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UNIVERSIDADE FEDERAL DO ACRE CENTRO DE CIÊNCIAS BIOLÓGICAS E DA NATUREZA CURSO DE ENGENHARIA FLORESTAL DISCIPLINA DE CONSTRUÇÕES RURAIS GABRIELA SOARES SOLÁ JOHN G. OLIVEIRA DE SOUZA RELATÓRIO TÉCNICO: MATERIAIS DE CONSTRUÇÕES 2021 RIO BRANCO, ACRE GABRIELA SOARES SOLÁ JOHN G. OLIVEIRA DE SOUZA RELATÓRIO TÉCNICO: MATERIAIS DE CONSTRUÇÕES 2021 RIO BRANCO, ACRE Trabalho solicitado para obtenção de nota parcial da disciplina de Construções Rurais ministrada pelo professor Dr. Fernando da Silva Souza na Universidade Federal do Acre, curso de Engenharia Florestal. 1. Materiais de Construção Materiais de construção civil são elementos de naturezas diversas, que devem desempenhar papéis específicos e previsíveis de maneira a possibilitar e garantir a existência de um determinado ambiente construído, pensado para um determinado fim – habitação, transporte, serviços e vários outros (Ribeiro, 2002). Segundo Bertolini (2006), são indispensáveis para a realização das estruturas e dos elementos construtivos. Na fase de projeto é preciso escolher os materiais mais adequados aos diversos elementos estruturais e construtivos para atender às funções que lhes são solicitadas. Para que uma construção se materialize, todas as etapas são pensadas e executadas em função dos seus materiais constituintes, o que denota a sua importância e a necessidade de bem compreendê-los (Ribeiro, 2002). Os materiais podem ser classificados em três classes básicas, são elas: metais, cerâmicos e polímeros. Essa classificação é baseada principalmente na constituição química e na estrutura atômica (Souza, 2015). Materiais vidros, aços e metais, materiais cerâmicos, fibras, materiais asfálticos, tintas e vernizes tem enorme importância para projetos de construção, portanto este relatório tem por objetivo realizar uma descrição resumida destes materiais de acordo com sua definição, fabricação, propriedades técnicas; apresentar os tipos existentes de cada material de acordo com suas categorias e classificações; e as diversas utilizações e aplicações do material. 2. Plástico O primeiro plástico sintético foi desenvolvido no início do século XX, e registrou um desenvolvimento acelerado a partir de 1920. Este material, relativamente novo se comparado a outros como o vidro e o papel, passou a estar presente em grande parte dos nossos utensílios. O plástico vem das resinas derivadas do petróleo e pertence ao grupo dos polímeros (moléculas muito grandes, com características especiais e variadas). A palavra plástico tem origem grega e significa aquilo que pode ser moldado. Além disso, uma importante característica do plástico é manter a sua forma após a moldagem. São divididos em dois grupos de acordo com as suas características de fusão ou derretimento: termoplásticos e termorrígidos. Os termoplásticos são aqueles que amolecem ao serem aquecidos, podendo ser moldados, e quando resfriados ficam sólidos e tomam uma nova forma. Esse processo pode ser repetido várias vezes. Correspondem a 80% dos plásticos consumidos. Ex: polipropileno, polietileno. Os termorrígidos ou termofixos são aqueles que não derretem quando aquecidos, o que impossibilita a sua reutilização através dos processos convencionais de reciclagem. Ex: poliuretano rígido. Os plásticos são polímeros produzidos a partir de processos petroquímicos. O PET é um deles, e foi desenvolvido em 1941 pelos químicos ingleses Whinfield e Dickson. Por ser um material inerte, leve, resistente e transparente, passou a ser utilizado na fabricação de embalagens de bebidas e alimentos no início da década de 1980. Em 1985 cerca de 500 mil toneladas de vasilhames já haviam sido produzidos, somente nos Estados Unidos. Na construção rural, são aplicados como encaixes e vedações de janelas e tubulações, com longa durabilidade e alta resistência. Tem propriedades anti- corrosão que lhe proporciona uma vida útil que pode chegar a mais de 100 anos para tubos e 50 para cabos subterrâneos e exteriores. 3. Vidro De acordo com a enciclopédia Barsa, vidro é uma substância inorgânica, amorfa e fisicamente homogênea, obtida por resfriamento de uma massa em fusão que endurece pelo aumento contínuo de viscosidade até atingir a condição de rigidez, mas sem sofrer cristalização. Na definição de G.W. Morey (1938) vidro é uma substância inorgânica obtida por fusão, que se encontra em uma condição contínua e análoga ao estado líquido, e que devido a uma variação física durante o seu resfriamento, possui uma viscosidade tão elevada que pode ser considerado rígido para fins práticos. Uma definição aceita internacionalmente e menos complexa é que o vidro “é um produto inorgânico, de fusão, que foi resfriado até atingir a rigidez, sem formar cristais (ASTM, American Society for the Testing of Materials) É mistura de areia, barrilha, calcário, feldspato e aditivos