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Apostila UFJF - Materiais de construção
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MATERIAIS DE
CONSTRUÇÃO CIVIL
Departamento de Construção Civil
Faculdade de Engenharia – U.F.J.F.
2008
2
SUMÁRIO
Página
1. INTRODUÇÃO.............................................................................004
2. AGREGADOS...............................................................................014
3. AGLOMERANTES .....................................................................027
4. ARGAMASSAS ............................................................................045
5. CONCRETO ................................................................................060
6. MATERIAIS CERÂMICOS ......................................................074
7. MADEIRA ....................................................................................088
8. TINTA ...........................................................................................101
9. PLÁTICO .....................................................................................122
10. MATERIAIS BETUMINOSOS .................................................118
11. VIDRO ..........................................................................................124
12. FIBRA ..........................................................................................129
13. MATERIAIS FERROSOS .........................................................134
14. MATERIAIS NÃO FERROSOS ...............................................142
15. MATERIAIS ALTERNATIVOS ...............................................146
3
BIBLIOGRAFIA PARA CONSULTA
1. ALVES, J. D. Materiais de construção. Goiás: UFG.
2. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS.
3. BAUER, L. A. F. Materiais de construção, v.1 e v.2 . Rio de Janeiro: LTC
ed,1992.
4. CTE, SEBRAE & SINDUSCON. Qualidade na aquisição de materiais e
execução de obras. São Paulo: PINI, 1995.
5. FIORITO, A. J. Manual de argamassas e revestimentos. São Paulo: PINI, 1995.
6. GUEDES, M. F. Caderno de encargos. São Paulo: PINI, 1994.
7. GUIMARÃES, J. E. P. A Cal - fundamentos e aplicações. São Paulo: PINI, 1997.
8. HELENE, P. Manual de dosagem e controle de concreto. São Paulo: PINI 1993.
9. HELENE, P. R. L. Corrosão em armaduras para concreto armado. São Paulo:
PINI.
10. ISAIA, G. C.. Concreto – Ensino, Pesquisa e Realizações. São Paulo:
IBRACON, 2006. 2v.
11. ISAIA, G. C.. Materiais de Construção Civil e Princípios de Ciência e
Engenharia de Materiais. São Paulo: IBRACON, 2007. 2v.
12. MONTEIRO, P.J. & METHA, K. Concreto. São Paulo: PINI, 1994.
13. NEVILLE, A. M. Propriedades do concreto. São Paulo: PINI, 1997.
14. PATTON, W. J. Materiais de construção. São Paulo: EDUSP
15. PETRUCCI, E. G. R. Materiais de construção. Rio de Janeiro: Editora Globo.
16. RIPPER, E. Manual prático de materiais de construção. São Paulo: PINI,
1995.
17. RIPPER, E. Como evitar erros na construção. São Paulo: PINI, 1996.
18. SILVA, M. R. Materiais de construção. São Paulo: PINI
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INTRODUÇÃO
1.1. CONSIDERAÇÕES INICIAIS
Muitos cientistas experimentais e engenheiros, nas mais diversas modalidades,
irão, pelo menos uma vez, serem expostos a um problema de projeto que envolva
materiais. Cumpre esclarecer que os especialistas estão envolvidos na investigação e no
projeto destes e o problema consiste, basicamente, na especificação do mais correto
dentre os milhares disponíveis no mercado. Existem diversos critérios adotados antes da
escolha, a saber: a caracterização das condições de serviço já que esta define as
propriedades exigidas do material, sendo às vezes necessário ignorar alguma
característica em detrimento a outra, para se obter um material com características ideais
de propriedades, cita-se como exemplo os materiais de elevada resistência que possuem
uma ductilidade limitada. Em segundo, deve considerar os fatores de degradação do
material que pode comprometer a sua vida útil em serviço, por exemplo, grandes
reduções na resistência mecânica podem ser oriundas da exposição à ambientes
agressivos (corrosivos). E, finalmente, o aspecto econômico, ou seja, quanto irá custar o
produto, pode-se empregar um material que possua um conjunto ideal de propriedades,
mas que seja extremamente caro.
O material de construção é um elemento decisivo na qualidade e beleza da
construção. Se empregarmos materiais de construção deficientes, teremos uma
edificação defeituosa. Há de se considerar, também, que na maioria das vezes em que
utilizamos materiais baratos não obtemos boas obras de arte, visto que o custo muitas
vezes está condicionado à qualidade do mesmo.
Verifica-se a durabilidade, o custo e o acabamento da obra são estão diretamente
relacionados com a qualidade dos materiais empregados, deve-se, portanto, atender a
três critérios básicos, a saber: o técnico que se trata de um critério geral objetivando
atender a resistência, a trabalhabilidade, a durabilidade e a higiene. (Deve-se conhecer a
5
dimensão, as propriedades físicas, químicas, mecânicas, etc. do material); o econômico
que resulta no menor custo possível, esse critério exige o conhecimento de: Preço: em
função da qualidade e quantidade (valor da aquisição); Custo de Aplicação: material +
mão-de-obra + equipamentos; Custo de manutenção: material + mão-de-obra +
equipamentos e o estético, de ordem pessoal onde se considera a cor, a textura e a forma
(trata da qualidade do material no que se refere ao acabamento, a conservação, a
durabilidade). Em resumo, os materiais devem atender aos “3 B”, ou seja, serem bons,
bonitos e baratos.
Dentro deste contexto verifica-se que o engenheiro ou cientista deve estar
familiarizado com as várias características, bem como com as técnicas de
processamento dos materiais, estando, portanto, apto a optar pelo material baseado nos
critérios acima citados.
As qualidades dos materiais podem ser estabelecidas pela observação
continuada, pela experiência adquirida ou por ensaios em laboratórios especializados.
No que se refere às fontes de informação, essas são muitas ao alcance do engenheiro, a
saber: bibliografia, fabricante e/ou fornecedor, laboratório, normas técnicas,
profissionais do ramo, experiências anteriores. Como não é possível para o engenheiro
recém-formado adquirir aos poucos essa experiência, torna-se, esse, o objetivo principal
da disciplina MATERIAS DE CONSTRUÇÃO.
Ao especificar os materiais, é necessário o máximo possível de exatidão,
definindo-se todos os elementos que possam variar de procedência. Deve-se procurar
citar os dados técnicos do material escolhido, mesmo que estes sejam evidentes para uns
pode não ser para outros, nomear o material, classifica-lo, definir tipo, dimensão
desejada e eventualmente, a marca.
1.2. NORMALIZAÇÃO
Normalizar é estabelecer códigos técnicos a fim de permitir uma regulamentação
da qualidade, da produção, da classificação e do emprego dos materiais.
Com essa finalidade, foi criada no Brasil, a entidade particular chamada de
Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT). Esta se dedica a elaboração de
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normas técnicas, sua difusão e incentivo. Tal fato não impede que outras entidades
particulares tenham o mesmo objetivo, por exemplo, IPT (Instituto de Pesquisas
Tecnológicas), ABCP (Associação Brasileira de Cimento Portland), DNER
(Departamento Nacional de Estradas e Rodagem), dentre outros.
Nos outros países cita-se: Estados Unidos (ASTM – American Society for
Testing Material e ASA – American Standard Association), Alemanha (DIN –
Deustsche Normenausschuss), na Inglaterra (BS – Bristish Standards Institution). Essas
entidades são coordenadas pela ISO - International Organization for Standardization e
por comitês continentais.
Cabe mencionar que as normas são aperfeiçoadas e alteradas com o tempo,
acompanhando a evolução da indústria da construção civil e da técnica. E as existentes
no Brasil são caracterizadas pelas iniciais, seguida do seu número de ordem e, quando
necessária, de dois algarismos indicando o ano confecção ou alteração. Os tipos de
normas que encontramos são:
1) Normas: que prescrevem diretrizes para cálculos e métodos de execução de
obras e serviços de engenharia, assim como as condições mínimas de segurança;
2) Especificação (dos materiais): estabelece prescrições para os materiais;
3) Método de ensaio: estabelece processo para formação e exame de amostras;
4) Padronização (de dimensões e formas): estabelece dimensões para materiais e
produtos;
5) Terminologia (técnica): regulariza nomenclatura técnica;
6) Simbologia: para convenções de desenho;
7) Classificação (dos materiais ou produtos): para ordenar e dividir conjunto de
elementos.
1.3. AVALIAÇÃO DOS MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO
Quando se deseja testar a qualidade dos materiais de construção executa-se
ensaios que podem ser realizados de duas formas, a saber: direta (quando se observa o
comportamento do material em obras já realizadas) e indireta (realizado em
laboratório).
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Os ensaios indiretos consistem em dois tipos de controle, o de produção
(realizado nas fábricas, em seus laboratórios, tem por finalidade assegurar a fabricação
dentro das especificações exigidas) e o de recebimento (realizado em laboratórios
especializados, tem por finalidade verificar se o produto adquirido possui as qualidades
necessárias para o fim a que se destina).
A tabela 1.1 apresenta o mecanismo de organização do controle de qualidade dos
materiais, onde se verifica que o controle de produção (exercido por quem gera
produtos e auxilia o “produtor” a conseguir o produto especificado garantindo a
constância do processo (uniformidade)) e o controle de recebimento (exercido por
quem fiscaliza e aceita os produtos e os serviços executados e tem por finalidade julgar
a conformidade ou não do produto aos limites especificados) não são iguais, entretanto,
são complementares e necessários para um programa de controle de qualidade.
TABELA 1.1 - Mecanismos de controle de qualidade.
Controle de Produção Controle de Recebimento
O que é? Controla os fatores que
intervém na qualidade
Comprovação de conformidade
Quem faz? O produtor O promotor, o proprietário.
Como se faz? Inspeção contínua Inspeção intermitente
Quais as Variáveis de
Controle?
As que intervêm no processo
produtivo
As representativas na qualidade
especificada
Atua sobre O processo O produto
A implantação de um programa de controle de qualidade acarretará nos seguintes
benefícios imediatos:
Redução da incidência dos problemas patológicos e, conseqüentemente, os
gastos de recuperação;
Elevação da qualidade dos projetos e dos materiais e componentes da
edificação;
Melhoria da qualificação da mão de obra decorrente da maior qualidade dos
serviços;
Racionalização dos serviços e processos utilizados pelas construtoras;
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Melhor aproveitamento dos recursos materiais, técnicos, humanos e financeiros
disponíveis propiciando maior satisfação aos usuários.
1.4. CONTROLE DE QUALIDADE NA CONSTRUÇÃO CIVIL
Toda a atividade humana na qual a partir de certas matérias-primas e de um
processo se obtenha um produto final é suscetível de ser controlada.
A construção civil em geral aparece como uma indústria atrasada, a razão dessa
deficiência pode, seguramente, ser associada à ausência de um Programa de Controle
de Qualidade Total.
Pode-se fazer as seguintes reflexões de caráter comparativo que melhor justificam
o atraso da construção civil:
Trata-se de uma indústria tradicional;
Trata-se de uma indústria de caráter nômade;
Trata-se de uma indústria de produção de produtos únicos e não seriados;
Trata-se de uma indústria à qual não é aplicável a produção em cadeia
(produtos móveis passando por operador fixo) e sim concentrada;
Trata-se de uma indústria de caráter temporário com possibilidades de
pequenas promoções dentro da empresa. Isso repercute numa baixa motivação para o
trabalho e, consequentemente, numa diminuição da qualidade do produto;
Apresenta uma grande dispersão e diversidade da produção, caracterizada por
realizar-se em locais distintos (fábrica, escritório, canteiro de obra) e gerar, através de
vários processos diferentes produtos como materiais, projetos, edifícios, etc.
Essas características, próprias da indústria da construção, aliada a uma
normalização deficiente e a falta de organização das instituições públicas e dos usuários
retardam a implantação do Programas de Controle de Qualidade.
Salienta-se que o desperdício é, também, uma característica significativa na
construção civil e um indicador dos custos da não-qualidade dentro da construção civil,
ou seja, devido à falhas no processo de produção: há grande perda de materiais gerando
entulhos que saem ou ficam agregados à obra; há serviços a serem refeitos para corrigir
o que não está em conformidade e há tempos ociosos de mão-de-obra e de equipamentos
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devido a deficiências no planejamento. Deve-se, portanto, considerar as falhas
administrativas e gerenciais da empresa (por exemplo, compras feitas apenas pelo
menor preço, programas de seleção, contratação e treinamento inadequado, dentre
outros). E finalmente, as falhas na fase da pós-ocupação das obras caracterizadas por
patologias construtivas resultado em serviços de reparos e/ou recuperação e altos custos
de manutenção, prejudicando, portanto, a imagem no mercado consumidor.
O conceito de qualidade evolui continuamente, acompanhando o ritmo das
mudanças. De maneira geral, as posturas a serem tomadas em relação à qualidade
devem obedecer as seguintes considerações: as obras de qualidade atendem às
expectativas do cliente e as necessidades dos usuários, consistem no cumprimento dos
requisitos e especificações do cliente, previnem a ocorrência de erros ou falhas no que
se refere às especificações nas várias etapas do processo construtivo. Baseado nos
indicadores de qualidade mede-se a satisfação do cliente, a produtividade e a eficiência
no emprego dos recursos, minimizando, desta forma, os desperdícios e os erros
alcançando-se, desta forma, a qualidade através da liderança dos dirigentes da empresa e
do comprometimento de todos os funcionários.
O processo de produção na construção pode ser decomposto em cinco etapas:
planejamento, projeto, materiais e componentes, execução e uso, sendo diversos os
agentes intervenientes no processo ao longo de suas etapas (vide figura 1.1):
Os agentes responsáveis pelo planejamento do empreendimento podem ser os
financeiros e/ou promotores, órgãos públicos, clientes privados, incorporadores,
dependendo do tipo de obra a ser construída e devem atender às normas gerais e ao
código de obra da região.
Os responsáveis pelo projeto são as empresas que efetuam os estudos
preliminares (por exemplo, sondagem), urbanísticos, projetistas de arquitetura,
calculistas estruturais, e demais projetistas, além dos órgãos públicos ou privados
responsáveis pela coordenação do projeto, atendendo às normas específicas de
desempenho.
Os fabricantes de materiais e componentes constituem os segmentos industriais
produtores de insumos envolvendo a extração e o beneficiamento de matéria-prima dos
mais diversos tipos, buscando o certificado de conformidade, ou seja, controle de
produção e controle de recebimento.
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A etapa de execução das obras e realizada pelas empresas construtoras,
subempreiteiros, autônomos, laboratórios, empresas gerenciadoras e os demais órgãos
responsáveis pelo controle e fiscalização da obra, atendendo ao especificado e projetado.
Após a produção, propriamente dita segue-se a etapa final, de longa duração,
denominada uso, onde estão envolvidas as atividades de manutenção (conservação) dos
produtos gerados. Os usuários variam segundo o poder aquisitivo, a região do país e, às
especificidades de cada obra (residencial, comercial, escola, hospital, etc).
O nível de desempenho e satisfação proporcionado pela construção aos usuários
vai depender da qualidade obtida nas quatro etapas de produção do empreendimento,
assim como dos serviços de manutenção durante o uso. Sendo assim, em cada etapa do
processo (vide Figura 1) o controle de qualidade deverá ter uma meta específica a fim de
se obter um resultado final que satisfaça às exigências do usuário. Salienta-se que o
sistema ideal para assegurar a qualidade dos materiais e componentes é o Certificado
de Conformidade dos produtos.
USUÁRIO
USO PLANEJAMENTO
(Usuário) (Promotor)
(assegurar adequada utilização) (atender às normas gerais)
EXECUÇÃO PROJETO
(Construtor) (Projetista)
(atender ao projetado (atender às normas
especificado) específicas de desempenho)
MATERIAIS E COMPONENTES
(Fabricante)
Produzir e receber de acordo com o especificado.
SISTEMA UTILIZADO - Certificado de Conformidade.
ENSAIOS - Verificação na fabricação e aceitação.
FIGURA 1.1 - Esquema das etapas do processo de produção de uma edificação.
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Observa-se que há uma grande interação entre os vários agentes do processo
construtivo. Neste sentido amplia-se o conceito da qualidade enquanto “satisfação total
do cliente” aplicando as várias relações existentes ao longo da produção e uso de uma
obra. Assim, a equipe de execução da estrutura tem como cliente a responsável pela a
alvenaria e assim sucessivamente, vide tabela 1.2. E dentro do mesmo serviço, por
exemplo, superestrutura, a equipe responsável pelo dimensionamento e execução das
fôrmas tem como cliente interno as equipes de montagem das armaduras e concretagem,
devendo, portanto, atender as suas necessidades.
TABELA 1.2 – Etapas de execução de uma obra.
1 - Serviços Inicias.
2 - Instalações Provisórias.
3 - Movimento de Terra.
4 - Fundações e Elementos de contenção.
5 - Superestrutura.
6 - Elementos Divisórios.
7 - Esquadrias.
8 - Peitoris e Soleiras.
9 - Acabamento dos Elementos Divisórios.
10 - Acabamento de Tetos.
11 - Acabamento de Pisos.
12 - Coberturas.
13 – Isolamento Térmico
14 - Impermeabilização.
15 - Instalação de Esgoto Pluvial.
16 - Instalação Elétrica.
17 - Instalação Telefônica.
18 - Instalação de Antena Externa.
19 - Instalação Hidráulica.
20 - Instalação de Esgoto Sanitário.
21 - Cerca e Grades.
22 - Poços.
23 - Instalação de Despejo de Lixo.
24 - Despesas de consumo.
25 - Administração da obra.
26 - Serviços finais e complementares.
As necessidades dos usuários dependem da finalidade para o qual o edifício foi
projetado e construído. Para cada tipo de edificação (escolas, residenciais, comerciais,
etc) haverá um conjunto de necessidades comuns a serem satisfeitas. Atualmente há um
consenso internacional expressa pela ISO 6241 (Performance standards in buildings)
que em resumo considera: segurança, habitabilidade, durabilidade e economia às quais
a edificação e sua parte devem atender. A metodologia consiste em definir condições
qualitativas (requisitos de desempenho) e quantitativas (condições de desempenho).
Dentro deste contexto surge o conceito de métodos de avaliação, que são as técnicas
(por exemplo, ensaios nos materiais, nas edificações) que permitem verificar se um
determinado edifício, componente, etc, atende os requisitos e os critérios de
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desempenho a eles fixados. A Figura 1.2 ilustra esquematicamente esta metodologia de
aplicação do conceito de desempenho do edifício e suas partes. Entretanto salienta-se
que as necessidades dos usuários devem ser atendidas (vide Tabela 1.3) caracterizando o
conceito do cliente em termos de desempenho do produto final, de prazo de entrega e de
preço.
Deve-se, também, efetuar uma concepção e um projeto da edificação baseado em
parâmetros de desempenho, permitindo um estudo de sistemas construtivos inovadores
para as diversas partes do edifício garantindo um custo satisfatório; efetuando a
avaliação dos componentes inovadores e a especificação e a seleção de alternativas entre
novos produtos e outros já consagrados no mercado e, finalmente, a avaliação pós-
ocupação da obra, visando verificar se a edificação atende às exigências do usuário em
termos de qualidade e preço.
E, finalmente, na construção civil, tradicionalmente o controle de qualidade vem
sendo identificado com a fiscalização da obra e a realização de alguns ensaios de
controle tecnológico de materiais, por exemplo, o concreto. Esta abordagem simplifica
com o conceito mais elaborado empregado em outras indústrias. Para o caso da
construção civil este conceito deve ser exercido em todas as atividades desenvolvidas no
processo de produção de uma obra: planejamento, projeto, materiais e componentes,
execução e uso, para tanto se torna necessário que estas atividades sejam especificadas e
padronizadas, sendo de exercido de dois tipos controle de processo e controle de
produtos.
EXIGÊNCIAS DO EDIFÍCIO E CONDIÇÕES DE
USUÁRIO SUAS PARTES EXPOSIÇÃO
REQUISITOS DE DESEMPENHO
CRITÉRIOS DE DESEMPENHO
MÉTODOS DE AVALIAÇÃO
FIGURA 1.2 – Esquema para avaliação de desempenho de uma obra.
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TABELA 1.3 – EXIGÊNCIAS DO USUÁRIO.
1. Segurança Estrutural (estabilidade e resistência mecânica)
2. Segurança ao Fogo (limitações do risco de início de incêndio)
3. Segurança à Utilização (segurança ao uso)
4. Estanqueidade (gases, líquidos e sólidos)
5. Conforto Higrotérmico (temperatura e umidade)
6. Conforto Visual e Acústico (iluminação, vista exterior, níveis de ruído)
7. Conforto Antropodinâmico (aceleração, vibração e ergonomia)
8. Higiene (abastecimento de água, remoção de resíduos)
9. Durabilidade (manutenção ao longo da vida útil)
10. Economia (custo inicial, de operação e de manutenção durante a vida útil)
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AGREGADOS
2.1 CONSIDERAÇÕES INICIAIS
Até a década de 1980, o agregado era considerado como um material inerte, de
preenchimento na pasta de cimento com a finalidade econômica devido às diferenças de
preço existentes entre ele e o aglomerante. Entretanto, diversos estudos comprovaram
que o desempenho das argamassas e dos concretos está diretamente relacionado com o
tipo de agregado e suas características físicas e químicas. Dentre deste contexto,
verifica-se que a caracterização do material e o conhecimento de sua composição
granulométrica, textura superficial, forma, massa específica dentre outras propriedades é
extremamente relevante para se efetuar uma dosagem e analisar as propriedades de uma
argamassa e/ou concreto, sendo assim, o fator custo deixou de ser considerado como a
função principal do seu emprego.
Atualmente, pode-se considerar o agregado como sendo um material natural ou
artificial, de propriedades adequadas ao uso na construção civil, com dimensão nominal
máxima inferior a 100 mm e de dimensão nominal mínima igual ou superior a 0,075
mm. Trata-se, portanto, do conjunto de grãos naturais, processados ou manufaturados,
que se apresentam numa seqüência de diferentes tamanhos, os quais, interligados por
um material aglomerante são capazes de formar argamassas e concretos.
2.2 CLASSIFICAÇÃO
Os agregados classificam segundo a sua origem em naturais (por exemplo, areia
de rio) e artificiais (por exemplo, brita), segundo a sua massa unitária (massa das
partículas do agregado que ocupam uma unidade de volume) em: normais (brita), leve
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(argila expandida) ou pesados (magnetita) e segundo a sua dimensão em miúdo e
graúdo.
Os agregados leves possuem massa unitária inferior a 1,2 t/m3 sendo empregados
na confecção de concretos leves; os muitos porosos são geralmente fracos e indicados
para a produção de concretos para fins de isolamento e não estrutural, os empregados
para fim estrutural devem produzir um concreto que atinja aos 28 dias de idade uma
resistência à compressão mínima igual a 17 MPa. Em contrapartida, os agregados
pesados, com massa unitária superior a 2,8 t/m3 são empregados na blindagem de
radiação nuclear.
No que se refere às dimensões a norma brasileira, NBR 7211/2005, prescreve
que os agregados miúdos são aqueles cujos grãos passam pela peneira com abertura de
malha de 4,75 mm e ficam retidos na de malha de 150 m e os graúdos são aqueles
cujos grãos passam pela peneira com abertura de malha de 75 mm e ficam retidos na de
malha de 4,75 mm.
2.3. CARACTERÍSTICAS DOS AGREGADOS E SUA IMPORTÂNCIA
O conhecimento das propriedades dos agregados é uma exigência para se efetuar
uma boa dosagem de argamassas e concretos. A massa específica, a composição
granulométrica, a forma, a textura superficial dos grãos influenciam as propriedades das
argamassas e dos concretos no estado fresco, podendo afetar também a resistência à
compressão, a dureza e o módulo de elasticidade, que por sua vez influenciam outras
propriedades dos concretos endurecidos. Constata-se, portanto, que as propriedades são
relacionadas em dois segmentos, as que afetam a dosagem (quantificação dos materiais
empregados) e as que afetam o comportamento da argamassa e do concreto no estado
fresco e endurecido, entretanto há superposição das propriedades e emprega-se os
seguintes critérios:
a) Dependentes da porosidade: a massa específica, a absorção de água, a resistência
e o módulo de elasticidade;
b) Dependentes das condições de exposição e de fabricação: o tamanho, a forma e a
textura das partículas;
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c) Dependentes da composição química e mineralógica: a resistência, a dureza, o
módulo de elasticidade e as impurezas.
2.4. GRANULOMETRIA DE UM AGREGADO
2.4.1 Definições
a) Dimensão nominal: abertura nominal (mm) da malha quadrada da peneira,
correspondente a dimensão real do agregado.
b) Composição granulométrica: é a proporção relativa dos diferentes tamanhos de
grãos que constituem o agregado (expressa em % de massa das várias frações
dimensionais do agregado, em relação à massa total da amostra).
c) Módulo de finura: é a soma das porcentagens retida acumulada nas peneiras da
série normal, em massa, de um agregado, dividida por 100.
d) Dimensão máxima característica: trata-se de uma grandeza associada à
distribuição granulométrica do agregado e corresponde à abertura nominal (mm)
da malha da peneira da série normal ou intermediária na qual o agregado
apresenta uma porcentagem retida acumulada igual ao imediatamente inferior a
5%, em massa.
No que se refere à série normal e intermediária de peneiras esta se constitui do
conjunto de peneiras sucessivas, que atendem a NBR NM ISSO 3310-1, com as
aberturas, em mm, descritas a seguir:
Série normal de peneira: 75 – 37,5 - 19 - 9,5 - 4,75 - 2,36 - 1,18 - 0,6 - 0,3 - 0,15.
Série intermediária de peneira: 63 - 50 – 31,5 - 25 - 12,5 - 6,3.
Para a distribuição granulométrica de um agregado, a NBR 7211/2005 prescreve
que o mesmo deve atender os requisitos estabelecidos nas tabelas 2.1 e 2.2, podendo ser
empregados agregados fora da especificação desde que estudos prévios comprovem sua
aplicabilidade.
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TABELA 2.1 – Limites de distribuição Granulométrica do Agregado Miúdo.
Peneira com
abertura de
malha
PROCENTAGEM, EM MASSA, RETIDA ACUMULADA
LIMITES INFERIORES LIMITES SUPERIORES
ZONA UTILIZÁVEL2
ZONA ÓTIMA1
ZONA ÓTIMA1
ZONA UTILIZÁVEL3
9,5 mm 0 0 0 0
6,3 mm 0 0 0 7
4,75 mm 0 0 5 10
2,36 mm 0 10 20 25
1,18 mm 5 20 30 50
0,60 mm 15 35 55 70
0,30 mm 50 65 85 95
0,15 mm 85 90 95 100
OBSERVAÇÃO: (1) O módulo de finura da zona ótima varia entre 2,20 a 2,90.
(2) O módulo de finura da zona utilizável inferior varia entre 1,55 a 2,20.
(3) O módulo de finura da zona utilizável superior varia entre 2,90 a 3,50.
TABELA 2.2 – Limites de distribuição Granulométrica do Agregado Graúdo.
Peneira com
abertura de malha
PROCENTAGEM, EM MASSA, RETIDA ACUMULADA
Zona Granulométrica - d/D1
4,75/ 12,5 9,5/ 25 19/ 31,5 25/ 50 37,5/ 75
75mm - - - - 0 - 5
63 mm - - - - 5 – 30
50 mm - - - 0 - 5 75 – 100
37,5 mm - - - 5 – 30 90 – 100
31,5 mm - - 0 - 5 75 – 100 95 - 100
25 mm - 0 - 5 5 – 252
87 – 100 -
19 mm - 2 – 152
652 – 95 95 - 100 -
12,5 mm 0 – 52
402 – 65
2 92 – 100 - -
9,5 mm 2 – 152
802 – 100 95 - 100 - -
6,3 mm 402 – 65
2 92 - 100 - - -
4,75 mm 802 – 100 95 - 100 - - -
2,36 mm 95 - 100 - - - -
OBSERVAÇÃO: d - é a menor dimensão do agregado, definida pela maior abertura da peneira da série normal ou intermediária em
que fica retida a fração mais fina da distribuição granulométrica do agregado.
D – é a maior dimensão do agregado, definida pela menor abertura da peneira da série normal ou intermediária.
d/D – define a zona granulométrica do agregado correspondendo à menor (d) e À maior (D) dimensões do agregado.
(1) Em cada zona granulométrica deve ser aceita uma variação de, no máximo, cinco unidades percentuais em apenas em um dos
limites.
(2) Essa variação pode também estar distribuída em vários desses limites.
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2.4.2 Exemplo de Composição Granulométrica
Dado a análise granulométrica de um agregado miúdo (areia de rio), vide quadro 2.1,
pede-se determinar a dimensão máxima característica, o módulo de finura e a curva
granulométrica (vide Figura 2.1).
QUADRO 2.1 – Análise Granulométrica do Agregado Miúdo Ensaiado.
Peneira (mm) Material Retido (g) Material Retido (%) Acumulado
4,75 10,0 1,00 1,00
2,36 61,0 6,10 7,10
1,18 322,0 32,20 39,30
0,6 300,0 30,00 69,30
0,3 182,0 18,20 87,50
0,15 105,0 10,50 98,00
Fundo 20,0 2,00 100,0
Total 1000,0 100,0 ( 402,20)
DIMENSÃO MÁXIMA =4,75 mm (4,8 mm)
MF = 302,20/100 = 3,02 zona utilizável superior
0
20
40
60
80
100
120
4,75 2,36 1,18 0,6 0,3 0,15 Fundo
Abertura da Peneira (mm)
% R
eti
da A
cu
mu
lad
a
FIGURA 2.1 – Curva Granulométrica do Agregado Miúdo Ensaiado.
19
2.5. MASSA ESPECÍFICA E MASSA UNITÁRIA
A massa específica é definida como sendo a massa do material na unidade de
volume, incluindo os poros internos das partículas. Para diversas rochas empregadas na
produção de agregado e, conseqüentemente, de concretos ela varia entre 2,6 a 2,7 t/m3,
os valores típicos para o granito e o calcário denso são 2,69 a 2,60 t/m3,
respectivamente. Há necessidade também de se conhecer, para argamassas e concretos, a
massa unitária que é definida como a massa das partículas do agregado que ocupam
uma unidade de volume. Ela é empregada porque não é possível empacotar as partículas
do agregado de tal forma que não ocorra espaços vazios entre elas, sendo assim, ela se
refere ao volume ocupado pelo agregado e seus vazios e variando entre 1,3 a 1,7 t/m3,
para os agregados normais. Esta última propriedade é indispensável para a conversão de
traços de concreto e argamassas em massa para volume.
Para a determinação da massa específica e da massa unitária empregam-se os
seguintes ensaios:
2.5.1 Massa Unitária do agregado solto (NBR: 7251/82)
- Aparelhagem Balança, recipiente paralelepipédico (dimensão conhecida, para
agregado miúdo, capacidade igual a 15 litros e para o graúdo igual a 40 litros), estufa
para secagem da amostra que não estiver seca ou indicar a umidade da mesma.
