11. Materiais plásticos, elastomeros e compósitos na construção civil.ppt [Modo de Compatibilidade]

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Prof° Newton Chwartzmann 
newtonc@ufrgs.br
CONSTRUÇÃO CIVIL II - AIM0217 
Materiais plásticos, elastômeros e compósitos 
na construção civil
2019
INTRODUÇÃO
Polímeros (também chamados de plásticos) 
são materiais compostos de origem natural
ou sintética, formados pela repetição de 
um grande número de unidades básicas. 
2
INTRODUÇÃO
São macro-moléculas formadas pela 
combinação do:
carbono com oxigênio, hidrogênio, 
nitrogênio entre outros
que embora sólidos, apresentam-se em 
algum momento sob forma de líquidos, 
podendo ser moldados.
3
INTRODUÇÃO
Os polímeros não foram "inventados“, eles 
existem na natureza por exemplo: 
celulose, proteínas, látex. 
A intenção inicial dos químicos, ao tentarem 
produzir os primeiros polímeros, foi 
"copiar" os polímeros naturais.
Plásticos recicláveis têm o símbolo 
4
INTRODUÇÃO
5
INTRODUÇÃO
A polimerização é uma reação em que as 
moléculas menores se combinam 
quimicamente para formar moléculas 
longas.
Características:
 Boa resistência à corrosão;
 Baixa massa específica;
 Boas características de isolamento 
térmico e elétrico.
6
INTRODUÇÃO
7
Nesta analogia clipes soltos representam monômeros que 
quando unidos tornam-se os polímeros.
ORIGEM DOS POLÍMEROS
Inventado por volta de 1870, ele só foi 
industrializado com sucesso em 1909.
O primeiro plástico fabricado pelo homem 
através de síntese foi a resina fenol-
formaldeído, desenvolvida pelo físico e 
químico belga Leo Hendrik Baekeland.
Estava “inventada” a baquelite, o primeiro 
plástico sintético.
8
BAQUELITE
Usada em tomadas, telefones antigos, no 
embutimento de amostras metalográficas, etc.
9
ORIGEM DOS POLÍMEROS
As matérias-primas básicas para a obtenção 
da maioria dos materiais plásticos são de 
origem natural ou sintética.
Alguns materiais poliméricos são oriundos 
de hidrocarbonetos derivados de 
petróleo.
No Brasil, o petróleo é encontrado em águas 
oceânicas profundas, sendo o Rio de 
Janeiro o estado com maior produção.
10
11
ORIGEM DOS POLÍMEROS
Para a produção dos componentes 
resultantes do petróleo, se emprega o 
processo chamado de destilação ou 
craqueamento.
Separação de líquidos com pontos de 
ebulição diferentes.
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13
Esquema básico de refino (destilação 
ou craqueamento) do petróleo
GLP
PETRÓLEO
Indústria de primeira geração: 
transforma o nafta em produtos 
petroquímicos básicos.
Indústria de segunda geração:
transforma os produtos petroquímicos 
básicos em polímeros.
Indústria de terceira geração: 
transforma os polímeros em produtos de 
consumo.
14
Nafta, produto incolor extraído do petróleo 
15
16
FABRICAÇÃO DOS POLÍMEROS
MATÉRIA-PRIMA 
Básica
MATÉRIA-PRIMA 
intermediária MONÔMEROS
POLÍMEROS COPOLÍMEROS
 Polimerização
 Adição
 Condensação 
17
FABRICAÇÃO DOS POLÍMEROS
Monômeros são pequenas moléculas 
capazes de se ligarem com outros 
monômeros, originando os polímeros ou 
copolímeros (heteropolímeros). 
18
COPOLÍMEROS
Copolímeros são polímeros formados a 
partir de dois ou mais monômeros 
diferentes. 
São muito resistente aos agentes 
atmosféricos e aos solventes orgânicos 
Ex: fabricação de tubos plásticos para 
estofados de automóveis, folhas para 
invólucros de alimentos, etc.