que, derretidos acerca de 1.550°C, formam uma massa semi líquida que dá origem a embalagens ou vidros planos (Imbelloni, 2004). Os vidros são classificados como materiais cerâmicos por constituir propriedades similares às argilas (Souza, 2015). Os vidros mais comuns, para fazer embalagens e vidros planos são os Sílico-sodo-cálcicos, representados no Gráfico 1 os quais possuem sua composição química muito semelhante a composição da crosta terrestre. Na Tabela 1 encontra-se uma comparação entre suas composições químicas É composto basicamente por: um vitrificante: a sílica, introduzida sob a forma de areia (70 a 72%); um fundente: a soda, sob a forma de carbonato e sulfato (cerca de 14%); e um estabilizante: o óxido de cálcio, sob a forma de calcário (cerca de 10%). Além de vários outros óxidos, tais como alumínio e o magnésio, que melhoram as propriedades físicas do vidro, especialmente a resistência à ação dos agentes atmosféricos. Para determinados tipos de vidro, a incorporação de diversos óxidos metálicos permite a coloração na massa. A sua densidade varia de acordo com o tipo vidro (Tabela 2), contudo normalmente se aceita o valor de 2,5 kg/m² para vidros planos. O vidro tem dureza 6.5, entre a Ortose (6) e o Quartzo (7). Em relação a resistência à abrasão, é 16 vezes mais resistente que o granito. Gráfico 1. Fonte: Barros, 2004. Tabela 1. Fonte: Barros, 2004 Tabela 2. Fonte: Barros, 2004 Tem boa elasticidade, e nunca apresenta deformação permanente, contudo é extremamente frágil. Sua resistência à tração está na faixa dos 300 a 700 daN/cm² e depende de fatores como umidade, temperatura, estado da sua superfície, função de polimento, corte e estado das bordas, os componentes e suas proporções para exercer boa resistência a tração. A resistência do vidro à compressão é muito elevada, cerca de 1000 Mpa, ou seja, para quebrar um cubo de 1 cm de lado, a carga necessária é na ordem das 10 toneladas. Um vidro submetido à flexão está sujeito às ações de tração e compressão. A resistência á ruptura por flexão é da ordem de 40 Mpa (N/mm²) para um vidro recozido polido; 120 a 200 Mpa para um vidro temperado (segundo a espessura, manufatura das bordas e tipo de fabricação) (Barros, 2004). O vidro é um material não-poroso que resiste a temperaturas de até 150°C (vidro comum) sem perda de suas propriedades físicas e químicas. Esse fato faz com que os produtos possam ser reutilizados várias vezes para a mesma finalidade, através da reciclagem. O vidro é totalmente reciclável, e rende 100% visto que não ocorre perda de material, ou seja, para cada 1 tonelada de caco, obtém-se 1 tonelada de vidro novo (Imbelloni, 2004). O processo de fabricação do vidro possui cinco etapas, conforme descrito nos quadros abaixo: Os vidros podem se classificarquanto ao tipo, forma, transparência, acabamento da superfície e cores, conforme descrito abaixo. 1. Forno de Fusão 2. Float (banho) 3. Galeria de recozimento 4. Inspeção 5. Corte Forno de fusão a mistura de areia e os demais componentes é dirigida até o forno de fusão através de correias transportadoras Em 1500C°, após algumas horas a composição é fundida, afinada e condicionada termicamente, transformando-se numa massa pronta para ser conformada numa folha contínua. Float (banho) A massa de vidro fundido é derramada em uma piscina de estanho líquido, a uma temperatura de 650C° em um processo contínuo chamado “Float Bath”. Devido à diferenças de densidade, o vidro flutua sobre o estanho. Dessa forma, a qualidade óptica superior do vidro float é atingida. Galeria de recozimento A folha de vidro entra na galeria de recozimento e resfria-se controladame nte até aproximad amente 120ºC. Esta etapa prepara o vidro para o corte. Inspeção Caso haja algum defeito decorrente da produção do vidro, ele será automaticamente refugado e posteriormente reciclado. Antes de ser recortada, a folha de vidro é inspecionada por um equipamento chamado “scanne r”, que utiliza um feixe de raio laser para identificar eventuais falhas no produto. Corte O recorte é realizado em processo automático e em dimensões pré- programadas. As chapas de vidro são empilhadas automaticamente e os pacotes são preparados para serem expedidos e armazenados. Quanto ao tipo Recozido: que, após sua saída do forno e refriamento gradual, não recebe nenhum tratamento térmico ou químico De segurança temperado: que foi submetido a um tratamento térmico, através do qual foram introduzidas tensões adequadas e que, ao partir-se, desintegra-se em pequenos pedaços menos cortantes que o recozido De segurança laminado: composto de várias chapas de vidro, unidas por películas aderentes. De segurança aramado: formado por uma única chapa de vidro, que contém no seu interior fios metálicos incorporados à massa na fabricação. Ao quebrar, os fios mantém presos os estilhaços. Térmico absorvente: absorve pelo menos 20% dos raios