Valores típicos areia seca = 1,50 Kg/l
areia com h=5% = 1,20 Kg/l
brita = 1,40 Kg/l
2.5.2. Massa Específica Real
- Aparelhagem para o agregado miúdo frasco de Chapman.
- Aparelhagem para o agregado graúdo frasco de Chapman (agregado:
triturado) ou Balança hidrostática
Execução do ensaio pelo Frasco de CHAPMAM (vide Figura 2.2):
Coloca-se água no frasco até a marca de 200 cm3, deixando-a em repouso, em seguida
introduzir, cuidadosamente, 500g de agregado miúdo seco no frasco o qual deve ser
20
devidamente agitado para eliminação das bolhas de ar. A leitura do nível atingido pela
água no gargalho do frasco indica o volume, em cm3, ocupado pelo conjunto água-
agregado miúdo. A massa específica do agregado é calculada mediante a expressão (1).
200
500
L (2.1)
Onde: R - massa específica do agregado miúdo, em g/cm3;
L - leitura do frasco (volume ocupado pelo conjunto água-agregadomiúdo).
Valores típicos: areia - 2,60 a 2,65 Kg/l.
brita - 2,65 Kg/l a 2,70 Kg/l.
400ml
700ml
200ml
GARGALO O > 26 mm
(INT)
FIGURA 2.2 – Frasco de Chapmam.
2.6. UMIDADE E ABSORÇÃO
Para os agregados miúdos verifica-se o fenômeno de inchamento, à medida que a
umidade aumenta, a massa unitária cai até um mínimo subindo a seguir. Os vários
estados de umidade que podem ser encontrados em uma partícula de um agregado estão
descritos na Tabela 2.3. O agregado é considerado saturado com superfície seca (SSS)
quando todos os poros estão permeáveis estão preenchidos e há um filme de água na
21
superfície; quando ele estiver saturado e também há umidade livre na superfície está na
condição úmida ou saturada. Caso toda a água evaporável foi removida por
aquecimento em estufa estará na condição seca em estufa.
TABELA 2.3 – Condição de umidade do Agregado.
CONDIÇÃO DO
AGREGADO
ASPECTO CARACTERÍSTICAS
Seco em estufa agregado não possui nenhuma
umidade
Seco ao ar agregado possui umidade interna e
não possui a externa (a umidade é
menor que a absorção potencial)
Saturado com superfície
seca
vazios permeáveis estão cheio de
água (a umidade é igual a absorção
potencial)
Saturado ou úmido água livre
possui água livre em sua superfície
(umidade maior que a absorção
potencial)
A capacidade de absorção é definida como a quantidade total de água requerida
para levar o agregado da condição seca em estufa para a no estado saturado com
superfície seca e a absorção efetiva é definida sendo a quantidade total de água
requerida para levar o agregado da condição de seco ao ar para a no estado saturado com
superfície seca.
A umidade superficial é a água livre no grão agregado, ou seja, e a quantidade de
água presente no agregado além da requerida na condição saturado com superfície seca.
Estes dados são necessários para a correção da proporção de água no traço de
argamassas e concretos, uma vez que provoca o fenômeno conhecido como inchamento
que é causado pela água livre que adere aos grãos provocando o seu afastamento;
depende: do teor de umidade e da granulométria do agregado, alcançando o seu valor
máximo para um teor de umidade cerca de 4 a 6%.
22
O Fator de correção da umidade trata-se de um número que multiplicado pela
massa úmida (Mh) resulta na massa seca (Ms), conforme demonstrado na equação 2.2.
1001100 xM
Mx
M
MMh
s
h
s
sh
, ou seja,
hs xMh
M
100
100 (2.2)
onde: Ms – massa de agregado seco, em peso;
Mh – massa de agregado úmido, em peso;
h – teor de umidade do agregado, em %.
Os métodos para determinação do teor de umidade constituem em: secagem em
estufa (temperatura = 105 a 1100C, no mínimo 6hs); frasco de Chapman e aparelhos
especiais como, por exemplo, o Speedy. Para o caso do emprego do frasco de chapmam
deve-se pesar 500 gramas de material úmido (agregado miúdo), em seguida introduzi-lo
no equipamento, fazer a leitura do gargalho e finalmente empregar a equação 2.3.
700
)200500100
L
Lh
r
r
(2.3)
2.7. COEFICIENTE DE VAZIOS DE UM AGREGADO
Trata-se de um número que multiplicado pelo volume total agregado, fornece o
volume de vazios, conforme demonstrado a seguir.
vt VCVxV
substituindo, tem-se:
u
s
r
s
t
c
t
ct
t
v
M
M
V
V
V
VV
V
VCV
11
23
r
uCV
1 (2.4)
onde: CV - coeficiente de vazios;
Vt - volume total;
Vv - volume vazios;
Vc - volume de cheios;
Ms - massa agregado seco;
r - massa específica real;
u - massa unitária.
2.8. FORMA E TEXTURA SUPERFICIAL DOS GRÃOS
A forma dos grãos do agregado influencia as propriedades das argamassas e dos
concretos no estado fresco, as partículas arredondadas ou lisas necessitam de uma maior
quantidade de aglomerante que as angulosas ou ásperas, devido às diferenças existentes
entre o coeficiente de vazios das amostras.
As partículas originadas de atrito tendem a possuir forma mais arredondada,
pela perda de vértice e arestas, por exemplo, as areias de rios. Os agregados britados
possuem vértices e arestas bem definidos e são denominados de angulosos. As
lamelares e as achatadas são as partículas cuja espessura é relativamente pequena em
relação às outras dimensões e as alongadas é aquela onde, o comprimento é maior que
as demais dimensões.
A textura superficial define o tipo de acabamento da superfície do agregado,
variando de lisa à áspera, sendo avaliado visualmente, segundo a normalização
brasileira.
2.9. PROPRIEDADES MECÂNICAS:
Os agregados empregados na confecção de argamassas e de concretos devem ser
resistentes e duráveis e, possuir resistência aos esforços mecânicos superior a da pasta
24
de aglomerante. Os agregados naturais em geral satisfazem essa condição, entretanto,
para o caso de agregados de qualidade duvidosa, devem ser executados ensaios cujos
resultados são comparados com ensaios de agregados de qualidade comprovada - corpos
de prova de argamassa e/ou concreto.
2.10. IMPUREZAS
As substâncias deletérias (impurezas) presentes nos agregados são aquelas
capazes de prejudicar a trabalhabilidade, a pega e o endurecimento dos aglomerantes
componentes dos traços das argamassas e dos concretos e a sua durabilidade. A Tabela
2.4 apresenta uma lista de substâncias nocivas, segundo a normalização brasileira.
TABELA 2.4 - Índices Admitidos de Impurezas nos Agregados (NBR 7218, 7211).
Substâncias
nocivas
% máxima em relação à
massa total
Agregado miúdo
% máxima em relação à
massa total
Agregado graúdo
Torrões de Argila 3,0 3,0 1
Material pulverulento
(concreto submetido a
desgaste superficial)
3,0 1,0
Material pulverulento
(concreto protegido de
desgaste superficial)
5,0 1,0
Materiais carbonosos
(concreto não aparente)
1,0 1,0
Materiais carbonosos
(concreto aparente)
0,5 0,5
OBSERVAÇÃO: Para o caso de concreto aparente o teor máximo permitido é igual a 1% e para o caso de
concreto sujeito ao desgaste superficial 2%.
Salienta-se que essas substâncias influenciam da seguinte maneira:
a) Torrões de Argila: têm pouca resistência e podem originar vazios e
desagregação.
25
b) Material Pulverulento: constituído de partículas de tamanho inferior a 0,075
mm, esses tendem a aumentar o consumo de água nas argamassas e nos
concretos para uma mesma consistência. As argilas também podem formar
película que envolve os grãos de areia prejudicando a aderência entre pasta -
agregado.
c) Materiais Orgânicas: podem prejudicar o endurecimento do cimento
(influencia sua hidratação), serem prejudiciais pela introdução de elementos de
baixa resistência ou ainda provocar manchas superficiais no concreto; originam-
se de húmus e fragmentos vegetais, tais como folhas.
2.11. OBSERVAÇÕES:
No que se refere aos materiais litóides, salienta-se que estes materiais são usados
nas obras de engenharia que tem o aspecto ou constituição da rocha (é um material
natural, consolidado na crosta terrestre, formado essencialmente de minerais).
Classifica-se em naturais (os primários são as pedras, por exemplo, empregadas
em revestimento, os de agregação, por exemplo, pó de pedra e o aglomerante, por
exemplo, a argila) e artificiais (os aglomerantes, como o cimento, os aglomerados,
como a argamassa, os produtos cerâmicos e os agregados, como a argila expandida e a
escória de alto – forno).
As propriedades dos materiais litóides que, normalmente, são avaliadas são a
resistência mecânica, a durabilidade, a cor, a fratura, a homogeneidade, a porosidade, a
higroscopicidade, a condutividade térmica, a dureza e a aderência.
Possuem um grande emprego na Construção Civil, como por exemplo, nas
alvenarias, no revestimento de pisos, paredes, pias, peitoris, soleiras, em muros de
contenção, em agregados para concreto dentre outros.
26
AGLOMERANTES
3.1. CONSIDERAÇÕES INICIAIS
Os aglomerantes são substâncias finamente pulverizadas que pela mistura com a
água são capazes de formar uma pasta com poder cimentante. O endurecimento
geralmente ocorre de forma lenta resultante de uma reação entre o aglomerante e a água
de caráter físico, química ou físico-química.
Na classificação dos aglomerantes empregam-se três características principais, a
saber: suas propriedades propriamente ditas e que determinam seu emprego; as
matérias-primas empregadas para sua obtenção e que determinam a sua composição
química e as características tecnológicas, como por exemplo, os procedimentos durante
o cozimento e que são as mais importantes e que determinam as propriedades do
aglomerante.
Dentre as diversas classificações existentes a mais consagrada é a que considera o
aglomerante segundo suas propriedade em aéreos (conservam suas propriedades
somente em presença do ar, como por exemplo, a cal aérea e o gesso) e os hidráulicos
(que além do ar conservam suas propriedades também na água, possuem uma maior
resistência mecânica sendo, portanto, mais empregados na construção civil).
Dentre os aglomerantes hidráulicos, usualmente emprega-se uma subdivisão
conforme descrito a seguir: simples, que é constituído de um único produto, sem
mistura posterior ao cozimento (pequenas quantidades devem ser especificadas por
norma técnica); composto, que consiste na mistura de hidraulite com aglomerantes
simples. Aproveitam subprodutos industriais ou produtos naturais de baixo custo, na
maioria das vezes melhoram alguma(s) propriedade(s), como por exemplo, o cimento
Portland com adição, do tipo II e III e suas variações; mistos: onde há mistura de dois ou
mais aglomerantes simples, como por exemplo o cimento e a cal, empregados na
confecção de argamassas e, os com adição, neste caso, a adição ocorre em um
27
aglomerante simples que excede os limites estabelecidos nas especificações técnicas (na
maioria dos casos essas adições são materiais inertes que tem por finalidade diminuir a
permeabilidade e/ ou o calor de hidratação etc.).
3.2. CAL AÉREA
3.2.1. Histórico
Evidencia-se o emprego da cal com uma maior incidência nas construções, a
partir da civilização egípcia, no ano 5.600 a.C sendo empregada como aglomerante
numa laje de 25 cm de espessura, no pátio da Vila de Lepenke-Vir, hoje Iugoslávia e
posteriormente, em 2700 a.C ocorreu o seu emprego como material de vedação
(argamassa) na pirâmide de Quéops.
A Europa é considerada a propulsora da moderna indústria da cal, sobretudo
França, Inglaterra e Alemanha, em seguida os Estados Unidos. O Brasil somente se
destacou na década de 50, mas com poucos registros. Atualmente, o parque industrial
brasileiro possui tecnologia e capacidade produtiva semelhante às industrias mais
modernas do mundo.
As reservas de rochas calcárias e dolomíticas, no Brasil, são superiores a 40
bilhões de toneladas, distribuídas em todo o território nacional, sendo que os maiores
produtores se localizam na região sudeste (Minas Gerais, São Paulo e Paraná), o
consumo anual é da ordem de 58 milhões de toneladas.
3.2.2. Calcinação
A cal é um aglomerante obtido pela calcinação dos calcáreos (CaCO3) ou
dolomitos (CaCO3 + MgCO3), através de uma reação química de decomposição térmica.
Esta decomposição dá origem a cal virgem, que por sua vez, ao ser hidratada forma a cal
hidratada.
28
A cal virgem é obtida quando o calcário ou dolomito é aquecido à temperatura
de dissociação dos carbonatos e nela mantida, por certo tempo, em ambiente onde a
remoção do dióxido de carbono seja possível, surgindo então o óxido de cálcio (CaO)
ou dióxido de magnésio (MgO). Podem ocorrer fenômenos de crepitação, causada pela
presença de umidade e matéria orgânica, que pode levar à desintegração da rocha
calcária ou dolomítica em aquecimento, impedindo a calcinação pela obstrução da
passagem de gases. A velocidade da fase de aquecimento e a escolha da temperatura de
dissociação também afetam sensivelmente a qualidade da cal obtida. Além desses
fatores, a qualidade e o tipo de combustível, a percentagem e a composição dos minerais
que acompanham os carbonatos, os vários modelos de fornos, obrigam ao uso de uma
técnica específica pela indústria, na busca de uma melhor qualidade.
Para a comparação de resultados alcançados com a utilização de vários tipos de
cales deve-se conhecer, a priori, algumas variáveis:
a) tipo de rocha que a produziu quanto a sua cristalinidade, umidade,
qualidade, teor de impurezas, freqüência de diáclase e granulometria
utilizada;
b) tipo de calcinação utilizada, com a razão de aquecimento,
temperatura, duração, tiragem e qualidade do combustível;
c) características da cal resultante, índice de porosidade, densidade,
contração em relação à rocha original, área superficial e tamanho dos
cristais, coloração e densidade aparente.
A cal hidratada é definida como o pó obtido pelo tratamento da cal virgem pela
água, em quantidade suficiente para satisfazer a sua afinidade química nas condições de
hidratação. Assim como a cal virgem, ela pode ser do tipo cálcica ou dolomítica, sendo
que esta pode apresentar-se como cal mono-hidratada dolomítica (quando hidratada a
pressões normais) e cal di-hidratada dolomítica, quando o processo ocorre a pressões
mais elevadas.
Na hidratação completa da cal virgem alta em cálcio são necessários, 32,1% de
água. Mas o volume empregado para a hidratação industrializada varia segundo as
características físicas, químicas e mineralógicas da cal, sendo assim alguns autores
indicam 45% ou 52%.
29
As reações de formação da cal virgem e da cal hidratada são as seguintes:
CaCO3 calcinação CaO + CO2
CALCÁREO CAL VIRGEM
(carbonato de cálcio) (óxido de cálcio)
CaO hidratação Ca (OH)2
CAL HIDRATADA
(hidróxido de cálcio)
(Ca, Mg) (CO3) calcinação CaO + MgO + CO2
CALCÁREO CAL VIRGEM DOLOMÍTIC
(carbonato de cálcio e magnésio)
CaO + MgO + 2H2O hidratação Ca (OH)2 + Mg (OH)2
CAL HIDRATADA
A hidratação é um processo contínuo, com velocidade que depende das
condições de calcinação da matéria-prima. Comparativamente, é sempre mais lenta para
o óxido de magnésio. Quando esta reação não é completa durante a extinção em fábrica,
pode continuar após o ensacamento. O inconveniente é o aumento de volume que
acompanha a reação de hidratação que é de 100% para o CaO e 110% para o MgO.
Como aglomerante a cal possui propriedades peculiares que a tornam
imprescindível na construção civil. Dentre elas destaca-se a plasticidade conferida às
pastas e argamassas permitindo assim, maiores deformações sem fissuração; e a
retenção da água de amassamento resultando numa melhor aderência.
De acordo com a normalização brasileira, as principais determinações a serem
realizadas numa cal, para verificação de sua qualidade, são: a composição química e a
finura. A quantidade de óxidos presentes numa cal representa o seu grau de pureza, e os
teores de anidrido carbônico e resíduo insolúvel que demonstram o nível de impureza.
30
Quanto às propriedades físicas, busca-se conhecer a finura da cal, a normalização
brasileira atém-se apenas ao peneiramento, detectando partículas grandes, maiores que
0,075 mm, que são indícios de hidratação incompleta e impurezas minerais. O tamanho
das partículas é uma característica importante, uma vez que, quanto menores as
dimensões, maiores serão suas superfícies específicas aumentando, portanto, as áreas de
ataque no momento das reações, ou seja, mais partículas poderão combinar-se entre si.
Dentre os diversos empregos cita-se: pinturas, tijolo ou bloco sílico-calcário,
estabilização de solos, argamassa: revestimento; assentamento.
E, finalmente, cabe mencionar o seu endurecimento ocorre pela sua reação com o
CO2 presente na atmosfera, conforme ilustrado a seguir:
Endurecimento da cal
Ca(OH)2 + CO2 ____________________________CaCO3 + (H2O)
3.3. GESSO
Gesso é o termo genérico de um aglomerante simples constituído de sulfatos mais
ou menos hidratados e anidros de cálcio. São obtidos pela calcinação da gipsita natural
(CaSO2.2H2O), constituída de sulfato bi-hidratado de cálcio geralmente acompanhado
de uma certa proporção de impurezas, no máximo de 6% (sílica, alumina, óxido de
ferro, carbonatos de cálcio e ferro).
A desidratação da gipsita por calcinação, dentro do limite das temperaturas e
pressões correntes na operação de cozimento conduz a formação de:
1000C - 200
0C e produzido os semi-hidratados: CaSO4 2H2O CaSO4 .1/2H2O
2000C a 300
0C resulta CaSO4 (anidrita), sulfato-anidrido solúvel
Acima de 3000C é produzido o sulfato anidro insolúvel
Os semi-hidratados e os sulfatos anidro solúvel em presença de água reconstituem
o sulfato bi-hidratado original rapidamente. Esse fenômeno conhecido pelo nome de
31
pega do gesso é acompanhado de elevação de temperatura por ser uma reação
exotérmica.
O sulfato anidro insolúvel não é suscetível a re-hidratação rápida sendo
praticamente inerte.
No estado em que se encontra no mercado, o gesso é um pó branco, de eleva
finura, cuja densidade varia de 0,70 a 1,00, diminuindo com o grau de finura. Quando
misturado com a água, a velocidade de endurecimento das massas de gesso depende dos
seguintes fatores: temperatura e tempo de calcinação, finura, quantidade de água de
amassamento e presença de impurezas ou aditivos.
No que se refere à calcinação, quando for realizada em temperaturas mais elevadas
ou durante um tempo mais longo o produto resultará em um material de pega mais lenta,
porém mais resistentes. Gessos de elevada finura resultam numa pega mais rápida e no
aumento da resistência devido ao incremento da superfície específica disponível para
hidratação.
A quantidade de água influenciará negativamente o fenômeno de pega e
endurecimento, quer por deficiência ou excesso, a quantidade ótima é na ordem de 18%.
O semi-hidratado possui pega muito rápida, entre 2 e 5 minutos, sendo descartado na
construção civil. Pode-se reduzir o tempo de pega através do emprego de aditivos
apropriados, retardadores, serragem fina de madeira, dentre outros, na proporção de 0,1
a 0,5%. O aumento no tempo de pega ocorre por interferência mecânica, formando
membranas protetoras intergranulares. A cal hidratada melhora, também, a plasticidade
da pasta, no teor de aproximadamente 15%.
Após o endurecimento as pastas de gesso atingem resistência à tração entre 0,7 a
3,5 MPa e à compressão entre 5 a 15 MPa; possuem boa aderência ao tijolo e a pedra e
mal a madeira. As pastas endurecidas possuem excelente propriedade de isolamento
térmico, acústico e impermeabilidade ao ar. Confere aos revestimentos considerável
resistência ao fogo, uma camada de 1,5 cm protege por mais ou menos 15 minutos, mas
com 3 cm, a proteção é de 45 minutos, quando a temperatura é inferior a 100 0C, com o
fogo atingindo todas as faces da estrutura.
Na construção civil o gesso é empregado em revestimento e decorações, quer sob
a forma de pasta ou argamassa. Este material não deve ser empregado no exterior das
edificações por se deteriorar em conseqüência da solubilização na água.
32
E, finalmente, os maiores depósitos sedimentares de gipsita localizados no Brasil
encontram-se no nordeste e no Mato Grosso.
3.4. CIMENTO PORTLAND
3.4.1. Nota Histórica
O termo “cimento” é proveniente do latim “Caecmentun” que significa pedaços
de pedras ásperas e não talhadas. Os antigos egípcios usam gesso impuro calcinado. Os
gregos e os romanos empregaram calcários calcinados e, posteriormente, efetuaram a
mistura de cal, água, areia e pedra britada, sendo considerado o primeiro concreto da
história. Como as argamassas confeccionadas com cal não endurecem debaixo d’água,
os romanos trituraram cal com cinzas vulcânicas ou com telhas de argilas queimadas
finamente moídas, onde a sílica ativa e a alumina da cinza e das telhas se combinavam
com o calcário formando o cimento pozolânico, denominação originada da cidade de
Pozzuoli, onde foi obtida a cinza inicialmente.
A Idade Média trouxe um declínio na qualidade e no uso do cimento e somente
no século XVIII ocorreu o seu avanço tecnológico. Em 1756, John Smeaton constatou a
importância da argila misturada ao calcário calcinado, sendo o precursor a reconhecer as
propriedades químicas da cal hidratada.
O desenvolvimento do cimento prosseguiu com os cimentos hidráulicos, como o
“cimento romano” onde se nódulos de calcário argiloso, culminando na patente do
cimento Portland. Este cimento era fabricado aquecendo-se uma mistura de argila,
finamente dividida, e calcário, num forno até a eliminação do CO2, sendo que a
temperatura era bem inferior à necessária para a formação do clínquer. O cimento
moderno foi criado em 1845, por Isaac Johnson, queimando uma mistura de argila e
greda (giz) até a formação do clínquer, possibilitando a ocorrência das reações
necessárias à formação de compostos de alta resistência.
O nome de cimento Portland, devido à semelhança de cor e de qualidade do
cimento hidratado com a pedra de Portland, é empregado até os dias atuais para
33
designar: um cimento obtido pela mistura apropriada de materiais calcários e argilosos,
ou outros materiais contendo sílica, alumina ou óxido de ferro, aquecidos a uma
temperatura necessária para a clinquerização e moendo-se o clínquer resultante.
O seu emprego é consagrado na fabricação de concreto (origem latina “concretus”
que significa "crescimento junto”). Salienta-se que a degradação das obras executadas
com o concreto de cimento Portland possui causas externas como, por exemplo,
químicas, físico-químicas ou mecânicas. A extensão da deterioração depende da
qualidade do concreto embora se considere as eventuais reações com os agregados, a
permeabilidade e as variações volumétricas.
3.4.2. Definição
É um dos mais importantes materiais de construção a serviço engenharia
possuindo um grande campo de aplicação. Trata-se de um pó fino com propriedades
aglomerantes, aglutinantes ou ligantes, que endurece sob ação da água. Depois de
endurecido, mesmo que seja novamente submetido à ação da água, o cimento Portland
não se decompõe mais.
Consiste de um produto pulverulento, constituído de silicatos e aluminatos de
cálcio, praticamente sem cal livre.
3.4.3. Composição do Cimento Portland (matérias-primas)
O cimento Portland é composto de clínquer e de adições finamente moídas. O
clínquer é o principal componente e está presente em todos os tipos de cimento. As
adições podem variar e são elas que definem os diferentes tipos, segundo a
normalização brasileira. A seguir descreve-se a composição do cimento Portland:
CLÍNQUER: possui o calcário e a argila como matérias-primas, ambos
obtidos de jazidas situadas, geralmente, nas proximidades das fábricas de
cimento. A rocha calcária é, inicialmente, britada, depois moída em conjunto
com a argila em proporção adequada. Essa mistura passa por um sistema pré-
34
aquecedor, que consiste numa série de ciclones, para, então, atravessar zonas de
queima do forno rotativo, com temperatura interna de aproximadamente 1450
0C. O calor gerado transforma a mistura em um novo material, denominado
clínquer, que se apresenta em nódulos. Na saída do forno, o clínquer ainda
incandescente, é bruscamente resfriado, posteriormente é moído e com a adição
de gesso e/ou outras adições especificadas pela normalização brasileira,
transforma-se no cimento, com propriedade de desenvolver reação química em
presença de água, torna-se pastoso e, em seguida, endurecendo, adquirindo
elevada resistência mecânica e durabilidade; essas características resultam num
ligante hidráulico muito resistente. A figura 3.1 ilustra o esquema de obtenção do
cimento, conforme descrito acima.
ADIÇÕES: São as matérias-primas (como por exemplo, o gesso, as
escórias de alto-forno, os materiais pozolânicos e os materiais carbonáticos) que
misturadas ao clínquer na fase de moagem, segundo os requisitos prescritos na
normalização brasileira, permitem a fabricação dos diversos tipos de cimento
Portland disponíveis no mercado.
GESSO: A função do gesso é aumentar o tempo de endurecimento do
clínquer moído, caso isto não ocorresse o cimento, em contato com a água,
endureceria instantaneamente, inviabilizando o seu emprego nas obras de
construção civil. Sendo assim, está presente em todos os cimentos no teor de
aproximadamente 3%.
ESCÓRIA: As escórias de alto-forno são obtidas durante a produção do
ferro-gusa, nas indústrias siderúrgicas e possuem forma de grãos de areia.
Antigamente eram consideradas como um resíduo siderúrgico, até se descobrir a
sua propriedade de ligante hidráulico, ou seja, regem na presença da água,
principalmente em meio alcalino, desenvolvendo características aglomerantes de
forma semelhante ao clínquer, sendo assim tornou-se possível sua adição a
moagem deste com o gesso, guardando certas proporções e, obtendo um tipo de
cimento que atende plenamente aos mais comuns e que apresenta melhoria em
algumas propriedades, como: menor calor de hidratação, maior durabilidade, em
especial em ambientes agressivos.
35
POZOLANA: Os materiais pozolânicos são as rochas vulcânicas, certos
tipos de argilas queimadas em elevadas temperaturas (entre 550 0C a 900
0C) e,
também, as cinzas provenientes da queima de carvão mineral em usinas
termelétricas, dentre outros. Da mesma forma que as escórias de alto-forno,
estudos comprovaram que esses materiais quando pulverizados em partículas
muito finas, também possuem propriedade de ligante hidráulico, ou seja,
desenvolvem reações químicas tornando-os pastosos e depois endurecidos.
Entretanto, as reações ocorrem, somente, se além da água, os materiais
pozolânicos finamente moídos, foram colocados na presença de mais um outro
material, o clínquer. Sendo assim, torna-se viável sua adição até um determinado
limite, especificado pela normalização brasileira. Os cimentos com essas adições
oferecem a vantagem de maior impermeabilidade aos concretos e as argamassas.
SÍLICA ATIVA: Trata-se de um produto obtido nos filtros durante a
fabricação do silício-metálico. Ao sair do forno elétrico onde é gerado na forma
de gás SiO, oxida-se passando a SiO2, formando partículas sólidas extremamente
finas (menor que a do cimento) na ordem de 0,2 m. A sílica apresenta-se
amorfa e com baixo grau de cristalização. Sua adição ao preparo do concreto ou
na fabricação de cimentos especiais resulta na obtenção de produtos com
características de boa resistência a ataques químicos, elevada resistência
mecânica, maior aderência, impermeabilidade e inibição da reação álcali-
agregado. Sua importância na engenharia, atualmente, é tão grande pois tornou
possível a realização de obras com CAD (concreto de alto desempenho) ou
cimento pré-aditivados como, por exemplo, CPV – RS- MS. A sua ação
compara-se a de uma superpozolana, reagindo com o hidróxido de cálcio
liberado na hidratação do cimento (clínquer) formando o silicato de cálcio
hidratado, que otimiza todos os aspectos do concreto e das argamassas
resultantes.
CARBONATOS: Os materiais carbonáticos são minerais moídos, tais
como o calcário. Essa adição torna os concretos e as argamassas mais
trabalháveis, porque os grãos moídos possuem dimensões adequadas para se
alojar entre as partículas dos demais componentes do cimento, funcionado como
36
um lubrificante. Quando presentes nos cimentos são conhecidos como filler
calcário.
FIGURA 3.1 – Esquema de produção do cimento Portland.
3.4.4. Processo de Fabricação
As matérias-primas empregadas no processo de fabricação do cimento Portland
são extraídas, britadas, transportadas e passam pelo processo de pré-homogeneização.
Salienta-se que o calcário é a principal matéria-prima, seguida da argila (empregada para
fornecer os silicatos de alumínio e ferro que reagem com a cal no interior do forno,
formando o clínquer), da areia (adicionada quando há deficiência de SiO2 na argila) e do
minério de ferro (adicionado quando há deficiência de Fe2O3 na argila). Durante o
processo, esses materiais são analisados fisicamente e quimicamente e após a pré-
homogeneização do calcário e da argila, são transportados para moinho de bolas ou
rolos onde são pulverizados e passam a denominar-se farinha crua. A farinha obtida é
homogeneizada e lançada no pré-aquecedor do forno rotativo, iniciando-se o processo
37
de transformação mineral da matéria-prima (calcinação) resultando na clinquerização do
produto. Segundo a matéria-prima empregada o clínquer contém os elementos descritos
no quadro 3.1.
QUADRO 3.1 – Composição Química do Clínquer Portland.
ÓXIDOS FÓRMULA ABREVIAÇÃO COMPOSIÇÃO (%)
Óxido de Cálcio CaO C 59 - 67
Óxido de Silício = Sílica SiO2 S 16 - 26
Óxido de Alumínio Al2O3 A 4 - 8
Óxido de Ferro Fe2O3 F 2 – 5
Óxido de Magnésio MgO M 0,8 – 6,5
Óxido de Sódio Na2O - 0 – 1,5
Óxido de Potássio K2O - 0 – 1,5
SO3 SO3 S 0,5 – 1,2
Considerando que as propriedades do clínquer são relacionadas com o teor dos
compostos, torna-se difícil obter quaisquer conclusões a partir da sua análise expressa
em óxidos, conforme apresentado no quadro 1. Sendo assim, emprega-se as fórmulas de
BOUGUE, para estimar a composição potencial ou teórica dos compostos minerais do
clínquer, vide equações (1) a (4). O quadro 3.2 apresenta um resumo da influência de
cada composto nas características do cimento e a figura 3.2 apresenta o aspecto da curva
resistência à compressão x tempo para os compostos.
