Características e Tipos de Materiais: Polímeros e Concreto, Resumos de Materiais

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GRADUAÇÃO DE ARQUITETURA E URBANISMO

LETICIA ALANNA ROCHA DE SENA

TRABALHO DE MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO

BELÉM-PA

1.INTRODUÇÃO

Os materiais estão enraizados na cultura humana desde os primórdios, as civilizações antigas se designavam conforme a evolução e descoberta dos materiais, por isso historicamente temos a idade da pedra que correspondeu ao período onde os homens só utilizavam de materiais naturais como a pedra, madeira, argila e peles etc. A seguir veio a idade do cobre que gerou um certo impacto no mundo antigo, pois foi possível a produção de armas e armaduras razoáveis. Após esse período surgiu a idade do bronze, o bronze possui mais dureza que o cobre e também é resistente a oxidação nele foram empregados a produção de ferramentas, artes e objetos de arte. A idade do ferro veio a seguir e se tornou um material bastante utilizado na época pela abundância do minério e por sua extrema versatilidade. Os materiais também estão muito ligados no desenvolvimento da economia moderna que puderam tornar real a mudança das características dos materiais e conceder a sociedade atual uma existência confortável, é no avanço da descoberta dos materiais que a tecnologia se desenvolve.

1.3 POLÍMEROS

Os materiais polímeros tem como característica mecânica baixa rigidez e baixa resistência, por serem da família do plástico e da borracha, são extremamente dúcteis e flexíveis, muitos têm compostos orgânicos quimicamente baseados no carbono, hidrogênio e outros elementos não metálicos e possuem baixa densidade. a vantagem desse material é sua alta flexibilidade, leveza e também pode ser considerado um material sustentável por ser reciclável, tem como desvantagem uma tendência em amolecer caso exposto e certa temperatura. Uma característica do polímero pode ser o polimetacrilato de metila conhecido como acrílico, que tem usos variados desde de objetos pequenos como canetas até móveis. 1.4 COMPÓSITOS Os materiais compósitos é a união de dois ou mais materiais sólidos (metal, cerâmico ou polimérico), a característica é atingir propriedades que não existem nos materiais isolados, fazendo assim com que una duas das melhores características de dois materiais diferentes, os tipos mais comuns de materiais compósitos são os fibrosos e os particulados, um exemplo de compósitos é a união de fibra de vidro com um polímero onde a fibra de vidro trás resistência e rigidez e o polímero flexibilidade. A vantagem desse material é que pode-se criar vários produtos de qualidade com alta resistência mecânica e grande potencial de redução de peso, sua desvantagem é a predisposição a fratura.

2. LIGAÇÃO ATÔMICA Cada átomo tem um núcleo composto por prótons e nêutrons onde os elétrons se encontram em movimento ao redor, neles se encontram as características elétricas, mecânicas, químicas e térmicas dos átomos. Cada partícula subatômica possui cargas diferentes, os elétrons possui sinal negativo, os prótons possuem sinal positivo já os nêutrons são eletricamente neutros. A estrutura interna dos materiais está ligada pela integração de átomo com a força que os átomos unem-se uns aos outros dessa integração podem resultar os estados sólido, líquido e gasoso. Os átomos podem atingir um nível estável ganhando elétrons, perdendo elétrons e compartilhando elétrons, estas características resultam na existência de 3 ligações atômicas sendo elas ligações iônicas, ligação metálica e ligação covalente. A ligação iônica se dá pela

integração entre um elemento eletropositivo e um elemento eletronegativo, a ligação metálica é geralmente encontrada nos metais e são compostas por elementos eletropositivos, a ligação covalente tem facilidade em receber elétrons neste caso a ligação estável ocorre por compartilhamento de elétrons. Os materiais sólidos podem ser classificados de acordo com a regularidade dos seu átomos ou íons estão posicionados um em relação ao outro. Um material pode ser considerado cristalino quando os átomos estão posicionados de forma repetitiva por uma grande distância atômica, a estrutura cristalina depende de como os átomos, íons e moléculas estão posicionados no espaço, nela existem variações estruturais simples como as presentes nos metais e extremamente complexas com as presentes em alguns produtos cerâmicos e poliméricos. Os arranjos atômicos podem ser descritos usando como referência um ponto se repetindo em uma rede de linhas em três dimensões. Porém existem também os defeitos cristalinos que se caracterizam pela imperfeição ou erro na repetição de átomos, íons e moléculas posicionados no espaço, um dos defeitos cristalinos são classificados em defeito puntiformes, defeitos de linhas e defeitos bidimensionais. Defeitos puntiformes esse defeito se descreve por ser um átomo que ocupa um interstício da estrutura cristalina, esses defeitos causam uma grande distorção do reticulado cristalino a sua volta, o defeito de linha é quando uma linha de discordância determina as regiões cisalhadas e não cisalhadas, defeito bidimensional é um tipo de defeito que pode ocorrer durante a solidificação, deformação plástica ou crescimento de grão.