infravermelhos, reduzindo o calor transmitido através dele Composto: unidade pré-fabricada formada por 2 ou mais chapas de vidro. selada na periferia formando vazios entre as chapas, contendo no interiorgás desidratado, com finalidade de isolamento térmico ou acústico. Quanto á transparência Vidro transparente Vidro translúcido Vidro opaco Quanto á forma chapa plana chapa curva chapa perfilada chapa ondulada Quanto á cor Incolor Colorido O material vidro está na construção sobre diversas formas: em janelas, portas, na forma de blocos, chapas planas, chapas curvas, como elementos decorativos (espelhos, vidros impressos), divisórias etc. Os vidros modelados podem apresentar formas de telhas curvas e francesas, ladrilhos quadriculados para piso de tijolos, dentro outros (BUENO, 2000). O vidro na construção rural pode ser aplicado em projetos onde se tem o objetivo de balancear o fluxo de calor e luz, para reduzir o consumo de energia paga. O material absorve calor nos locais de clima frio ou bloqueia nos locais quentes. Segundo Bueno (2000) a escolha adequada do vidro minimiza o consumo de energia elétrica para iluminação e refrigeração. Em locais quentes como na Amazônia, a solução mais econômica para o envidraçamento pode ser o vidro termoabsorvente, que deixa passar menor quantidade de calor. 4. Metais A estrutura metálica, de acordo com Sales, Sousa e Neves (2001) possui metodologia construtiva própria e desconhecer essa tecnologia leva a adoção de solução incompatível com o sistema estrutural, por isso esse tipo de construção exige conhecimento das potencialidades e das limitações e grande atenção no planejamento e interação desde a concepção de projeto até a finalização da Quanto ao acabamento da superfície Liso: transparente, apresentando leve distorção das imagens refratadas, em virtude das características da superfície ocasionadas pelo processo de fabricação Polido: transparente, mas permitindo visão sem distorção das imagens, pelo tratamento superficial. Impresso (fantasia): durante a fabricação é impresso um desenho em uma ou nas duas superfícies Fosco: translucido, pelo tratamento mecânico ou químico em uma ou nas duas superfícies Espelhado: reflete totalmente os raios luminoso, em virtude do tratamento químico em uma das superfícies Gravado: por meio de tratamentos químicos ou mecânicos apresenta ornamentos em uma ou nas duas superfícies Esmaltado: ornamentado através de aplicação de esmalte vitrificável em uma ou nas duas superfícies Termo-refletor: colorido e refletor pelo tratamento químico em uma das faces, feito em alta temperatura. obra. A interação do projeto estrutural metálico com os demais projetos é bastante relevante, uma vez que a estrutura metálica não é dada a improvisos podendo causar transtornos durante a construção. “Nesse sistema construtivo, a compatibilização dos vários projetos que constituem uma obra civil, a coordenação e planejamento interativos das etapas de projeto e execução são fundamentais para o sucesso final do empreendimento”. (SALES; SOUZA; NEVES, 2001, p.1). As estruturas metálicas no Brasil são uma tecnologia recente, se comparado a outras partes do mundo, são usadas para substituir materiais convencionais utilizados em vigas, pilares e lajes convencionais, e a escolha do tipo de aço é feita em função de aspectos ligados ao meio ambiente onde as estruturas se localizam; previsão do comportamento estrutural de suas partes, devido à geometria e aos esforços solicitantes; meio industrial com atmosfera agressiva à estrutura; manutenção necessária e disponível ao longo do tempo, dentre outros. (Brito & Silva, 2016) Nos dias atuais a adoção efetiva de estruturas metálicas de forma considerável condicionada à inovação no desenvolvimento de sistemas construtivos ou à adaptação de sistemas construtivos racionalizados já existentes. (Sales; Souza; Neves, 2001). O ideal é trabalhar de forma conjunta com os projetos, a viabilidade das estruturas metálicas está diretamente ligada ao sucesso de sua associação com os sistemas de fechamento, pois é a partir do bom casamento desses dois sistemas que pode se chegar a uma concepção realmente industrializada e eficiente da obra (Sales, 2001). 