C 2 S
C 3 A
C 3 S
C 4 F
T E M P O
R C
FIGURA 3.2 – Aspecto da curva Resistência à compressão (RC) x Tempo, para
os compostos do cimento Portland.
38
QUADRO 3.2 – Principais compostos do Clínquer e sua Propriedade Específica.
COMPOSTOS FÓRMUL
A
QUÍMICA
ABREVIAÇÃO %
CLÍNQUER
PROPRIEDADES
TECNOLÓGICAS
Silicato
Tricálcico
(Alita)
3CaO.SiO2 C3S 50 – 65 Endurecimento rápido, alto
calor de hidratação, alta
resistência inicial.
Silicato
Bicálcico
(Belita)
2CaO.SiO C2S 15 – 25 Endurecimento lento, baixo
calor de hidratação, baixa
resistência inicial.
Aluminato
Tricálcico
(Aluminato)
3CaO.Al2O3 C3A 6 – 10 Pega rápida, controlada pela
adição do gesso; suscetível ao
ataque de meios sulfatados,
alto calor de hidratação, alta
retração, baixa resistência
final.
Ferro Aluminato
Tetracálcico
(Ferrita)
4CaO.Al2O3
. Fe2O3
C4AF 3 – 8 Endurecimento lento,
resistente a meios sulfatados,
não contribui para a
resistência, coloração escura.
Cal Livre CaO C 0,5 – 1,5 Aceitável somente em
pequenas quantidades, pois
causam aumento de volume e
fissura.
O clínquer é constantemente analisado, sendo selecionado e armazenado e,
finalmente, produz-se os diversos tipos de cimentos, segundo os requisitos da
normalização brasileira. Após a sua estocagem, o clínquer é finamente moído onde se
adiciona o gesso a fim de se controlar o tempo de pega. Para o caso dos cimentos
compostos, neste momento, também, são inseridas as adições (escória de alto-forno,
pozolana, etc) nas proporções adequadas.
39
3.4.5. Principais tipos de Cimento Portland
Segundo a normalização brasileira existem vários tipos de cimento Portland,
que se diferem em função da sua composição. Os principais tipos estão descritos no
quadro 3.3, 3.4 e 3.5 e figura 3.3.
FIGURA 3.4 – Evolução da resistência média à compressão dos diversos tipos de
cimento.
QUADRO 3.3 – Composição dos Cimentos Portland (segundo a normalização)
Tipo de Cimento
Protalnd
Composição (% em massa)
Sigla Clínquer +
Gesso
Escória
Granulada
Material
Pozolânico
Material
Carbonático
COMUM CPI 100 - - 1 – 5
CPI-S 99 - 95 - - 1 – 5
COMPOSTO CPII-E 94 – 56 6 – 34 - 0 – 10
CPII-Z 94 – 76 - 6 – 14 0 – 10
CPII-F 94 - 90 - - 6 - 10
ALTO-FORNO CPIII 65 - 25 35 - 70 - 0 – 5
POZOLÂNICO CPIV 85 - 45 - 15 - 50 0 – 5
ALTA
RESISTÊNCIA
INICIAL
CPV - ARI 100 - 95 - - 0 - 5
40
BRANCO Estrutural 100 – 75 - - 0 - 25
Não estrutural 74 - 50 - - 26 - 50
QUADRO 3.4 – Nomenclatura dos cimentos Portland.
Tipo de cimento Sigla Classe de Resistência
COMUM CPI 25, 32, 40
CPI-S 25, 32, 40
COMPOSTO CPII-E 25, 32, 40
CPII-Z 25, 32, 40
CPII-F CPII-F-32, CPII-Z-40
ALTO-FORNO CPIII CPIII-32, CPIII-40
POZOLÂNICO CPIV 25, 32
ALTA RESISTÊNCIA INICIAL CPV - ARI CPV-ARI
BRANCO CPB CPB-32
CPB CPB
RESISTENTE A SULFATOS São os cimentos originais acrescidos da sigla “RS”, por
exemplo, CPIII – 32 RS
BAIXO CALOR DE HIDRATAÇÃO São os cimentos originais acrescidos da sigla “BC”, por
exemplo, CPIV – 32 RS
POÇOS PETROLÍFEROS CPP CPP- classe G
QUADRO 3.5 - Influência dos Tipos de Cimento nas Argamassas e nos Concretos.
Propriedade Tipo de Cimento
I / II III IV V RS Branco
Resistência padrão maior no final
da cura
maior no final
da cura
maior nos
primeiros dias
padrão padrão
Calor
hidratação
padrão menor menor maior padrão maior
Impermeabili
dade
padrão maior maior padrão padrão padrão
Resistência a
agentes
agressivos
padrão maior maior menor maior menor
Durabilidade padrão maior maior padrão maior padrão
41
Os cimentos de alta resistência inicial tratam-se de um tipo particular do cimento
comum obtido através de uma dosagem diferenciada na produção do clínquer, bem
como pela moagem mais fina, permitindo que o mesmo ao reagir com a água adquira
resistências elevadas nas primeiras idades. No que se refere ao cimento branco, cabe
mencionar, que sua coloração é conseguida a partir de uma matéria-prima com baixo
teor de óxido de ferro e manganês e, condições especiais durante a fabricação,
especialmente com relação ao resfriamento e à moagem do produto.
Há de se considerar os resistentes a sulfatos (RS) adequados à meios agressivos
sulfatados, tais como: redes de esgoto, redes de águas servidas ou industriais e água do
mar. Alguns tipos básicos (CPI, CPII, CPIII, CPIV e CPV) podem ser considerados
como tal se pelo menos uma das condições sejam atendidas, a saber:
a) teor de aluminato tricálcio no clínquer e teor de adições carbonáticas inferiores a
8% e 5%, respectivamente;
b) cimento tipo CPIII com teores de 60% a 70% de escória granulada, em massa;
c) cimento tipo CPIV com teores de 25% a 40% de material pozolânico, em massa;
d) cimentos com antecedentes de resultados de ensaios de longa duração que
comprovem a resistência a sulfatos.
Para o caso dos cimentos com baixo calor de hidratação (BC), a normalização
brasileira prescreve como sendo aqueles que desprendem de 260 J/g até 300 J/g de calor
aos 3 e 7 dias de hidratação, respectivamente, podendo ser qualquer um dos tipos
básicos.
Os cimentos para poços petrolíferos (CPP) possuem uma aplicação bastante
específica, o seu consumo é pouco expressivo quando comparado com os demais. Em
sua composição observa apenas o clínquer e o gesso.
3.4.6. Propriedades Físicas
Os cimentos são especificados pela sua composição química, tipo de adição e suas
propriedades físicas, descritas a seguir.
a) Finura: determinada através da peneira da malha n. 200 (0,075 mm),
permeabilímetro ao ar de Blaine e granulometria a laser.
42
b) Expansibilidade: pode ocorrer após o final da pega, provocando fissuras
quando o CaO é elevado. Determinada através da agulha de Le Chatelier.
c) Tempo de Pega: É o tempo do cimento para permitir a aplicação adequada de
pastas, argamassas ou concretos, isto é, sem perda de plasticidade e
trabalhabilidade. Para controlar o tempo de pega adiciona-se gesso na moagem
do cimento, sendo o controle efetuado através do SO3. Em resumo, a pega trata-
se do início das reações de hidratação; a pasta de cimento vai adquirindo certa
consistência até o endurecimento, vide figuras 3.4 e 3.5.
TIP TFP Endurecimento
Mistura 0 (tempo)
Tempo de Início de Pega (TIP)
Tempo de Fim de Pega (TFP)
FIGURA 3.4 – Esquema da determinação do tempo de pega do cimento.
Hidratação do Cimento:
Reação com a água produz uma capa superficial de produtos de
hidratação sobre cada grão.
Os produtos de hidratação ocupam um espaço maior na parte
externa dos grãos e do líquido.
Com o processo de hidratação, os produtos se estendem originando
um gel FASE DA PEGA
Reação continua, as partículas aumentam e vão crescendo até o
material tornar uma massa compacta ENDURECIMENTO.
FIGURA 3.5 – Esquema do processo de hidratação do cimento.
43
O fenômeno denominado por exsudação ocorre antes do início da pega e refere-
se ao acúmulo de água na superfície da pasta causado pela sedimentação do grão de
cimento, reduzindo, portanto, a resistência e a durabilidade do produto final.
A Falsa Pega trata-se de um fenômeno que ocorre quando a mistura em que está
sendo empregado o cimento (pasta, argamassa, concreto), perde plasticidade num tempo
menor que o previsto e, com uma nova re-mistura sua plasticidade inicial é recuperada.
Isto ocorre quando na moagem do cimento, a temperatura ultrapassa 128 0C provocando
dissociação do sulfato de cálcio do gesso interferindo nas características do seu efeito
retardador de pega.
e) Calor de Hidratação: surge através da reação entre a água e o cimento, este
efeito poderá acontecer durante meses, em função do consumo de cimento e/ou
volume do concreto.
f) Resistência à compressão: A resistência à compressão do cimento é avaliada
de corpos-de-prova cilíndricos com dimensões de 50mm de diâmetro e100 mm
de altura. Através de um traço normalizado, executado com areia padrão. È um
importante ensaio para o controle de qualidade do cimento.
g) Perda ao Fogo: através deste ensaio controla-se o teor de material carbonático
presente no cimento.
h) Massa Específica: Empregada no cálculo de dosagens de concretos e
argamassas.
3.4.7. Tipos de Cimentos e suas aplicações:
O quadro 3.6 apresenta um resumo de diversos exemplos de construções e as
indicações dos tipos de cimento Portland para cada uma das aplicações.
44
QUADRO 3.6 – CONSTRUÇÕES x TIPOS DE CIMENTO
Aplicação Tipos de Cimento Portland
Concreto armado para desforma rápida
CPV -ARI
Concreto armado com função estrutural
CPV – ARI, CPB estrutural, CPI, II,
III e IV
Concreto armado para desforma rápida, curado a vapor ou outro
tipo de cura térmica
CPV – ARI, CPB estrutural, CPI, II,
III e IV
Elementos pré-moldados de concreto e artefatos de cimento para
desforma rápida, curados por aspersão de água
CPV -ARI
Pisos industriais de concreto
CPV – ARI, CPI, II, III e IV
Argamassa armada
CPV – ARI, CPB estrutural, CPI e II
Concreto protendido com protensão das cordoalhas antes do
lançamento do concreto
CPV – ARI, CPB estrutural, CPI e II
Concreto protendido com protensão das cordoalhas após o
endurecimento do concreto
CPV – ARI, CPB estrutural, CPI, II,
III e IV
Elementos pré-moldados de concreto e artefatos de cimento
curados por aspersão de água
CPV – ARI, CPB estrutural, CPI, II,
III e IV
Elementos pré-moldados de concreto e artefatos de cimento para
desforma rápida, curados a vapor ou outro tipo de cura térmica
CPV – ARI, CPI, II, III e IV
Pavimento de concreto simples ou armado
CPV – ARI, CPI, II, III e IV
Concreto magro (para passeios e enchimentos)
CPI, II, III e IV
Concreto simples (sem armadura)
CPI, II, III e IV
Argamassas e concretos para meios agressivos (água do mar e de
esgosto)
CP III, IV, e RS
Concreto-massa
CP III, IV e BC
Concreto com agregados reativos
CPI, II, III e IV
Argamassa de revestimento e assentamento de tijolos e blocos
CPI, II, III e IV
Argamassa de assentamento de azulejos e ladrilhos
CPI, II, e IV
Argamassa de rejuntamento de azulejos e ladrilhos
CPB
45
Solo-cimento
CPI, II, III e IV
ARGAMASSAS
4.1 CONSIDERAÇÕES INICIAIS
As propriedades mecânicas das argamassas contribuem de forma significativa na
resistência da alvenaria, já que o mecanismo de ruptura da parede está diretamente
ligado à interação entre juntas e os blocos. De maneira geral, as principais funções das
argamassas assentamento são: a transferência uniforme das tensões entre os blocos e a
sua união solidária para que se possa resistir aos esforços solicitantes.
Dentro deste contexto, verifica-se que o emprego de uma argamassa adequada,
resistente e durável contribui substancialmente para o bom desempenho das alvenarias
e, conseqüentemente, para a proteção e durabilidade, no caso específico das argamassas
de revestimento.
Em diversos estudos realizados nas últimas décadas constatou-se que as
argamassas compostas somente por cimento, via de regra possuem características
inadequadas que comprometem a sua durabilidade, exceto para condições específicas.
As argamassas mistas, formadas por cimento e cal, são aquelas que otimizam as
propriedades do produto final, são mais econômicas e tecnicamente corretas. No caso
específico da alvenaria estrutural, a otimização é uma exigência fundamental.
Deve-se destacar que para a cal fornecer as características desejáveis a uma
argamassa, ela deve apresentar níveis de qualidade e constância de suas propriedades.
Sem a obediência destes requisitos a cal não fornece o resultado final almejado,
produzindo um produto inadequado.
Usualmente define-se a argamassa como a mistura de um ou mais aglomerantes
com o agregado miúdo e a água e, eventualmente, um aditivo com a função de melhorar
46
alguma propriedade da mesma. Sendo assim, são compostas por um material ativo (que
com a mistura com a água resulta no que é denominado de pasta) e um material,
normalmente inerte (agregado miúdo, com a função de baratear o produto e minimizar
os efeitos da retração do aglomerante, evitando-se, portanto, as fissuras).
4.2 CLASSIFICAÇÃO
As argamassas classificam-se, segundo o tipo de aglomerante em: aérea (são as
executadas com aglomerante aéreo como a cal e o gesso), hidráulica (são as executadas
com aglomerantes hidráulicos, como o cimento) e as mistas. Segundo o número de
elementos ativos em: simples (possui apenas um tipo de aglomerante) ou composta
(possui mais de um tipo de aglomerante). Segundo a dosagem em: pobre ou magra
(quando o volume de pasta é menor que o volume de vazios do agregado miúdo), cheia
(quando o volume pasta é igual ao volume de vazios do agregado miúdo) e rica ou
gorda (quando o volume de pasta é maior que volume de vazios do agregada miúdo) e,
finalmente, segundo a sua consistência (seca, plástica e fluida).
4.3. EMPREGO E TRAÇO USUAIS DAS ARGAMASSAS
Dentre os diversos empregos e funções das argamassas citam-se: o de unir e
distribuir os esforços solicitados aos materiais de construção (assentamento de
alvenaria, muros, passeios, etc.), de absorver as deformações (por exemplo, de dilatação
e contração dos materiais), regularizar e fornecer acabamento às superfícies (por
exemplo, revestimento (parede, piso, teto)), bem como a execução de reparos nas
construções (pequenos defeitos estruturais), dentre outros. A figura 4.1 ilustra alguns
tipos desses empregos.
Dentre os traços usuais cita-se:
a) CHAPISCO: 1:2 a 1:4
b) REVESTIMENTO: interno: 1:8 a 1:12
externo: 1:5 a 1:8
47
c) ASSENTAMENTO: 1:8 a 1:12
d) CONTRA-PISO/PISO FINAL: 1:3 a 1:5
Cabe mencionar que para qualquer traço a ser empregado deve-se efetuar um
minucioso estudo dos materiais, bem como quantificar as suas proporções a fim de se
obter um material adequado ao fim que se destina.
Tijolo
Chapisco.
Argamassa Assentamento
(e< 1,0 cm)
Reboco (e≤2mm)
Emboço (e≤2cm)
FIGURA 4.1 – Emprego de Argamassas.
4.4. AGLOMERANTES MISTOS
O aglomerante misto trata-se da mistura de dois aglomerantes simples, por
exemplo, cimento e cal. O principal objetivo é produzir uma argamassa mais plástica e
fácil de trabalhar.
Estudos comprovam a importância da cal na melhoria de todas as propriedades
das argamassas, pois a cal confere trabalhabilidade e retenção de água. Argamassas não
plásticas e não trabalháveis não preenchem todos os vazios podendo surgir fissuras
quando endurecidas, devido à retração hidráulica ou movimentações térmicas dos
componentes. Dentro deste contexto, as argamassas mistas (cimento e cal) mesmo que
possuam pequenas quantidades de cal, tem um efeito positivo, melhorando as
propriedades físicas e aumentando a capacidade de absorver deformações.
48
O quadro 4.1 apresenta, qualitativamente, a variação das propriedades de uma
argamassa com a variação do teor relativo de cal, mantendo-se constante a proporção
entre aglomerante e agregado inerte. Constata-se que as seis primeiras propriedades
pioram com o aumento do teor de cal. A capacidade de aderência apresenta um
comportamento variável. As cinco últimas propriedades melhoram com o aumento do
teor de cal. Salienta-se que, usualmente, há uma interdependência entre as propriedades
de maneira que ao se melhorar algumas delas certamente outras estarão prejudicadas.
Sendo assim, conclui-se que a escolha do teor de cal, adicionada as argamassas de
cimento e areia baseia-se em uma análise do conjunto de propriedades necessárias para
o fim que se destina.
QUADRO 4.1 – Variação nas propriedades de uma argamassa com a variação do
teor relativo de cal.
PROPRIEDADES VARIAÇÃO
Resistência à compressão Decresce
Resistência à tração Decresce
Resistências iniciais Decresce
Resistência às altas temperaturas Decresce
Durabilidade Decresce
Retração na secagem Cresce
Capacidade de aderência Cresce até um máximo e decresce
Retenção de água Cresce
Plasticidade Cresce
Resiliência Cresce
Trabalhabilidade Cresce
Módulo de deformação Decresce
As argamassas mistas, compostas por cimento e cal, unem as vantagens desses
aglomerantes, a saber:
* Cimento: maior resistência inicial, maior espessuras do revestimento.
* Cal: maior aderência, retenção de água, maior plasticidade e durabilidade.
E anulam as suas desvantagens, ou seja,
49
* Cimento: maior rigidez, menor plasticidade, menor aderência e maior
exsudação.
* Cal: menor resistência, menores espessuras de revestimento e cura lenta.
4.5. METODOLOGIA PARA DOSAGEM DE ARGAMASSAS MISTAS
Dosar uma argamassa é estudar e estabelecer (de acordo com o uso) o traço ou
proporções dos materiais constituintes da mistura (essas proporções podem ser
expressas em: PESO OU VOLUME).
Será apresentando uma metodologia para dosagem de argamassas a fim de
minimizar os erros provenientes de um traço inadequado e produzir uma argamassa
mista de maior qualidade e durabilidade. Este método se baseia no teor total de finos
(cimento + cal + areia) e define os seguintes traços:
- CHAPISCO: 1:2 a 1:4
- REVESTIMENTO: Interno: 1:8 a 1:12
Externo: 1:5 a 1:8
- ASSENTAMENTO: 1:8 a 1:12
4.5.1.Parâmetros a serem considerados e definidos
4.5.1.1. Definição do teor de finos em função da aderência da argamassa
ALTA = 550 Kg de finos / m3 de argamassa
MÉDIA = 500 Kg de finos / m3 de argamassa
BAIXA = 450 Kg de finos / m3 de argamassa
4.5.1.2. Escolha do tipo de areia em função da aplicação do revestimento
REVESTIMENTO interno: 1,60 < MF < 2,00
externo: 1,80 < MF < 2,20
CONTRA PISO 2,20 < MF < 2,60
50
4.5.1.3. Definição da consistência através da mesa de espalhamento
CONSISTÊNCIA ADOTADA PARA REVESTIMENTO = 300 + 15 mm
CONSISTÊNCIA ADOTADA PARA PISO = 180 + 10 mm
4.5.2.. Metodologia de Dosagem
A seguir apresenta-se o cálculo da composição dos materiais partindo do traço
1:m, do teor de finos por m3 de argamassa e do consumo de água.
4.5.2.1. Variáveis da dosagem
Para de executar o cálculo da dosagem é necessário conhecer as propriedades
dos materiais empregados, a seguir apresentam-se alguns valores que podem ser
adotados para uma primeira aproximação:
Massa específica real do cimento (rc) = 3,15 g/cm3
Massa específica real da cal (rca) - alta em cálcio = 2,3 g/cm3
- dolomítica altamente hidratada = 2,5 g/cm3
- dolomítica normal = 2,8 g/cm3
Massa específica real da areia (ra) = 2,60 g/cm3
Massa específica real da água (r) = 1,00 g/cm3
Massa unitária do cimento (rc) = 1,40 g/cm3
Massa unitária da cal (rca) = 0,50 g/cm3
Massa unitária da areia seca (ra) = 1,50 g/cm3
Teor de material pulverulento da areia lavada = 3%
4.5.2.2. Definição da quantidade de agregado (m)
Para se definir a quantidade de agregado pode-se basear nos traços
sugeridos ou na experiência do construtor.
51
4.5.2.3. Estimativa do consumo de água
Depois de definido o traço a ser empregado, e adotando-se como
consistência o valor de 300 + 15 mm, o consumo de água a ser utilizado nas argamassas
mistas de cimento e cal, em litros, será o apresentado no Quadro 4.2.
QUADRO 4.2 – Estimativa do consumo de água (litros).
TRAÇO (EM PESO) CAL FILLER SAIBRO
1 : 4 330 340 360
1 : 5 334 344 364
1 : 6 338 348 368
1 : 7 342 352 372
1 : 8 346 356 376
1 : 9 350 360 380
1 : 10 354 364 384
1 : 11 358 368 388
1 : 12 362 372 382
4.5.2.4. Cálculo do fator água/cimento
água
rarcágua
C
areiacimento
Cca
1000
/
onde: a/c = fator água cimento;
Cágua = consumo de água;
cimento = proporção de cimento;
areia = proporção de areia.
4.5.2.5. Cálculo do consumo de cimento
52
ca
CC
água
cimento/
Onde: Ccimento = consumo de cimento.
4.5.2.6. Cálculo do consumo de areia
Careia = Ccimento x traço em peso de areia
Onde: Careia = consumo de areia.
4.5.2.7. Cálculo do teor de finos faltantes
Finos faltantes = (teor de finos em função da aderência (item 4.5.1.1)) – (finos do
cimento + finos da areia)
onde: finos da areia = consumo de areia x % material pulverulento.
4.5.2.8. Correção dos finos em função da massa específica real da cal
ra
rcatesfinosfalCorreção
.tan
4.5.2.9. Exemplo de aplicação
Considerando-se os materiais apresentados no Quadro 4.3, pede-se calcular o
traço de argamassa de assentamento mista (cimento e cal), sendo que o traço adotado é
de 1 : 8.
QUADRO 4.3 – Características dos materiais empregados
MATERIAL Material Pulverulento Massa Esp. Real (g/cm3) Massa Unitária (g/cm
3)
CIMENTO X 3,15 1,40
CAL X 2,80 0,50
AREIA 4,5 % 2,60 1,50
53
ETAPA 1: Estimativa do consumo de água
Consumo de água = 346 litros / m3 de argamassa
ETAPA 2: Cálculo do fator água/cimento
kglitrosca /79,13461000
60,2
8
15,3
1
346/
ETAPA 3: Cálculo do consumo de cimento
Ccimento = 346 / 1,79 = 193,2 kg/ m3
ETAPA 4: Cálculo do consumo de areia
Careia = 8 x 193,2 = 1546,4 kg/ m3
ETAPA 5: Teor de finos faltantes
Argamassa adotada = média aderência = teor de finos = 500 kg/ m3
Finos da areia = 69,58 kg (4,5% x 1547 kg)
Finos do cimento = 193,2 kg
FINOS FALTANTES = 500 – (193,2 + 69,58) = 237,22 kg
ETAPA 6: Correção dos finos em função da massa específica real da cal
CORREÇÃO = 237,22 x (2,80/ 2,60) = 255,46 kg
ETAPA 7: Consumo de material / m3 de argamassa
Cimento = 193,2 kg
Cal = 255,46 kg
54
Areia = 1546,4 – 255,46 = 1290,9 kg
Água = 346 litros
ETAPA 8: Traço em peso
1 : 1,32 : 6,68 : 1,79
ETAPA 9: Cálculo do traço em volume/ saco de cimento
C = 1,00= 1 kg
Cal = 1.32 / 0,50 = 2,60 l
A = 6,68 / 1,50 = 4,45 l
H20 = 1,78 / 1,00 = 1,78 l
4.6. PATOLOGIAS DAS ARGAMASSAS
As argamassas de revestimento e assentamento podem apresentar-se com as
seguintes patologias:
Eflorescência:
- Aspectos Observados: manchas de umidade, pó branco acumulado sobre a
superfície.
- Causas Prováveis: umidade constante; sais solúveis presentes na água de
amassamento ou umidade infiltrada; cal não carbonatada.
Bolor:
- Aspectos Observados: manchas esverdeadas ou escuras; revestimento em
desagregação.
- Causas Prováveis: umidade constante; área não exposta ao sol.
55
Vesícula:
- Aspectos Observados: empolamento da pintura apresentando-se as partes internas
nas empolas na cor: (1) branca; (2) preta; (3) vermelho acastanhado; (4) bolhas
contendo umidade no seu interior.
- Causas Prováveis: (1) hidratação retardada do óxido de cálcio da cal; (2) presença
de pirita ou matéria orgânica na areia; (3) presença de concentrações ferruginosas na
areia; (4) aplicação prematura de tinta impermeável; infiltração de umidade.
Descolamento com Empolamento:
- Aspectos Observados: a superfície do reboco descola do emboço formando bolhas,
cujos diâmetros aumentam progressivamente; o reboco apresenta-se com som cavo
sob percussão.
- Causas Prováveis: hidratação retardada do óxido de magnésio da cal.
Descolamento em Placas:
- Aspectos Observados: (1) a placa apresenta-se endurecida, quebrando com
dificuldade; sob percussão o revestimento apresenta som cavo; (2) a placa apresenta-se
endurecida, mas quebradiça desagregando-se com facilidade; sob percussão o
revestimento apresenta som cavo.
- Causas Prováveis: (1) a superfície em contato com a camada inferior apresenta
placas freqüentes de mica; argamassa muito rica em cimento; argamassa aplicada em
camada muito espessa; corrosão de armadura do concreto de base; (2) a superfície da
base é muito lisa; a superfície da base está impregnada com substância hidrófuga;
ausência de chapisco.
Descolamento com Pulverulência:
- Aspectos Observados: a película de tinta descola arrastando o reboco que se
desagrega com facilidade; o reboco apresenta som cavo sob percussão; o
revestimento em monocamada desagrega-se com facilidade.
56
- Causas Prováveis: excesso de finos no agregado; argamassa magra; argamassa rica
em cal; ausência de carbonatação da cal; argamassa de reboco aplicada em camada
muito espessa.
Fissuras Horizontais:
- Aspectos Observados: apresentam-se ao longo de toda parede, com abertura
variável; descolamento do revestimento em placas, com som cavo sob percussão.
- Causas Prováveis: expansão da argamassa de assentamento por hidratação retardada
do óxido de magnésio da cal; Expansão da argamassa de assentamento por reação
cimento-sulfatos, ou devida à presença de argilo-minerais expansivos no agregado.
Fissuras Mapeadas:
- Aspectos Observados: distribuem-se por toda a superfície do revestimento; pode
ocorrer descolamento do revestimento em placas de fácil desagregação.
- Causas Prováveis: retração da argamassa por excesso de finos no agregado; cimento
como único aglomerante.
Fissuras Geométricas:
- Aspectos Observados: acompanham o contorno do componente da alvenaria.
- Causas Prováveis: retração da argamassa de assentamento por excesso de cimento
ou finos no agregado; movimentação higrotérmica do componente.
4.7. ARGAMASSAS DE ASSENTAMENTO PARA ALVENARIA ESTRUTURAL
A norma brasileira recomenda o emprego dos seguintes materiais
constituintes para a confecção das argamassas de assentamento de alvenaria estrutural:
- Cimento: CP I, II, III, IV e V, devem atender aos requisitos de suas normalizações.
- Cal hidratada: deve atender a normalização.
- Agregado: deve atender a normalização.
57
- Água: deve ser isenta de teores prejudiciais de substâncias estranhas, presume-se
satisfatória as águas potáveis, com pH entre 5,8 a 8,0.
- Aditivos e adições: devem obedecer as normalizações brasileiras.
Para o caso de dosagens não experimentais, realizadas no canteiro de obra,
através de um processo rudimentar, as argamassas não poderão atender obras de grande
vulto e devem obedecer as condições mínimas estabelecidas nos Quadros 4.4 e 4.5.
QUADRO 4.4 – Condições mínimas exigidas para dosagem não experimental
das argamassas.
TRAÇO CIMENTO CAL AGREGADO
SECO
ÁGUA
Em MASSA 1 < 0,12 < 4,0 < 0,80
Em VOLUME 1 SACO < 10 dm3
< 133 dm3
< 40 dm3
QUADRO 4.5 – Exigências mínimas de desempenho.
PROPRIEDADE EXIGÊNCIA MÉTODO
CONSISTÊNCIA (1) 230 + 10 mm NBR 7215
RETENÇÃO DE ÁGUA > 75 % ASTM C 91 (2)
RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO > 9 MPa NBR 7215
OBSERVAÇÕES: (1) medida no máximo 15 minutos após o amassamento com quantidade
máxima de água a ser empregada;
(2) até que se publique norma brasileira sobre o assunto.
Para o caso de dosagens experimentais, a normalização brasileira
especifica as seguintes condições:
a) A fixação da relação água/cimento deve decorrer da resistência de dosagem aos 28
dias ou na idade prevista para que atinja a resistência desejada e das peculiaridades
da obra relativas à sua durabilidade tais como: impermeabilidade, resistência à ação
de líquidos e gases agressivos, altas temperaturas e variações bruscas de temperatura
e umidade;
58
b) A trabalhabilidade deve ser compatível com as características dos materiais
constituintes, com o equipamento e as etapas de produção (transporte, lançamento e
adensamento);
c) O teor de cal em relação ao cimento, em volume, deve ser igual ou inferior a 0,25
para a argamassa e 0,10 para o graute;
d) Dimensão máxima do agregado do graute inferior a 1/3 da menor dimensão dos
furos a preencher.
A dosagem experimental deve garantir, portanto, trabalhabilidade e resistência à
argamassa. A primeira é obtida através da determinação da consistência, sendo função
do fator a/c, das características da obra, do teor de cal em relação ao cimento (em
volume) e, a resistência é obtida através da equação:
faj = fak + 1,65. Sd
onde: faj - resistência de dosagem;
fak - resistência característica de projeto da argamassa;
Sd - desvio padrão da dosagem.
Salienta-se que se conhecemos “n” resultados de ensaios de resistência à
compressão, calcula-se o desvio padrão. Caso o desvio padrão da amostra seja
desconhecido o construtor deve indicar, para efeito de dosagem inicial o modo como
pretende conduzir a construção, de acordo com o qual deve ser fixada a tensão de
dosagem.