19
ADITIVOS
Materiais introduzidos intencionalmente 
para tornar um polímero mais adequado 
para uma dada aplicação.
Esse processo é necessário para modificar 
as suas propriedades físicas, químicas e 
mecânicas.
Exemplos de aditivos: Plastificantes, 
Pigmentos, Estabilizadores, Retardadores de 
chama e Cargas.
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PLASTIFICANTES
Melhoram a flexibilidade, ductilidade e 
tenacidade dos polímeros.
Possuem moléculas de pequeno tamanho e 
ocupam posições entre as 
macromoléculas dos polímeros 
aumentando a distância entre as cadeias.
São voláteis, evaporam lentamente e 
sofrem ataques de microrganismos. 
21
ADITIVO PLASTIFICANTE
Sem aditivo
Com aditivo umectante e
dispersante 22
ADITIVO PLASTIFICANTE
Teste de escorrimento. À esquerda, gel apenas com sílica 
pirogênica. À direita, gel com sílica pirogênica e aditivo. 23
PIGMENTOS
 Elementos que servem para colorir e dar 
opacidade. Servem como barreira aos ataques 
dos raios ultravioleta. 
Os mais utilizados são o dióxido de titânio 
(TiO2) e o sulfeto de zinco.
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ADITIVOS ESTABILIZADORES
Os aditivos estabilizadores protegem os 
polímeros contra à radiação ultravioleta e à 
oxidação (Ex: sais, fosfitos e cetonas).
São bastante utilizados nos PVC.
25
RETARDADORES DE CHAMA
A grande maioria dos polímeros são 
materiais inflamáveis na sua forma pura, 
como por exemplo: o polietileno, o nylon e 
o poliestireno.
Essa característica é indesejável, 
principalmente quando se trata de 
materiais que serão empregados nas 
indústrias de tecidos e de brinquedos.
Daí surgiram os retardadores de chama.
26
RETARDADORES DE CHAMA
Aumentam a resistência à inflamabilidade 
dos polímeros, iniciando uma reação química 
causando a diminuição da temperatura no 
local de queima, ou interferindo na combustão.
Ex: compostos clorados ou bromados, fosfatos 
orgâmicos e trióxido de antimônio.
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RETARDADORES DE CHAMA
Masterbatch flame-retardant
28
CARGAS
São tipos especiais de aditivos a fim de 
melhorar as suas propriedades a um custo 
reduzido.
a) Cargas de reforço: para aumento da 
resistência mecânica. 
Ex: fibra de vidro e negro de fumo (carvão 
leve, finamente pulverizado).
b) Cargas inertes: para reduzir custos. 
Ex: talco e serragem.
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CARGAS
Pó de madeira melhora o visual das peças30
TÉCNICAS DE CONFORMAÇÃO DOS 
POLÍMEROS
 Moldagem por injeção.
 Moldagem por extrusão.
 Moldagem por compressão.
 Moldagem por fundição.
 Moldagem por insulflação.
31
MOLDAGEM POR INJEÇÃO 
É o processo mais empregado para a 
fabricação de plástico.
a) Amolecer o material polimérico em alta 
temperatura.
b) Injetá-lo com alta pressão para o 
interior de um molde de baixa 
temperatura.
c) Abrir o molde.
32
MOLDAGEM POR INJEÇÃO 
33
MOLDAGEM POR EXTRUSÃO
O material é empurrado por uma rosca 
sem fim através de uma zona aquecida, 
para ser compactado, fundido e moldado 
na matriz.
Na saída pode ser resfriado, calibrado, 
cortado ou enrolado.
Utilizado na produção de materiais 
contínuos, como: tubos, bastões, folhas 
finas e filamento.
34
MOLDAGEM POR EXTRUSÃO
35
MOLDAGEM POR EXTRUSÃO
1. Entrada de material 2. Misturador dos componentes36
MOLDAGEM POR EXTRUSÃO
3. Controle do diâmetro
4. Saída de um cano de pvc 
37
MOLDAGEM POR COMPRESSÃO 
O material é inserido dentro de um molde, 
ambas partes são aquecidas e o molde é 
fechado com aplicação de calor e pressão.
