 
 41
líquidos, graxos ou sólidos. Como exemplo tem-se que o PVC 
apresenta o G.P em 500. 
 Por polimerização, se entende o processo de formação do 
polímero, o qual pode ser por adição ou por condensação. No 
primeiro caso, o processo ocorre por somatória dos monômeros 
individuais, os quais são unidos pelas ligações expostas, sob a ação de 
um catalisador físico; e no caso da condensação, o desenvolvimento 
ocorre com a formação de subprodutos de reação. 
 O conceito de funcionalidade está bastante associado ao 
número de ligações possíveis do monômero. Por exemplo, um 
monômero com duas ligações possíveis é bi-funcional, enquanto que 
um que permita três ligações é tri-funcional, e tetra-funcional, no caso 
de quatro ligações. O número de ligações por sua vêz se relaciona 
com a forma possível que o composto pode receber no seu 
desenvolvimento. 
 Associada a funcionalidade, tem-se a estrutura. De modo geral, 
um polímero bi-funcional se ajusta a forma linear, devendo haver 
grande importância a participação das forças de van der Walls para a 
ligação entre as cadeias poliméricas. Por outro lado, os polímero tri ou 
tetra-funcionais permitem a formação de arranjos tridimensionais. 
Neste caso as ligações formadas são todas ligações químicas fortes, 
contrárias as forças de van der Walls. 
 A cristalização de polímeros consiste em um alinhamento da 
cadeia, de modo a se obter um pacote mais denso. É obvio que este 
processo se restringe ao caso dos polímeros bi-funcionais ou lineares. 
Outra questão particular no desenvolvimento e disposição do 
polímero é o caso das ligações cruzadas, resultante de ligações 
pontuais entre cadeias lineares por ligações covalentes, e, finalmente 
pode-se falar da ramificação, quando uma cadeia principal se bifurca 
em outros ramos. O resultado imediato da ligação cruzada é o 
fortalecimento do material resultante, o qual tinha as cadeias unidas 
anteriormente apenas por forças de vander Walls, e, no caso da 
ramificação, a interação e entranhamento se tornam maior. 
 
2.1) Propriedades gerais dos polímeros: 
 
 42
a) Propriedades mecânicas: Estas dependem da estrutura e 
composição do polímero, da presença de ligações cruzadas, da 
temperatura, e dos tratamentos efetuados. Não se constitue a 
propriedade mais relevante para o material, sendo, em geral, 
satisfatória para os componentes utilizados normalmente em 
construção civil (vedações, tubulações, domos etc). Maiores detalhes 
podem ser encontrados em VAN WLACK (1970). 
 
b) Densidade: Constitue-se em uma propriedade relevante para os 
polímeros, por não ser esta muito elevada, quando comparada com a 
de outros materiais. Por exemplo, para o polietileno esta é de 0,9 
g/cm3, para o Poliestireno 1,05 g/cm3 , enquanto que para os materiais 
cerâmicos é da ordem de 2,3 g/cm3 ,e para o aço 7.86 g/cm3. 
 
c) Intemperismo: Os polímeros são de modo geral resistentes 
quimicamente à ação da água, ácidos e soluções salinas, mas, por 
outro lado, os mais comuns são susceptíveis à degradação quando 
expostos à radiação ultra violeta. 
 
d) Comportamento térmico: De modo geral são bons isolantes 
térmicos. Quanto à ação da temperatura e modificações internas, têm-
se os termoplásticos e os termofixos. Os primeiros são susceptíveis à 
ação térmica, tornando-se mais plásticos, por serem aqueles cujas 
cadeias são unidas por forças fracas, enquanto que os segundos são 
mais resistentes à ação térmica, podendo inclusive ter suas ligações 
mais fortalecidas pelo processo de novas polimerizações. Estes são 
aqueles formados por cadeias tridimensionais. 
 
e) comportamento elétrico: Os polímeros são bons isolantes elétricos. 
 
f) Elasticidade: Os polímeros podem permitir grandes alongamentos 
mediante esforços de tração, havendo entre eles o caso dos 
elastômeros, que são os que permitem maiores alongamentos. 
 