4.8. ARGAMASSAS INDUSTRIALIZADAS
As pesquisas de argamassas industrializadas iniciaram-se, no Brasil, na década
de 1960, motivada por patologias de descolamentos de revestimentos de pisos e de
paredes oriundo do inesperado incremento no consumo de materiais cerâmicos que, em
contrapartida, não encontrou mão-de-obra preparada e em quantidade suficiente. Nesta
59
época, proliferaram as argamassas ricas e/ou espessas aliados ou não a processos de
assentamento inadequados.
Defini-se, portanto, como argamassa industrializada como sendo a mistura
constituída de aglomerantes hidráulicos, agregados minerais e aditivos que possibilitam,
quando preparada na obra com adição de água, a formação de uma massa viscosa,
plástica e aderente, empregadas no assentamento de peças, no revestimento das
edificações, dentre outros.
O custo para emprego das argamassas industrializadas pode ser até 10 (dez)
vezes menor do que da tradicional, sendo assim, atualmente, existe no mercado diversas
marcas e fabricantes.
60
CONCRETOS
5.1 CONSIDERAÇÕES INICIAIS
“O concreto é o material mais empregado em construção, normalmente
executado pela mistura de cimento Portland com areia, pedra e água. Em diversos
países, o consumo de concreto é cerca de 10 vezes o de aço. O consumo médio mundial
de concreto é estimado em, aproximadamente, uma tonelada por ser humano. Salienta-
se que o ser humano consome somente a água em tal quantidade.”
O grande consumo de concreto se deve: em primeiro, pela sua excelente
resistência à água, ao contrário da madeira e do aço comum, ele tem a capacidade de
resistir à ação da água sem grave deterioração. Em segundo, pela facilidade de execução
dos elementos estruturais (concreto armado e protendido), numa diversidade de forma e
tamanho, já que ele, no estado fresco, possui consistência plástica. E, finalmente, trata-
se de um material relativamente barato e seus materiais constituintes encontram-se
disponíveis na maior parte do mundo. Há de se considerar, inclusive, a reciclagem de
resíduos industriais, que podem ser adicionados ao concreto substituindo parte ou todo o
material cimentante bem como, os agregados.
Dentro deste contexto, defini-se o concreto como sendo o material resultante da
mistura íntima e proporcionada de um aglomerante (cimento Portland), agregado miúdo,
agregado graúdo e água, bem como aditivo e adições. Sendo, portanto, o material mais
importante da construção civil com aplicações em fundações, barragens, reservatórios,
dentre outras.
O concreto pode ser divido, segundo a sua massa específica em três grandes
categorias, a saber: concreto de peso normal (corrente), leve e pesado que possuam um
peso aproximado de 2400 kg/m3, de 1800 kg/m
3 e de 3200 kg/m
3, respectivamente. E,
segundo a sua resistência à compressão aos 28 dias de idade em: concreto de baixa
resistência (inferior a 20MPa), de moderada resistência (entre 20 e 40MPa) e de alta
61
resistência (superior a 40MPa). Esses concretos, bem como outros tipos serão descritos
no decorrer do capítulo.
5.2.TIPOS DE CONCRETO
5.2.1.. Concreto Estrutural Leve
Trata de um concreto executado com agregados leves, logo o seu peso específico
é cerca de dois terço do normal (os que empregam agregados naturais típicos). Sua
grande vantagem de emprego é sua economia no custo total de uma estrutura, entretanto,
o emprego de agregados porosos tende a reduzir a sua resistência. Esses concretos
podem, também, por diversas razões conter uma combinação entre agregado leve e
normal.
5.2.2.Concreto de Alto Desempenho (CAD):
São concretos obtidos através da mistura de agregados selecionados que têm
resistência à compressão superior a 40 MPa. Para a produção desses concretos são
necessários rigorosos controles de qualidade e cuidados na seleção e dosagem dos
materiais.
5.2.3.Concreto de Alta Trabalhabilidade:
O concreto de alta trabalhabilidade pode ser considerado um concreto de
consistência fluida (com abatimento no ensaio de tronco de cone na ordem de 180 a 230
mm), que pode ser lançado e adensado com pequeno ou nenhum esforço sendo ao
mesmo tempo coeso para ser manuseado sem segregação ou exsudação. A alta fluidez
deste concreto advém da adição de aditivos hiper ou superplastificantes na mistura.
5.2.4.Concreto Reforçado com Fibras:
Este concreto contém, também, a adição de fibras (existentes em diversas
formas, tamanhos e, produzidas em aço, plástico, vidro e materiais naturais). Para a
maioria das peças estruturais e não estruturais, as fibras de aço são as mais utilizadas.
Ele poderá, também, conter pozolanas e outros aditivos empregados no concreto
62
convencional. Trata de um concreto mais tenaz e mais resistente ao impacto, quando
comparado ao convencional.
5.2.5.Concreto Pesado:
Os concretos pesados são produzidos, geralmente, pelo uso de agregados
pesados naturais (hematita, barita). Os pesos específicos estão na faixa de 2400 a 4000
kg/m³, cerca de 50% acima do concreto normal. Este tipo de concreto é geralmente
empregado na blindagem de usinas nucleares, em unidades médico-hospitalares e nas
instalações de testes de pesquisas nucleares.
5.2.6. Concreto para Pavimentação:
Neste tipo de concreto é importantíssima a obtenção de elevadas resistências à tração na flexão,
ao desgaste superficial e exposição contínua às intempéries. Enquadra-se como concreto estrutural,
alcançando módulo de ruptura a flexão na ordem de 7 MPa. Dentre as suas vantagens, destacam-se: maior
durabilidade, menor necessidade de manutenção, maior conforto ao usuário, economia de consumo na
iluminação pública, preço competitivo em relação ao pavimento asfáltico.
5.2.7. Concreto Alto Adensável:
Dosado com o objetivo de permitir a redução de vibração nos procedimentos de
adensamento. É conhecido normalmente como concreto super-fluído devido a sua
elevada plasticidade (Slump – test), podendo alcançar abatimento de até 250 mm.
5.2.8. Concreto colorido:
Obtido através da utilização de agregados selecionados, cimentos com
tonalidades compatíveis e adição de pigmentos especiais. As peças adquirem cores vivas
e uniformes. Enquadra-se como concreto estrutural, podendo alcançar qualquer
resistência entre 7,5 e 40 MPa.
5.2.9. Concreto com Polímeros
Neste tipo de concreto o cimento Portland é substituído, total ou parcialmente
por uma resina (poliéster, epóxi, vinílica, fenólica e o metilmetacrilato) que se
polimeriza com o auxílio de aditivos: iniciador (agentes que iniciam a formação da
cadeia polimérica) e promotor (empregado em polimerização à temperatura ambiente).
63
Possui um vasto campo de aplicação, na indústria de alimentos, química e nas
engenharias civil e de minas, devido as suas propriedades de alta resistência mecânica,
excelente propriedade dielétrica, baixa porosidade e absorção de água, resistência
química e elevada aderência.
Este material é chamado de concreto devido à definição geral do mesmo que
consiste na mistura de um ou mais agregados com um aglomerante.
5.3. ADITIVOS
5.31. Considerações Iniciais
Os aditivos podem ser definidos como sendo materiais adicionados ao concreto
durante o processo de mistura em uma quantidade não superior a 5% sobre a massa de
cimento contido no concreto, a fim de se modificar as propriedades da mistura no estado
fresco e/ou endurecido. Sendo assim, um bom resultado depende do emprego do aditivo
adequado ao concreto adequado, numa quantidade correta.
A importância que estes produtos adquiriram na elaboração do concreto tem
resultado na consideração destes como um dos seus componentes. Se utilizados
corretamente permitem: modificar ou melhorar a reologia do concreto em estado fresco
(melhorar a trabalhabilidade, diminuir a segregação, dentre outras); alterar a pega e o
endurecimento do cimento; modificar o conteúdo de ar ou outros gases no concreto;
melhorar a resistência (inclusive em diferentes idades) e, consequentemente a
durabilidade, regularizar a sua fabricação, ampliar o seu campo de aplicação e,
finalmente, diminuir o custo do produto final devido ao incremento no rendimento, na
qualidade de seu lançamento e de sua desfôrma.
Os efeitos dos aditivos dependem de diversos fatores, como: cimento (tipo e
quantidade), agregado (tipo e características), temperatura e das etapas de produção do
concreto. Sendo assim, torna-se necessário realizar testes prévios com os materiais. O
quadro 5.1 apresenta um resumo dos efeitos benéficos dos aditivos sobre o concreto e a
argamassa.
64
QUADRO 5.1 – EFEITOS DOS ADITIVOS SOBRE O CONCRETO
PROPRIEDADE DO CONCRETO TIPO DE ADITIVO
TRABALHABILIDADE
Redutor de água
Incorporador de ar
Plastificante
TEMPO DE PEGA
Acelerador
Retardador
RESISTÊNCIA MECÂNICA
Redutor de água
Plastificante
Modificador de Pega
Gerador de ar
DURABILIDADE
Incorporador de ar
Redutor de água
Acelerador de pega
Impermeabilizante
Inibidor de corrosão
5.3.2. Alguns Tipos e Funções dos Aditivos
A) Aceleradores
PROPRIEDADES: É o material que adicionado ao concreto, diminui o tempo de
início de pega, logo, irá desenvolver mais rapidamente as resistências iniciais.
DOSAGEM: de 4,0 % a 10,0 % sobre o peso do cimento.
APLICAÇÃO: concreto projetado (túneis), revestimento de taludes, muros de
arrimo, piscina e reservatório, subsolos, galerias de concreto, reparos estruturais.
B) Retardadores
PROPRIEDADES: É o material que adicionado ao concreto prolonga o período
que transcorre desde a colocação da água até o início das reações químicas (retarda a
pega do cimento), logo, evitam-se juntas nas concretagens e, consequentemente, obtêm-
se resistências homogêneas em grandes volumes de concretagens.
DOSAGEM: de 0,2 % a 0,5% sobre o peso do cimento.
65
APLICAÇÃO: concreto bombeado, convencional, aparente, concreto massa,
concretagem em climas quentes.
C) Plastificantes
PROPRIEDADES: Melhora a plasticidade do concreto, permite a redução de 6 a
10% de água da mistura (efeito semelhante à lubrificação), reduz a segregação do
concreto, melhora a trabalhabilidade, o adensamento, diminui a permeabilidade e,
consequentemente, aumenta a durabilidade.
DOSAGEM: de 0,2 % a 0,5% sobre o peso do cimento.
APLICAÇÃO: concreto bombeado, convencional, pavimentos.
D) Superplastificantes
PROPRIEDADES: Efeito mais intenso que a plastificante. Aumenta a
trabalhabilidade do concreto, reduz a segregação do concreto, o adensamento, diminui a
permeabilidade e, consequentemente, aumenta a durabilidade.
DOSAGEM: de 0,5 % a 1,5% sobre o peso do cimento.
APLICAÇÃO: concreto bombeado, aparente, protendido, fluído, pré-moldados.
E) Incorporadores de ar
PROPRIEDADES: melhoria da consistência do concreto e da sua resistência ao
congelamento, devido à descontinuidade das bolhas.
DOSAGEM: de 0,5 % a 1,5% sobre o peso do cimento.
APLICAÇÃO: concreto bombeado, aparente, pré-moldados.
G) Impermeabilizantes
PROPRIEDADES: Proporciona maior impermeabilidade e compacidade do
concreto.
DOSAGEM: de 2,0 % a 6,0 % sobre o peso do cimento.
APLICAÇÃO: concreto projetado (túneis), revestimento de taludes, muros de
arrimo, piscina e reservatório, subsolos, galerias de concreto, reparos estruturais.
66
H) Cura do concreto
PROPRIEDADES: proporciona a cura perfeita ao concreto reduzindo as fissuras
de retração.
DOSAGEM: de 150 a 200 ml/m2, dependendo da textura e porosidade do
concreto, da temperatura, da umidade e do vento.
APLICAÇÃO: concreto
5.4. ADIÇÕES
5.4.1. Considerações Iniciais
As adições minerais, segundo sua ação física (aumento da densidade da mistura
através do preenchimento dos vazios e, consequentemente, alteração da microestrutura
da zona de transição entre pasta-agregdo) e química (reação com o hidróxido de cálcio
(Ca(OH)2) formando o silicato de cálcio hidratado (C-S-H), produto responsável pela
resistência das pastas de cimento), são classificadas em três grandes grupos, a saber:
a) Material pozolânico: que trata de um material silicoso ou sílico-aluminoso que
por si só possui pouco ou nenhuma propriedade cimentícia, mas quando
finamente moída e na presença de água, reage com o hidróxido de cálcio, à
temperatura ambiente, formando compostos com propriedades cimentantes.
Cita-se a cinza volante, a pozolana natural, a sílica ativa, a cinza de casca de
arroz e o metacaulim.
b) Material cimentante: são aqueles que não necessitam do hidróxido de cálcio
presente no cimento Portland para formar os produtos cimentantes como o C-S-
H. Entretanto, sua auto-hidratação é lenta e a quantidade de produtos
cimentantes formados não é suficiente para o seu emprego em fins estruturais.
Quando empregado como adição ou substituição ao cimento Portland, o
hidróxido de cálcio e a gipsita aceleram a sua hidratação, como o caso da escória
de alto-forno.
c) Filer: é uma adição mineral muito fina e sem atividade química, ou seja, seu
efeito é físico e se resume no empacotamento granulométrico e na ação de
pontos de nucleação para a hidratação do cimento.
67
O quadro 5.2 apresenta uma classificação geral das adições minerais para o concreto
estrutural.
QUADRO 5.2 – Classificação das adições minerais para o concreto estrutural.
TIPO DE ADIÇÃO MATERIAL
CIMENTANTE Escória de alto-forno
CIMENTANTE E POZOLÂNICO Cinza volante com alto teor de cálcio
SUPERPOZOLANAS Sílica ativa, metacaulim, cinza de casca de
arroz
POZOLANAS COMUNS Cinza volante com baixo teor de cálcio, argilas
calcinadas, cinzas vulcânicas
POZOLANAS POUCO REATIVAS Escórias de alto-forno resfriada lentamente,
cinza de casca de arroz cristalina
FILER Calcáreo, pó de quartzo, pó de pedra
5.5. OPERAÇÕES BÁSICAS DE PRODUÇÃO DO CONCRETO
Para obtenção de um bom concreto devem ser efetuadas com perfeição as
operações básicas: dosagem - mistura - transporte - lançamento - adensamento – cura
que serão descritas a seguir.
5.5.1. Dosagem
Entende-se por dosagem dos concretos os procedimentos necessários para a
obtenção da melhor proporção entre os materiais constitutivos deste, conhecido por
traço, que é expresso em proporção em massa ou volume. No que se refere aos materiais
passíveis de serem empregados no estudo da dosagem, cita-se: os vários tipos de
cimento, os agregados miúdos e graúdos (reciclados e/ou artificiais e/ou naturais), os
aditivos, as adições, os pigmentos e as fibras.
Existem diversos métodos de dosagem, desenvolvidos por vários pesquisadores
que, muitas vezes, são confundidos como recomendação de alguma instituição, entidade
ou órgão. Apesar, destes métodos, serem diferentes entre si, certos pontos são comuns a
68
todos, como, o cálculo da resistência média de dosagem, a correlação entre resistência à
compressão e fator água/cimento para determinados tipos de cimento, a consideração
sobre a natureza do agregado, dentre outros.
Um estudo de dosagem busca atender requisitos básicos, como:
a) A resistência mecânica do concreto, que é o parâmetro especificado
frequentemente. Para o caso de pavimentos de concreto torna-se necessária,
também, a resistência à tração na flexão;
b) A trabalhabildade do concreto adequada a cada situação, definido nos projetos
estrutural e arquitetônico (fôrmas, taxa de armadura, detalhes construtivos),
pelos equipamentos a serem utilizados (bomba, carrinho, caçambas, auto-
adensável), pelas necessidades de acabamento (sarrafeado, polido, lixado,
aparente, desempenado) e pelas condições ambientais (temperatura, insolação
ventos, umidade relativa). Devendo, os concretos serem coesos e viscosos, ou
seja, para cada caso deve permitir um transporte adequado até o local final sem
que ocorra segregação e/ou bicheiras e/ou ninhos e/ou exsudação e/ou mudança
de cor.
c) No que se refere à durabilidade, salienta-se que os concretos devem ser duráveis
frente às solicitações às quais é exposto durante a sua vida útil. Depende tanto de
fatores extrínsecos (maresia, chuva ácida, umidade relativa, solicitações
mecânicas) quanto intrínsecos (tipo de cimento, fator água/cimento, adições,
aditivos).
d) E, finalmente, à deformabilidade do concreto, que inclui a retração hidráulica, a
deformação inicial e a lenta (fluência), que, normalmente são especificadas pelos
projetistas estruturais mais esclarecidos.
As principais propriedades do concreto endurecido são expressas pelo
projetista de estrutura, enquanto que do concreto no estado fresco são determinadas
pelos equipamentos e pelas técnicas de execução (transporte, lançamento,
adensamento) e pelas características geométricas da estrutura.
Dentre este contexto, resumidamente, as propriedades do concreto, são:
I) Estado Fresco: a trabalhabilidade (propriedade do concreto fresco que
identifica sua maior ou menor aptidão para ser empregado com determinada
facilidade sem perda de homogeneidade), deve ser adequada à consistência
69
do concreto, ao processo de transporte, lançamento e de adensamento e, a
coesão que se trata da propriedade do concreto de se manter misturado (sem
segregação, que é a perda da uniformidade da distribuição dos componentes
do concreto fresco), sendo neste caso, de suma importância à definição do
teor de finos presentes na mistura, ou seja, quanto mais fino, maior será a
coesão.
II) Concreto Endurecido: a resistência mecânica que depende, principalmente,
do fator água/cimento, da idade do concreto e da cura efetuada.
O estudo de uma dosagem para o concreto se realizada baseada em ensaios dos
materiais constituintes e do produto resultante, determinando-se as proporções dos
componentes do concreto para se obter um concreto econômico, adequado às condições
da obra, usando os materiais disponíveis.
Portanto, deve-se conhecer as características da obra (condição ambiental,
qualidade da construção, processo de adensamento, espaçamento entre as armaduras,
capacidade de betoneira, etc.), dos materiais (análise dos materiais para se prever o seu
comportamento, executa-se alguns ensaios: nos agregados como, a análise
granulométrica, a massa específica, a umidade da areia, etc., no cimento, como o tempo
de pega, a resistência à compressão, etc. e na água de amassamento, caso haja suspeita
da qualidade realiza - se ensaio químico) e do concreto (resistência característica, idade
do concreto para que se obtenha a resistência requerida, etc.)
De posse das características dos materiais faz - se um estudo para se determinar à
proporção dos materiais para se obter um produto final com característica exigida pela
especificação da obra, o mais econômico possível.
Segundo a normalização e os diversos métodos de dosagem existentes, determina-
se, inicialmente, uma resistência de dosagem (fcj), a fim de se garantir uma resistência à
compressão mínima do projeto (quanto mais baixo o padrão da obra maior será a
resistência de dosagem a fim de se garantir da de projeto). Neste caso, adotam-se
métodos estatísticos para determinar os parâmetros da obra e fixar a probabilidade de
ocorrência dos valores abaixo do mínimo sendo:
dckcj Stff .
70
onde: cjf - resistência de dosagem do concreto (MPa);
ckf - resistência característica do concreto (MPa);
t = 1,65 (obtido pelo método estatístico de Gauss)
dS - desvio padrão da amostra
Salienta-se que o método estatístico de GAUSS representa a distribuição dos
valores em torno de um valor médio, conforme ilustrado na figura 5.1.
Freqüência de probabilidade de ocorrência dos valores
de resistência à compressão
Resistência à compressão (MPa)
FGIURA 5.1 - Método de Gauss
Segundo a normalização brasileira, na determinação do desvio padrão adota-se:
a) Quanto não conhece a produção: um valor igual a 7,0 MPa (para o caso onde a
umidade dos materiais é estimada, o cimento é medido em massa e o agregado e a água
em volume); ou igual a 5,5 MPa (para o caso do cimento ser medido em massa, com
dispositivo dosador, o agregado em volume, sendo que a umidade da areia é controlada
(mínimo 3 vezes ao dia) com ajuste do agregado em função do inchamento da areia); ou
igual a 4,0 MPa (para o caso do material ser medido em massa (com correção da
umidade)).
b) Quando se conheça no mínimo 20 resultados consecutivos obtidos no prazo de
1 (um) mês, calcula-se o desvio padrão da amostra.
71
5.5.2. Mistura
Consiste em fazer com que os materiais tenham um contato íntimo de modo a
cobrir as partículas do agregado com a pasta. Sendo assim, procura-se, nesta etapa a
melhor homogeneização possível para o concreto, dentro de um tempo razoavelmente
curto.
Quanto ao tempo de mistura chama-se de primeiro tempo de mistura o que
decorre antes da parcela final de água, devendo ocorrer à molhagem e a absorção
principais, restando pouco desses fenômenos ainda para acontecer. A água final
(segunda parcela) deve distribuir-se sobre uma lâmina sobre a primeira parcela,
envolvendo todas as partículas sólidas do concreto. O segundo tempo da mistura ocorre
depois da colocação da parcela final de água, devendo garantir a homogeneização
definitiva.
5.5.3. Transporte
É realizado do local de preparo para o local de aplicação; deve ser feito de tal
modo que não haja segregação dos componentes, evitando-se total perda de
trabalhabilidade. Não se deve corrigir a segregação do concreto, mas sim evita - lá,
sendo inadmissível uma re-mistura antes de aplicá-lo.
O tempo de transporte (incluindo eventuais espera e/ou paradas) não deve exceder
uma parcela prudente do tempo de pega do cimento. Geralmente, o mínimo de 90
minutos em tempo quente e 120 minutos em tempo frio, nas condições brasileiras e com
cimentos com tempo de pega superior a duas horas. Deve-se, ainda, evitar:
a) perda de materiais, ou seja, queda de materiais para fora dos recipientes;
b) segregação, o concreto deve ser coeso;
c) evaporação devido ao calor, baixa umidade relativa do ar e ação de ventos;
e) hidratação prematura, ou seja, encurtar as distâncias de transporte e escolher as
horas mais frias do dia para se efetuar o transporte.
5.5.4. Lançamento
Esta etapa trata da aplicação no local onde deve permanecer o concreto. Executada
a mistura o concreto deve ser imediatamente o transportado para junto das fôrmas e
72
colocado nelas, este tempo é aumentado quando se mantém o concreto sob agitação ou
quando se usa retardador de pega ou endurecimento. Sendo assim, inclui três operações
básicas, a saber: a preparação da superfície para receber o concreto, a colocação do
material transportado no local de aplicação e, a maneira como deverá ficar depositado,
para receber a compactação.
As fôrmas, no momento da concretagem, devem estar limpas, recebendo a
aplicação de desmoldantes.
O lançamento deve ser executado de forma a preencher todo o volume das fôrmas,
mesmo nos locais de difícil acesso.
5.5.5. Adensamento
Esta etapa visa eliminar a quase totalidade do ar aprisionado nos processos de
mistura, transporte e lançamento. Este procedimento provoca a saída de ar, facilita o
arranjo interno dos agregados e melhora o contato interno do concreto com as fôrmas e
as ferragens. Para que um concreto seja bem adensado, o fator mais importante é a
trabalhabilidade e a coesão, tendo, também importância, as dimensões e a rugosidade
interna das fôrmas, a densidade da armadura e o processo de adensamento.
Existem diversos processos para se executar o adensamento: vibradores de
imersão, réguas vibratórias, mesas vibratórias e até mesmo os manuais (por exemplo, o
vergalhão).
5.5.6. Cura
Para se obter um bom concreto, o lançamento de uma mistura adequada deve ser
seguido pela cura em ambiente apropriado durante as primeiras fases de endurecimento.
Sendo assim, cura é a denominação dada aos procedimentos a que se recorre para
promover a hidratação do cimento e consiste em controlar a temperatura e a saída e
entrada de umidade para o concreto.
O objetivo da cura é manter o concreto saturado ou o mais próximo possível do
saturado, até que os espaços das pastas de cimento fresca, inicialmente preenchidos com
água tenham sido preenchidos pelos produtos de hidratação do cimento até uma
condição desejável, ou seja, impede a perda precoce de umidade e controla a
73
temperatura do concreto durante o período suficiente para que ele alcance o nível de
resistência desejado.
Portanto, são as medidas efetuadas a fim de se evitar a perda de água nas
primeiras idades (água necessária para reação com o cimento), evitando-se, portanto, a
retração hidráulica. A normalização brasileira exige que a proteção ocorra nos 7 (sete)
primeiros dias após o lançamento, aconselha-se nos primeiros 14 dias seguintes para
evitar o fissuramento devido à retração. É feita através da manutenção da umidade na
superfície do concreto: irrigação periódica, cobrimento da superfície com areia e sacos
de aniagem úmidos, produtos químicos.
5.6. PEDRA ARTIFICIAL HODRÁULICA
Consiste no proporcionamento e na mistura de certos materiais, dentre eles um
aglomerante hidráulico a fim de se obter o produto final. Os produtos fabricados com
cimento Portland (muitas vezes, concreto) e largamente empregados na construção civil
são:
a) Bloco de Concreto Pré-moldado: muito usado graças ao desenvolvimento obtido:
pela indústria do cimento; na técnica de fabricação assim como de assentamento.
Encontrado na forma paralelepipédica suas dimensões variam com o fim a que se
destina. Na sua composição a matéria-prima pode ser: areia, pó-de-pedra, pedra britada,
seixo, dentre outros.
b) Meio Fio de Concreto: Seguem o mesmo processo de fabricação dos blocos de
concreto. Substituem com eficiência e eficácia os meios-fios de pedra, oferecendo
vantagens tais com: uniformidade de tamanho, assentamento rápido e são mais leves.
c) Ladrilho Hidráulico: São placas de forma quadrada, hexagonal ou octogonal com
desenhos e cores variadas que são empregadas em revestimento de pisos.
d) Tubo de Concreto: São usados normalmente para captação de águas pluviais
(bueiros). Podem ser armados ou não dependendo das dimensões e finalidade.
e) OUTROS: Muros de placas: (Mourões); Crib-hall (Contenção de encostas); Tampas
para poço de visita; Bloco sextavado; Tijolos; Poste; Tanque; Dormente.
74
MATERIAIS CERÂMICOS
6.1 CONSIDERAÇÕES INICIAIS
A palavra cerâmica vem do grego "keramos", que tem o mesmo significado.
Originalmente o termo é aplicado às porcelanas e cerâmicas, mas recentemente este
termo também é empregado aos não-metais, materiais inorgânicos incluindo nestes os
produtos refratários, os vidros e os cimentos. Como resultado, as cerâmicas agora são
definidas como não-metais, materiais inorgânicos obtidos geralmente após tratamento
térmico em temperaturas elevadas. O processo de obtenção, usualmente segue o
esquema: Material "cru" – Mistura – Moldagem – Aquecimento - Processo Secundário
de Fabricação – Produto.
O emprego dos produtos cerâmicos obtidos por processos artificiais é anterior à
era Cristã. A própria Bíblia registra o uso de tijolos de adobe na construção da Torre de
Babel. Os povos antigos produziam artefatos domésticos por processos de cozimento da
argila. A necessidade de construir usando pedras artificiais surgiu em lugares onde
escasseava a pedra e eram abundantes os materiais argilosos.
A grande diversidade de argilas encontradas na superfície da Terra permite que
se obtenham produtos cerâmicos com as mais variadas características tecnológicas,
compreendendo:
a) desde os produtos rústicos (tijolos e telhas) até os de fino acabamento
(porcelana);
75
b) desde produtos permeáveis (velas de filtro) até os impermeáveis (louças
sanitárias e grês cerâmico);
c) desde produtos frágeis aos fogo até os refratários e resistentes a altas
temperaturas;
d) desde produtos usados como isoladores elétricos até os supercondutotres.
Assim, o material utilizado por nossos ancestrais, nos primórdios da civilização,
encontra, ainda hoje, aplicações que vão além da construção civil, nas indústrias
automobilística, eletroeletrônica, espacial e biomédica.
No que se refere aos produtos cerâmicos empregados na construção civil, defini-
se cerâmica como sendo a pedra artificial obtida através da moldagem, secagem e
cozedura de argila ou misturas que contém argila.
6.2. COMPOSIÇÃO DA ARGILA
A indústria cerâmica requer para o seu funcionamento, quantidades suficientes
de solo apropriado, água e combustível, sendo o solo de natureza argilosa o mais
indicado devido as suas características de plasticidade, ou seja, ao ser misturado à água
adquire a forma desejada, mantendo-a após a secagem e o cozimento. Na prática, o solo
para fabricação da cerâmica deve conter uma fração de argila (dimensão < 0,002 mm)
juntamente com silte (0,06< dimensão < 0,02 mm) e areia (2,0 < dimensão < 0,06 mm);
de forma a obter características desejáveis de plasticidade, bem como retração (durante a
secagem) dentre outras.
Geologicamente, as argilas são definidas como solos residuais ou
sedimentares formadas em conseqüência da ação do intemperismo físico e/ou químico
sobre rochas cristalinas e sedimentares. Devido a grande quantidade de rochas que
podem originar as argilas, assim como os processos de sua formação e seu grau de
pureza, dispõe-se de materiais argilosos dotados de diferentes características, tais como:
cerâmica branca (caulim residual e sedimentar), cerâmica refratária (caulim sedimentar
76
e argila refratária), cerâmica vermelha (argila de baixa plasticidade, contendo fundentes)
e cerâmica de louça (argila plástica, com fundentes e vitrificantes).
Quimicamente, a denominação de argila é dada ao conjunto de minerais
compostos principalmente de silicatos de alumínio hidratado (2.SiO2.Al2O3.2H2O),
denominado por caulim, que se originam da decomposição dos feldspatos pela ação do
anidrido carbônico. Estas possuem a propriedade de formarem com a água, uma pasta,
suscetível de ser moldada, secar e endurecer, sob a ação do calor.
A análise química as argilas revela a existência de sílica ((SiO2) – cerca de 40%
a 80%), alumina ((Al2O3) – cerca de 10% a 40%), óxido de ferro ((Fe2O3) – teor inferior
a 7%), cal ((CaO) – teor inferior a 10%), magnésia ((MgO) – teor inferior a 1%), álcalis
((Na2O e K2O) – na ordem de 10%), anidrido carbônico (CO2) e anidrido sulfúrico
(SO3).
No que se refere ao óxido de ferro, além de ser responsável pela coloração do
produto cozido, age, também, como fundente, reduzindo o ponto de fusão da argila. A
sílica que não estiver combinada auxilia na redução da retração durante a queima,
associada aos fundentes, forma o vitrificado no interior da cerâmica.