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MOLDAGEM POR FUNDIÇÃO 
É similar à fundição em metais e em materiais 
cerâmicos.
O material é aquecido, escoado em um 
molde e deixado em repouso para solidificar.
39Molde Peça fundida Peça usinada 
e pintada
MOLDAGEM POR INSUFLAÇÃO 
Empregada para fabricação de recipientes de 
plástico.
Estágios A – um pedaço de tubo polimérico é 
extrudado.
Estágio B – é colocado o molde final do 
recipiente ao redor do tubo polimérico.
Estágios C e D – é injetado ar ou vapor sob 
pressão no interior do tubo dando o formato do 
molde.
Estágio E – o produto final é ejetado. 40
MOLDAGEM POR INSUFLAÇÃO 
41
PROPRIEDADES DOS POLÍMEROS
Massa específica
Baixa massa específica – entre 0,9 e 1,5 
g/cm³;
Estabilidade dimensional
Alterada pela absorçãode água.
Comportamento Mecânico
 As deformações são influenciadas pelo 
tempo. O material continua a deformar com a 
aplicação da tensão. 42
COMPORTAMENTO MECÂNICO
43
COMPORTAMENTO MECÂNICO
44
COMPORTAMENTO MECÂNICO
A temperatura também tem um efeito 
significativo no comportamento mecânico 
dos materiais poliméricos.
O aumento da temperatura provoca um 
enfraquecimento das forças de Van der 
Waals (soma de todas forças atrativas ou 
repulsivas entre moléculas), causando:
diminuição da rigidez e do limite de 
resistência à tração.
45
PROPRIEDADES DOS POLÍMEROS
Resistência ao Impacto
Termofixos: ruptura frágil.
Termoplásticos: dúctil ou frágil.
Inflamabilidade 
 Termofixos: maior dificuldade de combustão.
46
PROPRIEDADES DOS POLÍMEROS
Permeabilidade a gases e vapores:
Nenhum material plástico se constituí numa 
barreira completa à difusão de moléculas de 
gases ou vapores. Devido a características 
estruturais do material:
 Imperfeições superficiais (macroscópicas ou 
microscópicas);
Porosidades (capilares e canais 
submicroscópicos);
Espaços intermoleculares. 47
PROPRIEDADES TÉRMICAS E 
ELÉTRICAS 
Elevado coeficiente de dilatação térmica.
Baixa condutividade térmica.
 Isolantes elétricos: apresentam elevada 
resistividade elétrica (PVC e polietileno 
de alta densidade).
Resistentes à corrosão.
Ponto de fusão entre 100 e 300 ºC.
48
PROPRIEDADES DOS POLÍMEROS
49
CLASSIFICAÇÃO
Tipos de polímeros
Polímeros termoplásticos.
Polímeros termofixos (ou 
termorrígidos).
Polímeros elastoméricos.
50
51
POLÍMEROS TERMOPLÁSTICOS
POLÍMEROS TERMOPLÁSTICOS
São aqueles que amolecem e fluem 
quando submetidos a uma determinada 
temperatura e pressão, podendo ser 
moldados.
Características:
 baixo custo;
 alta produção (cerca de 90% do total);
 facilidade de processamento;
 baixa resistência mecânica.
52
POLÍMEROS TERMOPLÁSTICOS
 Poliuretano (PU)
 Polietileno (PET ou PE)
 Poliestireno
 Polipropileno
 Policloreto de vinila
 Policarbonato
 Politetrafluoretileno
 Polimetil metacrilato
 Poliacetato de vinila
 Poliamidas 53
POLIURETANO (PU)
O Poliuretano pode ser tanto termoplásco 
quanto termofixo.
Usos: esquadrias, chapas, revestimentos, 
molduras, filmes, estofamento de automóveis, 
em móveis, isolamento térmico em roupas 
impermeáveis, isolamento em refrigeradores 
industriais, selantes, etc.