3. PEDRAS NATURAIS O brasil é um grande exportador de pedras, elas se concentram prioritariamente na região sul, as rochas são formadas, em sua maioria, pelas forças da natureza, que podem ser provenientes da dinâmica interna ou externa da Terra. E são compostas por um ou mais minerais arranjados, segundo condições de temperatura e pressão existentes durante sua formação. 3.1 ARDÓSIA Ardósia é uma pedra natural extremamente porosa, segundo a escala de mohs que quantifica a dureza dos materiais a ardósia está classificada como uma pedra pouco resistente tem como característica átomos muito separados fazendo com que seja uma pedra frágil, essa pedra natural tem como vantagem ser uma pedra com bom

colocado antes ou durante a mistura do concreto, em quantidades inferiores da massa de cimento. Possui a função de mudar certas características, sua classificação pode ser baseada na ação, que distingue apenas as ações puramente químicas, físicas ou físico-químicas; ou nos efeitos que tem como base as finalidades procuradas pela sua aplicação. Os principais aditivos são os aceleradores, retardadores, plastificastes, super plastificastes e incorporadores de ar. 4.1 ACELELADORES Denomina-se acelerador o material que, adicionado ao concreto, diminui o tempo de início de pega e desenvolve mais rapidamente as resistências inicias. Este efeito varia com a quantidade de aditivo aplicada e a temperatura ambiente do concreto. Apesar das vantagens, o aditivo pode causar fissuração devido ao calor de hidratação e risco de corrosão nas armaduras. Os produtos químicos mais utilizados são o cloreto de cálcio, cloreto de sódio, carbonatos, silicatos, fluossilicato e hidróxido. O efeito deste procedimento é mais sensível quando o concreto pode ser revibrado durante o período de pega e antes do início do endurecimento. 4.2 RETARDADORES Os retardadores são aditivos que estendem a hidratação inicial dos grãos de cimento, permitindo dessa forma, maior tempo de manuseio do concreto. O seu uso exige uma hidratação maior para evitar a secagem da mistura ainda não endurecida, e aumenta o calor total de hidratação mas a dissipa de forma lenta, gradual e menos intensa. Os principais retardadores são os lignosulfonados, ácidos hidrocarboxilicos e os hidratos de carbono, estes agem sobre o cimento regulando a formação do gel. Os fatores que podem influir no tempo de pega são internos, como variações na composição do cimento, ou externos como a temperatura e quantidade de água na mistura. A ação dos retardadores é basicamente uma ação química, que ocasionalmente pode provocar dilatação e aumentar a retração plástica do concreto devido as às modificações de temperatura e umidade que o concreto esteja sujeito

4.3 PLASTIFICANTES

Os aditivos plastificantes, quando adicionados ao concreto, aumentam o seu índice de consistência e fluidez, mantendo a mesma quantidade de água de amassando, ou ainda a reduzido entre 5 e 15%. Dessa forma, obtém a mesma trabalhabilidade de modo a facilitar o lançamento em locais inacessíveis. Os plastificantes são elaborados a partir de lignousulfonatos, ácidos hidro- carboxílicos ou polimétricos que atuam minimizando a retração, fissuramento e exsudação. Mas quando aplicados em dosagens elevadas, retardada o início da pega, causando assim risco de segregação. 4.4 SUPERPLASTIFICANTES Os ativos superplastificantes são uma categoria especial de agentes redutores de água, eles possuem as mesmas características dos plastificastes, porém sem seus efeitos colaterais. São produzidos a partir de naftalenos sulfonados, melamina formaldeídeos e resinas sintéticas; ou a partir de policarboxilatos. Esses materiais permitem reduções de água na faixa de 25 a 35%. Os superplastificantes diminuem a tensão de cisalhamento e a viscosidade plástica das pastas. Sendo possível concretos auto-adensável, com o aumento da resistência até 40%. É um aditivo que deve ser adicionado à mistura imediatamente antes do lançamento. O seu tempo de atuação depende de diversos fatores, tais como o tipo de superplastificante, cimento, dosagem e forma de uso. Dentro de suas desvantagens encontra-se o risco de segregação da mistura e possível perda da consistência, por o efeito do fluidificante ser num tempo menor que o plastificante. 4.5 INCORPORADORES DE AR Definição: Os aditivos incorporadores de ar são materiais orgânicos, adicionados na água de amassamento do concreto, que promovem a entrada de uma quantidade controlada de ar, na forma de microbolhas, uniformemente dispersas na massa de concreto. Estas bolhas substituem uma parte da areia fina, dessa forma, incorporando melhor a reologia do concreto fresco e facilitando o lançamento.