6.3. CLASSIFICAÇÃO
Existem diversas formas de se classificar os materiais cerâmicos, devido à
amplitude e heterogeneidade do setor, no Brasil, segundo a Associação Brasileira de
Cerâmica, o setor cerâmico é dividido em subsetores ou segmentos considerando
diversos fatores, tais como: matéria-prima, propriedades e áreas de utilização. Dessa
forma, adota-se:
a) Cerâmica Vermelha: compreende aqueles materiais com coloração avermelhada
empregados na construção civil (tijolos, blocos, telhas, elementos vazados, lajes,
tubos cerâmicos e argilas expandidas) e também utensílios de uso doméstico e de
adorno.
77
b) Materiais de Revestimento (Placas Cerâmicas): compreende aqueles materiais
usados na construção civil para revestimento de paredes, piso e bancadas tais
como: azulejos, placas ou ladrilhos para piso e pastilhas.
c) Cerâmica Branca: este grupo é bastante diversificado, compreendendo materiais
constituídos por um corpo branco e em geral recobertos por uma camada vítrea
transparente e incolor e que eram assim agrupados pela cor branca de massa,
necessária por razões estéticas e/ou técnicas. Com o advento dos vidrados
opacificados, muitos dos produtos enquadrados neste grupo passaram a ser
fabricados, sem prejuízo d e suas características, com matérias-primas com certo
grau de impurezas, responsáveis pela coloração. Dessa forma é mais adequado
subdividir este grupo em: louça sanitária, louça de mesa, isoladores elétricos para
alta e baixa tensão, cerâmica artística (decorativa e utilitária), cerâmica técnica
para fins diversos, tais como: químico, elétrico, térmico e mecânico.
d) Materiais Refratários: este grupo compreende uma diversidade de produtos, que
têm como finalidade suportar temperaturas elevadas nas condições específicas de
processo e de operação dos equipamentos industriais, que em geral envolvem
esforços mecânicos, ataques químicos, variações bruscas de temperatura e outras
solicitações. Para suportar estas solicitações e em função da natureza das mesmas,
foram desenvolvidos inúmeros tipos de produtos, a partir de diferentes matérias-
primas ou mistura destas. Dessa forma, classifica-se os produtos refratários quanto
a matéria-prima ou componente químico principal em: sílica, sílico-aluminoso,
aluminoso, mulita, magnesianocromítico, cromítico-magnesiano, carbeto de silício,
grafita, carbono, zircônia, zirconita, espinélio e outros.
e) Isolantes Térmicos: os produtos deste segmento podem ser classificados em:
refratários isolantes que se enquadram no segmento de refratários; isolantes
térmicos não refratários, compreendendo produtos como vermiculita expandida,
sílica diatomácea, diatomito, silicato de calcio, lã de vidro e lã de rocha, que são
obtidos por processos distintos ao do item anterior e que podem ser utilizados,
dependendo do tipo de produto até 1100 0C e as fibras ou lãs cerâmicas que
apresentam características físicas semelhantes as já citadas, porém apresentam
78
composições tais como: sílica, silica-alumina, alumina e zircônia, que dependendo
do tipo, podem chegar a temperaturas de utilização de 2000 0C ou mais.
f) Fritas e Corantes: estes dois produtos são importantes matérias-primas para
diversos segmentos cerâmicos que requerem determinados acabamentos. A Frita
(ou vidrado fritado) é um vidro moído, fabricado por indústrias especializadas a
partir da fusão da mistura de diferentes matérias-primas. É aplicado na superfície
do corpo cerâmico que, após a queima, adquire aspecto vítreo. Este acabamento
tem por finalidade aprimorar a estética, tornar a peça impermeável, aumentar a
resistência mecânica e melhorar ou proporcionar outras características. Os
Corantes constituem-se de óxidos puros ou pigmentos inorgânicos sintéticos
obtidos a partir da mistura de óxidos ou de seus compostos. Os pigmentos são
fabricados por empresas especializadas, inclusive por muitas das que produzem
fritas, cuja obtenção envolve a mistura das matérias-primas, calcinação e moagem.
Os corantes são adicionados aos esmaltes (vidrados) ou aos corpos cerâmicos para
conferir-lhes colorações das mais diversas tonalidades e efeitos especiais.
g) Abrasivos : parte da indústria de abrasivos, por utilizarem matérias-primas e
processos semelhantes aos da cerâmica, constituem-se num segmento cerâmico.
Entre os produtos mais conhecidos podemos citar o óxido de alumínio
eletrofundido e o carbeto de silício.
h) Vidro, Cimento e Cal: trata de três importantes segmentos cerâmicos e que, por
suas particularidades, são muitas vezes considerados à parte da cerâmica.
i) Cerâmica de Alta Tecnologia (Cerâmica Avançada): o aprofundamento nas
ciências dos materiais, proporcionaram ao homem o desenvolvimento de novas
tecnologias e aprimoramento das existentes nas mais diferentes áreas, como:
aeroespacial, eletrônica, nuclear e muitas outras e que passaram a exigir materiais
com qualidade excepcionalmente elevada. Tais materiais passaram a ser
desenvolvidos a partir de matérias-primas sintéticas de altíssima pureza e por meio
de processos rigorosamente controlados. Estes produtos, que podem apresentar os
mais diferentes formatos, são fabricados pelo chamado segmento cerâmico de alta
tecnologia ou cerâmica avançada. Eles são classificados, de acordo com suas
79
funções, em: eletroeletrônicos, magnéticos, ópticos, químicos, térmicos,
mecânicos, biológicos e nucleares. Cita-se, como emprego destes materiais: naves
espaciais, satélites, usinas nucleares, materiais para implantes em seres humanos,
aparelhos de som e de vídeo, suporte de catalisadores para automóveis, sensores
(umidade, gases e outros), ferramentas de corte, brinquedos, acendedor de fogão,
dentre outros.
6.4. MATÉRIAS-PRIMAS:
As matérias-primas empregadas na fabricação de produtos cerâmicos são
classificadas em naturais e sintéticas. As naturais consistem naquelas utilizadas como
extraídas da natureza ou que foram submetidas a algum tratamento físico para
eliminação de impurezas indesejáveis, ou seja, sem alterar a composição química e
mineralógica dos componentes principais. Enquanto que as sintéticas são submetidas a
um tratamento térmico, individualmente ou em mistura, que pode ser a calcinação, a
sinterização, a fusão e a fusão/redução ou produzidas por processos químicos.
Segundo o seu emprego, as argilas empregadas na produção dos produtos
cerâmicos, são classificadas em: infusíveis, são aquelas que após o cozimento
apresentam a cor branca translúcida devido a matéria prima empregada (caulim puro)
utilizados na fabricação de porcelanas; refratárias, são argilas muito puras, não
deformam a 1500°C, possuem baixa condutividade térmica, utilizados em revestimentos
de fornos e, finalmente as fusíveis, que se deformam e vitrificam a temperaturas
menores que 1200°C,utilizadas na fabricação de tijolos, telhas, etc.
6.5. PROCESSO DE FABRICAÇÃO:
Os processos de fabricação empregados pelos diversos segmentos cerâmicos
assemelham-se parcial ou totalmente. O setor que mais se diferencia quanto a esse
aspecto é o do vidro, embora exista um tipo de refratário (eletrofundido), cuja fabricação
80
se dá através de fusão, ou seja, por processo semelhante ao utilizado para a produção de
vidro ou de peças metálicas fundidas. Esses processos de fabricação podem diferir de
acordo com o tipo de peça ou material desejado. De um modo geral, eles compreendem
as etapas de preparação da matéria-prima e da massa, formação das peças, tratamento
térmico e acabamento. No processo de fabricação muitos produtos são submetidos à
esmaltação e decoração.
6.5.1. Preparação da Matéria-Prima
Grande parte das matérias-primas utilizadas na indústria cerâmica tradicional é
natural, encontrando-se em depósitos espalhados na crosta terrestre. Após a mineração,
os materiais devem ser beneficiados, isto é, desagregados ou moídos, classificados
segundo sua granulometria e muitas vezes, também, purificadas. O processo de
fabricação, propriamente dito, tem início somente após essas operações. As matérias-
primas sintéticas geralmente são fornecidas prontas para uso, necessitando apenas, em
alguns casos, de um ajuste de granulometria.
6.5.2. Preparação da Massa
Os materiais cerâmicos geralmente são fabricados a partir da composição de
duas ou mais matérias-primas, além de aditivos e água 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.
Raramente emprega-se apenas uma única matéria-prima. Dessa forma, uma das etapas
fundamentais do processo de fabricação de produtos cerâmicos é a dosagem das
matérias-primas e dos aditivos, que deve seguir com rigor as formulações de massas,
previamente estabelecidas. Os diferentes tipos de massas são preparados de acordo com
a técnica a ser empregada para dar forma às peças. De modo geral, as massas podem ser
classificadas em: suspensão, também chamada barbotina, para obtenção de peças em
moldes de gesso ou poliméricos; massas secas ou semi-secas, na forma granulada, para
81
obtenção de peças por prensagem; massas plásticas, para obtenção de peças por
extrusão, seguida ou não de torneamento ou prensagem.
O tratamento da matéria-prima compreende as etapas de depuração (eliminação
de impurezas), divisão (em pequenos fragmentos), homogeneização (argila + água),
umidificação (obtenção adequada de umidade).
6.5.3. Formação das Peças
Existem diversos processos para dar forma às peças cerâmicas, e a seleção de um
deles depende fundamentalmente de fatores econômicos, da geometria e das
características do produto. Quanto mais plástica for a mistura mais fácil ser processará a
moldagem das peças, consequentemente, haverá economia de energia.
6.5.4. Tratamento Térmico
O processamento térmico é de fundamental importância para obtenção dos
produtos cerâmicos, pois dele dependem o desenvolvimento das propriedades finais
destes produtos. Esse tratamento compreende as etapas de secagem e queima.
Usualmente, para os produtos cerâmicos empregados na construção civil, defini-se
como secagem, a que ocorre à baixa temperatura (< 120°C) onde é eliminada a umidade
zeolítica e água de amassamento (cerca de 7% a 30% água é eliminada); e como queima,
em temperaturas superiores a (> 120°C), onde é eliminado o resto da umidade zeolítica
e a de constituição.
6.5.5. Acabamento
Normalmente, a maioria dos produtos cerâmicos é retirada dos fornos,
inspecionada e remetida ao consumo. Alguns produtos, no entanto, requerem
processamento adicional para atender a algumas características, não possíveis de serem
obtidas durante o processo de fabricação. O processamento pós-queima recebe o nome
genérico de acabamento e pode incluir polimento, corte, furação, entre outros.
82
6.5.6. Esmaltação e Decoração
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. Muitos materiais também são
submetidos a uma decoração, a qual pode ser feita por diversos métodos, como
serigrafia, decalcomania, pincel e outros. Neste caso são utilizadas tintas que adquirem
suas características finais após a queima das peças.
6.6. PROPRIEDADES
A propriedade dos materiais cerâmicos, empregados na construção civil, se divide
em dois grupos, a saber: as essenciais, são determinadas pela: plasticidade, capacidade
de absorção e eliminação de água e pelo comportamento ao calor (alteração de volume
durante a secagem e o cozimento) e secundárias, determinada pela: fusibilidade,
porosidade e cor.
No que se refere à plasticidade, trata-se da propriedade segundo a qual o corpo se
deforma sob a ação de uma força e conserva esta deformação após cessada essa ação,
sendo um estado intermediário entre os estados líquido e sólido. É variável para as
argilas em função da quantidade de água.
Um produto cerâmico deverá possuir a máxima resistência, obtida através da
matéria-prima empregada, através de uma boa granulometria, que consiste, de maneira
geral em: material argiloso (60%) + silte - areia fina e média ( em partes iguais )
As ações térmicas podem produzir efeitos, na argila, de natureza física (variação
da densidade, porosidade, dureza, resistência, plasticidade, textura, condutividade
térmica e elétrica), química (desidratação, decomposição, formação de novos
compostos) e variações dimensionais (quando a argila perde toda água ela adquire maior
dureza, sonoridade e porosidade).
83
A porosidade de um material é definida como sendo a relação entre o volume de
poros e o volume total do material, depende, portanto, da natureza dos constituintes, da
forma, tamanho, da posição relativa das partículas e do processo de fabricação dos
materiais cerâmicos. O emprego de uma matéria-prima com granulometria contínua
reduz a porosidade e, consequentemente, a permeabilidade uma vez que os espaços
entre os grãos maiores são preenchidos pelos menores. A adição de materiais que
desaparecem na queima assim como a adição de material poroso, são fatores que
contribuem no aumento da porosidade. Uma das formas de reduzir a pososidade é pela
vitrificação da massa por fundente ou calor, onde alguns dos minerais constituintes
entram em fusão.
De maneira geral, quanto maior a porosidade maior será a absorção de água do
produto e menor será a sua massa específica aparente, a sua condutividade térmica e sua
resistência mecânica e a abrasão.
6.7. PRODUTOS CERÂMICOS PARA CONSTRUÇÃO CIVIL
6.7.1. Tijolo Maciço: empregado em alvenaria de vedação aparente e em alvenaria
estrutural. Suas principais características são: regularidade da forma e dimensões;
arestas vivas e cantos resistentes; massa homogênea (sem trinca, sem impureza);
cozimento uniforme (som metálico quando percutido por um martelo); facilidade de
corte (grão fino e cor uniforme); absorção de água entre 18.% a 20%, acima desta faixa
pode-se concluir que há que há grande quantidade de poros tornando o material mais
permeável, abaixo, conclui-se que haverá dificuldade de aderência à argamassa.
6.7.2. Tijolo Furado: muito usado em alvenaria de vedação, deve ter dimensões
múltiplas do tijolo maciço para possibilitar o uso de ambos na execução das paredes.
Suas características de qualidade são idênticas às do tijolo maciço, entretanto possuem
as seguintes vantagens: aspecto mais uniforme, menos peso por unidade de volume,
dificuldade de propagação de umidade, melhor isolamento térmico e acústico.
84
6.7.3. Telhas: é o material utilizado para executar serviços de cobertura, encontrada nos
tipos: curva ou colonial, plana ou de escamas e francesa. As suas principais
características de qualidade são: regularidade de formas e dimensões; superfícies lisas
que proporciona melhor escoamento da água; massa homogênea sem trincas e fendas;
resistência à flexão mesmo quando saturado com água; peso reduzido; fraca absorção de
água e impermeabilização; cozimento uniforme.
6.7.4. Manilhas: são tubos usados para canalização de esgotos sanitários, águas
residuais e águas pluviais. São fabricados com grés cerâmico (uma espécie de
porcelana) e podem ser vidrados internamente e ou extremamente. Os diâmetros
internos são: 50, 75, 100, 150, 200, 220, 250, 300, 375 e 600 mm e suas características
principais são: interior circular sem fendas, falhas, etc.; superfícies lisas que proporciona
melhor escoamento da água; vidrado homogêneo; impermeabilidade para resistir ás
pressões de serviço; A hidráulica é de 0,7 Kg/cm2 durante 2min; índice de absorção
média deve ser de no máximo 10%
6.7.5. Ladrilho: são fabricados em altas temperaturas de cozimento, próximas de
1300°, até alcançar alto grau de vitrificação, tornando o material compacto e
impermeável. É indicado como revestimento de piso, pela sua durabilidade e resistência
ao desgaste.
6.7.6. Azulejos: Constituem-se por uma camada cerâmica mais espessa recoberta por
uma mais fina de esmalte cuja função é proporcionar impermeabilidade à peça,
apresentam saliências na face inferior para aumentar a fixação das argamassas de
assentamento e rejuntamento, sendo indicado para o revestimento de ¨áreas molhadas¨
como cozinhas, banheiros, interior de piscinas, etc. Suas características de qualidade
são: faces planas, sem empeno e com arestas vivas resistentes; face oposta ao esmalte
com saliências para melhorar a aderência à argamassa de assentamento; esmalte
homogêneo e de boa qualidade.
6.7.7. Pastilhas: são de louça e fabricado pelo mesmo processo dos azulejos, possuem
normalmente a dimensão de 2,5 x 2,5 cm ou múltiplos desse. São vendidos colados no
85
papel para facilitar a colocação, depois esse papel é retirado com lavagem de água
levemente ácida.
6.7.8. Aparelho Sanitário: são peças cerâmicas vitrificadas revestidas com esmalte.
Devem ser constituídas de uma única peça para que não existam juntas ou emendas, o
que possivelmente tornaria o conjunto suscetível de rompimento ou vazamentos. O
esmalte deve ser contínuo internamente e externamente. Os aparelhos sanitários mais
comuns são: bacia, lavatório, mictórios, com formas, dimensões e cores variadas.
6.7.9. Cerâmica Refratária: é a cerâmica que não funde, mesmo em altas temperaturas,
ou seja, não se deformam abaixo de 1520 0C e são consideradas altamente refratárias
quando não se deformam abaixo de 1785 0C. Além dessa propriedade deve possuir
estabilidade de volume, resistência mecânica e resistência química. É empregada argila
pobre em cal e óxido de ferro. São utilizadas em diversas formas, as mais comuns são
tijolos maciços e tijolos especiais para chaminés e fornos. Para o assentamento
emprega-se uma argamassa refratária obtida pela mesma argila do tijolo, sem cimento.
6.8. CARACTERÍSTICAS DOS PRODUTOS CERÂMICOS
Os quadros 6.1 a 6.4 ilustram as propriedades dos produtos cerâmicos
empregados na construção civil, enquanto que nos quadros 6.5 e 6.6 são apresentados os
empregos dos materiais em função das suas propriedades.
QUADRO 6.1 – Absorção de água.
PRODUTO ABSORÇÃO GRUPO
Porcelana 0% a 0,5% Baixa
Grés 0,5% a 3% Baixa média
Semigrés 3% a 6% Média
Semiporoso 6% a 10% Média alta
Poroso 10% a 20% Alta
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QUADRO 6.2 – Classe de resistência à abrasão.
CLASSES DE RESISÊNCIA À ABRASÃO
PEI 1 Baixa – apresenta desgaste após 150 ciclos
PEI 2 Média – desgaste após 600 ciclos
PEI 3 Média alta – desgaste após 750 e 1500 ciclos
PEI 4 Alta – desgaste após 2100, 600 e 12000 ciclos
PEI 5 Altíssima – desgaste após mais de 12000 ciclos
QUADRO 6.3 – Grupos de resistência química.
Classe AA – ótima resistência a produtos químicos
Classe A – ligeira alteração de aspecto
Classe B – alteração de aspecto bem definida
Classe C – perda parcial da superfície original
Classe D – perda completa da superfície original
QUADRO 6.4 – Classe de remoção de manchas
Classe 5 – máxima facilidade de remoção de manchas
Classe 4 – mancha removível com produtos de limpeza fraco
Classe 3 – mancha removível com produtos de limpeza forte
Classe 2 – mancha removível com ácido clorídrico/ acetona
Classe 1 – impossibilidade de remoção de manchas
QUADRO 6.5 – Emprego em pisos de uso público.
ABSORÇÃO ABRASÃO MANCHAS ATAQUES
Áreas administrativas em
escolas
0 – 10% Classe 5 Classe 5 Classe A/B
Revenda de automóveis 0 – 10% Classe 5 Classe 4/5 Classe A/B
Restaurantes/ padarias 0 – 10% Classe 5 Classe 5 Classe A/B
Halls de hotéis e edifícios 0 – 10% Classe 5 Classe 4/5 Classe A/B
Escadas 0 – 10% Classe 5 Classe 4/5 Classe A/B
Escritórios 0 – 10% Classe 5 Classe 4/5 Classe A/B
Lojas 0 – 10% Classe 5 Classe 5 Classe A/B
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QUADRO 6.6 – Emprego em pisos de uso residencial.
ABSORÇÃO ABRASÃO MANCHAS ATAQUES
Lavabos e banheiros 0 – 10% Classe 1 Classe 3/4/5 Classe A/B
Salas 0 – 10% Classe 2
No litoral 4/5
Classe 3/4/5 Classe A/B
Dormitórios 0 – 10% Classe 2 Classe 3/4/5 Classe A/B
Halls e corredores 0 – 10% Classe 3 Classe 3/4/5 Classe A/B
Beira de Piscina 0 – 10% Classe 3/4 Classe 4/5 Classe A/B
Cozinhas e área de
serviço
0 – 10% Classe 3 Classe 5 Classe A/B
Piscinas Região N NE: até 20%;
região S e SE até 10%
Classe 1 Classe 4/5 Classe A/B
Dormitórios de
crianças
Até 10% Classe 3 Classe 5 Classe A/B
Escadas Até 10% Classe 3/4 Classe 4/5 Classe A/B
Garagens e quintais
descobertos
até 10% Classe 4 Classe 5 Classe A/B
88
MADEIRA
7.1 CONSIDERAÇÕES INICIAIS
O Brasil é reconhecido mundialmente pela riqueza de suas florestas apesar de
grande parte dos consumidores de madeiras possuírem pouco conhecimento a respeito
da origem deste insumo e, das conseqüências ao Meio Ambiente do uso intensivo e
constante de algumas espécies. Há de se considerar, inclusive, o processo de escolha e
especificação da madeira mais adequada a cada tipo de emprego nas atividades do Setor
da Construção, que tem se pautado na desinformação.
Cabe mencionar que a madeira trata do material mais antigo empregado na
construção civil, precedeu a própria pedra, tendo sido usada em construções palafíticas.
As facilidades de obtenção e de adaptação aos fins previstos permitiram o seu emprego
por populações primitivas. O seu uso tornou-se mais difundido devido as suas
vantagens, a saber: abundância no mercado, baixo custo, alta resistência mecânica para
uma baixa massa específica, proporciona bom isolamento térmico e acústico, possui
grande variedade de tamanhos, cores e aspectos, facilidade de ligações e emendas e a
possibilidade de ser trabalhada com ferramentas simples e poder ser reempregada várias
vezes.
Em contraposição, apresenta as seguintes desvantagens: trata-se de um material
higroscópico, com uma estrutura heterogênea, combustível e passível de apodrecimento.
Nas modernas técnicas de emprego da madeira, algumas características negativas
são atenuadas por processos de beneficiamento como: a secagem artificial, os
tratamentos de preservação, dentre outros. Como material de acabamento, temos a
madeira denominada transformada, onde atenua-se os efeitos de anisotropia.
Na construção civil, a madeira é utilizada de diversas formas em usos temporários,
como: fôrmas para concreto, andaimes e escoramentos e empregos definitivos, como:
em estruturas de cobertura, em esquadrias (portas e janelas), nos forros e nos pisos. Tais
89
produtos são comercializados em lojas especializadas, conhecidas como depósitos de
madeira, e destinam-se principalmente à construção horizontal, ou seja, casas e
pequenas edificações.
7.2. ESTRUTURA
Ao observarmos uma seção transversal verificamos quatro camadas principais, a
saber, (vide figura 7.1):
a) CASCA consiste na camada externa, com pouca importância para construção
civil.
b) ALBURNE formado por células vivas, tem menor resistência que o cerne e é
mais atacado por agentes agressivos.
c) CERNE: Formado por anéis concêntricos de células mortas é a parte
aproveitada pela construção civil.
d) MEDULA: Camada interna de consistência mole, não é utilizada na construção
civil.
FIGURA 7.1 – Corte transversal esquemático do caule de uma árvore.
7.3. CLASSIFICAÇÃO
A madeira pode ser classificada, para a construção civil, em dois grupos básicos:
CASCA
MEDULA
ALBURNE CERNE
90
a) MADEIRAS DURAS OU DE LEI: proveniente de árvores frondosas de ótima
qualidade, empregadas, principalmente, em trabalhos definitivos. Ex.: peroba-
rosa, imbuía, sucupira, etc.
b) MADEIRA MOLE OU BRANCA: proveniente de árvores coníferas.
Empregada, principalmente, como auxiliar de construção. Ex.: pinho.
7.4. PRODUÇÃO
7.4.1. Linha de Produção
A madeira serrada é produzida em unidades industriais (serrarias), onde as toras
são processadas mecanicamente, transformando a peça originalmente cilíndrica em
peças quadrangulares ou retangulares, de menor dimensão. A sua produção está
diretamente relacionada com o número e as características dos equipamentos utilizados
e o rendimento baseado no aproveitamento da tora (volume serrado em relação ao
volume da tora), sendo este função do diâmetro da tora (maiores diâmetros resultam em
maiores rendimentos). As diversas operações pelas quais as toras passam são
determinadas pelos produtos que serão fabricados. Na maioria das serrarias, as
principais operações realizadas incluem o desdobro, o esquadrejamento, o desdoro das
peças e o pré-tratamento, de caráter profilático e tem como objetivo proteger a peça
contra fungos, insetos, dentre outros.
A madeira beneficiada é obtida pela usinagem das peças serradas, agregando
valor às mesmas. As operações são realizadas por equipamentos com cabeças rotatórias
providas de facas, fresas ou serras, resultando na espessura, na largura e no
comprimento definitivos, na forma e no acabamento superficial da madeira. Podendo-se
incluir as seguintes operações: aplainamento, molduramento e torneamento entre outras.
Para cada uma destas operações existem máquinas específicas, manuais ou não, simples
ou complexas, que executam vários trabalhos na mesma peça.
No aplainamento, as sobremedidas e as irregularidades são retiradas deixando a
superfície mais lisa. O molduramento faz os cortes de encaixes (tipo macho-fêmea), por
exemplo, – no comprimento nas peças destinadas a forros, nas peças para assoalhos, nos
91
batentes de portas, entre outros. No torneamento, as peças tomam a forma arredondada,
como balaustres de escadas.
O fluxograma a seguir apresenta o processo simplificado de beneficiamento da
madeira:
7.4.2. NOMENCLATURA DAS PEÇAS DE MADEIRA
O quadro 7.1 apresenta a nomenclatura empregada para as de madeira serrada e o
quadro 7.2 as dimensões para a madeira beneficiada.
QUADRO 7.1 – Nomenclatura para as peças de madeira serrada.
NOME DA PEÇA ESPESSURA (cm) LARGURA (cm)
Pranchão > 7,0 > 20,0
Prancha 4,0 a 7,0 > 20,0
Viga > 4,0 11,0 a 20,0
Vigota 4,0 a 8,0 8,0 a 11,0
Caibro 4,0 a 8,0 5,0 a 8,0
Tábua 1,0 a 4,0 > 10,0
Sarrafo 2,0 a 4,0 2,0 a 10,0
Ripa < 2,0 < 10,0
CORTE E
DERRUBADA
TORAGEM
FALQUEJO
DESDORO
APARELHAGEM
DAS PEÇAS
Refere-se à seleção e obtenção da matéria - prima. O período
de corte influência na maior o menor qualidade da madeira.
É a segunda fase do beneficiamento. A árvore é desgalhada
e reduzida a toras de 5 a 6m. Esta fase inclui o transporte.
Nesta fase remove-se a casca e parte do alburne, segundo 4
planos de corte longitudinais e perpendiculares 2 a 2,
restando uma tora aproximadamente retangular.
Por meio de cerras obtém-se pranchões de espessura maiores
que 7 cm, e largura superior a 20 cm.
Fase final de beneficiamento.
92
QUADRO 7.2 – DIMENSÕES DA MADEIRA BENEFICIADA
MADEIRA BENEFICIADA (cm)
* Soalho - 2,0 x 10,0;
* Forro - 1,0 x 10,0;
* Batente 4,5 x 14,5;
* Rodapé - 1,5 x 15,0;
* Taco – 2,0 x 2,1.
7.5 – PROPRIEDADES
7.5.1. Umidade
Refere-se à quantidade de água que se encontra na peça. Essa característica
influencia todas as propriedades da madeira. Os tipos de água presentes na madeira são:
a de constituição (não é alterada pela secagem), de adesão (trata-se daquela que satura a
parede das células) e a de capilaridade (presente entre as fibras e os canais, tratando-se,
portanto, da água livre).
Várias propriedades da madeira são afetadas pelo teor de umidade das peças.
Considera-se a madeira seca (18% < umidade < 23%) quando o seu teor de umidade
está em equilíbrio com a umidade relativa do ambiente onde a madeira será utilizada.
Nesta situação, as propriedades mecânicas são superiores e a movimentação
dimensional é menor do que quando a madeira está verde, ou seja, quando o teor de
umidade esteja acima do ponto de saturação das fibras, igual ou superior a 30%. O
quadro 7.3 apresenta uma correlação entre o tipo de construção, o teor de umidade e o
tipo de secagem mais indicado.
A despeito disso, o comércio de madeira serrada para fins estruturais não
considera essa característica e as peças de madeira acabam secando no depósito do
comprador ou, o que é mais freqüente, em uso. Tal prática poderá resultar em
empenamentos e rachaduras nas peças após a realização da inspeção de recebimento.
Devido aos custos envolvidos na secagem de peças de madeira de bitolas
avantajadas (vigas e pranchas) e a prática comercial arraigada, prevê-se que no médio
93
prazo esse tipo de material não estará disponível no mercado. O mesmo não acontece
com a madeira destinada aos usos em que a estabilidade dimensional é um requisito
importante, como no caso das madeiras para pisos, esquadrias e revestimentos. No
comércio, esse material é referido como madeira seca em estufa.
QUADRO 7.3 – Tipo de construção x Teor de umidade de madeira x Tipo de
secagem a realizar.
TIPO DE CONSTRUÇÃO TEOR DE UMIDADE TIPO DE SECAGEM A
REALIZAR
Construção Submersa;
pontes, açudes
30%
Madeira saturada
Construção exposta à
umidade, não coberta, não
abrigada
18% a 23%
Madeira “úmida”
comercialmente seca.
Secagem parcial no
canteiro de obra.
Construção abrigada em
local coberto, mas aberto.
16% a 20%
Madeira seca.
Secagem no canteiro.
Construção em local
fechado e coberto, telhado
13% a 17%
Madeira seca ao ar.
Secagem natural ou
artificial até 15%.
Local fechado e aquecido. 10% a12%
Madeira bem seca.
Secagem artificial.
Local com aquecimento
artificial.
8% a 10%
Madeira dessecada.
Secagem artificial.
No tocante ao teor de umidade, recomenda-se:
• especificar o teor de umidade médio e os valores mínimo e máximo, considerando o
local de uso da madeira;
• verificar o teor de umidade das peças do lote, por amostragem, empregando medidores
elétricos (ensaio não destrutivo) de acordo com as instruções do fabricante, ou pelo
método de perda de massa em estufa (ensaio destrutivo). Este último, apesar de ser mais
preciso, requer equipamentos de laboratório e é mais demorado.
94
7.5.2. Massa Específica
No que se refere a real é constante e numericamente igual a 1,5 g/cm3, enquanto
que a aparente varia na espécie e na árvore, sendo ainda, influenciada pela localização
da amostra, ou seja, é decrescente do pé para os pontas e da medula para o alburne.