54
POLIURETANO (PU)
55
POLIETILENO TEREFTALATO (PET)
Usado em embalagens para bebidas, 
refrigerantes, água mineral, alimentos, 
produtos de limpeza, tecidos, fios, sacarias, 
vassouras.
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POLIETILENO (PE)
Dentro da família de polietilenos, os mais 
conhecidos são:
 o de baixa densidade (PEBD); 
 o de alta densidade (PEAD);
 linear de baixa densidade (PELBD);
 de ultra-peso molecular (PEUAPM)
 de ultra baixa densidade (PEUBD).
O PEAD é o quarto termoplástico mais 
vendido no mundo.
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POLIETILENO DE BAIXA DENSIDADE 
(PEBD)
 Fácil processamento, propriedades 
químicas satisfatórias, pequena 
absorção de umidade.
 Plástico dúctil.
 Resistente à água.
 Permeável a óleos e solventes 
orgânicos (benzeno e éter).
 Apresenta boa flexibilidade à baixa 
temperatura. 58
POLIETILENO DE BAIXA DENSIDADE 
(PEBD)
Usos:
 Filmes para embalagens industriais e 
agrícolas;
 brinquedos e utilidades domésticas;
 revestimentos de fios e cabos;
 dutos e mangueiras.
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POLIETILENO DE BAIXA DENSIDADE 
(PEBD)
60
POLIETILENO DE ALTA DENSIDADE 
(PEAD)
 Elevada rigidez e resistência à tração.
 É necessário a adição de aditivos 
especiais para uso em ambientes 
externos (resistência ao intemperismo e 
à radiação ultravioleta).
Usos:
 Fios, cabos, malhas e redes, tubos 
rígidos, isolamento de fios e cabos 
elétricos.
61
POLIETILENO DE ALTA DENSIDADE 
(PEAD)
62
POLIETILENO (PE)
Polietileno linear de baixa densidade 
(PELBD):
 Fraldas descartáveis, recipientes, artigos 
flexíveis.
Polietileno de ultra-peso molecular 
(PEUAPM):
 Elevada resistência à abrasão, ao impacto 
e a alguns produtos químicos (álcalis, 
ácidos, solventes, combustíveis, detergentes 
e oxidantes).
63
POLIETILENO (PE)
Polietileno linear de 
baixa densidade 
(PELBD)
Polietileno de ultra-peso 
molecular (PEUAPM)
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POLIETILENO (PE)
Polietileno de ultra baixa densidade 
(PEUBD)
 Melhores propriedades ópticas, melhor 
resistência e flexibilidade.
 Resina modificadora.
 Possuem barreira a gases, umidade e 
aromas.
65
POLIESTIRENO (PS)
Características:
 Elevada dureza, rigidez e baixo custo.
 Alta resistência à tração.
 Inodoro, insípido e atóxico.
 Permeável ao vapor d’água e outros 
gases.
 Isolante elétrico.
 Usado em assento de vasos sanitários.
66
TIPOS DE POLIESTIRENO (PS)
O mais famoso é o poliestireno expandido 
(EPS) – Isopor (marca comercial), usado para 
isolamentos térmicos e acústicos, fabricação de 
concretos leves, lajes nervuradas e 
preenchimento de juntas de dilatação.
67
POLIESTIRENO (PS)
68
POLIESTIRENO (PS)
69
POLIPROPILENO (PP)
 É derivado do gás propeno.
Usos: tubos e conexões para indústria 
química, mesas para laboratórios, tubos e 
conexões de água, fibras em concreto.
70
POLIPROPILENO (PP)
71
POLICLORETO DE VINILA (PVC)
É o polímero de maior volume de 
comercialização.
Sua faixa de trabalho é até 60°C (ou entre 
80° e 100°C quando se aumenta o cloro na 
sua composição).
Na construção civil, o PVC é utilizado 
para a fabricação de tubulações, perfis de 
janelas, revestimento de cabos, etc.
72
POLICLORETO DE VINILA (PVC)
 Boa resistência à oxidação e à corrosão.
