FACULDADE DO SUL DA BAHIA - FASB

CURSO DE ENGENHARIA CIVIL

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MATERIAIS CERÂMICOS

TEIXEIRA DE FREITAS

2015

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MATERIAIS CERÂMICOS

Trabalho apresentado ao Curso de Engenharia Civil, sob a orientação da professor Luiz Carlos Medeiros Simões, da Faculdade do Sul da Bahia – FASB, para fins avaliativos do IV semestre do curso de Engenharia Civil.

TEIXEIRA DE FREITAS

2015

SUMÁRIO

1 PROPRIEDADES DO CONCRETO FRESCO.......................................................3

1.1 GENERALIDADES..........................................................................................3

1.2 MISTURAS.......................................................................................................3

1.2.1 Misturas de Agregado e Água.....................................................................3

1.2.2 Misturas de Cimento, Agregado e Água.....................................................3

1.2.3 Transição do Estado não Plástico para o Plástico.......................................4

1.3 TRABALHABILIDADE DOS CONCRETOS................................................4

1.3.1 Conceituação e Importância........................................................................4

1.3.2 Fatores que Afetam a Trabalhabilidade.......................................................4

1.4 ESTUDO DA CONSISTÊNCIA......................................................................4

1.4.1 Capacidade e Mobilidade............................................................................4

1.4.2 Reologia e Mecânica do Concreto Fresco...................................................4

1.4.3 Fatores que Afetam a Consistência.............................................................4

1.4.4 Ação Conjunta dos Fatores que Influem na Consistência...........................5

1.4.5 Métodos para Avaliação da Consistência....................................................5

2 PROPRIEDADES DO CONCRETO ENDURECIDO............................................6

2.1 GENERALIDADES..........................................................................................6

2.2 CARACTERÍSTICAS E PROPRIEDADES....................................................6

2.3 DENSIDADE....................................................................................................6

2.4 ATRITO............................................................................................................6

2.5 RESISTÊNCIA À ABRASÃO.........................................................................6

2.6 CONDUTIBILIDADE ELÉTRICA..................................................................6

2.7 PROPRIEDADES TÉRMICAS........................................................................6

2.7.1 Condutibilidade...........................................................................................6

2.7.2 Calor Específico..........................................................................................6

2.7.3 Dilatação Térmica.......................................................................................6

2.7.4 Resistência ao Fogo.....................................................................................6

2.8 PROPRIEDADES RADIOATIVAS.................................................................7

2.9 ADESÃO...........................................................................................................7

2.10 PROPRIEDADES ACÚSTICAS..................................................................7

2.11 DURABILIDADE.........................................................................................7

2.12 PERMEABILIDADE....................................................................................7

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1 PROPRIEDADES DO CONCRETO FRESCO

1.1 GENERALIDADES

O concreto fresco é constituído dos agregados miúdo e graúdo envolvidos por pasta de

cimento e espaços cheios de ar. A pasta por sua vez, é composta essencialmente de uma

solução aquosa e grãos de cimento. O conjunto pasta e espaços cheios de ar é moderadamente

chamado de matriz.

Os valores da resistência e de outras propriedades do concreto endurecido são

limitados pela composição da matriz, particularmente pelo seu teor de cimento. Essa

composição pode ser expressa pela relação vazios/cimento ou pelo seu inverso, considerando-

se como vazios o volume de ar e água da matriz. Na maioria dos casos, os vazios são

ocupados principalmente por água, o que torna possível estabelecer a composição da matriz

em termos de fator água/cimento.

1.2 MISTURAS

1.2.1 Misturas de Agregado e Água

A quantidade de vazios numa determinada areia, depois homogeneamente umedecida

com certa quantidade de água, é função do teor de água na mistura. Nas areias soltas estes

aumentos constituem o fenômeno conhecido por inchamento.

