importante - Materiais de Construção I slides

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CIV 360Materiais de Construção I

Introdução ao curso

27/3/2008 1

Tópicos abordadosIntrodução ao estudos dos

materiais de construção;

Aglomerantes;

Cimento Portland;

Agregados para concreto;

Propriedades do concreto

fresco;

Propriedades do concreto

endurecido;

Aditivos para concreto;

Dosagem do concreto;

Produção do concreto;

Controle tecnológico do

concreto;

Durabilidade do

concreto;

Concretos especiais.

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Bibliografia recomendada1. O Concreto de Cimento Portland

Eládio Petrucci

Editora Globo

2. Materiais de ConstruçãoL. A. Falcão Bauer

Livros Técnicos e Científicos

3. Materiais de Construção Civil e Princípios de Ciência e Engenhariade Materiais

Geraldo C. Isaia

Ibracon – Instituto Brasileiro do Concreto

4. Coletânea de Normas Técnicas sobre Materiais para ConcretoAssociação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT)

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Critério de avaliação

* Abrangerá toda a matéria lecionada até a datade sua realização

75%

25%

Provas

1ª Prova *

2ª Prova *

3ª Prova *

Trabalhos práticos

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1 - Os três grupos fundamentaisde materiais de construção

Materiais cerâmicos;

Materiais metálicos; e

Materiais orgânicos.

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1.1 - Materiais cerâmicos

Rochas:

Rocha ornamental;

Agregados para concreto;

Areia;

Brita.

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Minerais argilosos;

Tijolo;

Telha;

Placa de revestimento;

Louça sanitária.

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Compostos:

Concreto;

Argamassa;

Vidro.

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VantagensRelativamente baratos quando comparadoscom os metais ou com materiais orgânicos;

DesvantagensFrágeis;

Elevado peso.

Resistentes; Rígidos.Duráveis;

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1.2 - Materiais metálicos

Extraídos de minérios naturais

Ferro

Hematita;

Alumínio

Bauxita;

Utilizados para resistir a esforços de tração;

Susceptíveis à corrosão.

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1.3 - Materiais orgânicosQuimicamente baseados no carbono.

Materiais betuminosos

Madeiras

Papel

Plásticos

Borrachas

Tintas e vernizes

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1.3 - Materiais orgânicos

São mais deformáveis e tem menor resistência;

São muito dúcteis;

Sofrem muito o efeito de altas temperaturas;

São muito leves; e

Tem baixa condutibilidade térmica.

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2 - Visão geral da históriaAté 1850 - Uso da madeira, tijolo, pedra, concreto e ferro forjado

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2 - Visão geral da história1850 - Desenvolvimento do aço estrutural e invençãodo 1º plástico

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2 - Visão geral da história1950 - Introdução do PVC na construção civil

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2 - Visão geral da história2000 - Uso intensivo do plástico na construção civil

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3 - Condições que os materiaisde construção devem satisfazer

Técnicas:

Resistência mecânica;

Trabalhabilidade;

Durabilidade; e

Higiene.

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Econômicas:

Aquisição

Despesas

Utilização

Obtenção

Transporte

Aplicação

Conservação

Extração

Fabricação

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Estéticas:

Cor;

Aspecto (textura); e

Forma (plástica).

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4 - Verificação das condiçõestécnicas

Direta:

deterioração; e

ruptura.

Indireta:

ensaios de materiais

qualidades químicas, físicas e mecânicas;

coeficiente de segurança; e

verificação de qualidades previstas.

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4.1 - Classificação de ensaios demateriais

Natureza do ensaio:

Físicos, Mecânicos (estáticos, dinâmicos e de fadiga);

Químicos (composição e resistência a meios agressivos); e

Especiais (petrográfico, metalográfico e tecnológicos)

Finalidade do ensaio:

Fabricaçãomanter e aperfeiçoar a qualidade do produto.

Recebimentoverificar se o produto atende às especificações.