 Bom isolante elétrico, térmico e 
acústico.
 Baixa permeabilidade a gases e 
líquidos.
 Baixo consumo de energia na 
fabricação.
 Degradação térmica entre 100ºC e 
120ºC. 73
POLICLORETO DE VINILA (PVC)
74
POLICLORETO DE VINILA (PVC)
75
POLICARBONATO (PC)
É considerado um dos plásticos mais 
importantes:
 boa estabilidade dimensional; 
 resistência às intempéries;
 apresentar uma boa transparência.
É utilizado na substituição de vidros, 
porém tem pouca resistência a abrasão 
(desgaste), apesar da elevada resistência 
ao impacto. 76
POLICARBONATO (PC)
 Produzido pela reação do ácido 
carbônico e o bisfenol.
77
POLITETRAFLUORETILENO (PTFE)
 Mais conhecido como Teflon, é o 
polímero que mais resiste a ataques 
químicos.
 É indicado para o uso em 
revestimentos antiaderentes de 
utensílios de cozinha, por ter um baixo 
coeficiente de atrito e a possibilidade de 
ser empregado em altas 
temperaturas.
78
POLITETRAFLUORETILENO (PTFE)
79
POLITETRAFLUORETILENO (PTFE)
 Alta resistência à corrosão.
 Bom isolamento elétrico.
 Baixa condutividade elétrica.
 Faixa de temperatura de 200 ºC até 260ºC.
 Construção de tensoestruturas.
80
POLIMETIL METACRILATO (PMMA)
Conhecido como acrílico, é semelhante ao 
vidro, porém com um custo elevado, se 
comparado ao policarbonato.
81
POLIACETATO DE VINILA (PVA)
 Apresenta fracas propriedades 
mecânicas, por isso não é adequado para 
a moldagem de materiais.
 Apresenta uma elevada adevisidade, 
usado em tintas e na fabricação de 
adesivos do tipo cola branca.
82
POLIACETATO DE VINILA (PVA)
83
POLIAMIDAS
 Usado na fabricação de fios de grande 
resistência (mais tarde foi denominada 
de Náilon). 
 Apresentam resistência a tração 
próxima as especificações do metais, 
além de apresentarem boa resistência 
química e fácil moldagem. Usada como reforço em telhas 
plásticas de fibra de vidro e na 
fabricação de buchas de fixação. 84
POLIAMIDAS
85
POLÍMEROS TERMOPLÁSTICOS
86
POLÍMEROS TERMOPLÁSTICOS
87
POLÍMEROS TERMOPLÁSTICOS
88
89
POLÍMEROS TERMOFIXOS
POLÍMEROS TERMOFIXOS
Também chamados de termorrígidos, são 
amorfos e possuem maior resistência ao 
calor do que os polímeros termoplásticos.
São duros, quebradiços, reação química 
irreversível, insolúveis e não recicláveis.
Tipos:
 Resinas epóxi;
 Resinas de formaldeído;
 Polidimetil-siloxano;
 Poliamidas. 90
RESINAS EPÓXI
Estas resinas não são aplicadas 
isoladamente, necessitam da presença de 
um catalisador para que endureçam.
O sistema epóxi (resina + catalisador) é 
aplicado para a injeção de fissuras e 
trincas, união de aço e concreto em 
reforços, união de diferentes concretos e 
adesivos em geral.
91
RESINAS EPÓXI
92
RESINAS DE FORMALDEÍDO
Resina de fenol-
formaldeído
Resina de uréia-
formaldeído
Resina de melanina-
formaldeído
Monômero Fenol Uréia Melamina
Nomenclatura PR UR MR
Outras 
denominações
Resina fenólica, 
fórmica, baquelite
Resina aminada Resina melamínica
Propriedades Alta resistência 
mecânica e térmica; boa 
resistência química; 
estabilidade dimensional
Boa resistência 
mecânica, química e 
térmica; dureza elevada
Elevada resistência 
mecânica, química e 
térmica; estabilidade 
dimensional; boa 
resistência ao risco e à 
abrasão; dureza elevada
Aplicações Engrenagens; balcões, 
divisórias, elementos 
elétricos, laminados
Chapas de compensado 
para móveis, vernizes 
para revestimento de 
assoalhos, adesivo para 
madeira
Peças resistentes ao 
risco e ao impacto, 
vernizes, adesivos
93
POLIDIMETIL - SILOXANO
Mais conhecido como silicones, podem ser 
termofixos ou até elastoméricos.