7.5.3. Propriedades Mecânicas
São determinadas para os esforços principais (compressão tração, flexão e
cisalhamento) no sentido das fibras e para os esforços secundários (compressão, torção e
fendilhamento) no sentido transversal as fibras.
7.5.4. Durabilidade
Trata-se da propriedade segundo a qual as madeiras devem resistir ao ataque de
organismos destruidores. As causas mais comuns de deterioração são: o ataque de
fungos e bactérias que causam a putrefação e/ou podridão, seguido da ação do fogo, de
insetos, moluscos e crustáceos de água salgada, vento, agentes químicos, dentre outros.
Dentro deste contexto, surge o conceito de preservação de madeiras que se refere
a todo e qualquer procedimento ou conjunto de medidas que possam conferir à madeira
em uso maior resistência aos agentes de deterioração, proporcionando maior
durabilidade. Essas medidas devem ser discutidas e adotadas na etapa de elaboração dos
projetos, sendo que o uso racional da madeira como um material de engenharia no
ambiente construído pressupõe minimamente:
• Conhecimento do nível de desempenho necessário para o componente ou estrutura de
madeira, tais como vida útil, responsabilidade estrutural, garantias comerciais e legais,
entre outras.
• Escolha da espécie da madeira com base nas propriedades intrínsecas de durabilidade
natural e tratabilidade;
• Definição das condições de exposição (uso) da madeira e dos possíveis agentes
biodeterioradores presentes (fungos e insetos xilófagos), ou seja, definição do risco
biológica a que a madeira será submetida;
• Adoção do método de tratamento e produto preservativo de madeira (inseticida e/ou
fungicida) em função do risco biológico para aumentar a durabilidade da madeira. O
95
tratamento preservativo faz-se necessário se a espécie escolhida não é naturalmente
durável para o uso considerado e/ou se a madeira contém porções de alburno;
• Implementação de controle de qualidade de toda a madeira tratada com produtos
preservativos para garantir os principais parâmetros de tratamento: penetração e a
retenção do preservativo absorvido no processo de tratamento. A penetração é definida
como sendo a profundidade alcançada pelo preservativo ou pelo(s) seu(s) ingrediente(s)
ativo(s) na madeira. Já a retenção é a quantidade do preservativo ou de seu(s)
ingrediente(s) ativo(s), contida de maneira uniforme num determinado volume da
madeira, por exemplo, expressa em quilogramas de ingrediente ativo por metro cúbico
de madeira tratável (kg/m³).
Considerando a Lei nº 4.797 de 20 de outubro de 1965 e a Instrução Normativa
Conjunta Ibama e Anvisa, em fase final de implementação para substituição da Portaria
Interministerial nº 292 de 20 de outubro de 1989 e Instrução Normativa nº5, de
20/10/92, que disciplinam o setor Preservação de Madeiras no Brasil, o tratamento
preservativo de madeiras é obrigatório para peças ou estruturas de madeira, tais como:
dormentes, estacas, vigas, vigotas, pontes, pontilhões, postes, cruzetas, torres, moirões
de cerca, escoras de minas e de taludes, ou quaisquer estruturas de madeira que sejam
usadas em contato direto com o solo ou sob condições que contribuam para a
diminuição de sua vida útil.
Esta obrigatoriedade deve ser observada exclusivamente com relação às essências
florestais passíveis de tratamento. São passíveis de tratamento preservativo as peças de
madeira portadoras de alburno ou as que, sendo de puro cerne, apresentem alguma
permeabilidade à penetração dos produtos preservativos em seus tecidos lenhosos. No
caso do uso de madeira de puro cerne, esta deve ser de alta durabilidade natural aos
fungos apodrecedores e insetos xilófagos (brocas-de-madeira e cupins) para as
condições de uso biologicamente ativa e/ ou agressiva.
Em resumo, a preservação da madeira visa aumentar a sua durabilidade (vida útil)
ocorrendo de várias formas, a saber: Prévio: Remoção de cascas e cortiças, secagem
prévia e desseivamento; Secagem: pode ser tipo natural onde ocorre a evaporação lenta
e natural da água, ou artificial feita em estufa. As vantagens da secagem são: aumento
da durabilidade, a redução do peso, a redução da contração o que diminui o
96
fendilhamento e o empenamento, a melhor penetração do preservativo, a melhor
aderência de pintura, o aumento da resistência.
Os preservativos são produtos químicos naturais ou artificiais com propriedades
específicas e destinadas ao revestimento das peças a fim de protegê-las contra agentes
deteriorizadores. Entre esses produtos encontramos os tóxicos (óleos, soluções salinas
como cloreto de zinco.) e os impermeabilizantes (óleo cru, pintura e verniz). Salienta-
se que um bom preservativo possui uma boa característica no que se refere à sua
toxidez, uma alta permanência na peça, alta penetração na peça, apresenta segurança à
saúde, não tem ação corrosivo sobre os metais.
Os processos mais utilizados para aplicação dos preservativos são os superficiais,
e por impregnação que pode ser com pressão ou sem pressão.
Com relação ao tratamento preservativo da madeira, deve-se considerar a busca de
produtos e processos de tratamento de menor impacto ao meio ambiente e à higiene e
segurança, a disponibilidade de produtos no mercado brasileiro, os aspectos estéticos
(alteração de cor da madeira, por exemplo), aceitação de acabamento e a necessidade de
monitoramento contínuo. Só devem ser utilizados os produtos preservativos
devidamente registrados e autorizados pelo Ministério do Meio Ambiente, através do
Instituto Brasileiro de Meio Ambiente e Recursos Naturais Renováveis (Ibama), e pela
Agência Nacional de Vigilância Sanitária (Anvisa), que avalia os resultados dos testes
para classificação da Periculosidade Ambiental.
A especificação de um tratamento preservativo, baseado nas condições de uso da
madeira, deve requerer penetração e retenção adequadas que dependem do método de
tratamento escolhido. As normas técnicas e a experiência do fabricante podem
relacionar estes parâmetros de qualidade do tratamento, considerando minimamente:
• a diferente durabilidade natural e tratabilidade do alburno e cerne devem ser sempre
consideradas;
• quanto maior a responsabilidade estrutural do componente de madeira, maior deverá
ser a retenção e penetração do produto preservativo;
• uma maior vida útil está normalmente associada a uma maior retenção e penetração do
produto;
• para um mesmo processo de tratamento, diferenças de micro e macroclima entre
regiões podem exigir maiores retenções e penetrações;
97
• a economia em manutenção e a acessibilidade para reparos ou substituições de um
componente podem exigir maiores retenções e penetrações;
• o controle de qualidade de toda a madeira preservada deverá ser realizado para garantir
os principais parâmetros de qualidade: penetração e a retenção do preservativo
absorvido no processo de tratamento;
• se há risco de lixiviação do produto preservativo, considere a proteção dos
componentes durante construção e/ou transporte;
• fatores como manuseio das peças tratadas, práticas durante a construção, integridade
de acabamentos ou compatibilidade do produto preservativo com o acabamento, podem
afetar o desempenho da madeira preservada.
7.6. DEFEITOS
Os defeitos que podem surgir nas madeiras provêm do crescimento, da produção,
da secagem ou de agentes deteriorizadores e comprometem a resistência e a durabilidade
da madeira.
O crescimento anômalo da árvore provoca defeitos de estrutura como os nós
(núcleo formado na árvore no ponto onde existiam ramos ou galhos e que na madeira
serrada apresenta uma coloração diferente), fibras reversas (são aquelas que não são
paralelas ao eixo da peça provocando aspereza).
A produção é responsável por falhas na peça como fraturas, fendas, quina morta
(falta de madeira em uma das arestas). Na secagem uma rápida variação da umidade
pode provocar rachaduras com grande extensão, fendas pequenas no topo da peça, gretas
(separação descontínua entre fibras vizinhas), fendilhamentos ao longo da peça,
abaulamento da peça (encurvamento no sentido transversal (largura)) ou arqueamento da
peça (empenamento no sentido longitudinal (comprimento)). E, finalmente, os agentes
deteriorizadores mais comuns são os mofos que se desenvolvem na presença de
umidade na peça, insetos e larvas que produzem orifícios.
98
7.7. MADEIRAS TRANSFORMADAS
Denomina-se madeira transformada a madeira que passa por um processo
industrial de transformação com a finalidade de obter produtos com algumas
características melhoradas como: homogeneidade e isotropia; tratamento prévio com
preservativos, melhoria das características físicas e mecânicas, melhoria das
características físicas e mecânicas e melhor aproveitamento da madeira, cerca de 90%
da tora. Os tipos são: Aglomerada, Compensada.
* Aglomerada: Em resumo é obtida pela aglomeração de pequenos fragmentos de
madeira (aparas, flocos, cavacos), formando peças pela união dos pedaços de madeira
por um aglomerante que origina um composto que é prensado. São econômicas,
possuem um bom isolamento, porém pouco resistente.
Sendo, de maneira geral, o aglomerado uma chapa de partículas de madeiras
selecionadas de pinus ou eucalipto, provenientes de reflorestamento, aglutinadas com
resina sintética termofixa que se consolida sob a ação de alta temperatura e pressão,
podem ser cortadas em qualquer direção, o que permite o seu maior aproveitamento. O
aglomerado deve ser revestido, sendo indicado na aplicação de lâminas de madeira
natural e laminados plásticos. É amplamente utilizado na indústria de móveis, na
construção civil, em embalagens, entre outros. Normas e recomendações devem ser
observadas para se obter maior uniformidade e acabamento na instalação do produto
final. Os dispositivos de fixação utilizados devem ser aqueles indicados para este tipo de
material, sob pena de serem obtidos resultados finais negativos caso estas
recomendações não sejam seguidas. Por não apresentar resistência à umidade ou à água,
o aglomerado deve ser utilizado em ambientes internos e secos, para que suas
propriedades originais não se alterem.
● Compensada: Surgiu no início do século XX como um grande
avanço, ao transformar toras em painéis de grandes dimensões, possibilitando um
melhor aproveitamento e, conseqüente, redução de custos. O painel compensado é
composto de várias lâminas desenroladas, unidas cada uma, perpendicularmente à
outra, através de adesivo ou cola, sempre em número ímpar, de forma que uma
99
compense a outra, fornecendo maior estabilidade e possibilitando que algumas
propriedades físicas e mecânicas sejam superiores às da madeira original. A espessura
do compensado pode variar de 3 a 35 mm, com dimensões planas de 2,10 m x 1,60 m,
2,75 m x 1,22 m e 2,20 m x 1,10 m, sendo esta a mais comum. Extensamente utilizado
na indústria de móveis e construção civil, seu preço varia conforme as espécies e a cola
utilizadas, com a qualidade das faces e com o número de lâminas que o compõe. Há
compensados tanto para uso interno quanto externo. Chapas finas de compensado
apresentam vantagens sobre as demais madeiras industrializadas, pois são maleáveis e
podem ser encurvadas. São encontrados no mercado três tipos: laminados, sarrafeados
e multissarrafeados. Os primeiros são produzidos com finas lâminas de madeira
prensada. No compensado sarrafeado, o miolo é formado por vários sarrafos de
madeira, colados lado a lado. O multissarrafeado é considerado o mais estável. Seu
miolo compõe-se de lâminas prensadas e coladas na vertical, fazendo um “sanduíche”.
Suas principais vantagens são: resistência uniforme ao longo da peça, eliminação
da contração e, consequentemente, do aparecimento de fendas e empenamentos,
obtenção de tamanhos variados, melhor aproveitamento da madeira.
7.8. EMPREGO DE ALGUMAS MADEIRAS
* Na execução de formas de concreto, escoramento, andaimes, etc. Nestes casos
as madeiras mais recomendadas são: o pinho, pinus, compensado e eucalipto.
* No madeiramento de telhados onde as mais indicadas são a peroba-rosa, ipê,
jatobá e o angelim-pedra.
* Na execução de revestimentos como tacos para pisos, forros, lambris e as
madeiras indicadas são o ipê, a canela e a cerejeira.
* Na construção de esquadrias sendo o cedro, a canela, imbuía, agelim-pedra as
madeiras mais indicadas.
100
7.9. OBSERVAÇÕES
Na execução de soalhos e tacos de madeira deve-se ter o cuidado de: usar sempre
madeira seca para evitar mais tarde a retração e o empenamento da peça; na execução
correta as tábuas ou tacos devem ser aplicados com a medula para baixo e sua parte
inferior deve ser impermeabilizada com asfalto, no caso dos tacos utilizam-se grampos
para melhorar sua ligação com a argamassa, e para o caso de serem colados não deve
possuir malhetes. A figura 7.2 apresenta o comportamento das tábuas do soalho em
relação à umidade.
FIGURA 7.2 – Comportamento das tábuas do soalho em relação à umidade.
Tábua pouca seca - com a
evaporação há uma retração
da peça e as bordas ficam
largas.
Tábuas secas -
assentamento errado, as
bordas se levantam.
Tábuas secas -
assentamento correto.
101
TINTAS E VERNIZES
8.1 CONSIDERAÇÕES INICIAIS
São materiais de revestimento, com consistência líquida ou pastosa apta a cobrir,
proteger e colorir a superfície dos objetos. Proporcionam uma elevada capacidade de
proteção com grande influência no desempenho e na durabilidade das construções e
devido ao efeito estético valoriza o empreendimento. Diante desses fatores, não deve ser
tratada isoladamente, mas como parte de um sistema integrado que determinam a
qualidade final da obra.
Uma boa pintura inicia-se com a seleção correta dos produtos, considerando-se o
uso da edificação e o meio ambiente onde ela será aplicada. Dentro deste contexto,
podemos classificar, de forma resumida, as tintas e os vernizes, segundo o seu emprego
como: sendo brilhantes ou opacas, transparentes ou não, colorida ou incolor e resistente
a determinado agente agressivo.
A principal função da pintura é proteger e/ou embelezar, além destas há algumas
funções especiais como: a sinalização, a propaganda, etc. A proporção com que as
funções principais influem na composição de uma tinta depende da finalidade para a
qual ela se destina. Um exemplo seria o revestimento de uma ponte onde a proteção é
mais importante do que a beleza, já a pintura interna de uma sala o fator beleza torna-se
mais importante.
As diferentes qualidades das tintas bem como as suas cores são apresentadas em
catálogos onde os clientes escolhem as cores segundo critérios pessoais. Deve-se
considerar, também, a opção de se contratar técnicos, os quais aplicam de maneira
funcional as tintas, já que cores diferentes despertam emoções diferentes, por exemplo:
cores quentes (vermelho, laranja, amarelo) são excitantes; cores frias (verde e azul
claro) transmitem tranqüilidade e proporcionam maior dimensão aos ambientes e,
102
finalmente, cores escuras (azul escuro e preto) proporcionam maior sensação de peso
aos objetos e menor dimensão aos ambientes.
8.2. TINTAS
É uma suspensão de partículas opacas (pigmento) em um veículo (material líquido
em que o pó está emulsionado). A função das partículas é cobrir e decorar as superfícies,
já o veículo tem como função aglutinar as partículas e formar uma película de proteção.
Exceto o surgimento de novos pigmentos orgânicos, o grande avanço na tecnologia das
tintas se deve as alterações ocorridas no veículo. Os constituintes básicos de uma tinta
são:
* Pigmentos: trata-se do componente responsável pela cor, opacidade ou ação
anticorrosiva, para o caso de tintas para proteção de superfícies metálicas. Dentro deste
contexto, considera-se como pigmento todo corpo formado por elementos opacos, de
estrutura amorfa e com coloração própria.
* Veículo: é a parte líquida da tinta e composto de duas partes. Uma volátil que
tem a função de facilitar a aplicação e por sua evaporação facilita a secagem, conhecido
como solvente. O seu teor geralmente é corrigido momentos antes da aplicação, pois
depende da viscosidade da tinta e da porosidade e capacidade de absorção do substrato.
A outra parte, a não volátil (resinas), é o ligante ou aglutinante das partículas do
pigmento, responsável pela aderência à superfície e pela qualidade protetora e duração
da tinta, ou seja, é o agente formador do filme.
* Aditivos: São substâncias adicionadas em pequenas proporções que resultam
em características especiais às tintas, podendo aumentar a resistência a fungos e
bactérias, alterar a temperatura de formação de filme, dentre outras.
* Cargas: empregada para baratear o custo, facilitar a aplicação e dar corpo à
tinta, melhorando a sua consistência e durabilidade. São filler minerais, (pigmentos
brancos ou incolores), sendo os mais usados o talco, o gesso e o carbonato de cálcio.
103
Os produtos no comércio diferem tanto entre si que escapam às limitações de
qualquer classificação, quer se baseie na origem do pigmento, no veículo usado ou na
finalidade, conforme apresentado a seguir:
a) tinta fosca de base alquídica para interior;
b) tinta óleo para acabamento brilhante;
c) tinta óleo fosca;
d) esmalte sintético para ferro;
e) tinta a têmpera guache para cartazes;
f) tinta mineral para cerâmica;
g) tinta para pintura artística;
h) aquarelas para fotografia;
i) tintas vinícolas;
j) tintas fenólicas;
k) lacas para automóveis e aviões;
l) tintas para navios;
m) tintas emulsionáveis em água para interior e exterior.
8.3. ALGUNS TIPOS DE TINTAS
8.3.1. Tinta à óleo composta por: veículo, solvente, secante, pigmentos reforçados e
cargas, descritos a seguir. Sua aplicação principal é em madeiras e
em metais.
a) VEÍCULO: são óleos secativos, isto e’, quando exposto ao ar em finas camadas
formam uma película sólida, relativamente flexível e resistente, aderente à superfície,
aglutinante do pigmento, ou seja, útil. Quimicamente seus constituintes principais são
ésteres derivados de ácidos graxos insaturados e glicerina. Os principais óleos naturais
utilizados são: o óleo de linhaça, de tungue, de soja, de mamona. Esses óleos podem ser
modificados, por exemplo, isomerados para fornecer duplas ligações em posições
conjugadas melhorando a adesividade da película resultante, a flexibilidade e
possibilitando o emprego de solventes mais econômicos e de secagem mais rápida. Esse
resultado é obtido para as tintas modernas.
b) SOLVENTES: sua função essencial é baixar a viscosidade do veículo
facilitando a aplicação da tinta. Suas propriedades mais importantes são: solvência e
volatilidade. Solvência significa a maior ou menor facilidade de dissolver os vários
óleos e resinas empregadas, alta ou baixa viscosidade das soluções obtidas, o quanto é
104
tolerado sem haver precipitação ou outros defeitos. A sua volatilidade é avaliada pela
velocidade de evaporação. Os solventes são: aguarrás, derivados de petróleo (gasolina
especial), alcatrão de hulha (aguarrás mineral).
c) SECANTES: são catalizadores de absorção química do oxigênio e portanto, do
processo de secagem. São constituídos geralmente de sabões, resinatos ou naftenatos de
zinco, chumbo, cobalto, manganês. Quantidades excessivas ocasionam uma película
dura e quebradiça, o ideal é de 0,05 a 0,2%.
d) PIGMENTOS: consistem em pequenas partículas cristalinas que devem ser
insolúveis nos demais componentes da tinta (óleo, secantes,...) e tem por finalidade dar
cor e opacidade a película útil. Muitos são substâncias inorgânicas como o cromato de
chumbo e de bário. A cor é caracterizada pela absorção e reflexão relativas das
radiações luminosas. Os pigmentos com mesma composição química diferem da cor e
tonalidade devido às diferenças no tamanho das partículas ou na sua agregação, por
exemplo, quanto menor as partículas mais pálida se torna a sua cor. No que se refere ao
brilho, para que sejam brilhantes as partículas do pigmento devem ser pequenas em
relação a sua espessura. O poder de cobertura é definido como a capacidade do
pigmento obliterar o fundo. Pode ser obtido pela medida da área obliterada por uma
determinada quantidade de tinta aplicada sobre um cartão teste que traz impresso um
desenho branco e preto.
e) CARGAS: melhoram as propriedades de uma tinta apesar de possuírem baixo
poder de cobertura. Servem para encher os vazios no sistema película-pigmento,
melhorar o arranjo das partículas, transmitir a cor do pigmento ou melhorar as
propriedades quando à sua aplicação. Ex.: o talco e a argila amenizam a cor.
8.3.2. Tinta para caiação: São muito conhecidas e econômicas. Seu principal
componente é a cal extinta. Esse tipo de tinta é utilizado em muros e
paredes externas. A fim de se aumentar a aderência e durabilidade da
película, adiciona-se, antes do uso, cola de peixe ou de carpinteiro.
8.3.3. Tintas Plásticas Emulsionáveis: são aquelas que uma resina não solúvel em
água ou uma solução dessas resinas em solvente é convertida em
uma emulsão na qual a água é a fase de dispersão ou fase contínua.
105
Trata das tintas látex, empregadas em paredes exteriores e/ou
interiores, a saber: TINTA LÁTEX PVA (PVA ou
POLIACETANATO DE VINIL) e TINTA LÁTEX ACRÍLICA.
a) EMULSÃO: são sistemas de dois líquidos imiscíveis, um dos quais está
disperso no outro na forma de pequenas gotas. Para produzir emulsões coloidais estáveis
deve se adicionar um agente emulsionante tal como o sabão que reduz a tensão
interfacial entre os dois líquidos. Além do sabão há gelatina, albumina, goma arábica.
b) FUNÇÕES DOS COMPONENTES: fórmula baseada no acetato de polivinila é
descrita a seguir e no quadro 1.
b.1) LÁTEX: monômero é polimerizado em emulsão. Quando a película de tinta
plástica emulsionável é aplicada a água evapora e as partículas de resina coalescem para
formar a película útil.
b.2) PLASTIFICANTE: modifica a dureza e a flexibilidade da resina
b.3) ADITIVOS PARA EVITAR O CONGELAMENTO: fornecer maior estabilidade à
emulsão durante o armazenamento em temperaturas baixas.
b.4) COLÓIDES PROTETORES: melhora a estabilidade da emulsão. Podem ser
atacados por fungos sendo necessário a aplicação de um fungicida.
b.5) ANTIESPUMA: reduz a formação de espumas durante a aplicação a pincel ou rolo.
b.6) PIGMENTOS: além da função de dar a cor e poder de cobertura devem ser
escolhidos para ocasionar o mínimo efeito de coagulação na emulsão
b.7) CARGAS: além das funções citadas no item tinta à óleo, para as tintas plásticas
podem prevenir a sedimentação dos pigmentos ou melhorar a resistência à água da
película.
b.8) AGENTES SEQÜESTRANTES: reduzem o efeito da coagulação dos íons
produzidos pelos pigmentos.
b.9) AGENTE EMULSIONANTE: melhora a estabilidade da emulsão podendo ajudar
também na dispersão dos pigmentos aumentando o poder de cobertura da película final.
106
QUADRO 8.1 – Composição de uma tinta formulada com acetato de ponivinila.
COMPONENTE PARTE EM PESO COMPONENETE PARTE EM PESO
Látex de acetato de
polivinila
30 Agente sequestrante 0.1 – 0.2
Plastificante 3 Solvente coalescedor 2
pigmento 25 Fungicida 0.1
carga 5 Aditivo para evitar
congelamento
1
Agente emulsionante 2 Água destilada 30
Colóides protetores 1 TOTAL 99.2
8.3.4. Tintas especiais: são aquelas com algumas propriedades, como por exemplo,
inibidoras do desenvolvimento de microorganismos, resistentes ao
calor (para pintura de fornos, seu veículo é a base de silicone, pó
metálico (alumínio, zinco estanho) e pigmentos estáveis ao calor),
retardadoras de combustão, as luminescentes (fluorescentes - que
absorvem radiação ultravioleta e emitem luz quando irradiadas e as
fosforescentes - continuam a irradiar mesmo depois de cessada a
radiação) e as inibidoras de temperatura (composta por materiais
que apresentam mudança de cor em temperaturas definidas).
8.4. VERNIZES E LACAS
São soluções de gomas ou resinas, naturais ou sintéticas, em um veículo (óleo
secativo, solvente volátil), soluções que são convertidas em uma película útil
transparente ou translúcida após a aplicação em camadas finas.
São produtos de consistência líquida que espalhados sobre os objetos deixam uma
camada fina, brilhantes, transparentes de modo a proteger a superfície. Seu emprego é
em telhados, em portas, janelas, armários, etc.
Os tipos de vernizes são:
107
a) À BASE DE ÓLEO: contém uma resina e óleo secativo como componente
básico de formação da película. É formado por reação química.
b) Á BASE DE SOLVENTE: a película é formada pela evaporação do solvente.
As LACAS são compostas de um veículo volátil, uma resina sintética, um
plastificante, cargas e ocasionalmente um corante. Usada na indústria automobilística.
8.5. PROCESSAMENTO DA PINTURA
O primeiro passo para se executar um revestimento aplicando-se uma tinta ou um
verniz, é determinar a as características do produto a ser utilizado, o que ocorre através
da análise da superfície a ser revestida. Na construção civil as superfícies são
classificadas em: Madeira; Alvenaria; Concreto; Metais ferrosos; Metais não ferrosos;
Etapas de execução de uma pintura:
I) Preparação da superfície.
II.) Aplicação de fundo ou massa.
III.) Execução da pintura propriamente dita.
8.5.1. Preparação da Superfície: tem por objetivo deixar a superfície nas melhores
condições possíveis para receber a pintura. Uma superfície bem preparada é aquela que
se encontra limpa, isenta de graxas, óleos, poeira, ferrugem, etc. Apresenta-se também
seca, lisa e geralmente plana.
A principal causa da curta duração da película de tinta ou verniz é a má qualidade
da primeira demão de fundo ou a negligência em se providenciar uma boa base para a
tinta ou verniz.
Para assegurar uma boa cobertura final, deve-se aplicar uma película intermediária
que tenha alta aderência ao material e que produza uma boa base para o revestimento
final.
PRIMER: a primeira de duas ou mais demãos de tinta, verniz.
SURFACER: uma composição pigmentada para corrigir pequenas irregularidades
para se obter uma superfície lisa e uniforme, apta a receber a cobertura final.
108
a) Alvenaria e/ou concreto: nas paredes de alvenaria com reboco deve-se aplicar
uma demão de selador para diminuir e homogeneizar a absorção da parede, deve-se
emassar a parede para corrigir pequenos defeitos afim de fechar buracos e fendas; e
depois fazer o aparelhamento ou alisamento por meio de lixas para se obter uma
superfície adequada à pintura.
b) Madeira: nas peças de madeira devemos preparar a superfície com lixa afim de
se obter uma superfície plana e lisa. Depois seguimos os procedimentos aplicados na
alvenaria.
c) Metal: nas peças de metal a preparação da superfície ocorre com o desengraxe
e eliminação da ferrugem. Os métodos de preparação pedem ser mecânicos, por abrasão
ou jato de areia, ou químicos, onde a limpeza se dá por aplicação de solventes ou
fosfatização.
Após a limpeza se aplica um fundo antioxidante como por exemplo o zarcão,
selador e emassado se preciso.
8.5.2 - Aplicação de FUNDOS e MASSAS
Fundos: são produtos de consistência líquida utilizados antes da aplicação da tinta
sobre as superfícies com a finalidade de melhorar a adesão da tinta de acabamento,
isolar a superfície da tinta de acabamento com o objetivo de aumentar seu rendimento e
proteger contra umidade principalmente em paredes externas, além de inibir o
desenvolvimento de ferrugem no caso dos metais.
Massas: São produtos altamente pigmentados que têm por finalidade regularizar
as superfícies. São empregadas para corrigir pequenos defeitos.
8.5.3. PINTURA: é aplicação das tintas em finas camadas, o número de camadas varia
com o estado da superfície, uma demão ou camada deve estar bem seca para a aplicação
da próxima demão.
109
Os métodos de aplicação podem ser através de rolo ou pincel, nebulização ou
imersão.
* Pincel ou rolo: tem melhor contato da tinta com a superfície irregular, é um
equipamento leve e de baixo custo, mas é lento e a película anterior deve estar úmida até
a operação completa.
* Nebulização: pode ser com ar comprimido ou não, proporciona acabamento de
alta qualidade e é empregada geralmente na pintura de peças pequenas , sua
desvantagem é a grande perda de material.
* Imersão
8.6. PRINCIPAIS DEFEITOS DE PINTURA
Podem ser provenientes da tinta, da aplicação ou da superfície mal
preparada. Os defeitos mais comuns são:
* Sedimento excessivamente duro. Pigmentos que permanecem sedimentados
mesmo depois da tinta ser misturada.
* Tinta não mexida provoca pintura manchada por ter regiões sem pigmentação.
* Diluição em demasia origina uma tinta com baixa viscosidade o que proporciona
pouca cobertura uma vez que a tinta escorre.
* Tinta muito grossa gera pintura com mau acabamento, demora na secagem e
pouca aderência.
* Enrugamento da pintura geralmente provocado por demão de tinta sobre a
anterior ainda não seca e com solvente por evaporar.
* Perda prematura do brilho é provocada por pintura sobre superfície porosa que
absorve o veículo da tinta.
* Falta de aderência, é provocado por superfície mal preparada ou suja de graxa
ou óleos.
* Mofo é oriundo de pinturas efetuadas em locais úmidos e sombrios.
* Descascamento da pinturas, gerado por pintura velha após o gretamento.
* Bolhas na pintura, é gerado pela aplicação de tinta em superfície úmida.
110
8.7. RESUMO SOBRE TINTAS
A) ACRÍLICA: o látex acrílico leva resina acrílica na fórmula w pode ser diluído em
água. É razoavelmente impermeável para ambientes externos e suporta lavagens em
ambientes internos. Encontrado nos acabamentos acetinado, semibrilho e fosco.
LOCAL PARA APLICAÇÃO: fachadas e muros de alvenaria e de tijolos aparentes,
piso cimentado externo e interno, piso cerâmico, paredes internas, teto em alvenaria,
teto de banheiro e superfície de gesso em geral.
B) LÁTX PVA: popular tinta látex, composta por uma resina PVA (acetato de
polivinila). É solúvel em água, possui preço baixo e secagem rápida. Encontrado na
versão fosca que dá um acabamento aveludado.
LOCAL PARA APLICAÇÃO: fachadas e muros de alvenaria, paredes internas,
superfície de gesso em geral.
C) SILICONE: hidrorrepelente à base de resina de silicone.
LOCAL PARA APLICAÇÃO: fachadas e muros de tijolos aparentes.
D) RESINA ACRÍLICA: produz uma película transparente sobre a superfície
facilitando a limpeza e protegendo-a contra sol e chuva.
LOCAL PARA APLICAÇÃO: fachadas e muros de tijolos aparentes, piso de ardósia e
pedras em torna da piscina.
E) ESMALTE EPÓXI: brilhante e resistente cria uma camada que suporta bem a
umidade, atrito e sujeira por isso pode ser usado em pisos e azulejos. Disponível na
versão alto brilho.