4.1 Aço Ferraz (2003) afirma que o aço é um metal, resultado da descarbonatação do ferro, adicionado e controlando-se a quantidade de carbono. O aço por tanto, é uma liga metálica composta basicamente de ferro e carbono, além de outros elementos resultantes de seu processo de fabricação No atual estágio de desenvolvimento da sociedade, é difícil imaginar o mundo sem o uso do aço, sendo a produção deste um forte indicar do estágio de desenvolvimento econômico de um país. Contudo, a utilização deste material sofre com o surgimento de patologias que diminuem suas propriedades mecânicas e consequentemente sua vida útil. A composição química do aço e sua concentração está resumida na tabela abaixo: O aço possui densidade 7.87 g/cm3. Limite de escoamento do aço (1095) 525 Mpa. Resistência a tração do aço (1095) é de 685 Mpa. Módulo elasticidade típico do aço (1095) é de 190 GP podendo chegar a 210GPa. Possui Dureza Brinell de 197 e Dureza Vickers de 207 e condutividade térmica 49,8 W/mK. As estruturas de aço no tocante custo são quase sempre consideradas caro quando comparado a outros sistemas estruturais, porém tem montagem mais eficiente, viabilizando retorno econômico mais rápido; possui grande e precisão além de ser o aço um material 100% reciclável atendendo a consciência ecológica de forma mais sustentável (PENNA; PINHO, 2008). Ferraz (2003) aponta que as propriedades dos aços dependem de sua composição química, do tamanho dos grãos e de sua uniformidade sendo que ostratamentos térmicos e os trabalhos mecânicos aos quais se submetem esse material podem modificar em diferente intensidade alguns destes aspectos, bem como alterar as propriedades de um determinado tipo de aço, conferindo-lhe características específicas, mole ou duro, quebradiço ou tenaz, dentre outras. Este material pode ser aplicado em construções de duas formas principais: como o corpo estrutural de uma edificação formada por diversos componentes (vigas, pilares, treliças etc) ou como as armaduras que complementam o concreto armado, que auxiliam na resistência a tração da estrutura. 4.2 Alumínio O uso do alumínio e cada vez mais comum nos projetos de construção civil, o que acarreta mais inovação para esse setor. Esse metal leve acaba sendo uma alternativa a outros materiais conhecidos, tornando-se uma opção mais flexível e com menor impacto ambiental. Os profissionais precisam se manter atualizados para entender como essa tendência oferece soluções para as questões da área e, claro, de que forma os projetos devem incluir o uso do alumínio. É preciso conhecer com detalhes esse tipo de material, para saber quando é uma opção para otimizar os projetos. Os engenheiros devem estar atentos para as suas características, para os benefícios e as possíveis desvantagens do seu uso. O alumínio é resultado de uma combinação de propriedades, que resulta em uma estrutura muito versátil; por isso, o seu uso é frequente na indústria em geral. Suas características fazem dele a estrutura perfeita para ser utilizada em alguns pontos dos projetos de construção civil. A estrutura do alumínio tem muita resistência à corrosão. Isso acontece porque esse material conta uma fina camada de óxido, imperceptível aos nossos olhos, que cria uma proteção contra oxidações. Isso faz com que o alumínio tenha um mecanismo de autoproteção contra a corrosão. Durabilidade e resistência são duas características importantes quando falamos de materiais utilizados na construção civil. Por ser resistente às intempéries e à corrosão, a vida útil do alumínio é estimada em torno de 40 anos — e, se você fizer a manutenção adequada, esse período pode ser estendido. 4.3 Cobre O cobre é um dos metais menos abundantes na crosta terrestre, sendo que, em muitos casos, são encontrados combinado com o ferro, o carbono e o oxigênio, situando-se, na tabela periódica, entre os metais de transição, cuja familiaridade no mercado da construção civil deve-se ao fato de que sempre foi uma matéria-prima tradicional para tubulações em edificações de todo tipo. É um https://www.stant.com.br/3-duvidas-sobre-orcamento-na-construcao-civil/ https://www.totalmateria.com/page.aspx?ID=GrausdeAluminio& metal dúctil (aquecendo o metal a altas temperaturas é possível transformá-lo em fio), maleável (pode ser transformado em lâminas) e tem grande condutividade elétrica. Quando se adiciona zinco ao cobre, forma-se o latão que, assim como o bronze, é mais durável que o metal puro. Hoje em dia, existem mais de mil tipos de ligas com o elemento cobre. Ligas de cobre são muito usadas em objetos de decoração, em joias, amálgamas dentários, peças para automóveis, aviões etc. Em construções rurais, pode ser aplicado em equipamentos e sistemas elétricos, como os fios que conduzem eletricidade. Além disso, o cobre também conduz bem o calor e seu ponto de fusão é alto (1358 K – o fogo ao ar livre não atinge essa temperatura), por isso, ele também é usado em panelas para cozinhar alimentos. 