Vidros- MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 1

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE FEIRA DE SANTANA
DEPARTAMENTO DE TECNOLOGIA 
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
VIDRO: USO NA CONSTRUÇÃO CIVIL
Feira de Santana – BA 
2019
Naara Nascimento Mota
Natália Pastor Monteiro
Pedro Henrique Silva Lima
Rycardo Costa Chang 
VIDRO: USO NA CONSTRUÇÃO CIVIL
Trabalho apresentado a docente Cintia Maria Ariani Fontes como requisito parcial de avaliação da disciplina TEC156 – Materiais de Construção I do curso de Bacharelado em Engenharia Civil.
Feira de Santana – BA
2019
Sumário
INTRODUÇÃO	3
HISTÓRICO	4
Origem e evolução	4
Brasil e a fabricação do vidro	4
DEFINIÇÃO	5
Conceito geral, indispensabilidade na engenharia civil e matérias-primas	5
Diagrama temperatura x volume	6
Tratamentos térmicos	7
CLASSIFICAÇÕES	8
Forma	8
Transparência	8
Acabamento	8
Cor	9
APLICAÇÕES	9
MATERIAIS CROMOGÊNICOS	10
Materiais cromogênicos passivos: fotocrômicos e termocrômicos	10
Materiais cromogênicos ativos: cristais líquidos ou eletrocrômicos	10
VITROCERÂMICOS	11
Características	11
Classificação em função da matéria-prima	11
Vitrocerâmicos de escória	11
RECICLAGEM	12
Vidros recicláveis e não recicláveis	12
Vidro moído para produção de argamassa	12
REFERÊNCIAS	14
INTRODUÇÃO
Há materiais que ultrapassam décadas e tornam-se cada vez mais indispensáveis, é o caso do vidro. O qual a origem é incerta e disputada principalmente por dois povos, os fenícios e os egípcios, além outras teorias supostas por estudiosos. Nos primeiros momentos de descoberta do vidro sua produção era limitada a adornos, depois foi evoluindo, sendo aprimorado por vários povos, fazendo surgir até máquinas e métodos que facilitaram sua fabricação. No Brasil, o primeiro contato com a produção do vidro foi em meados de 1624 com invasões holandesas.
O vidro é um material amorfo, fisicamente homogêneo e inorgânico que é fundido a altas temperaturas e depois resfriado controladamente para ser formado. A quantidade de propriedades vantajosas como transparência, durabilidade, dureza e abundância de matérias-primas o torna útil e essencial em várias áreas, inclusive na engenharia civil.
Dentre uma das principais vantagens do vidro está a dele ser 100% reciclável, quer dizer que ele pode ser fabricado e depois servir de matéria-prima para outras produções incontáveis vezes sem que perca sua qualidade e pureza. Num mundo tão saturado, necessitando diminuir o volume de lixo e de criar mais políticas ligadas ao reuso e reciclagem essa característica é de grande valor.
Atualmente no mercado encontram-se diversos tipos de vidros, para funções variadas, com composições e formas diferentes. Mas cabe lembrar que para a construção civil é necessário ter atenção com as dimensões de fabricação, espessura para cada emprego levando em conta ações externas e cuidados na colocação do vidro para que este seja bem aproveitado, não ofereça riscos e atenda às normas técnicas.
HISTÓRICO
Origem e evolução
O vidro é um material que ultrapassou épocas e se tornou indispensável na atualidade. Basta observar ao redor que é possível encontrá-lo em construções compondo janelas e até objetos pessoais como óculos, devido às suas propriedades e versatilidade. O período da sua descoberta e o povo responsável não se pode afirmar com firmeza, ainda assim, há quem atribua aos egípcios e outros aos fenícios.
O trabalho com o vidro começou a caminhar a partir de 1500 a.C., no Egito, sendo usado para além adornos, fabricar de vasilhas, jarros e recipientes para perfumes, por exemplo. Mas foi a descoberta, pelos romanos, da técnica do sopro dentro de moldes prensados por volta de 100 a.C. que possibilitou sua produção em maior escala. Essa técnica baseia-se em colher uma fração do material em fusão com a ponta de um tubo e com a outra extremidade soprar, de maneira que forme uma bolha no interior dessa porção produzindo a parte interna do recipiente. A revelação dessa técnica foi tão marcante que mesmo nos dias atuais esse princípio ainda é utilizado para moldagem de objetos.