3) Casos particulares de polímeros: 
 
 43
 3.1) Os plásticos: O conceito de plástico está associado a 
propriedade de um material adquirir e conservar determinadas formas, 
pela ação de uma força exterior. De acôrdo com GUEDES e 
FILKAUKAS (1986), os plásticos tiveram início como produtos 
industrializados a partir de 1864, com o celulóide( nitrato de 
celulose), sendo este material ainda muito instável, decompondo-se 
facilmente sob a ação da luz, e altamente inflamável. Ainda de acôrdo 
com os autores citados, o primeiro químico a desenvolver seriamente 
pesquisas sobre a polimerização e a condensação foi o belga Leo 
Hendrik Baekeland, de onde procede o nome baquelita, do produto 
lançado em 1909 e utilizada até hoje. A sequencia que se sucedeu 
pode ser apresentada no quadro 01: 
 
Quadro 01: Principais plásticos conhecidos e o início de 
industrialização destes: 
Celulóide 1864 Nylon 1935 
Baquelite 1909 Polietileno 1939 
Silicone 1930 PVC1934 
Acrílico 1932 ABS 1946 
Poliestireno 1933 Teflon 1948 
Policarbonato 1958 PPO 1964 
Polipropileno 1959 Poliamida 1965 
Acetal 1960 
 Os principais plásticos utilizados em construção são 
apresentados a seguir: 
 
 3.1.1) Polietileno: O polietileno é resultante da polimerização do 
etileno. Pode ser de baixa ou alta densidade, variando-se então a 
resistência mecânica e química. Possuem boa flexibilidade nas 
temperaturas ambientes usuais, e resistência mecânica baixa; são 
utilizados como tubos flexíveis atuando como eletrodutos, e também 
como revestimento de cabos elétricos. O polietileno é susceptível à 
degradação sob ação da luz e do oxigênio, todavia, em formulações 
mais recentes, tem sido utilizados pigmentos que podem aumentar a 
resistência do material quanto a este tipo de intemperismo. Outro 
aspecto limitante do polietileno é que este é propagador de chamas. 
 44
 
3.1.2) PVC: O PVC é o composto cuja unidade é o cloreto de 
polivinila. O material é um termoplástico, que pode ser encontrado 
tanto rígido como flexível. É bastante estável quimicamente, quando 
consideradas as ações da água, ácidos fracos, álcool, óleos, graxas, 
benzinas, e álcalis, mas é instável diante de ésteres, éteres, 
hidrocarbonetos clorados e cetonas. O PVC apresenta diversas 
utilizações na construção civil, especialmente na forma de tubos para 
instalações prediais, eletrodutos, perfis, esquadrias e mantas para 
impermeabilização. 
 Para instalações prediais de água, deve-se considerar as 
limitações de temperatura para o bom desempenho do PVC comum, 
sendo esta definida em até 65 oC. Para o caso do CPVC (cloreto de 
polivinila clorado), a temperatura de trabalho pode ser estendida a até 
100 oC, sendo este material recomendado para o uso em instalações 
prediais de água quente. Sobre o uso do PVC em eletrodutos, tem-se 
o fato destes serem antichama, sendo preferidos, com relação ao 
polietileno, já referido anteriormente. Ainda sobre o uso do plástico 
em instalações prediais, deve-se considerar a expansão térmica 
destes, a qual é bastante significativa, havendo procedimentos 
construtivos que visam contornar esta situação, como se evitar 
grandes trechos em linha reta, ou prever a dilatação dos tubos com o 
uso de juntas adequadas (deve-se atentar para o contexto de cada 
caso). 
 As juntas soldadas são realizadas geralmente por meio de solda 
fria, onde um produto atua como solvente, promovendo a dissolução 
na superfície a ser colada, e, um outro atua como adesivo. Por outro 
lado, as juntas elásticas são realizadas por sistema de encaixe, tipo 
ponta e bolsa, e, existe um anel de borracha em lugar estratégico, para 
promover a vedação do sistema. 
 Para os sistemas de impermeabilização com PVC, utiliza-se a 
forma flexível. Como o material é termoplástico, é facilitada a união 
das mantas por soldagem à quente. Dentre os requisitos de 
desempenho para este tipo de material nesta situação, têm-se a 
impermeabilidade; a resistência mecânica à tração, para que não 
ocorra o rasgamento; a elasticidade, de modo a acompanhar a 
 45
movimentação da estrutura; a estabilidade química; e a resistência ao 
puncionamento. Maiores informações sobre o uso do PVC em 
impermeabilização é encontrado em VERÇOSA (1983). 
 Finalmente, têm-se o uso do PVC transparente na forma de 
coberturas, e vedações. Convém considerar que a cor do PVC é 
atribuída normalmente à presença de pigmentos, razão pela qual o 
PVC transparente é mais susceptível ao intemperismo pela radiação 
do que o não transparente. As vantagens do uso deste tipo de material 
nestas situações estão principalmente no baixo peso, e no custo. 
 