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1.2.2 Misturas de Cimento, Agregado e Água

Quando misturado as porções relativamente pequenas de água, o cimento ou as

misturas de cimento e agregado apresentam certo inchamento, como acontece com a areia

úmida. As misturas com alto teores de água capazes de produzir inchamento, emergem da

betoneira como uma mistura solta com pequena coesão.

1.2.3 Transição do Estado não Plástico para o Plástico

Uma mistura de cimento, agregado e água, com teores de água abaixo do

correspondente ao inchamento máximo, apresenta continuidade nos espaços cheios de ar.

Quando o teor cresce acima daquele valor, o total de vazios diminui, havendo um aumento da

proporção entre os vazios ocupados pela água e aquele total.

1.3 TRABALHABILIDADE DOS CONCRETOS

1.3.1 Conceituação e Importância

Quando as argamassas estudadas no item anterior, misturadas com agregado graúdo,

apresentam características (consistência e diâmetro máximo do agregado) adequadas ao tipo

da obra a que se destinam (dimensões das peças afastadas e distribuídas em barras das

armaduras) e aos métodos de lançamento, de adensamento e de acabamento, que vão ser

adotados, diz-se que elas são trabalháveis.

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1.3.2 Fatores que Afetam a Trabalhabilidade

1.3.2.1 Consistência

É a mais importante dos fatores que influem na trabalhabilidade. Para determinação

situações, o concreto deverá ter consistência adequada.

1.3.2.2 Tipos de Mistura, Transporte, Lançamento e Adensamento do Concreto

Cada processo de mistura, transporte, lançamentos e adensamento exige que a

trabalhabilidade do concreto fique dentro de determinados limites, para que não haja

segregação e possa ser realizada uma conveniente compactação.

1.3.2.3 Dimensões de Peças a Moldar e Afastamento das Armaduras

Estes fatores influenciam indiretamente, pois o diâmetro máximo do agregado a usar é

função de tais parâmetros.

1.4 ESTUDO DA CONSISTÊNCIA

1.4.1 Capacidade e Mobilidade

A consistência foi definhada pelo ACI como “a relativa mobilidade ou facilidade de o

concreto ou argamassa escoar” e, pela ASTM (E24-58T), como “a resistência de um material

não newtoniano a deformação”.

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1.4.2 Reologia e Mecânica do Concreto Fresco

Todos os aspectos do concreto fresco acima considerados dependem

fundamentalmente de fenômenos de superfície devidos às partículas finas e de fenômenos de

massa devido às partículas grossas.

1.4.3 Fatores que Afetam a Consistência

1.4.3.1 Teor de Água/Mistura Seca

O principal fator que influi na consistência é, sem dúvida, o teor água/mistura seca,

expresso em porcentagem do peso da água em relação ao peso da mistura de cimento e

agregados.

É muito importante destacar aqui, que é através do teor água/mistura seca que se

verifica a influência, obviamente indireta, do fator água/cimento na consistência.

1.4.3.2 Granulometria e Forma do Grão do Agregado

Caso se fixar o fator estudado, teor de água/mistura seca, e se modificar a

granulometria, ou seja, a relação agregada miúdo/agregado graúdo, observar-se-á uma

mudança na consistência do concreto.

A granulometria e o teor de água/mistura seca ou, indiretamente, o fator água/cimento

devem ser considerados em conjunto, quando se procura uma consistência adequada para o

concreto.

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1.4.3.3 Aditivos

Concretos plásticos, preparados com agregados satisfatórios, suficiente cimento e

correta quantidade de água para permitir determinada consistência, não necessitam de

aditivos. Estes, no entanto, são úteis nos concretos pobres e ásperos.

1.4.3.4 Tempo e Temperatura

As misturas acima de concreto recém-preparados enrijecem com o tempo. Esse

enrijecimento não deve ser confundido com a pega do cimento, pois resulta na absorção de

parte da água pelo agregado, da evaporação de outra parte, sobretudo se o concreto estiver

exposto ao sol e ao vento, e, ainda, da perda da água utilizada nas reações químicas de

hidratação iniciais.