Tipo de ensaio:

Destrutivo; ou

Não destrutivo.

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5 - Normalização

Regulamentação da:

Qualidade;

Classificação;

Produção; e

Emprego.

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5.1 - Entidades normalizadoras

ABNT - Associação Brasileira de Normas

Técnicas

ASTM - American Society for Testing Materials;

ISO - International Organization for

Standardization

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5.2 - Tipos de Normas Técnicasda ABNT

1- Normas de procedimento (NB): dão as diretivaspara o cálculo e a execução de obras e serviços e ascondições de segurança.

NB 1: Projeto de obras de concreto.

2-Especificações (EB): prescrevempadrões de

qualidade para os materiais.

EB 3: Barras e fios de aço destinados à armadura paraconcreto armado.

3- Métodos de Ensaio (MB): indicam os processospara a formação e o exame das amostras.

MB 1: Ensaio de compressão de cimento Portland

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5.2 - Tipos de Normas Técnicasda ABNT4- Padronizações (PB): estabelecem dimensões para os

materiais.PB 1005: Azulejos - Formato e dimensões.

5- Terminologias (TB): estabelecem a nomenclaturatécnica.

TB 12: Terminologia das madeiras brasileiras.6- Simbologias (SB): dão as convenções dos desenhos.SB 2: Símbolos gráficos para instalações elétricas prediais

7- Classificações (CB): classificam e dividem conjuntosde elementos.

CB 130: Concreto para fins estruturais - Classificação porgrupos de resistência

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5.3 - Marca de conformidade

É o reconhecimento público da qualidade de

um produto.

Caracteriza-se por um símbolo estampado na

embalagem do produto que garante que o

mesmo atende à sua especificação.

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5.4 - Encaminhamento de umanorma

A instituição de uma norma é regulamentada

pela NB 0 - Guia para apresentação e

regulamentação de normas técnicas.

As normas são elaboradas ou revisadas por

Comissões de Estudo (CE) convocadas pelos

Comitês Brasileiros (CB).

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Dessas comissões fazem parte:

Produtores;

Comerciantes;

Consumidores;

Órgãos Técnicos Profissionais;

Entidades Oficiais; e

Convidados que tratem da matéria.

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Elaborado o anteprojeto de norma, este é

enviado ao comitê que o examina para ver

suas implicações com outras normas já em

vigor, e o encaminha aos associados para a

votação. Sendo aprovado passa a norma; não

sendo ou recebendo novas sugestões, volta a

comissão para reestudo.

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Comitês BrasileirosCB 1 - Mineração e metalurgia;CB 2 - Construção civilCB 3 - EletricidadeCB 4 - MecânicaCB 5 - Automóveis, caminhões, tratores, veículos similaresautopeçasCB 6 - Equipamento e material ferroviárioCB 7 - Construção navalCB 8 - Aeronáutica e transportes aéreosCB 9 - Combustíveis (exclusive Nucleares)CB 10 - Química, petroquímica e farmáciaCB 11 - Matérias-primas e produtos vegetais e animais

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Comitês BrasileirosCB 12 - Agricultura, pecuária e implementosCB 13 - Alimentos e bebidasCB 14 - Finanças, bancos, seguros, comércio, administração edocumentaçãoCB 15 - Hotelaria, mobiliário, decoração e similaresCB 16 - Transporte e tráfegoCB 17 - TêxteisCB 18 - Cimento, concreto e agregados

CBCBCBCBCB

1920212223

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RefratáriosEnergia nuclearComputadores e processamento de dadosIsolação térmicaEmbalagem e acondicionamento

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SINMETRO: Sistema Nacional de Metrologia,

Normalização e Qualidade Industrial - (1973)

Formular e executar uma política metrológica denormalização e de controle de qualidade do produtoindustrial brasileiro.

CONMETRO: Conselho Nacional deMetrologia,

Normalização e Qualidade Industrial.

Órgão normativo do SINMETRO que formula, coordenae supervisiona essa política.