A argamassa AC-III apresenta alta resistência a tensões de cisalhamento nas interfaces substrato/adesivo e placa cerâmica/adesivo, é especialmente indicada para uso em fachadas, saunas, em piscinas e em ambientes similares diferente dos tipos AC-I e AC-II.

6. RESISTÊNCIA, TRABALHABILIDADE, RETRAÇÃO E ADERÊNCIA DO CONCRETO O concreto é um material indispensável na construção civil, formado pela mistura de areia, brita e água. Logo após a mistura desses materiais, o concreto vira uma massa para ser moldada, que endurece com o tempo. As suas propriedades são classificadas de acordo com o estado que o concreto se encontra, seja fresco ou endurecido. Dentre as mais importantes estão: trabalhabilidade, resistencia, retração e aderência. A trabalhabilidade é uma propriedade que possui a função de identificar o melhor e mais manuseável concreto para determinado serviço ainda no seu estado fresco. Por ela depender de onde o concreto será aplicado se torna muito mais subjetiva do que física. Já a resistencia é avaliada no estado endurecido do concreto pois busca qualificar os esforços mecânicos de compressão do concreto, esse estudo é realizado através de corpos de prova que demoram 28 dias a ficarem prontos. A aderência também é uma propriedade pertencente ao estado endurecido do concreto, a qual permite aderência entre aço e concreto sem que ocorra escorregamento. E por fim, a retração é a diminuição do volume que ocorre no concreto quando ele alcança o seu estado de equilíbrio com o ambiente, ela é processada mais rapidamente até uns 3 a 4 meses e depois mais lentamente. 7. TIPOS DE CONCRETO Existem diversos tipos de concreto devido o aumento da complexidade que a construção civil sem sofrendo no decorrer da historia. Esses tipos se destacam individualmente por diversos fatores, como a estética, custo, mão de obra, resistência mecânica, segurança e durabilidade. 7.1 CONCRETO CONVENCIONAL E CONCRETO BOMBEAVEL O concreto convencional e o concreto bombeavel se distinguem principalmente no transporte que ocorre na obra. O primeiro pode ser transportado por caminhões ou

carinho de mão e ser jogado diretamente na forma, é o mais utilizado nas construções por poder ser aplicado em todos os tipos de estrutura, só exigindo cuidados em relação ao seu tempo de adensamento. Já o concreto bombeaval é conduzido por bombas hidráulicas que o fazem alcançar lugares de difícil acesso e por essa condição deve ser mais fluido; ele reduz o número de mão-de-obra e concede rapidez nas concretagens, mas em contrapartida, implica custos adicionais pelo uso de equipamentos; seu uso é essencial em prédios multiandares. 7.2 CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO E CONCRETO DE ALTA RESISTENCIA INCIAL O concreto de alto desempenho e o concreto de alta resistência inicial se diferenciam por suas respectivas características, enquanto o primeiro é desenvolvido com foco na durabilidade, o segundo busca obtenção de rápida resistência. Não é atoa que uma das principais aplicações do concreto de alto desempenho seja em estruturas com cargas ou tensões de compressão elevadas, estruturas submetidas a ambientes agressivos – ou que necessitem de alta durabilidade. Por essa demanda é exigido cuidado na preparação para que sua durabilidade não fique comprometida além possuir uma aparência pegajosa e alto culto. Em relação ao concreto de alta resistência inicial, é aplicado em industrias de pré moldados, na fabricação de tubos e artefatos de concreto devido a sua rápida resistência adquirida e por das mais velocidade à obra. 7.3 CONCRETO LEVE E CONCRETO CELULAR Tanto o concreto leve quanto o concreto celular possuem a leveza como vantagem mas se diferenciam no modo de ser confeccionado. No primeiro, é adicionado aditivos incorporadores de ar, que dispensam o uso de agregado graúdo e miúdo na composição, e torna de fato o concreto leve, sendo necessário no enchimento de lajes, regularizado de superfícies e envelopamento de tubulações. Já no concreto celular é adicionado espuma a sua mistura, que o causa baixa massa específica e é aplicado em divisoras e paredes por possuir um bom isolamento térmico e acústico. No entanto, ambos os concretos possuem baixa resistência mecânica e menor aderência as armaduras, o que restrigem o seu uso