 3.1.3) Polipropileno: O polipropileno é um polímero linear e 
cristalino, com relativa rigidez e resistência à tração. É o plástico mais 
leve dos conhecidos, com densidade em torno de 0,9 g/cm3 . 
Pode ser utilizado em tubulações não pressuruzadas em temperaturas 
de trabalho de até 90 0 C . 
 
 3.1.4) Borracha butílica: É composto de isobutileno e isopreno, 
tornando-se em um polímero flexível, termofixo, e utilizado como 
manta para impermeabilização. Pelo fato de ser para 
impermeabilização, incide sobre este os mesmos requisitos já citados 
para o PVC flexível neste tipo de aplicação, e convém considerar que, 
sendo este termofixo, a solda por aquecimento se torna inviável, 
devendo ser esta realizada por meio se solventes especiais. 
 
 3.1.5) Acrílico: O acrílico é um plástico com estrutura amorfa, 
elevada transparência, e resistência à radiação ultravioleta e aos 
ataques químicos. Quando na forma rígida, pode ser utilizado em 
domos e vedações, com vantagens sobre o PVC. Existem também 
membranas acrílicas, utilizadas em sistemas de impermeabilização. 
 
 3.1.6) Fiberglass: É o plástico composto por poliester e fibra de 
vidro. A utilização recomendada é a mesma que para o caso anterior. 
 
 3.1.7) Policarbonato: É obtido por reação de condensação entre 
o fosfogeno e o Bisfenol-A, resultando em um material de grande 
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resistência ao impacto e às intempéries. Tem utilização similar à dos 
últimos citados. 
 
4) Silicone: 
 
 Este material se caracteriza por apresentar o carbono substituído 
pelo grupo “siloxano”, composto basicamente por silício e oxigênio. 
Como resultado, têm-se um material menos sensível ao calor, e com 
natureza orgânica-inorgânica. O silicone é repelente à água, e é um 
material útil na fabricação de tintas que tenham este objetivo. 
 
5) Elastômeros de solução: 
 
 Os elastômeros de solução têm grande aplicação no campo da 
impermeabilização. De acôrdo com VERÇOSA(1983), a borracha 
natural, resultante da polimerização do isopreno, apresentou grandes 
limitações para utilização em sistemas de impermeabilização, 
principalmente devido à sua fácil degradação, à vulcanização 
progressiva, e às dificuldades de ser aplicada como tinta. Como 
tentativas de se reproduzir polímeros sintéticos similares à borracha 
natural, mas sem as suas limitações, surgiram no mercado os produtos 
designados por Neoprene, resultante do acetileno e do cloro; e 
Hypalon, polietileno clorossulfonado. Estes materiais são 
normalmente polímeros dissolvidos em um solvente orgânico que, ao 
evaporar, deixa uma membrana formada. Convém considerar os 
fatores de inflamabilidade e toxidez relativos à primeira solução. O 
Neoprene e o Hypalon são utilizados normalmente em sistemas, onde, 
o Hypalon se constitue a camada externa. De modo geral, o Neoprene 
se apresenta com menor resistência às intempéries, e o Hypalon 
apresenta bom desempenho quanto à este aspecto. 
 As soluções ora apresentadas são moldadas no local, e, 
conforme PICCHI (1987), são adequadas para a impermeabilização 
de coberturas em cascas e abóbodas, onde, se requeira exposição às 
intempéries, beleza, e leveza. Deve-se considerar que estes aderem à 
superfície perfeitamente. 
 
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6) Mástiques: 
 
 Mástiques são massas resultantes de materiais poliméricos com 
“cargas”, de modo a se obter materiais pastosos que, ao endurecerem, 
conservam a plasticidade, e são aderentes à superfície onde são 
aplicados. Os mástiques são utilizados normalmente com o fim de 
calafetar juntas, rachaduras, fissuras, furos, e outras aberturas em 
edificações. Os mástiques podem ser à base de silicone, poliuretano, 
asfalto, e borracha clorada. 
 
7) Resinas e emulsões: 
 
 O termo resina compreende polímeros naturais, sem adições. 
Algumas resinas são bastante conhecidas na construção civil, como 
por exemplo a de PVA (látex), as resinas acrílicas, e epoxídicas. Por 
outro lado, uma emulsão é uma reunião de líquidos não miscíveis 
entre si, por razões físico-químicas. Emulsões a partir de soluções de 
polímeros podem ser utilizadas onde, quando a fase líquida evapora, 
ocorre como resultado a formação de uma camada polimérica. Como 
exemplos de emulsões na construçãocivil têm-se as tintas, e alguns 
tipos de materiais para impermeabilização. 
 