5.5 - Sistema brasileiro denormalizaçãoMinistério da Indústria e Comércio

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5.5 - Sistema brasileiro denormalização

INMETRO: Instituto Nacional deMetrologia,

Normalização e Qualidade Industrial

Executor dessa política.

A ABNT, que é uma sociedade civil sem fins lucrativos émembro do CONMETRO e integrante do INMETRO,sendo por este considerada como o Fórum Nacional deNormalização.

As normas aprovadas no âmbito da ABNT sãoregistradas no INMETRO e recebem a designaçãooficial de:

NBR - Norma Brasileira Registrada

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6 - Algumas propriedades dosmateriais de construção

Volume aparente do material (Vap)Volume de água deslocado pelo material supostamente

envolvido por uma membrana impermeável

infinitamente fina.

Volume real (Vr)Volume de água deslocado pelo material.

Vazios acessíveis (Va)

Vazios inacessíveis (Vi)

Vr = Vap - Va

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Volume absoluto (Vab)

Volume da parte sólida do material.

Vab = Vap - Va – Vi

Volume aparente de um material sólido

granular - agregado (Vag)

É o volume ocupado por uma determinada quantidade

de agregado incluindo no volume os vazios entre os

grãos.


Peso específico (ρ)

Relação entre o peso e o volume do corpo. Como o peso é a força com que

a massa é atraída para o centro da Terra, ele varia conforme o local.

ρ = P/V (kN/m³, kgf/m³)

Massa específica (γ)Relação entre a massa e o volume de um corpo. Como a massa é aquantidade de matéria, ela é constante para um mesmo corpo, portanto amassa específica não varia.

γ = M/V (kg/m³)

DensidadeÉ a relação entre a massa de um corpo e a massa de mesmo volume deágua a 4ºC e no vácuo.

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Massa específica aparente de agregado (γap)É a massa da unidade de volume aparente dos grãos,incluindo no volume os poros permeáveis e impermeáveis,e excluindo os vazios entre os grãos.

γap= M/Vap

Massa específica real de agregado (γr)É a massa da unidade de volume real, excluindo deste osvazios permeáveis e os vazios entre os grãos.Denominamos massa específica real simplesmente comomassa específica.

γr= M/Vr


Massa específica absoluta de agregadoÉ a massa da unidade de volume absoluto do grão, ouseja, o volume excluindo os vazios permeáveis,impermeáveis e entre os grãos. É obtida reduzindo-se omaterial a pó de modo a eliminar o efeito dos vaziosimpermeáveis.

Massa unitária (δ)É a massa da unidade de volume aparente do agregado,isto é, incluindo no volume os vazios impermeáveis,permeáveis e entre os grãos.

δ = M/Vag

Sua importância decorre da necessidade, na dosagem dosconcretos, de transformação de traços em massa paravolume e vice-versa. 40

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PorosidadeRelação entre o volume de vazios e o volumeaparente do materialPorosidade real

Relaciona-se com o volume total de vazios, ou seja, asoma dos vazios permeáveis e impermeáveis.

p(%) = (Va + Vi)/Vap × 100= (Vap - Vab)/Vap × 100

Porosidade aparenteExclui do volume de vazios os poros impermeáveis.

p(%) = (Va/Vap) × 100= (Vap - Vr)/Vap × 100


Absorção d’águaExprime o poder do material em absorver e reter aágua em seu interior:

a = (MSSS - MS)/MS × 100

Evaporação ou perda de umidadeÉ a propriedade que possui um certo material deperder umidade em certas condições do meioambiente. O estado de equilíbrio com a umidadeatmosférica é chamado estado seco ao ar.

PermeabilidadePermeabilidade à água é a propriedade que possui umcerto material de permitir a passagem de água em seuinterior. 42

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Resistência mecânica

É a propriedade que possuem os materiais de não se

destruírem sob a ação de cargas. Os materiais

empregados nas estruturas sofrem diversos tipos de

solicitações: tração, compressão, flexão, cisalhamento,

torção e choque.