mas também exige um rigoroso controle de qualidade e seleção cuidadosa dos agregados.

8. CIMENTO PORTLAND Cimento portland é o produto obtido pela pulverização de clínquer constituído essencialmente de silicatos hidráulicos de cálcio, com uma certa proporção de sulfato de cálcio natural, a variedade de cimentos se dá pela adição de certas substâncias que modificam suas habilidades ou modificam seu emprego. Há diferentes tipos de cimento que são produzidos no Brasil. Cada um apresenta uma composição diferente de outro de forma a fornecer ao concreto uma característica diferente como maior trabalhabilidade, durabilidade, resistência, etc. O cimento Portland se apresenta em estado de pó fino, constituído de silicatos e aluminatos de cálcio, praticamente sem cal livre. Estes silicatos e aluminatos complexos, ao serem misturados com água, hidratam-se e produzem o endurecimento da massa, oferecendo elevada resistência mecânica 9. CIMENTO PORTLAND COMUM E COM ADIÇÃO (CP-I E CP-I-S) O CP I recebe este nome porque não possui nenhum tipo de aditivo com exceção do gesso, que é utilizado somente como retardador da pega do cimento para possibilitar mais tempo na aplicação. Sua produção é direcionada para a indústria, na classe de resistência ele está com 25 MPa. O CP-I-S é um tipo de cimento Portland com adição de no máximo 5% de material pozolânico em massa que garante uma menor permeabilidade a este tipo de cimento, é usado em serviços de construção em geral, quando não são exigidas propriedades especiais do cimento, possui a mesma classe de resistência do CP-I, A vantagem desses cimentos é sua versatilidade, a desvantagem é ter um alto custo por ser difícil de ser encontrado no mercado e baixa resistência. Pode ser usado em construções em geral, quando não há contato com sulfatos do solo ou águas subterrâneas. 10.CIMENTO PORTLAND COMPOSTO Cimento portland composto assim conhecido porque tem a adição de outros materiais na sua mistura, o que conferem a este cimento um menor calor de hidratação, ou seja, ele libera menos calor quando entra em contato com a água. O CP-II é apresentado em três opções: CP-II E – cimento portland com adição de escória

de alto-forno; CP-II Z – cimento portland com adição de material pozolânico; e CP-II F – cimento portland com adição de material carbonático – fíler. O CP II-E é um tipo de cimento usado quando há necessidade de que as estruturas tenham um desprendimento de calor moderadamente lento ou que possam ser atacados por sulfatos. O CP II-E é constituído de 94% à 66% de clínquer e gesso e de 6% à 34% de escória granulada de alto forno, sua classe de resistência está entre 25, 32 e 40 MPa, tem como vantagem Baixo calor de hidratação e alta resistência a sulfatos. O CP II-Z é um cimento que geralmente é utilizado em obras marítimas, industriais e subterrâneas por conter de 6% a 14% de pozolana garantindo uma maior impermeabilidade e durabilidade ao concreto produzido com este tipo de cimento. Sua vantagem é a impermeabilidade e durabilidade. O CP II-F é utilizado para várias aplicações como no preparo de argamassas de assentamento, argamassas de revestimento, estruturas de concreto armado, solo- cimento, pisos e pavimentos de concreto, etc. Este tipo de cimento é um composto constituído de 90% à 94% de clínquer e gesso e de 6% a 10% de material carbonático ou filer. A vantagem de usar esse cimento é a sua Versatilidade por poder ser aplicado em várias fases da obra. 11.CIMENTO PORTLAND DE ALTO FORNO (CP III) O CP III é um cimento que pode ser usado tanto na execução de obras de grande porte e agressividade como barragens, esgotos, pavimentação de estradas, pistas de aeroporto, quanto na aplicação de argamassas de assentamento e revestimento, estruturas de concreto armado, concreto protendido, projetado, rolado, dentre outros. Este tipo de cimento contém adição de 35% a 70% de escória em sua composição o que lhe confere maior impermeabilidade e durabilidade, resistência a sulfatos e à expansão além de baixo calor de hidratação, a vantagem desse material é a estabilidade, durabilidade, impermeabilidade, baixo calor de hidratação; maior resistência ao ataque por sulfatos, e maior resistência à tração e à flexão.