8) Materiais betuminosos: 
 
 Os materiais betuminosos são conhecidos sob denominações 
diversas, muitas vezes não diferenciadas para a maioria das pessoas, e 
até mesmo para algumas da área técnica. São hidrocarbonetos, 
compostos basicamente a partir do carbono e do hidrogênio. O 
material betuminoso como um todo pode apresentar betume e 
impurezas. O betume puro é a reunião das diversas formas de 
hidrocarbonetos, não tendo uma fórmula definida; da destilação deste 
material pode-se obter as diversas outras formas de compostos, como 
a gasolina, o asfalto, o querosene, e outros. 
 Chama atenção nas propriedades destes materiais a sua 
volatilidade, variando-se de uma ou para outra forma de 
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hirocarboneto; a inflamabilidade, de modo que o fator temperatura é 
relevante para o manuseio destes materiais; a viscosidade, elevada 
para uns e baixa para outros, os quais atuam normalmente como 
solventes; a plasticidade, variável como tipo de composto e 
temperatura; e a impermeabilidade. 
 Além do uso bastante disseminado destes materiais em serviços 
de pavimentação, na construção civil eles são utilizados em serviços 
de impermeabilização, face à repelencia à agua. Neste contexto são 
conhecidos os seguintes materiais: 
 
 a) Asfalto. O asfalto é resultante da destilação do betume, 
apresenta uma porcentagem de componentes orgânicos voláteis, e, 
devido à elevada viscosidade, é utilizado normalmente à quente 
(próximo à 160 0C).Tem-se ainda o fato de que ele tem pouca 
aderência ao concreto e à argamassa. 
 b) Emulsão asfáltica. É uma emulsão de asfalto e água, a qual 
não necessita ser aquecida, e adere melhor ao substrato. Por outro 
lado, apresenta um menor teor de asfalto no material resultante. 
 
 c) Asfalto oxidado. É o asfalto que recebeu um jato de ar quente 
para queimar parte dos produtos voláteis, e como consequencia, ele 
perde parte de sua elasticidade. 
 
 Dentre os principais requisitos para os materiais betuminosos em 
impermeabilização têm-se a espessura, de modo a garantir a 
impermeabilidade; a aderência ao substrato, a elasticidade( a qual 
pode ser prejudicada pela perda de componentes voláteis), e a 
durabilidade, a qual depende da intemperização e da perda gradativa 
dos voláteis. Um aspecto sobre o uso do asfalto em 
impermeabilização é que estes apresentam baixa resistência à tração, 
estão sujeitos ao escorrimento lento, e a refluirem quando 
comprimidos. Por estas razões, utilizam-se reforços ou “armaduras” 
no material, de modo a serem vencidas estas limitações. Os materiais 
mais conhecidos como armaduras são o véu de lã de vidro, o nylon, o 
poliester, o polietilleno, e lâminas metálicas. 
 
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9) Asfaltos modificados e mantas asfálticas pré-fabricadas: 
 
 Asfaltos modificados são asfaltos com adição de polímeros, 
onde o impermeabilizante e a armadura constituem um mesmo 
material. Podem ser encontradas também mantas asfálticas para 
impermeabilização, pre-fabricadas, a partir deste tipo de material. 
Existem mantas de asfaltos pré-fabricadas tanto a partir da utilização 
de asfalto modificado como de asfalto oxidado, onde o reforço 
geralmente é um filme polimérico. O acabamento das mantas pode ser 
a a partir de filme de polietileno(removível ou extinguível) nas faces 
superiores ou inferiores, areia fina ou talco (nas partes superiores ou 
inferiores), ardósia granulada (parte superior), ou papel siliconado ( 
auto adesivo). 
 As mantas de asfalto pré-fabricadas podem ser auto aderentes, 
parcialmente aderentes, ou não aderentes. A ligação ao substrato pode 
ser mediante asfalto á quente, adesivo asfáltico à frio, adesivo próprio 
da manta, ou mediante a chama de um maçarico à gás GLP. 
 
 
BIBLIOGRAFIA: 
 
GUEDES, B; FIKALKAS, M. O plástico. São Paulo, 1986, Érica, 
156p. 
 
PICCHI, F.A. Impermeabilização de coberturas. Tecnologia de 
edificações, n 4, São Paulo, 1987, Pini, p21-26. 
 
VAN WLACK, L.H. Ciência dos materiais. São Paulo, 1970, Edgard 
Blücher, 427p. 
 
VERÇOSA, E. Impermeabilização de construções. Porto Alegre, 
1983, Sagra, 150p.