Estima-se que o silicone é empregado 
atualmente em mais de 5000 produtos.
São aplicados em juntas de dilatação, 
vedação de esquadrias, louças, janelas.
 Antiaderência.
 Repelência à água.
 Elevadas resistências químicas e térmicas.
 Boa resistência elétrica. 94
POLIDIMETIL - SILOXANO
95
POLÍMEROS TERMOFIXOS
96
97
POLÍMEROS ELASTOMÉRICOS
POLÍMEROS ELASTOMÉRICOS
Também denominados de elastômeros ou 
borrachas sintéticas.
São materiais que, na temperatura 
ambiente, podem apresentar deformações 
muitas vezes superiores ao seu 
comprimento original (recuperação 
elástica total quando a tensão é 
retirada).
98
POLÍMEROS ELASTOMÉRICOS
Utilização na construção civil:
 Impermeabilização;
 Mantas Sintéticas;
 Membranas Sintéticas;
 Manta Asfáltica com Polímeros;
 Rejuntes e Juntas;
 Adições no Concreto;
 Incorporação de borracha de pneu em 
asfaltos.
99
POLÍMEROS ELASTOMÉRICOS
100
Borracha sintética
POLÍMEROS ELASTOMÉRICOS
Exemplos:
 Poliisopreno
 Buna - S
 Borracha natural
 Estireno-butadieno
 Policloropreno
 Polietileno clorosulfonado
 Isobutileno-isopreno
101
POLIISOPRENO
É uma borracha semelhante à natural obtida a 
partir da coagulação de um látex recolhido de 
algumas espécies vegetais
102
BUNA-S
É um tipo de borracha utilizada em pneus, 
câmaras de ar, vedações, mangueiras de 
borracha.
103
BORRACHA NATURAL (NR)
Obtido a partir do látex da seringueira.
104
BORRACHA NATURAL (NR)
 Não é adequada para o emprego na 
engenharia, pois ela se apresenta como 
um material mole e pegajoso.
 As características podem ser melhoradas 
através da vulcanização (adição de 
moléculas de enxofre sob elevadas 
temperaturas).
 Após vulcanização, tornam-se 
termofixos.
105
ESTIRENO-BUTADIENO (SBR)
Pode ser empregado na fabricação de 
concreto polímero.
Sua adição modifica algumas propriedades 
do cimento e, consequentemente, do 
concreto.
O aumento da resistência em relação ao 
concreto convencional pode chegar a até 
50%.
106
ESTIRENO-BUTADIENO (SBR)
107
POLICLOROPRENO (CR)
É mais conhecido com Neoprene.
É empregado em apoio em pontes, 
viadutos e em algumas estruturas pré-
fabricadas, para proporcionar um 
deslocamento entre os elementos.
Porém, a vida útil dos Neoprenes é inferior 
a da estrutura, substituições são 
necessárias.
108
POLICLOROPRENO (CR)
109
Calço de neoprene em viaduto da BR 101
POLICLOROPRENO (CR)
110
Calço de neoprene
Junta de neoprene
POLIETILENO CLOROSULFONADO
É mais conhecido como Hypalon.
É similar ao Neoprene, porém com 
algumas vantagens, inclusive as cores, que 
podem variar.
 Resistente ao ataque de produtos 
químicos.
 Baixa inflamabilidade.
 Boa resistência à abrasão.
111
ISOBUTILENO-ISOPRENO
Conhecido como Borracha butílica. 
É utilizado na construção civil para a 
fabricação de mantas para 
impermeabilização de estruturas.