12. CIMENTO PORTLAND POZOLÂNICO (CP IV) Este tipo de cimento é constituído de 15% a 50% de material pozolânico por isso é conhecido como Cimento Portland Pozolânico. O concreto produzido com este

de origem térmica, sua classe de resistência está em 25, 32 e 40 MPa. É usada geralmente em obras de grande porte. A característica mais importante do cimento é a classe de resistência a que ele chega aos 28 dias de cura, identificada na embalagem do produto.

16. CIMENTO PORTLAND BRANCO (CPB) Possui coloração branca em função das matérias-primas utilizadas na sua fabricação (caulim no lugar da argila), que possuem baixos teores de óxido de ferro e manganês. Além disso, são observadas condições especiais durante o processo de fabricação. O cimento branco pode ser do tipo estrutural ou não- -estrutural. O CPB estrutural é utilizado em concretos brancos para fins arquitetônicos e é fabricado nas classes de resistência 25 MPa, 32 MPa e 40 Mpa. O CPB não estrutural é utilizado para rejuntamento de azulejos e aplicações não estruturais. Em ambos os casos, o cimento pode ser associado a pigmentos, o que resulta nos concretos coloridos. 17. TIPOS DE AGLOMERANTES O aglomerante é um tipo de material aplicado no ramo da construção com a finalidade de fixar outros materiais entre si. É incialmente um material pulverulento, que quanto aplicado misturado a água, forma uma pasta capaz de provocar aglutinação entre os materiais. São classificados prioritariamente de com acordo com a sua composição ou mecanismo. 17.1 INERTES E ATIVOS Incialmente, os aglomerantes são classificados em inertes e ativos de acordo com o mecanismo de endurecimento. O aglomerante inerte endurece por simples secagem, sendo possível provocar reversibilidade no processo, exemplos desse tipo de aglomerante são a argila e o betume. Já os aglomerantes ativos endurecem através de reações químicas e não possibilitam reversibilidade no processo, sendo assim, mais resistentes, como o cimento.

17.2 AÉREOS E HIDRÁULICOS

Os aglomerantes aéreos e hidráulicos são subdivisões dos aglomerantes ativos. Os aglomerantes aéreos provocam endurecimento somente na presença de ar e conservam a suas propriedades, como o gesso e o cal. Em contrapartida, os aglomerantes hidráulicos processam o seu endurecimento com presença exclusiva da água, e é principalmente representando pelo cimento. 17.3 HIDRÁULICOS SIMPLES, HIDRÁULICOS COMPOSTOS, HIDRÁULICOS COM ADIÇÃO Os aglomerantes hidráulicos por fim, é subdivido em tres grupos: os aglomerantes simples, os aglomerantes com adição e os aglomerantes compostos. O primeiro é composto unicamente por um produto, mas pode variar por possuir adições de componentes em pequena quantidade que procuram melhorar algumas características, esse tipo de aglomerante é representado pelo cimento. Já os aglomerantes com adição possuem uma quantidade superior de aditivos juntamente com o aglomerante simples , busca com objetivo também de aperfeiçoar algumas característica em especifico. E os aglomerantes compostos, por fim, são formados por mistura de subprodutos industriais formando um aglomerante com propriedades especificas e custo relativamente baixo, exemplo deste é o cimento pozolânico.

OLIVEIRA, Juliana. Estudo das Propriedades de argamassas Colantes Submetidas à Saturação e Secagem. 2004. 180 f. Dissertação (Pós-Graduação em Engenharia Civil) – Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, 2004 MAURO, Giovanna. Estudo do Processo Produtivo dos Granitos no Estado do Espírito Santo Objetivando a Aplicação Destes na Construção Civil. 2011. 55 f. Especialização(Curso de Especialização em Engenharia Civil) – Universidade Federal de Minas Gerais Escola de Engenharia, Belo Horizonte, 2011.