5 Materiais Cerâmicos O conceito de materiais cerâmico compreende “os materiais obtidos a partir de composições com argilas, e ou óxidos puros”. Produtos cerâmicos são materiais de construção obtidos pela moldagem, secagem e cozimento de argilas ou misturas de materiais que contém argilas (Bueno, 2000). Exemplos de produtos cerâmicos para a construção são tijolos, telhas, azulejos, ladrilhos, lajotas, manilhas, refratárias etc. Grande parte das matérias-primas utilizadas na indústria cerâmica tradicional é natural, encontrando-se em depósitos espalhados na crosta terrestre. As matérias-primas sintéticas geralmente são fornecidas prontas para uso, necessitando apenas, em alguns casos, de um ajuste de granulometria. (ABCERAM). Segundo a Associação Brasileira de Cerâmica, os materiais cerâmicos geralmente são fabricados a partir da composição de duas ou mais matérias- primas, além de aditivos ou outro meio. Mesmo no caso da cerâmica vermelha para a qual se utiliza apenas argila como matéria-prima, dois ou mais tipos de argilas com características diferentes entram na sua composição. Essa classe de materiais é a mais empregada nas construções, e está presente em quase todas as etapas de uma construção (Souza, 2015). Na composição química dos materiais cerâmicos é comum a presença de sílica, alumina, magnésia ou cal. Os seus constituintes típicos são óxidos, silicatos, nitretos, aluminatos etc. Os materiais cerâmicos são polifásicos, contendo elementos metálicos e não metálicos, e suas propriedades dependem de suas estruturas, tendo alta resistência ao cisalhamento e baixa resistência a tração. São considerados relativamente frágeis, sua resistência à tração varia de 0,7 MPa até 7000 MPa (whiskers de Al2O3), poucos cerâmicos apresentam valores superiores a 170 MPa. A resistência à compressão pode ser 5 a 6 vezes superiores à resistência à tração. Tem dureza bastante elevada devido às ligações iônicas e covalentes e baixa resistência a impactos. É isolante térmico e elétrico, possuindo alta estabilidade térmica, conferindo-lhe importante papel na construção de fornos. Para dar forma às peças cerâmicas existem vários processos, e a seleção de um deles depende dos fatores econômicos, geometria e das características do produto. Os métodos mais utilizados são os descritos no quadro abaixo: Outras etapas que devem ser realizadas para produzir peças cerâmicas estão descritas a seguir. O processamento térmico, é de fundamental importância, pois dele dependem o desenvolvimento das propriedades finais destes produtos, para isso são realizadas a secagem e a queima do material (ABCERAM). Após isso, pode ser aplicado o acabamento à peça, ou seja, quando os produtos saem dos fornos são inspecionados e remetidos ao consumo. Em alguns casos requerem um processamento adicional para atender a algumas características, esse processo pode incluir polimento, corte, furação, entre outros. Além disso, muitos produtos cerâmicos, como louça sanitária, louça de mesa, isoladores elétricos, materiais de revestimento e outros, recebem uma camada fina e contínua de um material denominado de esmalte ou vidrado, que após a queima adquire o aspecto vítreo. Esta camada vítrea contribui para os aspectos estéticos, higiênicos e melhoria de algumas propriedades como a mecânica e a elétrica. Para finalizar o produto, muitos materiais também são submetidos a uma decoração, a qual pode ser feita por diversos métodos, como serigrafia, Colagem ou fundição Despeja-se suspensão num molde de gesso, onde ela permanece durante um certo tempo. Assim as partículas sólidas vão se acomodando na superfície do molde, formando a parede da peça. Extrusão Na extrusora (maromba) a massa plástica é colocada. Ela é compactada e forçada a ficar em um determinado formato, obtendo-se a coluna extrudada corta-se a coluna obtendo-se peças como tijolos vazados, blocos, tubos e outros produtos de formato regular Prensagem Massas granuladas e com baixo teor de umidade. Coloca-se num molde de material polimérico, fechado e introduzido numa câmara contendo um fluido, comprimida a forte pressão por igual. Torneamento o torneamento é a etapa posterior à extrusão, realizada em tornos mecânicos ou manuais, onde a peça adquire seu formato final decalcomania, pincel e outros. Neste caso são utilizadas tintas que adquirem suas característicasfinais após a queima das peças. Os materiais cerâmicos são classificados em: Em construções rurais, o revestimento cerâmico pode ser aplicado em paredes e pisos com a finalidade de proteger a estrutura e facilitar a limpeza. Os azulejos são utilizados como revestimento de paredes, formando superfícies laváveis. Ao contrário de outros materiais cerâmicos que utilizam a argila comum para a sua confecção, os azulejos são feitos com argila branca, recebendo um tratamento com substâncias a base de silicatos e óxidos que se vitrificam ao forno. Este tratamento torna a face brilhante e impermeável. Ladrilhos cerâmicos são utilizados como revestimento de pisos laváveis em residências e algumas construções rurais como laticínios, salas de leite e instalações sanitárias. Ladrilhos de grande resistência ao desgaste são os grés cerâmicos, porém de pouca aplicação na zona rural. Outra variação para pisos é o uso de cacos de material cerâmico que tem a aplicação em terraços, jardins e pisos externos de residências. 