 Resistência contra intempéries e 
envelhecimento.
 Temperatura de utilização – 40ºC até 
+ 150ºC.
 Após vulcanização torna-se termofixo.
112
ISOBUTILENO-ISOPRENO
113
114
MATERIAIS COMPÓSITOS
Materiais Compósitos são formados pela 
combinação deliberada de dois ou mais 
materiais, com características e 
propriedades diversas, que resulta em um 
novo material, multifásico
com propriedades superiores às dos 
seus constituintes.
Estes materiais vêm sendo cada vez mais 
utilizados na Engenharia Civil.
115
INTRODUÇÃO
O conhecimento sobre a forma de 
funcionamento desses materiais tende a 
se ampliar, com o desenvolvimento de 
novas pesquisas que permitam otimizar 
suas propriedades
a partir da seleção e combinação de 
seus elementos constituintes.
116
INTRODUÇÃO
São classificados em função do tipo de matriz 
e da natureza e forma de funcionamento do 
elemento de reforço.
117
CLASSIFICAÇÃO
Componentes básicos dos materiais 
compósitos são:
 Matriz;
 Componente de reforço.
Principais funções da matriz:
 Envolver os elementos de reforço, 
protegendo-os de danos físicos e da ação 
agressiva do ambiente circundante; 
 Unir os elementos de reforço, 
distribuindo entre eles os esforços. 118
COMPONENTES BÁSICOS
Principais funções dos Elementos de 
reforço:
 As propriedades das fibras ou 
partículas são fundamentais na 
determinação das propriedades do 
compósito; 
 Elementos de reforço tendem a 
melhorar as propriedades mecânicas.
119
COMPONENTES BÁSICOS
120
COMPONENTES BÁSICOS
(a) Fraca aderência entre fibras e matriz.
(b) Excelente aderência entre fibras e matriz.
121
Compósito
Matriz (metálica, cerâmica, polimérica)
Componente de reforço (fibras, partículas)
COMPONENTES BÁSICOS
Estruturais (laminados e painel sanduíche)
122
Possuem elevada dureza e a inclusão de 
partículas ou fibras acrescenta:
 a resistência à fratura;
 a resistência à choques térmicos.
Aplicações:
 ferramentas de corte para usinagem de 
ligas metálicas duras;
 Concreto com utilização de fibras 
(polipropileno, aço e óticas).
COMPÓSITOS DE MATRIZ CERÂMICA
123
CONCRETO SOB A ÓTICA DOS 
MATERIAIS COMPÓSITOS
124
CONCRETO ARMADO
125
CONCRETO REFORÇADO POR FIBRAS
126
FORMAÇÃO DE FISSURA EM 
CONCRETO REFORÇADO POR FIBRAS
127
CONCRETO REFORÇADO POR FIBRAS 
ÓPTICAS
128
Os polímeros mais usados em compósitos 
poliméricos são os termoplásticos e os 
termorrígidos. 
Dentre os tipos de reforços pode-se citar: 
fibras de vidro, de carbono e aramida 
(Kevlar).
COMPÓSITOS DE MATRIZ POLIMÉRICA
129
A fibra de vidro é um material sintético 
muito utilizado como reforço em polímeros, 
pois produz compósitos com alta 
resistência,além de ser inerte em 
ambientes corrosivos. 
Características: alta durabilidade, 
flexibilidade, transparência, dureza, 
resistência a ataques químicos, estabilidade 
dimensional, baixo custo, etc.
COMPÓSITOS DE MATRIZ POLIMÉRICA 
REFORÇADOS COM FIBRA DE VIDRO
130
Usos:
Artigos náuticos: cascos de embarcações e 
pranchas de surf;
Aviação: hélice de helicópteros e aviões e 
fuselagem;
Automotivos: discos de embreagem, pastilhas 
de freio, etc;
Construção civil: reservatórios, telhas, 
sistemas de isolamento térmico e elétrico;
Reforço para plásticos: capacetes de 
segurança, recipiente de carga, etc.