A utilização de vidros como proteção de janelas ocorreu em meados dos séculos III e IV. Já no século VI na Catedral de Santa Sofia, em Constantinopla, sua história foi novamente marcada, dessa vez pelo primeiro emprego de vidros coloridos em construções.
Os primeiros vidros de cristal, transparentes e incolores surgiram em Veneza, entre os séculos XIII e XVI. A fabricação em série de peças de vidro começou em 1827, em Boston, nos EUA (Estados Unidos da América), com a aplicação de máquinas para produzi-los. Anos depois, mais uma invenção importante se trata do processo float para fabricação de vidro que proporcionou uma melhor qualidade do vidro e é muito utilizado até hoje.
Brasil e a fabricação do vidro
O primeiro contato do Brasil com a indústria do vidro se dá por volta de 1624 com as invasões holandesas em Olinda e Recife, onde artesãos que acompanharam Maurício de Nassau executaram a primeira oficina de fabricação de vidro, a qual fechou logo após a saída dos holandeses.
O próximo contato, mas que também não foi bem-sucedido, surge quando uma carta é enviada ao português Francisco Ignácio da Siqueira Nobre autorizando a instalação de uma indústria de vidro no Brasil em 1810, instalada na Bahia, ela funcionou até 1825 devido a problemas financeiros, burocráticos, trabalhistas, concorrência com produtos estrangeiros e ira dos portugueses. Até que em 1895 foi fundada a Vidraria Santa Marina em São Paulo que finalmente se solidificou e é um dos maiores grupos industriais do Brasil na atualidade.
DEFINIÇÃO
Conceito geral, indispensabilidade na engenharia civil e matérias-primas
Os vidros são uma família do material cerâmico. Define-se como um produto fisicamente homogêneo gerado pela fusão de um material inorgânico e, posteriormente, seu resfriamento até o enrijecimento sem cristalizar através de um aumento contínuo de viscosidade. Eles consistem em silicatos não cristalizados que contêm outros óxidos como, por exemplo, CaO (óxido de cálcio ou cal), Na2O (óxido de sódio), K2O (óxido de potássio), Al2O3 (óxido de alumínio), os quais influenciam as suas propriedades. 
A combinação de transparência e dureza à temperatura ambiente, durabilidade do material, além da resistência mecânica e à intemperes, sua impermeabilidade já que não é poroso nem absorvente, ser um ótimo isolante térmico e elétrico, ter baixo índice de dilatação e o fato de ser produzidos com recursos abundantes da natureza sendo, também, 100% reciclável torna o uso do vidro indispensável em muitas aplicações da engenharia civil. 
Outra característica do vidro é que ele pode ser considerado um sólido amorfo, isso se deve ao fato de que para ser sólido os átomos precisariam estar unidos de forma que se organizassem em uma estrutura cristalina rígida, o que não acontece com o vidro, no entanto, o mesmo não pode ser considerado um líquido pois não possui propriedades para tal definição como, por exemplo, não toma a forma do recipiente o qual está inserido. Logo, ele pode ser apresentado como um sólido amorfo, ou seja, que não tem uma organização espacial das moléculas.
Há quem o considere também um líquido com alta viscosidade adquirida pelo resfriamento após a fusão sem cristalização. Pois um sólido fundido (figura 1) ao diminuir sua temperatura até a temperatura de fusão passa por um patamar onde a temperatura se mantem constante porque nessa linha o calor perdido é compensado pelo calor de cristalização, no qual há formação de cristais, fibras ou grãos, e depois a temperatura volta a diminuis, já com o vidro (figura 2) não há a formação desse patamar, seu gráfico é formado por uma curva, sendo assim, ele não se cristaliza e não abandona seu estado líquido, apenas é constituído de uma viscosidade tão elevada que se considera sólido para fins práticos.
Figura 1 e figura 2: referem-se aos gráficos de temperatura versus tempo para sólidos e vidros, respectivamente. Fonte: Apostila de Vidros – Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Sul-Rio-Grandense
Diagrama temperatura x volume
Para entender oprocesso de solidificação do vidro e formação do vidro pode-se analisar o diagrama do volume específico pela temperatura (figura 3), nos casos destes materiais vítreos essas duas propriedades são dependentes, pois ao passo que a temperatura diminui o volume também diminuirá. Inicialmente a altíssimas temperaturas no ponto A o vidro é um líquido estável que ao ser resfriado passa pela temperatura de fusão no ponto B, tornando-se um líquido super esfriado. Essa definição ocorre entre os pontos B de temperatura de fusão e E do início da faixa de transição vítrea. Após o resfriamento até o fim da faixa de transição vítrea o material finalmente se transforma em um vidro.