1.4.4 Ação Conjunta dos Fatores que Influem na Consistência

Na pratica da dosagem dos concretos, a previsão da influência dos diversos

componentes da mistura da consistência merece cuidado, porque, dos três fatores – teor de

água/mistura seca, fator água/cimento e relação agregado/cimento, só dois são independentes.

1.4.5 Métodos para Avaliação da Consistência

1.4.5.1 Classificação dos Ensaios

Os métodos de medição da consistência podem-se incluir nos seguintes tipos de

ensaios:

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Ensaios de abatimento;

Ensaios de penetração;

Ensaios de escorregamento;

Ensaios de compactação;

Ensaios de Remoldagem.

1.4.5.2 Ensaio de Abatimento

Apesar das limitações, o ensaio de abatimento é de grande utilidade para controlar um

mesmo concreto de slump conhecido. Essas aplicações do ensaio de abatimento, bem como

sua simplicidade, são responsáveis por seu largo emprego no controle tecnológico do

concreto.

1.4.5.3 Ensaio de Penetração

Existem vários processos práticos de determinação da consistência através da

penetração na massa do concreto fresco. Entre eles destaca-se o de Kelly.

1.4.5.4 Ensaios de Escorregamento

Este ensaio de laboratórios nos dá a indicação da consistência do concreto e de sua

qualidade quanto à segregação: é medido pelo espalhamento de um tronco de cone desse

material sujeito a golpes.

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1.4.5.5 Ensaio Fator de Compactação

O grau de compactação chamado fator de compactação, é medido pela relação entre

pesos específicos, isto é, entre o peso especifico atualmente observado no ensaio e o peso

especifico do mesmo concreto completamente compactado.

1.4.5.6 Ensaios de Remoldagem

São exemplos de ensaios de Remoldagem:

Ensaio de Powers: A principal parte do aparelho é um recipiente cilíndrico,

dentro do qual se encontra um anel concêntrico suspenso acima do fundo;

Ensaio VêBê: Necessário para que se verifique a completa Remoldagem de um

tronco de cone moldado em forma idêntica à do ensaio de abatimento.

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2 PROPRIEDADES DO CONCRETO ENDURECIDO

2.1 GENERALIDADES

O concreto é considerado um sólido a partir da pega. É um material em constante

evolução e susceptíveis alterações impostas pelo meio ambiente, sendo elas físicas, químicas

e mecânicas, e que ocorrem de maneira lenta. A durabilidade de um concreto pode ser

perfeitamente aceitável quando a estrutura se encontra devidamente protegida. Um exemplo

das propriedades do concreto endurecido é a impermeabilidade sendo uma característica

essencial, quando se estudam estruturas de concretos hidráulicos. Já em estruturas de

edificações, não é considerado uma qualidade essencial, sendo de extrema importância, neste

caso, as características mecânica e estrutural do concreto

2.2 CARACTERÍSTICAS E PROPRIEDADES

As características e propriedades do concreto endurecido, serão especificamente

tratados com vista aos concretos ordinários de Cimento Portland artificial e agregados.

Quando for o caso, serão explicitamente identificados os concretos não usuais, fabricados

com outros aglomerantes e outros agregados.

O concreto é um material que responde bem às tensões de compressão e em

contrapartida responde mal às tensões de tração sendo que na resistência à compressão ele

resiste dez vezes mais que na resistência a tração; na flexão, a r existência à tração (módulo de

ruptura) é duas vezes maior das resistências obtidas por tração simples.

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2.3 DENSIDADE

Esta característica varia de acordo com adensamento do material e influencias do meio

ambiente. Ela varia de acordo com as armaduras de aço contidas. O concreto pode ser

fabricado sem agregados miúdos, com agregados leves ou pesados, fator influenciável à

densidade.

2.4 ATRITO

O atrito varia de acordo com as irregularidades nas superfícies de contato entre os

materiais utilizados. O concreto não é feito para mecanismos de suporte, exceto as tubulações.

Portando o estudo do atrito é pouco desenvolvido.