COMPÓSITOS DE MATRIZ POLIMÉRICA 
REFORÇADOS COM FIBRA DE VIDRO
131
Vantagens:
 Elevada resistência à tração e 
compressão;
 Baixo custo relativamente às outras fibras;
 Elevada resistência ao fogo;
 Boas propriedades de isolamento acústico, 
térmico e elétrico;
 Leve (até 80% mais leve que o aço);
 Facilmente reparável quando danificado.
COMPÓSITOS DE MATRIZ POLIMÉRICA 
REFORÇADOS COM FIBRA DE VIDRO
132
Desvantagens:
 Módulo de elasticidade reduzido;
 Elevada massa específica;
 Sensibilidade à abrasão;
 Sensibilidade a temperaturas elevadas;
 Baixa resistência à fadiga.
COMPÓSITOS DE MATRIZ POLIMÉRICA 
REFORÇADOS COM FIBRA DE VIDRO
133
FIBRA DE VIDRO – FORMAS 
COMERCIAIS
134
COMPÓSITOS DE MATRIZ POLIMÉRICA 
REFORÇADOS COM FIBRA DE VIDRO
135
São os materiais de reforço mais utilizados. 
Combinações mais importantes são:
Matrizes: 
Ligas metálicas leves (a base de alumínio, 
magnésio e titânio).
Fase de reforço: 
 Partículas de alumina e de Carbeto de silício;
 Fibras de Carbeto de silício, grafite a 
alumina;
 Filamentos de Carbeto de silício ou Boro.
COMPÓSITOS DE MATRIZ METÁLICA
136
Aplicações:
 Componentes de motores de 
automóveis: liga de alumínio reforçada 
com fibra de alumina + fibra de 
carbono;
 Reforço estrutural no ônibus 
espacial: fibras de boro em uma liga 
de alumínio;
 Telescópio Hubble: fibras de grafita 
em uma liga de alumínio.
COMPÓSITOS DE MATRIZ METÁLICA
137
EVOLUÇÃO
138
Vantagens
 Temperaturas operacionais maiores;
 Não são inflamáveis;
 Resistência contra a degradação a 
fluidos orgânicos.
Desvantagem
 custo muito maior.
COMPÓSITOS DE MATRIZ METÁLICA X 
MATRIZ POLIMÉRICA
139
Laminados
Composto por laminas que são postas uma 
sobre as outras, e com orientações 
alternadas em relação as sua fibras, na 
sequencia é aplicada pressão com tratamento 
térmico.
Esta tecnologia permite produzir elementos de 
madeira nos quais os defeitos são dispersos, 
garantindo um produto final com 
propriedades mais homogéneas, cujas 
dimensões são, em teoria, ilimitadas. 
COMPÓSITO ESTRUTURAL
140
LAMINADOS
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Painéis Sanduíche
Constituído por três camadas: duas lâminas 
finas, rígidas e resistentes de material denso, 
separadas por uma camada de um material 
de baixa densidade (núcleo) e que pode ser 
menos rígido e resistente do que as lâminas.
Os materiais do núcleo e a forma de 
colocação alteram as características do 
produto final (temperatura, resistência ao fogo 
e mecânica). 
COMPÓSITO ESTRUTURAL
142
PAINEL SANDUÍCHE
143
PAINEL SANDUÍCHE
144
Projetados para serem vigas com baixo peso 
com rigidez e resistência alta. 
PAINEL SANDUÍCHE
BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTAR
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TECNICAS. NBR 9622 
- Plásticos - Determinação das propriedades mecânicas 
á tração - Método de ensaio.
AKCELRUD, L. Fundamentos da Ciência dos Polímeros. 
Barueri, SP: Manole, 2007.
Notas de aula do Prof° Bernardo Tutikan. Univates 2002.
ISAIA, G. C. Materiais de construção civil. São Paulo: 
IBRACON, 2007.
PETRUCCI, E.G.R. Materiais de Construção. Ed. Globo, 
Porto Alegre, 1987, 8a ed., 435p.
145