Figura 3: Diagrama temperatura versus volume representando processos de solidificação e formação do vidro. Fonte: Livro: Materiais de Construção Civil Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
É válido analisar também que se o material for resfriado lentamente na faixa de transição vítrea seu volume será menor que aquele resfriado mais rapidamente, isso se deve ao fato de que os átomos terão mais tempo de se ordenar no processo lento. Esse arranjo dos átomos tem início quando a substância ainda é um líquido super esfriado e finaliza juntamente com o término da transformação vítrea.
Tratamentos térmicos
Atualmente existem alguns tratamentos térmicos que podem ser feitos no vidro a fim de melhorar suas propriedades. 
· Recozimento: durante o resfriamento o material forma tensões devido a taxa de resfriamento e as contrações térmicas entre a superfície e o interior, já que a superfície esfria mais rápido que o interior ocupando um volume maior, essas tensões podem ser: de tração, ocorre do interior com volume menor e de compressão, ocorre na superfície querendo ocupar um volume maior. Tensões assim podem gerar um choque térmico, para aliviá-las o vidro pode ser aquecido até a maior temperatura da faixa de transição vítrea que é a Tg (temperatura de transição vítrea) da superfície mais tencionada, e, depois de atingido o equilíbrio nessa faixa, pode ser resfriado lentamente.
· Têmpera: o vidro é aquecido a temperaturas superiores à de transição vítrea e inferiores à de fusão, depois é resfriado bruscamente por meio de jatos de ar, fazendo com que a superfície esfrie bem rapidamente e o interior de forma lenta. Esse método é usado para aumentar a resistência de uma peça de vidro e dificultar a propagação de trincas, por meio de tensões tracionarias nas regiões interiores e de compressão na superfície induzidas propositadamente.
CLASSIFICAÇÕES
Dada a versatilidade e variedade dos vidros, estes são diferenciados em vários aspectos distintos, aumento a gama de usos nos mais variados tipos de construções. Assim, os vidros podem ser classificados quanto a:
Forma
Quanto ao formato, o mais comum presente nas construções são os vidros planos, utilizados em portas, janelas, divisórias, pisos, paredes, entre outros, mas dada sua versatilidade, em obras e ambientes mais planejados, o formato do vidro pode ser variado, podendo ter um formato curvo simples ou ondulado, como é o caso de blocos de vidro.
Transparência
Os vidros podem ser produzidos com transparências diferentes, tendo como base o local e propósito do local em que vá ser utilizado. Vidros transparentes deixam passar luminosidade e não oferecem resistência para visualização entre os lados opostos. Os translúcidos permitem a passagem reduzida de luminosidade, logo objetos podem ser vistos, mas não com tanta clareza quanto nos vidros transparentes. No caso dos opacos, bloqueiam ao máximo os raios de luz e impedem a visualização de objetos que estejam do outro lado.
Acabamento
O acabamento na superfície do vidro irá lhe proporcionar algumas características próprias, principalmente na questão de transparência e na aparência da peça. Os vidros podem receber um acabamento termo refletor, o que irá contribuir na eficiência energética e reduzirá a transferência de calor para o meio. Vidros foscos, polidos e lisos são diferenciados quanto a passagem de luz entre os ambientes, sendo os foscos com a superfície translúcida. 
Os vidros polidos e lisos irão permitir a passagem de luz tendo este último algumas distorções. Peças impressas ou gravadas recebem impressões e ornamentos em sua superfície podendo formas padrões e formatos estéticos diferenciados a depender do local que será utilizado. Vidros esmaltados recebem uma camada de esmalte cerâmico fosco e dá ao vidro uma tonalidade própria.
Cor
Vidros podem serem incolores ou receberem uma coloração para dar um destaque ao material. Nos vidros coloridos, a coloração é feita a partir da implantação de um esmalte cerâmico na superfície do vidro e logo levado ao forno para o pigmento se unir ao material, recebendo o nome de vidros serigrafados.