Existe um interesse no aumento do atrito em pavimentos, para aumentar a segurança

dos transeuntes. Quando o local é áspero, o risco de acidentes é muito menor. Para este fim,

pode-se utilizar agregados mais duros, como o coríndon e os carbonetos de silício.

2.5 RESISTÊNCIA À ABRASÃO

É importante em locais onde cargas são movimentada. Acontece que os grãos de

agregados são arrancados ou rompidos. É necessário, então, a utilização de agregados mais

duros e maiores, e uma pasta de cimento de alta qualidade. A resistência à abrasão cresce

proporcional à resistência de compressão do concreto.

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2.6 CONDUTIBILIDADE ELÉTRICA

É variável conforme a umidade e a composição. Entretanto, podemos afirmar que o

concreto é um mau condutor de eletricidade, mas não é um isolante. Seu valor como condutor

varia de acordo com sua idade.

2.7 PROPRIEDADES TÉRMICAS

2.7.1 Condutibilidade

A condutividade térmica é a propriedade física que mede a capacidade do material

conduzir o calor, molécula a molécula. Os materiais de microestrutura amorfa e poroso, como

o concreto, apresenta baixa condutividade térmica, os vazios são preenchidos por ar ou água

que retardam a absorção do calor.

2.7.2 Calor Específico

O calor especifico por unidade de volume é também conhecido por capacidade

calorifica, ele representa a capacidade colorífica volumétrica do material armazenar a energia

térmica e é amplamente utilizado nas analises termodinâmicas.

2.7.3 Dilatação Térmica

O coeficiente de dilatação térmica do concreto é um valor mal determinado até o

momento. Pretende-se, de um modo geral, que o coeficiente de dilatação do concret seja

praticamente igual ao coeficiente de dilatação do aço, sendo este ultimo 11 x10−6/°C .

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2.7.4 Resistência ao Fogo

A estrutura pode ser submetida a temperaturas razoavelmente elevada, porém mais ou

menos estáveis, como chaminés, cubas de uso industrial, casos em que a elevação da

temperatura é gradual, ou pode também ser submetida a temperaturas elevadas, rapidamente

alcançadas e ainda sujeitas a grandes variações, inclusive chiques térmicos de resfriamento,

quando sujeitas a incêndio.

2.8 PROPRIEDADES RADIOATIVAS

Nas instalações que operam processos físicos acompanhados de produção de radiações

e partículas de alta energia em laboratórios de pesquisa nuclear, dentre outros são construídos

anteparos e invólucros capazes de absorve-las para atender principalmente a segurança

humana. Antes o material era o chumbo, mas por ser muito caro foi substituído pelo concreto.

2.9 ADESÃO

É um problema que ocorre na aplicação de revestimento, pinturas e reparações. E tal

fato ocorre como consequência de acabamento superficial mais ou menos poroso, resultando

dos processos normais de fabricação do produto.

2.10 PROPRIEDADES ACÚSTICAS

O estudo das propriedades acústicas do concreto alcança progressiva importância com

respeito a dois aspectos fundamentais: como material de construção de edifícios, e seu

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comportamento em fase dos sons desempenha importante papel como condutor de sons e

ruídos ou como isolante ou amortecedor dos mesmos.

2.11 DURABILIDADE

A durabilidade dos elementos construtivos do concreto simples, armado e protendido,

é condicionada pelo eventual ataque de agentes agressivos a que estejam sujeitos durante a

sua vida em serviço. É um conceito que deve ser entendido em termos relativos,

proporcionados pelo conhecimento do comportamento desse material, sujeito a deterioração

em maior ou menor frente a determinadas situações.

2.12 PERMEABILIDADE

Sabemos que o concreto é um material obrigatoriamente poroso, portanto, os vazios

presentes são de origem diversa, excesso de água de mistura necessária à obtenção de

trabalhabilidade conveniente, diminuição de volume absoluto que acompanha a hidratação

dos constituintes do cimento, ar, eventualmente ou propositadamente arrastado, mecânicas,

etc.