6. Fibras As fibras pertencem ao grupo dos materiais compósitos. Compósitos ou conjugados são combinações de dois ou mais materiais buscando se utilizar do melhor desempenho de cada material. São formados por uma matriz, um material aglutinante, que permite a transmissão de esforços e que resiste ao reforço, que é um material em geral na forma filamentar (constituído por Cerâmica vermelha • porosos (tijolos, telhas, etc) • vidrados ou greisificados (ladrilhos, tijolos especiais, manilhas, etc) Louça • pó de pedra (azulejos, materiais sanitários, etc) • grés (mat. sanitários, pastilhas, ladrilhos, etc) • porcelana (pastilhas, ladrilhos, porcelana elétrica etc) Refratários • tijolos para fornos • tijolos para chaminés filamentos, tiras) (SOUZA, 2015). Geralmente, os componentes não se dissolvem um no outro e podem ser identificados fisicamente por uma interface entre eles bem definida. Dois tipos de materiais compósitos são usados intensamente na indústria: fibra de vidro e fibra de carbono. 6.1 Fibra de vidro Polímero Reforçado com Fibra de Vidro (PRFV) é um compósito filamentoso de finíssimos fios de vidro, agregados através de resinas, silicones, fenóis e outros compostos solúveis em solventes orgânicos. A fibra de vidro pode ainda conter em sua formulação alguns componentes como óxidos de potássio, ferro, cálcio e alumínio. Também conhecidas como fiberglass, são embutidas dentro de uma resina poliéster (epóxi ou melamina) para exibir uma combinação das melhores características de cada um dos materiais componentes. Elas adquirem resistência mecânica e o polímero adquire flexibilidade, da mesma forma ocorre nas estruturas de concreto armado, em que o concreto adquire resistência mecânica e o aço adquire flexibilidade. A fibra de vidro é obtida industrialmente através do vidro ainda em estado líquido, ou seja, momento em que a sílica (areia), esta derretida sob uma temperatura de 1600 ºC. Esse líquido é submetido ao resfriamento sob alta velocidade, onde o controle cinético e térmico favorece a obtenção de fios em tamanhos e diâmetro desejados através da passagem do líquido por finíssimos e reguláveis orifícios de platina, que chegam a produzir cerca de 3000 m de fibra por minuto (Luiz Ricardo, fonte: infoescola). De acordo com Matthews e Rawlings (1994), as fibras são facilmente produzidas por aquecimento do vidro e por moldagem com forças gravitacionais a partir de um mandril de platina. O mandril contém aproximadamente 200 canais e então 200 fibras de diâmetro de 10 microns são feitas simultaneamente. https://www.infoescola.com/materiais/composito/ https://www.infoescola.com/materiais/vidro/ https://www.infoescola.com/elementos-quimicos/aluminio/ O resultado do processo é um material resistente com excelentes propriedades mecânicas e químicas. Os compósitos de matriz plástica reforçada com fibras de vidro apresentam as seguintes características favoráveis: elevado quociente entre resistência e peso, boa estabilidade, boa resistência ao calor, à umidade e a corrosão, facilidade de fabricação e custo relativamente baixo. Por esse motivo é de longe o reforço mais utilizado (BARCELLOS, 2009). Além disso, são materiais considerados fáceis de higienizar e reciclar. São considerados materiais sustentáveis, visto que são uma alternativa viável para a reciclagem de plástico. É um produto altamente maleável possibilitando fabricar peças complexas. Sobretudo, é um material altamente versátil, podendo ser empregado em diversas situações. Estão disponíveis no mercado em várias formas, o que varia basicamente com o processo de fabricação a ser utilizado - Spray-up, Hand Lay-up, RTM Light etc. – e as características e propriedades exigidas pela peça. Os três principais tipos de fibra de vidro utilizados na indústria fiberglass são: Roving: fibra de vidro utilizada no processo Spray-up (laminação a pistola). Manta: As mantas são arranjos aleatórios de fibra de vidro, cortadas de forma uniforme e agregadas na forma de um lençol por meio de ligantes. Elas são utilizadas no processo Handy Lay-up (laminação manual). Tecido: Os tecidos de fibra de vidro são utilizados em peças que exigem altas propriedades mecânicas, principalmente, em relação à resistência aos impactos. Eles são obtidos por meio da tecelagem plana de rovings. As matrizes poliméricas, um dos componentes dos compósitos de fibras de vidro, podem ser classificadas em: Termoplásticos: polímeros que, quando aquecidos até o ponto de fusão, podem fluir. Possuem cadeia polimérica linear ou ramificada. Termofixos: estes sofrem uma reação química e formam ligações cruzadas, as quais dão origem a uma estrutura tridimensional. A cura deste tipo de resina ocorre a frio ou a quente. Depois que eles foram conformados, estes não podem ser aquecidos e reajustados (KEMERICH, 2013) Em construções rurais, as fibras de vidro podem ser aplicadas em: usos estruturais, painéis de vedação, piscinas, revestimentos, reservatórios, caixas d’agua, etc. 6.2 Fibra de carbono Fibras