APLICAÇÕES
Usado principalmente pela questão visual e por permitir a iluminação natural, os vidros proporcionam uma economia energética e tem uma variedade muito grande de usos nas construções. São comumente usados em portas, janelas, divisórias, escadas, paredes, painéis, entre outros. 
Somado a questão prática, o vidro proporciona um isolamento térmico e acústico e uma infinidade de possibilidades quanto a estética que vem aumentando a busca pelo uso desse material nas mais diversas construções. Grandes edifícios são cobertos completamente por painéis de vidros que reduzem a transferência de calor e som para o meio interno, assim como proporcionam um visual mais agradável. 
Além disso, grandes projetos arquitetônicos abusam do vidro para proporcionar um visual mais complexo e inovador em suas obras, mostrando a versatilidade e as vantagens do material.
MATERIAIS CROMOGÊNICOS
A propriedade básica dos materiais cromogênicos é exibir uma alteração em suas características óticas, a partir de uma variação no campo elétrico, carga, intensidade de luz ou temperatura. Podem ser classificados como envidraçamentos passivos ou ativos.
Materiais cromogênicos passivos: fotocrômicos e termocrômicos
Variam suas características de transmissão de luz em função da incidência solar e da oscilação da temperatura interna do ambiente. Não são fabricados em escala industrial para uso em edificações.
· Fotocrômicos: mudam suas propriedades óticas, tornando-se escuro quando expostos a radiação ultravioleta e revertem sua cor original na ausência de luz.
· Termocrômicos: tornam-se opacos quando submetidos a uma temperatura maior que a ambiente, através das suas reações químicas termicamente induzidas ou por mudança de fases.
Materiais cromogênicos ativos: cristais líquidos ou eletrocrômicos
São chamados de “janelas inteligentes” ou smart Windows.
· Cristais líquidos: baseia-se na influência que o campo elétrico tem nas cadeias moleculares. Quando não há a aplicação de voltagem as moléculas se encontram desalinhadas e provocam o espalhamento da luz, fazendo com que o vidro tenha uma coloração branca e translucida. E quando há a aplicação de voltagem se torna incolor e transparente. 
Não são indicados para o uso em fachadas pois não podem ter a temperatura acima de 40ºC. São muito utilizados para lugares que exigem privacidade como salas de terapia intensiva de hospitais.
· Eletrocrômicos: São formadas por cinco camadas de filmes finos prensados entre dois substratos de vidro que mudam sua coloração conforme a aplicação de potencial elétrico. Esse fenômeno está ligado a inserção de íons de lítio ou hidrogênio que vem da camada de eletrólito para a camada de filme eletrocrômico. Os vidros eletrocrômicos possuem memória e podem permanecer com a coloração de 12 a 24 horas.
VITROCERÂMICOS
Os materiais vitrocerâmicos são sólidos policristalinos contendo fase vítrea residual, obtidos da cristalização controlada de vidro, isto é, da separação de uma ou mais fases cristalinas da fase original, como resultado de tratamentos térmicos adequados.
Os materiais produzidos desde forma são caracterizados por microestruturas refinadas, sem presença de porosidade e possuem propriedades especificas.
Características
Possuem baixíssimos coeficientes de dilataçãotérmica, transparência ótica, elevada resistência mecânica, usinabilidade e resistência química.
Classificação em função da matéria-prima
· Vitrocerâmicos técnicos: obtidos a partir da matéria prima utilizada na fabricação da maioria dos vidros comerciais. Se agrupam de acordo com o componente majoritário: lítio, magnésio, boro, bário, etc.
· Vitrocerâmicos de escorias: são fabricados a partir de escorias de origem metalúrgica. 
· Vitrocerâmicos de cinzas volantes: São fabricados a partir de sólidos e resíduos industriais
· Materiais petrúrgicos: são aqueles cuja matéria-prima é constituída por rochas, minerais e pela mistura de ambas.
Vitrocerâmicos de escória
Produzidos a partir de resíduos de indústrias metalúrgicas, de mineração, química e de combustíveis. Os vitrocerâmicos produzidos a partir desses materiais tem composição química com alto teor de sílica. A vitrificação desse tipo de resíduo, seguida por tratamentos térmicos adequados promove uma cristalização controlada. Devido as suas propriedades físico-químicas e mecânicas são muito usadas na construção civil como materiais de fachada, além disso encontram aplicações como camadas protetoras contra desgaste abrasivo e corrosão.