Tensão a que uma peça está sujeita é a carga que

esta peça suporta por unidade de área:σ = P/S (kgf/cm²)

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Deformação

acompanhando a tensão há sempre uma deformação

do elemento carregado que dependerá das dimensões

do elemento.

Deformação unitária

ε = ∆L / L

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46ε


Relação tensão x deformação

Quando se retira a tensão do material são possíveis

dois tipos de comportamento para a deformação:

O material volta à sua dimensão e forma original, ou

seja, a deformação desaparece quando cessa a tensão

⇒ propriedade de elasticidade

O material permanece deformado após a retirada da

tensão ⇒ propriedade de plasticidade

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Material elasto-plástico:

Exibe características elásticas sob condições de baixa

tensão e plásticas em níveis de tensão mais elevados.

σ

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Material elástico linear:Obedece à Lei de Hooke:

σ/ε = E

σ

E = tgθ = σ/ε

θ

ε


Material perfeitamente plástico:

σ

E=0

ε

N.º Material Característica

1 Talco Arranhacomaunha

2 Gipsita

3 Calcita Arranhacomumcanivetefacilmente

4 Fluorita Arranhacomumcanivetecomlevepressão

5 Apatita Arranhacomumcanivetecomfortepressão

6 Feldspato

Riscalevementeovidro.Nãoériscadoporumalâminadeaço

7 Quartzo

Riscamfacilmenteovidro

8 Topázio

9 Coríndon

10 Diamante

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Aço:Tração

ε

σ

σR

σE

σP

Concreto:Compressão

θ'

θ

σ

ε

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DurezaÉ a propriedade que possui um material de resistir àpenetração de outro material.Escala de dureza de Mohs:

Abrasãosuperficialdeplacascerâmicas(PEI)

Classe Resistênciaàabrasão

Material

1 Baixa Poroso

2 Média Semiporoso

3 Médiaalta Semigres

4 Alta Gres

5 Altíssima Porcelanato

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Resistência ao desgaste (abrasão)

É a capacidade que possui um material de resistir ao desgaste

quando friccionado por outro material mais duro.

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Condutibilidade térmica:

A quantidade de calor (Q) que passará através da

parede será:

Diretamente proporcional:

à sua área S = b .d (m²);

à diferença de temperatura ∆t = t2 - t1 (ºC);e

b

dt1

t2

ao tempo h.

E inversamente proporcional à sua espessura e (m):

(kcal)S ×∆t × h

eQ =k×

Material k

Chapadefibrademadeira 0,07

Tijolocerâmico 0,7

Concreto 1,10a1,30

∆t×S×h m×ºC×h

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Coeficiente de condutibilidade térmica

)(Q×e kcalk =

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Capacidade térmica

É a propriedade que tem um material de absorver e

reter calor;

A quantidade de calor necessária para passar um

material de massa M de uma temperatura t2 a uma

temperatura t1 será:

Q = c . M . ∆t (kcal)

Material c

Pedras naturais e artificiai

s 0,18 a 0,22

Madeira e derivados 0,57 a 0,65

Aço 0,11

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Calor específicoc = Q / (M . ∆t) (kcal/[kg . ºC])

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Em construções prediais exige-se que as paredes e tetos

tenham baixa condutibilidade térmica e elevado calor

específico.

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Resistência ao fogoÉ a propriedade que possuem os materiais de suportaremtemperaturas elevadas sem se destruírem;

Do ponto de vista da incombustibilidade os materiais sedividem em 3 grupos:

Incombustíveis:

não se queimam sob ação do fogo ou altas temperaturas.

Difícil combustão:

sofrem ação do fogo ou altas temperaturas enquanto duram seusefeitos. Não se inflamam mas destroem-se ou se calcinam.

Combustíveis:sofrem a ação do fogo mesmo depois de retirada a fonte de calor

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Resistênciaao fogo

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