de carbono podem ser encontradas em diversas formas em construções rurais. Em madeira compensada, que são três ou mais lâminas coladas, alternando- se a direção das fibras. A alternação de fibras em ângulo reto é idealizada para equilibrar as variações dimensionais de retratibilidade. Apresenta razoável homogeneidade de composição e resistência semelhante no sentido transversal e longitudinal. Também encontradas em “madeira reconstituída”, que são chapas obtidas pela aglomeração de fibras celulósicas extraídas do lenho das madeiras. A madeira “transformada”, no caso de madeira compensada e reconstituída, depende da tecnologia de alteração da estrutura fibrosa orientada do material, com a finalidade de corrigir suas características negativas. Contudo, esse tipo de material possui maior homogeneidade e isotropia de comportamento físico e mecânico, melhor possibilidade de preservação, melhoria nas propriedades físicas e mecânicas, possibilidade de maiores dimensões, aproveitamento integral do material lenhoso (SOUZA, 2015). As fibras celulósicas têm aplicações na construção rural em revestimentos, móveis, forros, etc. Além disso, também podem ser encontradas fibras carbônicas sintéticas que vem crescendo cada vez mais no mercado de construções e mecânica devido à sua resistência e leveza (HEGDE et al, 2004). A fibra de carbono é descrita na Textile Terms and Definition como contendo pelo menos 90% de carbono no seu processamento pirolítico, sendo que a fibra grafitizada atinge 99% de carbono na sua estrutura. É um material de engenharia de grande aplicação e tem sido utilizado como reforço na matriz polimérica de materiais compósitos devido ao seu alto módulo e força específica (HUANG, 2009; SUDO, 1992; LUO, 2010). É leve, flexível, resistenteà fadiga e ao calor, praticamente inerte, isola radiações eletromagnéticas, possui baixa expansão térmica, além de alta resistência mecânica (WAZIER, 2009). Comparativamente, é dez vezes mais forte e cinco vezes mais leve que o aço (ZOLTEK, 2013). O processo de fabricação consiste em um tratamento térmico (carbonização) de fibras percussoras orgânicas tais como o poliacrilonitril (PAN) ou com base no alcatrão derivado do petróleo ou do carvão (PITCH) em um ambiente inerte e, também, através de fibras de rayon. O processo de produção consiste na oxidação dessas fibras percussoras seguidas do processamento a elevadas temperaturas (variando de 1.000 °C a 1.500°C para as fibras de carbono a até cerca de 3.000°C para as fibras de grafite). Nesse processo térmico as fibras resultantes apresentam os átomos de carbono perfeitamente alinhados ao longo da fibra precursora, característica que confere alta resistência mecânica no produto (BEZERRA, 2019) As fibras de carbono podem ser classificadas de acordo com o seu módulo, força, precursores e temperatura de tratamento térmico. Esta classificação está representada na Tabela 2. Tabela 2. Classificação e tipos de fibras de vidro. Fonte: SOUTO, 2015 Os compósitos reforçados com fibra de carbono têm ampla aplicação na fabricação de materiais esportivos, de construção civil, produtos de pesca, indústria automotiva, fuselagem de aviões, próteses, equipamentos radiológicos, maquinaria têxtil, instrumentos musicais, entre outros (SOUTO, 2015). Baseado nas propriedades da fibra TIPOS VALORES Módulo ultra-alto > 450 GPa Módulo alto 350 - 450 GPa Módulo intermediário 200 - 350 GPa Baixo módulo e alta tensão módulo < 100 GPa / resistência a tensão > 3 GPa Super alta tensão resistência a tensão > 4,5 GPa Baseado nos precursores TIPOS SUBTIPOS Fibra de PAN Fibra de piche mesofásico / isotrópico Fibras de rayon Fibras com crescimento em fase vapor Baseado na temperatura de tratamento térmico TIPOS Temperatura/classificação Tratamento de alto aquecimento > 2000°C / alto módulo Tratamento de aquecimento intermediário em torno de 1500°C / alta força Tratamento de baixo aquecimento em torno de 1000°C / baixo módulo e baixa força 7 Asfálticos Materiais asfálticos são amplamente utilizados na construção civil como impermeabilizante, principalmente como componente principal na pavimentação. (Mapa da Obra, 2018). São materiais constituídos predominantemente de betumes, que se apresentam no estado sólido ou semissólido à temperatura ambiente, possui cor preta ou parda escura e cheiro de óleo queimado. É por definição um material termoviscoplástico, material que possibilita o manuseio a quente e que após o resfriamento retorna a condição de viscoelasticidade; impermeável à água, forçando o escoamento para dispositivos de drenagem; viscoelástico; pouco reativo, oxida somente com o contato com ar de forma lenta mas que pode ser acelerada pelo aumento da temperatura; constituído por mistura de hidrocarbonetos derivados do petróleo de forma natural ou por destilação, cujo principal componente é o betume, podendo conter oxigênio, nitrogênio