LOCAL PARA APLICAÇÃO: piso cimentado externo e interno, piso cerâmico
inclusive de cozinha e banheiro, azulejos de cozinha e banheiro, teto de banheiro.
111
F) ESMALTE SINTÉTICO: produz uma superfície lisa e colorida. Funciona com
solvente do tipo aguarrás. Encontrado nos acabamentos brilhante, acetinado e fosco.
LOCAL PARA APLICAÇÃO: portas e esquadrias de madeira, de ferro e de alumínio.
G) VERNIZ: produz uma película que protege a madeira. Encontrado nos acabamentos
brilhante, acetinado e fosco.
LOCAL PARA APLICAÇÃO: portas e esquadrias de madeira.
112
PLÁSTICOS
9.1. CONSIDERAÇÕES INICIAIS
O termo plástico soa como algo vulgar, vindo ao pensamento objetos de baixo
custo, mas ao contrário do que se possa julgar o maior emprego dos plásticos, cerca de
noventa por cento, é nas indústrias como, por exemplo, a aeronáutica e a
automobilística. Trata do nome popular dados aos polímeros, devido à propriedade de
plasticidade que grande parte dos polímeros apresenta ou, ainda, devido a estes terem de
passar por esse estado físico para a sua conformação. A indústria da construção civil,
nos últimos anos, tem sido a maior consumidora de plásticos.
De maneira geral, define-se como plástico, os materiais artificiais formados pela
combinação do carbono com oxigênio, hidrogênio, nitrogênio, e outros elementos
orgânicos ou inorgânicos que, embora sólidos no estado final, em algumas das fases de
sua fabricação apresentam-se sob condições líquidas podendo, então, ser moldados na
forma desejada. A moldagem é feita pela aplicação simples e combinada de
aquecimento e pressão.
Os plásticos como sendo artificiais por que senão o aço, o vidro, a borracha
poderiam ser considerados plásticos, pois podem ser moldados em determinada fase de
sua produção.
Os plásticos são, portanto, produtos compostos de um POLÍMERO, (usa-se
também, a denominação resina, são substâncias de grande massa molecular com origem
sintética obtida a partir da destilação fracionada do petróleo, óleos vegetais, etc.) onde é
adicionado um corante, plastificante, etc.
113
Dentre as principais vantagens citam-se: o baixo peso específico, originando um
material leve e mesmo assim resistente; um bom isolamento termoelétrico; a
possibilidade de coloração; o baixo custo; a facilidade de fabricação e instalação; à
resistência à corrosão e ao desgaste; a boa resistência química; a baixa absorção e a
elevada durabilidade (vida útil).
Como desvantagens, destacam-se o alto coeficiente de dilatação térmica; a
tendência ao envelhecimento; a dificuldade de reparo quando danificado; a pequena
resistência ao aquecimento e a pequena estabilidade dimensional.
9.2. CLASSIFICAÇÃO DOS PLÁSTICOS
9.2.1. Termoplásticos: são aqueles que amolecem e fluem quando submetidos a uma
dada temperatura e pressão, podendo ser moldados. Não perdem suas propriedades neste
processo podendo ser novamente amolecidos e moldados, sendo, portanto, recicláveis.
Trata-se de materiais de baixo custo, alta produção, facilidade de processamento
e baixo nível de resistência, se comparado aos demais tipos. Como exemplo cita-se o
PVC (cloreto de polivinila) e o PVA (acetato de polivinila).
9.2.2. Termofixo: são aqueles que amolecem e fluem quando submetidos a uma dada
temperatura e pressão, o processo de moldagem resulta da reação química irreversível
entre as moléculas do material, não podendo ser moldado novamente, ou seja, são
materiais infusíveis, insolúveis e não recicláveis. Um exemplo é a resina epóxi.
9.2.3. Elastômeros: são denominados, também, de borrachas. Trata dos materiais que,
na temperatura ambiente, podem apresentar deformações superiores ao comprimento
original, pois apresentam grande elasticidade, com uma recuperação elástica total
quando a tensão é retirada. Um exemplo é neoprene e o silicone.
9.3. ALGUNS PLÁSTICOS UTILIZADOS NA CONSTRUÇÃO CIVIL
114
9.3.1. Polímero do tipo poliéster ou alquídico (termofixo)
a) Polímero não saturado: empregado na fabricação de plástico reforçado com
fibra de vidro. Possui uma estrutura parecida com a do concreto armado e seu
emprego é em box, lavatórios, etc.;
b) Polímero alquídico: empregado em revestimentos superficiais como pintura de
automóveis, equipamentos hospitalar e eletrodoméstico, quando é adicionado
um enchimento ou carga (pó de madeira, fibra de vidro, etc.) é empregado em
peças para circuito de ignição de automóveis, peças para telefone, varas de
pescar, tacos de golfe,...
c) Resinas alquídicas: empregada na confecção de componentes de aparelhos
elétricos e eletrônicos e laminados para decoração.
9.3.2. Polímero do tipo poliamida (termoplástico)
Empregado na fabricação de diferentes tipos de náilons para a confecção de
tecidos, escovas, copos engrenagens, peças de máquina de lavar roupa e refrigerador,
revestimentos de fios e cabos elétricos, linha de pescar, etc.
9.3.3. Polímero polivinílico (termoplástico)
É o mais empregado, principalmente pelo seu baixo custo. É obtido a partir do
acetileno ou etileno Aplicações: tubos flexíveis (água, esgoto e eletricidade), mantas
para revestimentos de pisos, esquadrias, revestimento de fios e cabos elétricos, filmes
fotográficos, rolo de pintor, couro artificial para estofamento de automóvel, etc.
9.3.4. Polímero poliacrílico (termoplástico)
Possui alto índice de refração e são transparentes. Emprego: janelas de aviões,
tetos difusores de luz, clarabóias, caixas transparentes, dentaduras, etc.
9.3.5. Poliestireno (termofixo e termoplástico)
115
Proporciona superfícies brilhantes e polidas, resiste pouco ao calor e é quebradiço
devido a sua baixa flexibilidade. São empregados na confecção de peças para aparelho
de ar condicionado e refrigerador, brinquedos, garrafas, televisão portátil, pentes, etc.
9.3.6. Poliestireno expandido
Também conhecido como isopor. É leve, possui boa trabalhabilidade e bom
isolamento temoacústico. Empregado em placas em meio a materiais para funcionar
como isolante, etc.
9.3.7. Polímero do grupo epóxi (termoplástico e termofixo)
Possui boa adesão a metais e vidro, boa estabilidade dimensional, boa resistência
química e elétrica. São empregados em revestimentos superficiais, construção de pisos,
etc.
9.3.8. Polímero celulósico (termofixo e termoplástico)
Utilizados em aro de óculos, cartas de baralho, tecla de piano, brinquedo, volante
de automóvel, etc.
9.3.9. Polímero fenólico (termofixo)
É o baquilete usado em material de moldagem e de fundição para a confecção de
isoladores elétricos, caixa de relógio, modelos reduzidos e, como soluções para
adesivos, laminados e lacas.
9.3.10. Polímero derivado da uréia (termofixo)
Como adesivo é usado em madeira compensada, laminados, papel e como
revestimento em esmaltes resistentes a luz. Aplicações: espelho de interruptor elétrico,
armário para banheiro, etc.
9.3.11. Polímero derivado da melamina (termofixo)
Empregado em aparelhos de jantar, cafeteiras, etc.
9.3.12. Polímero fluorcarbônico (teflon – termoplástico)
116
Empregado em vedações flexíveis, válvulas e bombas, etc.
9.3.13. Poliuretanos (termofixo)
Se elásticos é empregado em esponja de limpeza, estofamento de automóvel e
móvel, colchão, etc. Se semi-rígido em embalagem e proteção de objetos frágeis. Se
rígido em enchimento de parede de casas pré-fabricadas, como isolante térmico, etc.
9.3.14. Silicone (elastômero - termofixo)
Empregada em graxa; resinas para fabricação de laminado com tecido de vidro;
verniz para isolante térmico; materiais tipo borracha; adesivos para plástico, metais e
vidro; esmalte para revestimento resistente a altas temperaturas; elastômeros ou
borracha sintética (usada em impermeabilização sendo resistente ao intemperismo. Seu
emprego é em vedação de paredes, esquadrias, aparelhos de apoio, juntas de dilatação,
etc.).
Os SILICONES são resinas sintéticas obtidas a partir do silício, indicada na
proteção de superfícies expostas ao intemperismo. Os silicones não realizam uma
vedação mecânica da superfície em que são aplicados. O material constituinte da
superfície continua com seus poros livres para respirar. A aplicação do silicone confere
ao material uma tensão superficial, sensivelmente menor do que a da água, essa, sem ter
tensão rompida escorrer sobre a superfície. Esta aplicação protetora é denominada
HIDROFUGAÇÃO, conforme ilustrado na figura 9.1, podendo, também, ser
empregado como mastique para vedar juntas.
Alvenaria Hidrofugada. Alvenaria ao Natural.
117
FIGURA 9.1 – Esquema de hidrofugação.
As RESINAS são, também, largamente utilizadas pela indústria de tintas e
vernizes, sendo adicionadas como liga aos pigmentos, proporcionando a formação
uniforme da película colorida. Citam-se: a resina sintética (PVA) empregada em na
indústria de tinta, a resina vinílica (PVC) empregada no revestimento plástico do tipo:
vulcapiso, paviflex, a resina fenólica utilizada na fabricação de lâmina plástica ou
fórmica e a resina epóxi, que é obtida através de gás natural, com uso em revestimento
(devido sua resistência à abrasão), em selante e em pavimentação.
118
MATERIAIS BETUMINOSOS
10.1. CONSIDERAÇÕES INICIAIS
O emprego dos materiais betuminosos pelo homem data de 3000 a.C., usado como
ligante para colar conchas, pedras preciosas e pérolas, em estátuas, além da preservação
(múmias), impermeabilização (abertura em cascos de navios) e cimentação (para manter
unidos tijolos da Babilônia. Trata-se portanto, de um dos mais antigos e versáteis
materiais de construção utilizados pelo homem.
Atualmente, a principal fonte de materiais betuminosos é o refino de petróleos,
mas foram utilizados de forma natural desde a antiguidade, a partir de depósitos
superficiais. Atualmente, estes depósitos apresentam baixo volume em face à extração
realizada ao longo dos séculos.
Os petróleos diferem em suas propriedades físicas e químicas, variando de
líquidos negros viscosos até líquidos coloridos bastante fluidos. Existem perto de 1500
tipos de petróleo explorados pelo mundo, porém somente uma pequena proporção é
considerada apropriada para produzir asfalto, com composições químicas distintas
conforme o petróleo de origem.
Defini-se como BETUME ao material cimentício natural ou artificial, de cor preta
ou escura. Apresenta-se no estado sólido, semi-sólido ou viscoso e é composto
principalmente por hidrocarbonetos de alto peso molecular, solúvel no bissulfeto de
carbono, incluindo o alcatrão e o piche produzido a partir do carvão.
119
Os materiais betuminosos classificam-se em ASFALTO (material cimentício de
cor marron escuro a preto, impermeável á água, pouco reativo) e ALCATRÃO (é um
líquido preto e viscoso obtido pela ação destrutiva de matéria orgânica, carvão, petróleo,
turfa, madeira).
Dentre as principais características cita-se:
a) São aglomerantes (ligantes) possuem viscosidade e certa rigidez à
temperatura ordinária, podendo aglutinar e fazer aderir o agregado formando
argamassas e concretos;
b) São hidrófugos (repelem a água), por isso são empregados em produtos de
impermeabilização (estanqueidade), entretanto, exigem agregados secos para
uma boa aderência;
c) Possui grande sensibilidade a temperatura, ou seja, amolecem e perdem
viscosidade com o aumento de temperatura e endurecem com a diminuição da
temperatura. Sendo assim, torna-se de fácil emprego, entretanto tendem a
escorrer e deformar facilmente no verão e tornar-se duro e quebradiço, no
inverno;
d) São quimicamente inertes, sendo indicados para revestimento e tinta de
proteção;
e) Possuem boa qualidade, ou seja, conserva suas propriedades durante anos. O
envelhecimento ocorre pela evaporação dos constituintes que confere
plasticidade ao produto.
f) São baratos.
10.2. ASFALTOS
Trata-se de um material cimentício de cor marrom escuro a preto,
termoviscoplástico, impermeável à água, pouco reativo, constituído por mistura de
hidrocarbonetos derivados do petróleo de forma natural ou por destilação, cujo principal
componente é o betume, podendo conter ainda outros materiais, como oxigênio,
nitrogênio e enxofre, em pequena proporção.
120
Atualmente, quase todo o asfalto é proveniente do processamento do petróleo
bruto, entretanto poderá ser obtido, também, em:
a) Rochas asfálticas: rochas sedimentares calcárias ou areníticas impregnadas com
10% - 30% de asfalto.
b) Asfalto natural ou nativo (CAN): lagos de asfalto no estado líquido ou semi-
líquido, não são asfaltos puros (100% betume), após a refinação obtém-se teores
de até 95% de asfalto. O material retirado é chamado asfalto crú e depois do
refino é comercializado como cimento asfáltico que é classificado em nove tipos
segundo a sua consistência. É designado pelas letras CAN (cimento asfáltico
natural) seguido de dois números que designam a penetração em décimos de mm
em 5s à 25 0C. Assim teremos: CAN 30-40/ 40-50/ 50-60/ 60-70/ 70-85/ 85-100/
100-120/120-150/150-200. O CAN deve ser homogêneo sem água e espuma
quando aquecido a 75 0C.
c) Asfalto de petróleo: obtido através da destilação do petróleo. É a maior fonte de
produção. Designação: CAP cimento asfáltico de petróleo seguido de dois
números que se referem ao valor da penetração, a saber: 30-40/ 40-50/ 50-60/
60-70/ 70-85/ 85-100/ 100-120/ 120-150/ 150-200/ 200-300. Há dois modos para
a sua obtenção: como produto principal a partir de crus selecionados ou como
produto residual da obtenção de produtos leves.
Asfalto oxidado: quando o CAP está na fase líquida, na torre de
destilação , a uma temperatura de 200 C., faz - se passar uma corrente de ar obtendo o
asfalto oxidado ou soprado. Este asfalto possui consistência sólida, menor sensibilidade
a temperatura, menor adesividade e maior resistência às intempéries sendo empregado
na construção civil, devido a redução de suas propriedades aglutinantes.
* Asfalto diluído (CUT-BACK): obtido através da adição de
solventes ou diluentes ao CAP. Possui menor viscosidade e maior facilidade de
aplicação (pode ser aplicado a frio ou com um pequeno aquecimento). A separação do
diluente pode ser comparada a cura do concreto. Segundo o diluente há três tipos de cut-
backs: gasolina – cura rápida/ querosene – cura média/ óleo diesel – cura lenta.
* Emulsão asfáltica: CAP é emulsionado na água com auxílio de
substância emulsionante (sabão); obtém-se: CAP (50% a 65% ASFALTO) + 1%
EMULSÃO + H2O (restante) a retirada da água chama - se : quebra ou ruptura. De
121
acordo com o tipo de evaporação pode ser classificado em três tipos: de quebra rápida
(40 min), quebra média (2 horas) e quebra lenta (4 horas).
10.3. ALCATRÃO
Trata-se de um líquido preto e viscoso que contém hidrocarbonetos obtido através
da ação destrutiva de matéria orgânica, materiais tais como: madeira, turfa, graxa, etc.
São líquidos oleosos de grande viscosidade. Tem cheiro de creosoto (creolina) enquanto
que o asfalto tem cheiro de óleo queimado. Suas principais diferenças em relação ao
asfalto são:
* maior sensibilidade a temperatura (mais fluido quando quente e duro a baixa
temperatura);
* menor resistência às intempéries;
* melhor adesividade aos agregados;
* melhor característica aglomerante .
10.4. PROPORIEDADES DOS MATERIAIS BETUMINOSOS
a) Massa Específica: varia de 0,9 a 1,4 kg/dm3. É a relação entre a sua massa e a
massa do mesmo volume de água destilada. Pode avaliar o teor de impurezas e controlar
a uniformidade das propriedades em diferentes amostras.
b) Dureza – Penetração: é obtida pela medida da penetração de uma agulha
padrão, em décimos de milímetro a 25 0C. A carga é de 100g aplicada durante 5 s.
c) Viscosidade: é a resistência a deformação oposta pelo fluído à ação de uma
força. A determinação é feita por um aparelho padrão que determina o tempo em
segundos, para que 60 cm3 do produto escoe por um orifício para o frasco graduado.
122
Quanto maior o tempo de escoamento, maior a viscosidade e mais próximo da
consistência semi-sólida.
d) Ponto de Amolecimento: é a temperatura em que amolece e fluidifica o
material. É a temperatura na qual uma esfera metálica atravessa um anel metálico cheio
de material betuminoso até atingir o fundo do recipiente com todo o conjunto imerso na
água.
e) Ductilidade: é a capacidade do material alongar-se sem romper. Nos
materiais betuminosos é importante quando há variação de temperatura que produz
dilatações dimensionais. O asfalto deve dilatar sem romper. Uma alta ductilidade não é
desejável porque causa ondulações no pavimento.
f) Ponto de Fulgor: é a temperatura na qual aquecendo-se os vapores o material
se inflama temporariamente em contato com uma pequena chama. Representa a
temperatura crítica acima da qual deve ser tomada cuidados especiais durante o
aquecimento.
g) Evaporação: quanto mais viscoso o material mais lenta a difusão dos óleos
voláteis.
h) Betume Total: é a parte do material solúvel totalmente em dissulfeto de
carbono; no ensaio usa-se o tetracloreto de carbono pois, além de ser igualmente um
solvente de asfalto não é inflamável.
i) Destilação: determina a quantidade e tipos de resíduos asfálticos que contém
os asfaltos diluídos.
10.5. EMPREGO
10.5.1. Produtos de estanqueidade, impermeabilização, tinta
123
Características: Ter boa aderência e ser ligeiramente penetrante na superfície;
Resistir às águas de contato e a abrasão; Quimicamente inertes (não atacar aglomerante
e agregado); Constituir uma camada impermeável; Não fluidificar no verão e nem tornar
frágil no inverno.
Empregado em bases e produtos de estanqueidade (impermeabilização): capas ou
revestimentos de aplicação a quente (asfalto oxidado); produtos de aplicação a frio
(asfalto diluído, emulsões); lâmina impermeável (rolo, capa: múltiplas e flexíveis).
10.5.2. Pavimentação
Características: Boa aderência aos agregados e resistência a ação mecânica dos
veículos; Impermeabilização (água de chuva e ação capilar).
124
VIDRO
11.1. CONSIDERAÇÕES INICIAIS
O uso do vidro é conhecido a partir de 1500 a.C., no Egito. Os romanos muito
contribuíram para o desenvolvimento da indústria do vidro, por volta de 100 a.C.,
iniciando a produção de vidro por sopro dentro de moldes. O seu emprego em proteção
de janelas data do século III e IV da era cristã.
Os primeiros vidros de cristal, realmente incolores e transparentes, bem como o
espelho, surgiram em Veneza, entre o século XIII e XVI. Atualmente, com o grande
avanço nas estruturas de concreto armado, o vidro passou a ser mais difundido e as
janelas envidraçadas começaram a fazer parte das fachadas dos edifícios. O seu grande
emprego advém de suas características, interessantes para a construção civil, a saber:
durabilidade, transparência, dureza, impermeabilidade e a possibilidade de ser
produzido com recursos abundantes na natureza e ser 100% reciclável. Existe hoje no
mercado, uma grande variedade de tipos com diversos tratamentos, aplicados sobre
diferentes tipos e espessuras, resultando em um elemento de características muito
variadas.
Dentro deste contexto, define-se o vidro como sendo um produto fisicamente
homogêneo obtido pelo resfriamento de uma massa inorgânica em fusão, que enrijece
sem cristalizar através do aumento contínuo de viscosidade. Assim, em função da
temperatura o vidro pode passar a tomar os aspectos: líquido, viscoso, frágil
(quebradiço).
125
No que se refere a diferença entre o vidro e o cristal constata-se que o vidro possui
ondulações superficiais que distorcem a imagem, tem maior porcentagem de defeitos
que o cristal. Este último trata-se, portanto, de um vidro com características notáveis de
brilho e transparência sendo usado para a fabricação de taças e vasos, seu brilho é
devido ao chumbo, que aumenta o índice de refração.
11.2. CLASSIFICAÇÃO
11.2.1 - Quanto ao tipo
a) vidro recozido: são aqueles que após sua saída do forno e resfriamento gradual não
recebe nenhum tratamento térmico ou químico.
b) vidro temperado: são aqueles submetidos a um tratamento térmico através do qual
foram introduzidas tensões adequadas e que, ao partir-se, desintegra-se em pequenos
pedaços.
c) vidro laminado: é composto por várias chapas de vidro unidades por partículas
aderentes. ( polivinil butiral ( PVB ) plástico ).
d) vidro armado: é formado por uma única chapa de vidro, que contém no seu interior
fios metálicos incorporados a massa durante a fabricação; ao quebrar, os fios mantêm
presos os estilhaços. ( resistente ao fogo ).
e) vidro térmico absorvente: são aqueles que absorvem pelo menos, 20% dos raios
infravermelhos, reduzindo deste modo o calor transmitido através dele, conforme
ilustrado na figura 11.1.
14.2.2 - Quanto à transparência
a) Vidro transparente: transmite a luz e permite visão nítida através dele.
126
b) Vidro translúcido: transmite a luz em vários graus de difusão, de modo a não permitir
visão nítida.
c) Vidro opaco: impede a passagem da luz.
Raio Solar Atingindo uma Vidraça:
RAIO SOLAR (100un.) JANELA
REFLETIDO(5un.) TRANSMISSÃO DIRETA
(46un.)
CALOR
ABSORVIDO (49 un.)
REIRRADIADO (34un.) REIRRADIADO (15un.)
REJEITADO = 39 unidades. ADMITIDO = 61 unidades.
FIGURA 11.1 – Absorção de radiação pelos vidros.
11.2.3 - Quanto ao acabamento da superfície
a) Vidro liso: transparente, leve distorção das imagens refratadas.
b) Vidro polido: transparente, permite visão sem distorção devido ao tratamento
superficial.
127
c) Vidro impresso (fantasia): durante a fabricação é impresso um desenho em uma ou
duas superfícies.
d) Vidro espelhado: reflete totalmente os raios luminosos, em virtude do tratamento
químico em uma de suas faces ( filme metálico ).
e) Vidro gravado: por meio de tratamento químico ou mecânico apresenta ornamentos
em uma ou duas superfícies.
f) Vidro esmaltado: aplicação de esmalte vitrificável em uma ou nas duas superfícies.
g) Vidro termo-refletor: colorido e refletor pelo tratamento químico em uma das faces.
(camada de óxido metálico bem fina para ser transparente).
11.2.4 - Quanto à coloração
a) Incolor
b) Colorido (Bronze, Cinza, Verde.)
11.3. OBSERVAÇÕES
11.3.1 - Os vidros tipo: temperado, laminado e aramado possuem uma resistência
mecânica superior aos comuns. A NBR 7199 estabelece o seu em prego em: parapeitos,
sacadas, vidraças não verticais sobre a passagem, telhados, vitrines (quando quebrado
produzem fragmentos menos suscetível de causar ferimentos graves).
11.3.2 - Os vidros impressos apresentam-se nos tipos: canelado, pontilhado (com
pequenas reentrâncias e saliências), martelado (desenho alto relevo de forma circular),
silésia (losangos), jacarezinho (pequenos retângulos em alto relevo), bolinha (desenho
em alto relevo em forma circular), opaco (liso), esmaltado (liso).
128
11.3.3 - O revestimento do vidro com uma película de prata que pode ser protegida por
uma camada de verniz ou tinta, resulta no Espelho. Para a proteção quase permanente
usa - se uma camada de cobre.
11.3.4 - TIJOLO DE VIDRO: consiste em duas peças de vidro retangulares ou
quadradas (com desenhos ou padrões) unidades por fusão a alta temperatura e, o ar no
espaço entre os vidros é desidratado e evacuado de modo a obter vácuo entre as peças;
as bordas são revestidas com plástico (vedação).
Tijolos (BR): incolor e translúcido no padrão: canelado, xadrez, boreal.
Dimensões:
A argamassa de assentamento deverá possuir o traço 1 : 4 :3 (cimento: cal : areia),
com espessura de junta igual a 1 cm, devendo-se estruturar o painel (a cada 3 fiadas).
11.3.5. FIBRA DE VIDRO: a lã de vidro é produzida fazendo passar o vidro fundido
por pequenos orifícios. À medida em que os filetes de vidro escorrem eles são atingidos
por jatos de ar ou vapor a alta pressão produzindo um produto com aspecto de lã. Em
seguida, elas passam por uma campânula que controla as suas dimensões e espessura
sendo transformada em chapas ou placas rígidas. São empregadas em isolamento
térmico e acústico. A fibra de vidro é empregada na indústria têxtil na produção de
tecidos, na eletricidade como material isolante revestindo cabos e fios, na indústria
química como filtro e na construção civil em diversas aplicações como, por exemplo, o
reforço de plástico.
A B C PESO (Kg)
20 20 6 2,0
20 20 10 2,7
129
FIBRAS
12.1. CONSIDERAÇÕES INICIAIS
Apesar do emprego de fibras remontar à Antiguidade, seu emprego na Construção
Civil ocorreu, de maneira mais crescente, com a introdução do cimento amianto no
mercado no início do século XX. É possível afirmar que o seu estudo se aprofundou a
partir de 1960, em países desenvolvidos. Nesta época além das fibras de amianto,
também foram estudadas nas matrizes de cimento o reforço com fibras artificiais como:
aço, vidro e plástico, cujos produtos foram comercializados em meados da década de
1970.
No Brasil, os materiais reforçados com fibras, pelas suas propriedades mecânicas
e, principalmente, pelo aumento da ductilidade da matriz, têm apresentado uso crescente
na construção civil, os primeiros estudos e pesquisas dirigidas à aplicação e utilização
das fibras tiveram início na década de 50 e 60, com um tímido emprego na década de 80
e um aumento considerável em seguida.
A finalidade do reforço de um material com fibras é a de melhorar as propriedades
(basicamente mecânicas) desse material, que por si só não seria adequado para o uso em
130
engenharia. Para os materiais de construção é possível, dessa maneira, melhorar a
resistência á tração e á flexão de uma matriz frágil e aumentar a resistência ao impacto.
No que se refere ao comportamento do compósito após a fissuração, observa-se
que após o início da fissuração uma deformação plástica considerável, tornando o
material adequado à construção. Para que isto ocorra as fibras devem ser adicionadas em
volume, comprimento e formato adequados, normalmente, adiciona-se, em média,
teores iguais ou inferiores a 2%.
12.2. TIPOS DE FIBRAS
Existem, basicamente, três grupos de fibras, a saber:
I) Minerais (amianto; vidro);
II) Orgânicas (naturais celulósicas) e Sintéticas (plásticas, poliméricas, carbono);
III) Metálicas (aço; aço inoxidável).
12.3. Fibras Minerais:
12.3.1. Fibra de Amianto:
O uso do amianto tem sido bastante questionado pelos riscos que essa fibra pode
trazer á saúde. Algumas vantagens oferecidas pelos produtos de cimento amianto são:
impermeável, leve não apodrece, não necessita de conservação especial, incombustível,
boa resistência mecânica, bom isolante acústico e térmico.
Aplicações: Telhas (chapas onduladas); Chapa lisa para parede divisória;
Reservatórios (caixa d’água); Caixa de descarga; Fossa Séptica; Caixa de gordura, entre
outras.
12.3.2. Fibras de Vidro:
131
Obtida através da passagem do vidro fundido em pequenos orifícios, e em seguida
os filetes de vidros escorrem e são atingidos por jatos de ar ou vapor a alta pressão,
tendo um aspecto final semelhante à lã.
Exemplo de produtos de fibra de vidro:
Mantas: são obtidas através do corte da fibra em comprimento de 10 cm e15 cm,
unidas por resina poliéster.
Tecido (TRB): produzido a partir de mechas contínuas de fibras de vidro, utilizado para
reforço na modelagem de plástico reforçado.
Barras FRP (Plásticos reforçados com fibras): São constituídas de fibras embebidas em
uma matriz polimérica. Salienta-se que esse produto é resistente a corrosão, sendo indicado para
estruturas de concreto armado em meios agressivos. Desvantagens: Baixo módulo de
elasticidade, pouca ductilidade e elevado custo.
Fiberglass :São constituídas de uma matriz plásticas reforçada com fibra de vidro.
Aplicações: Indústria têxtil; Material isolante revestindo cabos e fios; Plástico reforçado
(fiberglass, barras de FRP); Isolamento térmico; Isolamento acústico.
12.4. Fibras Orgânicas:
12.4.1. Fibras Naturais:
● Fibras Vegetais: O uso dessas fibras tiveram como maior incentivo a
diminuição de custos de materiais fibrosos e evitar o uso do amianto, porém algumas
fibras vegetais tem elevada absorção de água, que posteriormente após a secagem ( após
a cura do cimento), as fibras se retraem e com isso podem perder aderência a matriz.
Exemplos de fibras vegetal: Fibras de coco: durabilidade no meio alcalino; Fibras de
sisal: resistência mecânica.
Aplicações: Adição de fibras ao concreto; Fabricação de telhas fibra vegetal saturadas
com betume (leve, inquebrável, antifungos , baixa absorção de água, baixa transmissão
térmica e acústica).
12.4.2. Fibras sintéticas:
132
As presenças, dessas fibras, na matriz de concreto atuam interceptando micro fissuras
provocadas pelo assentamento e ou retração devido a evaporação rápida da água de
amassamento, absorvendo e dispersando a energia. As fibras sintéticas também contribuem de
forma decisiva para a redução da segregação, fornecendo completa homogeneidade.
Concretos que tem adição de fibras sintéticas possuem, comprovadamente, maior
impermeabilidade, porque seu uso reduz significativamente as fissuras que poderiam
influenciar o concreto a respeito de sua permeabilidade.
Exemplos de fibras sintéticas:
* Fibras sintética ( PVA): substituição ao amianto
* Fibras de polipropileno fribilada: apresentam-se como uma malha de finos
filamentos de seção retangular, promovendo um aumento de adesão entre a fibra e a
matriz devido a um efeito de intertravamento.
* Fibras de polipropileno monofilamentada: apresentam-se na forma de fios cortados em
cumprimento padrão.
* Fibras de carbono: obtidas através do alcatrão ou fibras de poliacrilonitril ou fibras de
rayon resultando em dois tipos: as de alto módulo de elasticidade e as elevada resistência.
São revestidas com tratamento superficial epoxídico.