RECICLAGEM
O Brasil produz, aproximadamente, 800.000 toneladas de embalagens de vidro anualmente (CEMPRE, 2007). Entretanto, apenas 27,6% (220,8 mil toneladas) de embalagens de vidro são recicladas. Desse montante, 5% são gerados por engarrafadores de bebidas, 10% por sucateiros e 0,6% oriundo de coletas promovidas pelas vidraçarias. O restante, 12%, provêm de refugos de vidro gerados nas fábricas. Dos outros 72,4%, uma parte é descartada, outra é reutilizada domesticamente e algumas embalagens são retornáveis.
Vidros recicláveis e não recicláveis
· Vidros temperados: Os vidros temperados podem ser reciclados, mas seu resultado costuma ser de baixa qualidade, e isso faz com que as empresas não queiram reciclar pois o custo não compensa. 
· Espelhos: Espelhos possuem uma lâmina traseira composta de alumínio, estanho e plástico substâncias que o processo de reciclagem do vidro não consegue separar do vidro de forma eficiente.
· Vidros de automóveis: O problema principal com a composição dos vidros usados nos automóveis é a resina plástica. Da mesma forma que acontece com os espelhos, é muito difícil separar esse material do vidro em si. 
· Tubos de monitores: utilizando laser para separar o painel frontal e a parte traseira (funil) do tubo de raios catódicos (CRT), mas são tecnologias ainda em desenvolvimento e usadas em poucos lugares.
· Comum: Pode ser reciclado várias vezes sem perder suas propriedades.
Vidro moído para produção de argamassa
Pesquisas recentes mostram que o vidro moído proveniente de garrafas do tipo long-neck podem ser utilizadas na produção de argamassa, substituindo a areia e o cimento em vários teores de substituição. Depois de realizar os testes de compressão foi concluído que a areia pode ser substituída por vidro moído em até 25% sem alterar sua propriedade de compressão. Seria uma alternativa para reduzir as embalagens dispersas no meio ambiente e reduzir os custos de agregados naturais, neste caso a areia que é amplamente usada na construção civil. 
 Notou-se um obstáculo a ser ultrapassado, a reação álcali-agregado que pode ser intensificada, uma vez que o vidro é composto de sílica e pode reagir com os álcalis do cimento em meio aquoso. Essa reação tem como produto um gel que sofre expansão com a presença de água, o que pode comprometer o desempenho do concreto, se não for controlado de maneira adequado.
REFERÊNCIAS
KOLLER, Diogo. Avaliação da resistência à compressão de argamassas produzidas com vidro moído. Revista Eletrônica Disciplinarum scientia, v. 8, n. 1 (2007). Disponível em: <https://periodicos.ufn.edu.br/index.php/disciplinarumnt/article/view/1217>. Acesso em: 16/09/2019
NEVES, Etney. Obtenção de material vitrocerâmico a partir de cinza pesada de carvão mineral. Tese (Doutorado em Ciência e Engenharia de materiais) - Universidade Federal De Santa Catarina, Florianópolis, 2002. Disponível em: <https://repositorio.ufsc.br/bitstream/handle/123456789/83364/204157.pdf?sequence=1&isAllowed=y>. Acesso em: 16/09/2019
GOMES, Vaneide. Obtenção de material vitrocerâmico utilizando escória de aciaria. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) – Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, 1999. Disponível em: <https://repositorio.ufsc.br/bitstream/handle/123456789/81117/138417.pdf?sequence=1>. Acesso em: 16/09/2019
ISAIA, G.C. Materiais de construção civil e princípios de ciência e Engenharia de materiais. São Paulo, SP. IBRACON, 2007.
BARROS, Carolina. Apostila de Vidros – Materiais de Construção – Edificações, 2010.
SMITH, W. F. Princípios de ciência e engenharia dos materiais. Ed. Lisboa: McGraw-Hill, 1998.
PINHEIRO, Fábio Carlos. Evolução do uso do vidro como material de construção civil. Universidade São Francisco, 2007.
CALLISTER JR, W. D. Princípios de engenharia e ciência dos materiais. 5 ed. USA: Jonh Wiley & Sons, 1999.
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