e enxofre, em pequena proporção. Podem ser classificados quanto à sua aplicação e origem: Quanto à aplicação Asfaltos para pavimentação a) CIMENTOS ASFÁLTICOS (CAP) b) ASFALTOS DILUÍDOS c) EMULSÕES ASFÁLTICAS d) ASFÁLTOS MODIFICADOS Asfaltos industriais a) ASFALTOS OXIDADOS OU SOPRADOS O processo de obtenção mais usado de asfalto para pavimentação (CAP) é o da destilação em duas etapas, que consiste numa separação física dos vários constituintes do petróleo pela diferença entre seus pontos de ebulição e de condensação, esquematizado na figura abaixo: Figura 2. Produção de asfalto em dois estágios de destilação. Fonte: Souza, 2016 O Cimento Asfáltico de Petróleo é uma opção viável para construção de vias de tráfego pesado que precisam de uma pavimentação mais resistente. Para construções rurais, pode-se pensar em asfaltos ecológicos, como o de borracha, que é feito a partir de pneus que seriam descartados no meio ambiente, apesar de ter um custo elevado, possuem maior aderência evitando derrapagens. Uma alternativa mais econômica seriam as emulsões asfálticas, utilizadas Quanto à origem Asfaltos naturais - ocorrem em depressões da crosta terrestre (lagos de asfalto) - 60% a 80% de betume Rochas asfálticas - impregnam poros de Gilsonita ou misturados com impurezas minerais - Exemplo: xisto betuminoso Asfaltos de petróleo - isento de impurezas -encontrado e produtuzido em estado sólido, semi-sólido e líquido (dissolvido ou emulsificado) Alcatão -originado da destilação dos carvões durante a fabricação de gás e coque. -está em desuso no Braisil há 25 anos. principalmente em serviços de pavimentação viária, complementar aos asfaltos, devido às suas propriedades de facilidade e flexibilidade de aplicação em temperatura ambiente, baixo custo de transporte e de estocagem e elevado envolvimento e adesividade do asfalto aos agregados úmidos. 8 Tintas e Vernizes A tinta é uma composição química formada pela dispersão de pigmentos numa solução ou emulsão de um ou mais polímeros, que, ao ser aplicada na forma de uma película fina sobre uma superfície, se transforma num revestimento a ela aderente com a finalidade de colorir, proteger e embelezar. Os pigmentos ativos conferem cor e poder de cobertura à tinta, enquanto os inertes (ou cargas) se encarregam de proporcionar lixabilidade, dureza, consistência e outras características. O veículo, constituído por resinas, é responsável pela formação da película protetora na qual se converte a tinta depois de seca. Os solventes são utilizados em diversas fases de fabricação das tintas, ou seja, para facilitar o empastamento dos pigmentos, regular à viscosidade da pasta de moagem, facilitar a fluidez dos veículos e das tintas prontas na fase de enlatar. Na obra empregam-se solventes para melhorar a aplicabilidade da tinta, alastramento, etc. Entre os solventes mais comuns estão a água, aguarrás, álcoois, acetonas, xilol e outros. Tintas usadas para construção civil são: Linha PVA, produto à base de resina de acetato de polivinila, pigmentos e solventes; Linha Esmalte, fundo branco fosco, massa à óleo, zarcão, aguarrás, silicone líquido, esmalte sintético; Linha acrílica, Látex semi brilhoso e fosco, selador e acrílico para pisos. Além desses, existem também os vernizes, solução composta por resinas sintéticas ou naturais que trata e protege a madeira e o concreto armado. Se trata de uma película de acabamento quase transparente, usada geralmente em madeira e outros materiais para proteção, profundidade e brilho. Sua formulação tradicional contém óleo secante, resinas e um solvente como aguarrás, mas modernamente são utilizados também derivados de petróleo como poliuretano ou epóxi. Os vernizes podem ser classificados em: Verniz filtro solar, à base de resinas alquídicas, aditivos e solventes, indicado para pintura de superfícies internas e externas de madeira. Rende 8 a 12m² por litro, por demão; Verniz poliuretano, também m à base de resinas alquídicas, aditivos e solventes, para madeiras internas e externas, mesmo rendimento; Verniz copal, também à base de resinas alquídicas, aditivos e solventes, indicado para interiores, mesmo rendimento; E selador para madeiras, à base de resina nitrocelulose, aditivos e solventes, para preparação das madeiras internas. As tintas têm essencial papel em construções rurais visto a necessidade de pintar e embelezar os ambientes, além disso, os vernizes também têm aplicação imprescindível em ambientes construídos de madeira, muito comum nesses locais, conferindo proteção, ressaltando a textura e cor natural. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICASABCERAM – Associação Brasileira de Cerâmica. Informações técnicas. Processos de fabricação. Disponível em: Processo de Fabricação – ABCERAM. Acesso em: 10/05/2021. 15:10 BARCELLOS, I. O.; SOUZA, A. C.; SELKE, A. 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