Aplicações: Adição em misturas de concreto; Empregada no revestimento secundário de túneis,
através do CFP (concreto com fibras de polipropileno); Uso do CFP em obras que tem riscos de
incêndio, pois, elevam o nível de segurança dessas obras preservando sua integridade estrutural;
Fibras de carbono: reforço estrutural.
12.5. Fibras metálicas:
As fibras metálicas são obtidas geralmente de aços de carbonato ou aços de liga, sendo os
últimos usados principalmente na fabricação de fibras resistentes a corrosão.
A utilização das fibras metálicas na matriz de concreto lhes proporcionam um aumento de
sua tenacidade (o concreto continuará a resistir as cargas consideráveis mesmo com deformações
bastante superiores às deformações de fraturas).
133
As fibras metálicas também têm características que proporcionam a matriz menor
incidência de fissuração, em algumas casos estas fibras são utilizadas com o propósito de
substituir parte do reforço secundário.
No concreto “ jovem” as fibras absorvem as tensões e evitam a ocorrência de fissuração,
quando adicionamos fibras metálicas ao concreto projetado podemos dispensar armaduras
convencionais. A adição de fibras de aço não melhora a resistência a compressão do concreto.
Exemplo de fibra metálica: Fibra de aço para reforço de concreto; séries e modelos: HSCF e
BSF.
Aplicações: Pisos industriais; Revestimento de túneis; Estabilização de taludes; Escoramento de
escavações subterrâneas; Pavimentação; Elementos pré-moldados; Reforços de elementos de
vidro (exemplo: telha).
12.6. Observações:
O principal problema encontrado é que as fibras atualmente disponíveis no mercado foram
concebidas e desenvolvidas para concreto usual, isto é, para matrizes de baixo desempenho, onde
a aderência entre a fibra e a pasta de cimento hidratado não é muito forte. Sob tais condições,
quando algumas tensões de tração se desenvolvem no concreto reforçado com fibras, fibras
elementares começam mais ou menos, rapidamente a escorregar na matriz quando a tensão de
tração desenvolvida na fibra é maior do que a tensão de aderência desenvolvida na fibra e na
matriz.
Em matrizes de alto desempenho, a aderência entre as fibras e a matriz é tão forte que muito
freqüentemente, a resistência a tensão de aderência desenvolvida na interface fibra/matriz é
maior do que o limite de tensão que pode ser desenvolvido nas fibras, por conseguinte as fibras
rompem antes que ocorra qualquer arrancamento. Por isso, a matriz de alto desempenho
reforçada com fibras, comportam-se como uma matriz um pouco mais resistente, porém frágil.
134
MATERIAIAS METÁLICOS FERROSOS
13.1. CONSIDERAÇÕES INICIAIS
Conforme mencionado no capítulo anterior, o metal é um elemento químico que
existe como cristal ou agregado de cristais no estado sólido, com as seguintes
propriedades: alta dureza, grande resistência mecânica, elevada plasticidade (grandes
deformações sem ruptura), alta condutividade térmica e elétrica, dentre outras. Os
metais são encontrados na natureza e combinados no forma de óxido, sulfato, carbonato,
silicato, etc. exceto: ouro, prata, cobre, mercúrio, platina. Os metais mais importantes
são: ferro - cobre - alumínio - zinco.
Na conceituação do minério deve-se considerar os seguintes fatores: teor do metal
presente, ausência de impurezas que prejudiquem a sua utilização e a facilidade de
transporte. Sendo assim, constata-se que os minérios são compostos que geralmente não
são puros mas apresentam teores que possibilitam a obtenção econômica dos metais. As
fases de obtenção dos metais são, basicamente, exploração do minério - beneficiamento
- transporte - processamento.
13.2. MATERIAIS FERROSOS
135
Materiais ferrosos é a designação genética do ferro e suas ligas (aço e ferro
fundido). Suas propriedades estão relacionadas com o teor de carbono. Nos produtos
siderúrgicos na liga Ferro-Carbono, o carbono está compreendido entre 0% e 6,67%.
Sendo assim, define-se:
Aço como uma liga de ferro-carbono, obtido por via líquida contendo geralmente
0,006% a 2% de carbono, alem de certos elementos residuais (p. ex. silício,
alumínio, enxofre, provenientes da matéria - prima ou do processo de fabricação).
Os aços de construção civil possuem, em geral, 0,3% de carbono.
Ferro Fundido são os produtos obtidos pela liga Ferro-Carbono com teor superior
a 2% de carbono. Teoricamente esta percentagem vai até 6,67% mas,
industrialmente, só se utiliza até 4,5%. O aumento do teor de carbono torna a liga
cada vez mais dura e difícil de trabalhar em qualquer temperatura.
13.3 - TIPOS DE AÇO PRODUZIDO NO BRASIL
A norma ( NBR 7480 ) classifica os aços para concreto armado em:
a) Barras: são os produtos de dimensão nominal igual ou maior que 5,0
mm, obtido por laminação a quente, classificada, segundo a resistência ao
escoamento na categoria CA – 25, CA–50;
b) Fios: são os produtos de dimensão nominal menor ou igual a 10,0 mm,
obtido por trefilação, classificada, segundo a resistência ao escoamento na
categoria CA–60.
Os aços estruturais para o concreto armado fabricados no Brasil são classificados,
portanto em: aços de dureza natural (laminado à quente) e aços encruados à frio.
Os aços laminados a quente são denominados “comuns”, ou seja, não sofrem
tratamento algum após a laminação (o metal é levado ao rubro (cerca 1200C) e forçado
a passar entre cilindros giratórios com espaçamento cada vez menores, após a extração
das lingoterias, são reaquecidos em fornos a gás até temperatura de laminação a quente,
conferido ao produto uma granulação mais fina ). As características elásticas do aço são
obtidas através de uma composição química adequada com ligas C, Mn, Si, e Cr.
136
Os aços laminados a quente se caracterizam pela a existência, no diagrama tensão
x deformação específica, de um acentuado patamar escoamento, conforme ilustrado na
figura 13.1. Por serem laminados a quente não perdem suas propriedades quando
aquecidos, por isso podem ser soldados e resistem melhor no caso de incêndio.
O encruamento a frio (trefilação) é realizado após a laminação à quente. Este
procedimento permite aumentar à resistência à tração e a dureza do aço, em
contrapartida diminui-se a ductilidade e o alongamento . No processo de trefilação
(tração - é o processo mais utilizado) há uma compressão diametral do fio durante sua
passagem pela fieira , cujo o diâmetro é ligeiramente inferior ao da barra, com uma
tração elevada. O aumento da resistência á obtido pela perda de ductibilidade.
Estes aços não possuem patamar de escoamento no diagrama tensão x deformação
específica, vide figura 13.2. Adota - se uma tensão de escoamento convencional, obtida
traçada a partir da deformação especifica residual de 0,2% uma reta paralela ao trecho
linear do diagrama. Estes aços não podem ser aquecidos porque senão o encruamento
desaparece.
FIGURA 13.1 – Tensão x Deformação Específica para os aços laminados à
quente.
r
p
e
R
p Limite de Proporcionalidade;
e Limite de Escoamento;
r Limite de Resistência;
R Limite de Ruptura.
Deformação
Tensão
137
Deformação
FIGURA 13.2 – Tensão x Deformação Específica para os aços trefilados.
No Brasil, a indicação dos aços é feita pela letra CA (concreto armado) seguida de
um numero que caracteriza a tensão de escoamento (real ou convencional), ou seja, CA
– 50 (CA= aço para concreto armado, 50 = limite de escoamento 500 MPa).
13.4. TRATAMENTOS
Tem por finalidade obter produtos siderúrgicos com certas propriedades, obtida
através do aquecimento a uma determinada temperatura, seguido de esfriamento
segundo certas regras. Modifica a estrutura cristalina interna dos metais. Dentro deste
contexto destaca-se:
a) TÊMPERA: que é um tratamento utilizado quando se deseja obter um aço com
resistência e dureza maior e módulo de deformação aproximadamente constante.
Em resumo, aquece-se o aço e, em seguida resfria-o rapidamente em água, óleo
ou jato de ar. Se o resfriamento for lento, chama-se RECOZIMENTO (tem por
finalidade eliminar impurezas e regularizar a estrutura do aço).
b) ENCRUAMENTO: que é, em resumo, o alongamento do aço. Podendo ser
obtido por estiramento a frio, torção a frio ou trefilação a frio.
c) ESTIRAMENTO: usado no aço empregado no concreto protendido. As barras
de aço são forçadas a passar por furos de um aço mais duro de modo que sofrem
R
r e
Tensão
0,2%o
138
uma redução na sua área (seção transversal). Esse procedimento aumenta a
resistência e o limite de escoamento.
d) CIANETAÇÃO: quando se introduz cromo e nitrogênio em pequenas
profundidades tornando o aço mais resistente à corrosão.
13.5. PRODUTOS SIDERÚRGICOS
a) AÇO INOXIDÁVEL: liga de aço-cromo (18%), possui alta resistência a corrosão.
b) FOLHA - DE - FLANDERS (LATA): chapa fina de aço com as faces cobertas com
uma leve camada de estanho (para não oxidar).
c) CHAPA GALVANIZADA: chapa fina de aço revestida com zinco. Pode ser lisa ou
ondulada. São padronizadas pela bitola desde número 10 até número 30 e dimensões
aproximadamente iguais a 2,0 m x 1,0 m.
d) PERFIS: barras redondas, quadradas, retangulares, com perfil: L, T, H, U.
e) TRILHOS E ACESSÓRIOS: (talas de junção, placas de apoio, etc...).
f) FIOS E BARRAS PARA CONCRETO ARMADO.
g) ARAMES E TELAS: fios finos de ferro laminado, galvanizado ou não. O arame
recozido (ou queimado) é aquele destemperado usado para amarrar as barras da
armadura de concreto armado.
h) PREGOS: feitos a partir de arame galvanizado (mais comum); são bitolados por dois
números: o primeiro representa a bitola do arame () e o segundo o comprimento do
prego, por exemplo, 17 x 27, 18 x 30.
i) DIVERSOS: parafusos, telas soldadas, tubos e conexões, fôrmas metálicas, etc...
13.6. CORROSÃO DAS ARMADURAS EM ESTRUTURAS DE CONCRETO
ARMADO
13.6.1. Introdução
139
Corrosão pode ser definida como uma interação destrutiva de um metal com o
meio através de reações químicas ou eletroquímicas. Para o caso das armaduras de
concreto, existem dois processos em que ela poderá ocorrer:
a) OXIDAÇÃO que é um ataque provocado por uma reação gás-metal ou íon-
metal, com formação de uma película uniforme e contínua de óxido de ferro. Este tipo
de corrosão é extremamente lento à temperatura ambiente e não provoca a deterioração
substancial das superfícies metálicas, entretanto, pode ser significativa a altas
temperaturas.
b) CORROSÃO PROPRIAMENTE DITA que é um ataque de natureza
essencialmente eletroquímico, que ocorre em meio aquoso e se forma uma película de
eletrólito na superfície dos fios e barras de aço. A dissolução do aço ocorre nas zonas
catódicas. A figura 13.3 ilustra uma célula de corrosão:
A corrosão conduz a formação de ferrugem (óxidos/hidróxidos de ferro -
produtos de corrosão avermelhados, pulverulentos e porosos) e ocorre na seguinte
condição: deve existir um eletrólito; deve existir uma diferença de potencial; deve
existir oxigênio; poderá existir a presença de agentes agressivos.
SUPERFÍCIE DE CONCRETO
ELETRÓLITO
BARRA
DE AÇO ZONA CONDUTOR ZONA
ANÓDICA e-
CATÓDICA
O2 SO4-
Cl -
O2 SO4-
Cl -
FIGURA 13.3 – Célula de Corrosão das armaduras em concreto armado.
140
No que se refere ao ELETRÓLITO, salienta-se que a água está presente no
concreto, na maioria das vezes em quantidades suficientes para atuar como eletrólito,
principalmente em regiões expostas às intempéries em clima úmido. Para o caso de um
concreto com fator água/cimento igual a 0,60, em uma região com umidade relativa do
ar de cerca de 70% e temperatura igual a 25C, resultará em um toer de água dentro do
concreto de cerca de 95litros H2O /m3.
A diferença de potencial (DDP) resulta da diferença de umidade na estutura de
concreto, da diferenção de tensão na barra de aço, dentre outros, desencadeiando pilhas
ou cadeia de pilhas de corrosão.
O OXIGÊNIO deverá estar presente para que ocorrá a formação de ferrugem,
assim sendo, 2Fe + O2 + H2O 2Fe (OH)2 (FERRUGEM).
E, finalmente, o AGENTE AGRESSIVO, principalmente Cl-, que tem influência
decisiva na despassivação da armadura, a saber:
Fe3+
+ Fe2+
+ 6 Cl - FeCl3 + FeCl2 que por hidrólise:
FeCl3 + FeCl2 6 Cl - +Fe (OH)2 + Fe (OH)3 As reações continuam sem consumir
(FERRUGEM) os íons cloretos.
Quando a corrosão ocorre, o metal perde suas propriedades originais de
resistência mecânica, elasticidade e ductilidade. Além disso, o produto formado possui
um volume de 3 a 10 vezes superior ao volume original. No caso do concreto armado,
tais expansões geram pressões (até 15 MPa) suficiente para que ocorra rompimento do
concreto, vide figura 13.4.
1. Penetração de 2. Fissuração devido 3. Destacamento do
agentes agressivos às forças de expansão concreto
4. Destacamento e redução significativa
da seção da armadura
141
FIGURA 13.4 – Etapas de desenvolvimento da corrosão das armaduras no
concreto armado.
As fissuras do concreto ocorrem na direção paralela à armadura corroída, na
maioria das vezes aparecem manchas marrom-avermelhadas na superfície do concreto e
bordas as fissuras, completando o quadro patológico.
Há de se considerar inclusive a influência do meio ambiente onde a estrutura de
concreto armado se localiza, aumentando-se o risco de corrosão das armaduras, de
forma crescente: rural – urbana – marinha – industrial.
13.7. MEDIDAS PREVENTIVAS
Na tentativa de evitar a corrosão das armaduras nas estruturas de concreto
armado diversas medidas preventivas podem ser tomadas na etapa de construção de uma
edificação, a saber:
a) PLANEJAMENTO E PROJETO:
- cobrimento adequado ( 2,5 cm);
- imitação da abertura da fissura;
- avaliação dos agentes agressivos do local da obra;
- dosagem do concreto (baixo fator água/cimento);
- avaliar as condições higrotérmicas.
b) MATERIAIS:
- evitar uso de agregado e/ou água contaminados;
- evitar uso de acelerador de pega.
c) EXECUÇÃO:
- garantir homogeneidade do concreto e uniformidade do cobrimento;
- cuidado na dosagem, lançamento, adensamento e cura do concreto.
142
MATERIAIAS METÁLICOS NÃO
FERROSOS
14.1. CONSIDERAÇÕES INICIAIS
Os materiais metálicos são substâncias inorgânicas que contêm um ou mais
elementos metálicos e que também podem conter alguns elementos não-metálicos, como
exemplo cita-se: o ferro, o cobre, o alumínio e o chumbo, enquanto que o carbono, o
nitrogênio e o oxigênio são exemplos de elementos não metálicos. Normalmente os
materiais metálicos são formados por ligas, ou seja, são constituídos pela combinação
química de dois ou mais elementos metálicos, como o latão, liga metálica de cobre-
zinco, ou são combinados com materiais metálicos, como o aço que se trata de uma liga
metálica de ferro-carbono.
143
Os materiais metálicos possuem diversas propriedades mecânicas, físicas e
elétricas que os tornam aptos em diversas aplicações na construção civil, desde função
estrutural (ferragens para o concreto armado) a não estrutural (esquadrias e metais
sanitários). Possuem boa resistência mecânica, são dúcteis e, geralmente, são bons
condutores térmicos e elétricos.
Dentre os materiais metálicos citam-se os não ferrosos como o caso do chumbo,
do alumínio, do cobre e do zinco. O emprego destes materiais se restringe, geralmente,
ao caso em que se necessita aproveitar algumas de suas propriedades, como por
exemplo, a resistência à corrosão (alumínio), a pequena densidade (cobre), as
propriedades elétricas e magnéticas (cobre).
14.2. CHUMBO
Trata-se de um metal cinza-azulado, muito maleável e macio mas pouco dúctil,
que se funde a baixas temperaturas (aproximadamente 327°C), possui baixa
condutibilidade térmica e quando exposto ao ar reveste-se de uma camada de
hidrocarbonato de chumbo (tóxico).
O seu principal emprego é em canalizações de pequena extensão,
impermeabilização na forma de chapas finas, na absorção de vibrações no apoio de
máquinas e pontes e em forma de sais na indústria de tintas.
14.3. ZINCO
Consisti em um metal cinza-azulado que se funde à uma temperatura entre 400-
420° C, sendo mais pesado e quatro vezes mais tenaz que o ferro, possui baixa
resistência elétrica, bastante atacado por ácidos, porém, resistente a corrosão
eletroquímica e um grande coeficiente de dilatação.
144
O seu principal emprego é em chapas lisas ou onduladas para coberturas, em
calhas, em sistemas de dutos de climatização ambiente e tubos condutores de fluídos.
14.4. ALUMÍNIO
Sua obtenção é a partir da bauxita, a qual é constituída essencialmente, por um
óxido hidratado (Al2O3.H2O), possuindo ainda, óxido de ferro, sílica, óxido de titânio e
outros componentes em menores quantidades. O processo de obtenção divide-se em três
etapas, a saber: mineração, obtenção alumina e eletrólise.
O alumínio e suas ligas são caracterizados por uma densidade baixa (metal muito
leve), possuindo boas propriedades mecânicas, porém, de difícil soldagem (quando
soldado perda de 50% de suas propriedades mecânicas), possui excelente
condutibilidade térmica e elétrica e uma boa resistência à corrosão, inclusive em
ambiente atmosférico. Sua cor cinza-clara pode sofrer variação quando exposto às
intempéries, pois sua superfície é recoberta por óxidos que a impermeabiliza protegendo
o núcleo. Sua principal limitação é a baixa temperatura de fusão (660 0C), que restringe
sua temperatura máxima para emprego.
Entre as principais aplicações na construção civil cita-se: painéis de fachada, em
coberturas, em revestimento, em esquadrias e em elementos de ligação. Também possui
emprego em elementos de ligação, revestimentos impermeabilizantes, ferragens de
esquadrias, dentre outras.
No que se refere ao emprego em PAINÉIS DE REVESTIMENTO, menciona-se
que seu desenvolvimento original ocorreu na Europa pela Alussuisse empresa de
beneficiamento de alumínio (sede na Suíça), recebendo nome comercial de Alucobond,
sendo, em seguida, adotado pelo mercado norte americano e brasileiro. Estes painéis são
constituídos por duas chapas metálicas (alumínio), unidas por uma camada de
polietileno através de um processo termoquímico mecânico resultando em um produto
com ótimo desempenho termo-acústico. A fixação dos painéis pode ser por meios de
parafusos, de encaixes ou estruturado (colados por meios de silicone ou fitas adesivas).
Como patologia desse tipo de painel metálico cita-se a corrosão galvânica (efeito pilha),
resultando em manchas ocasionadas pelo uso incorreto do silicone de vedação e/ou
145
dimensionamento incorreto dos componentes que podem gerar forças de sucção e
pressão oriunda da ação dos ventos, podendo deformar e arrancar as chapas.
Em meados de 2000 foi introduzido na construção civil brasileira o titânio ainda
não sendo empregado em edificações. O uso desse metal ganhou evidência com a
construção do museu Guggenhein de Bilbao, na Espanha.
14.5. COBRE
São muito importantes suas aplicações em engenharia, sendo utilizado na
condição de metal puro (com baixos teores de impurezas) ou na forma de ligas (por
exemplo, a liga de cobre-zinco que resulta no latão empregado na confecção de torneira,
fechadura, dentre outras,ou a liga de cobre-estanho que resulta no bronze empregado na
confecção de torneira, dobradiça, dentre outras).
É um metal de cor avermelhada, muito dúctil e maleável, embora duro e tenaz,
podendo ser reduzido a fios de bitolas variadas. Quando exposto ao ar cobre-se de uma
camada de óxido e carbono (azinhavre), muito tóxico, mas protege a integridade do
núcleo do metal dando duração indefinida à peça. Possui elevada condutividade térmica
e elétrica e uma resistência mecânica mediana.
São empregados em condutores para instalações elétricas; canalização de gás
liquefeito; redes de esgoto e de águas pluviais; caixas e ralos; paredes divisórias
(elemento vedantes).
146
MATERIAIAS ALTERNATIVOS
15.1. CONSIDERAÇÕES INICIAIS
Objetivando o barateamento dos materiais de construção civil, existem, em
andamento, várias pesquisas de materiais alternativos aos utilizados tradicionalmente.
Verifica-se que esta linha de trabalho se intensificou desde que a necessidade de
reciclagem de resíduos sólidos, visando a proteção do meio ambiente, passou a ser
insistentemente pregada por entidades ecológicas.
Estudos realizados comprovam que alguns resíduos podem ser empregados
juntamente a determinados materiais permitindo produzir novos materiais com
propriedades semelhantes ou superiores aos convencionais, com menor custo. Dessa
forma o seu emprego torna-se viável em habitações populares, contribuindo para a
redução do déficit habitacional existente no país.
147
A literatura indica que nos últimos anos cresceu significativamente o número de
pesquisadores voltados para o estudo de aproveitamento geral dos resíduos industriais e
urbanos. Vale citar a criação dos seguintes comitês de entidades normalizadas, a saber:
Comitê E-38 (ASTM), 37-DRC da RILEM e o de “Pesquisas em Materiais Residuais e
Subprodutos para Construção de Rodovias” criado pela OECD.
Nacionalmente existem diversos estudos referentes à utilização de resíduos
industriais potencialmente aglomerantes, tais como: escória de alto-forno, cinza volante,
cinza de casca de arroz dentre outros e, os ditos não aglomerantes como o pó oriundo do
forno elétrico de aciarias.
O objetivo deste capítulo é realizar um sucinto levantamento bibliográfico a
respeito dos estudos efetuados sobre o emprego de resíduos na construção civil, já que,
esse é o ramo da atividade tecnológica que pelo volume de recursos naturais
consumidos, apresenta-se como sendo a mais indicada para absorver os rejeitos sólidos
gerados pelas indústrias.
15.2. RESÍDUOS METALÚRGICOS
15.2.1. Escória de alto-forno
São resíduos gerados durante o processamento de transformação do minério de
ferro à forma de ferro gusa, matéria básica para a construção do aço. Pode-se dizer que a
escória é um material obtido pela combinação do material inerte do minério (ganga)
com os fundentes que têm por finalidade auxiliar a fusão dos metais, acelerar o processo
e corrigir a salinidade do produto.
A escória fundida, ao sair do alto-forno pode ser submetida a três processos de
resfriamento, a saber: ao ar, executado lentamente ao ar perdendo suas propriedades
hidráulicas, logo, é considerada inerte e seu emprego ocorre como agregado leve. Caso o
resfriamento seja rápido obtém-se a escória expandida, pela aplicação de uma
quantidade limitada de água, resultando numa estrutura celular e sendo empregada como
agregado graúdo. Por último, têm-se a escória granulada quando o resfriamento é feito
bruscamente sendo, previamente fragmentada por jato d’água e posteriormente resfriada
em um tanque de água, onde se granula. O produto resultante é moído à finura adequada
e usado como adição ao cimento Portland (Cimento Portland Composto).
148
A composição química das escórias brasileiras é variável, tendo como
componentes principais: SiO2 (30-35% em massa), o CaO (40-45% em massa) e o
Al2O3 (11-18% em massa).
Os principais empregos das escórias de alto-forno ocorrem em:
cimento de alto-forno: adiciona-se escória de alto-forno ao clínquer
Portland, possibilitando o emprego desse cimento em meios agressivos
(regiões marítimas) devido ao menor teor de aluminato tricálcio uma vez
que esses ao reagirem com sulfatos geram compostos expansivos. Esse tipo
de cimento possui menor calor de hidratação o que viabiliza o seu emprego
em estruturas de concreto-massa;
Cimento de escória sem clínquer: possui um procedimento de fabricação
mais simplificado do que o anterior reduzindo, assim, os investimentos;
Tijolos de escórias de alto-forno: apresenta como principais vantagens à
elevada qualidade do produto final, o baixo custo, a elevada resistência
mecânica e a possibilidade de se eliminar o reboco e a pintura;
Agregado miúdos;
Indústria cerâmica: matéria-prima de cálcio e sílica, logo, objetiva reduzir
o custo;
Indústria de vidro: substitui a areia (SiO2) na fabricação do vidro;
Agricultura: corretivo de solo (CaO e MgO) reduzindo a acidez.
15.2.2. Pó oriundo do forno elétrico
No funcionamento do forno elétrico a arco há geração de resíduos particulados
que, juntamente com os gases do processo, são coletados por um sistema de exaustão. O
pó gerado é removido em determinados pontos de coleta do sistema de despoeiramento.
Suas características, de maneira geral, variam ao longo do sistema de coleta, a começar
pela sua granulometria, ficando as partículas mais pesadas depositadas no início do
percurso dos gases e prevalecendo no trecho final as mais finas.
No caso da siderurgia, a geração dos finos acontece já na exploração do minério
onde existem técnicas para aglomerá-los permitindo o seu emprego em fornos de
redução (principalmente alto-forno), entretanto esse procedimento mostra-se ineficiente
para os materiais ultrafinos, com tamanho abaixo de 0,149 mm, o qual surgiu a
149
pelotização, procedimento de elevado custo e ainda não implantado no Brasil. Dentro
deste contexto, houve o interesse no estudo do reaproveitamento do resíduo oriundo do
forno elétrico na construção civil.
A análise química do resíduo constata-se que em sua composição encontram-se,
principalmente, Fe, no teor aproximado de 64%, Cao no teor de 8% e outros compostos
de menor importância. O seu emprego ocorre em:
Adição ao cimento Portland: adição de 60% de resíduo ao cimento Portland
tipo CPII-E, possibilitando o emprego desse novo material na fabricação de
artefatos de cimento, como por exemplo, blocos de concreto, reduzindo, assim o
custo do produto final. Esse novo material é indicado, também, para a confecção
de argamassas compostas;
Indústria cerâmica: confecção de peças cerâmicas.
15.2.3. Microssílica
É um subproduto da indústria de ferro-silício metálico produzida em fornos
elétricos do tipo arco voltaico, um pó extremamente fino e sua composição química
depende, em parte, da matéria prima empregada, tendo como componente principal s
SiO2 (teor entre 85-98% em massa).
O seu emprego ocorre em:
Adição ao concreto: alterando tanto suas características quando do
estado fresco (trabalhabilidade, coesão, segregação) quanto endurecido
(permeabilidade, durabilidade, reação álcali-agregado) possibilitando a
fabricação do concreto de alto desempenho.
15.2.4- Rejeito da produção do alumínio a partir da bauxita
A transformação do minério de alumínio, denominado bauxita, gera o resíduo
denominado lama vermelha, constituída basicamente de silicatos de ferro e alumínio
com elevada causticidade. O aspectos físico é de um material onde predomina as frações
granulométricas muito finas sendo empregado em:
Confecção de agregado graúdo.
150
15.3- RESÍDUOS INDUSTRIAIS
Apresentam-se, nesse grupo, os materiais pozolânicos os quais são definidos,
segundo o ACI, como sendo um material silício ou silício-aluminoso que por si só
possui pouca ou nenhuma capacidade cimentícia, mas que quando em presença de
umidade reage quimicamente com o hidróxido de cálcio formando compostos com
propriedades aglomerantes, cita-se as pozolanas e as cinzas volantes (resíduo resultante
da combustão do carvão mineral gerado em usinas termoelétricas).
São divididos em dois grupos, a saber:
Os naturais, formados em alguns processos da natureza necessitando
apenas de uma moagem, de origem vulcânica e sedimentares (as argilas);
Os artificiais, subprodutos industriais classificando-se em: cinzas
volantes (obtido em termoelétrica), argilas e folhetos calcinados (queima
da argila), resíduos industriais e agro-industriais (obtido na combustão
do xisto, cinza de eucalipto, cinza do bagaço da cana de açúcar, resíduo
da indústria de cerâmica vermelha e cinza de casca de arroz).
15.3.1. Cinza volante
Origina-se através da calcinação de argilominerais, carbonatos, sulfatos, etc, na
câmara de combustão das caldeiras das usinas termoelétricas. São partículas finas, com
baixa massa específica, que após a combustão, são transportadas pelo fluxo de gases e
coletadas. Em sua composição química verifica-se que SiO2 está presente no teor de 60-
65%, o Al2O3 no teor de 22-30% e o Fe2O3 de 4-7% seguido de componentes de menor
importância. Seu emprego ocorre em:
Cimento pozolânico: adição ao clínquer de cimento Portland na proporção
de aproximadamente 15 a 50%, obtendo um cimento mais resistente ao
ataque de agentes agressivos. Favorece também as propriedades do
concreto no estado fresco e no estado endurecido;
Adição ao concreto: para confecção do concreto de alto desempenho;
151
Tijolos: confecção de tijolos (composição: 85% de cinza volante + 15% de
cal hidratada).
15.3.2. Casca de arroz
Produto poluidor queimado a céu aberto ou em engenhos para secagem de grãos.
Sua composição química é basicamente de SiO2, em torno de 90%. É um material
poroso leve e volumoso. A cinza é uma excelente pozolana quando moída se transforma
em um pó fino e seu emprego ocorre:
Adição ao concreto: para confecção do concreto de alto desempenho;
Tijolos: confecção de tijolos.
15.3.3. Resíduo cerâmico
Os resíduos cerâmicos possuem atividade pozolânica quando queimados a uma
temperatura não superior a 800˚C, possibilitando o seu emprego em:
Adição ao concreto: para confecção do concreto de alto desempenho.
15.3.4. Amendoim
A cinza obtida na queima da casca do amendoim é um material polozânico com
aplicabilidade semelhante à da cinza volante. Salienta-se que para cada 30% em massa
de casca obtida na separação dos grãos, resulta em 3% de teor de cinza.
15.4. RESÍDUO URBANO
Enquadra-se nesse item o lodo de esgoto, resultante da biodigestão da parte
sólida do efluente que constitui o esgoto sanitário o qual, após sofrer digestão de
bactérias passa pela operação unitária de secagem, resultando numa matéria-prima para
obtenção de agregado leve.
O processo para obtenção do lodo digerido em agregado leve passa pelas
seguintes fases: secagem (para diminuir a umidade inicial) e pelotização (para assumir
formas mais arredondadas); tratamento térmico (sintetização do lodo a uma temperatura
de 1250˚C) e estabilização (para adquirir uma textura superficial mais uniforme).
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