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Apostila de MATECO multivix
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ENGENHARIA CIVIL
PROFª: Poline Fernandes Fialho
DISCIPLINA: MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO CIVIL
1º e 2° BIMESTRES
DATA: 22/03/2014
2 Materiais de construção
Sumário
1 Introdução aos materiais de construção ...................................................... 7
1.1 A evolução histórica dos materiais de construção................................. 7
1.2 A classificação dos materiais .............................................................. 10
1.2.1 Classificação técnico-científica ..................................................... 10
1.2.2 Metais ........................................................................................... 10
1.2.3 Cerâmicos..................................................................................... 11
1.2.4 Polímeros...................................................................................... 11
1.2.5 Compósitos ................................................................................... 11
1.2.6 Materiais não convencionais......................................................... 12
1.3 Importância da indústria da construção civil e dos materiais............... 13
2 Propriedades dos materiais de construção ............................................... 16
2.1 Propriedades gerais dos materiais ...................................................... 18
2.2 Características mecânicas dos materiais ............................................ 19
2.3 Classificação dos materiais de construção ......................................... 19
3 NOÇÕES DE GEOLOGIA ......................................................................... 23
3.1 Formação da terra ............................................................................... 23
3.1.1 Origem e ciclo das rochas ............................................................ 23
3.1.2 Classificação das rochas quanto à origem (classificação
geológica): ................................................................................................. 23
3.1.3 Classificação das rochas quanto à constituição mineralógica
(classificação tecnológica): ....................................................................... 25
3.1.4 Emprego das rochas na construção civil ...................................... 25
4 ROCHAS ................................................................................................... 25
4.1 Introdução ........................................................................................... 25
4.2 Origem ................................................................................................ 26
3 Materiais de construção
4.3 As propriedades dos minerais ............................................................. 27
4.3.1 Físicas: ......................................................................................... 27
4.3.2 Óticas ........................................................................................... 27
4.3.3 Mecânicas..................................................................................... 27
4.3.4 Químicas....................................................................................... 28
4.3.5 Outras ........................................................................................... 29
4.4 Uso das rochas na construção civil ..................................................... 29
4.4.1 Principais tipos de rochas (NBR 6502, 1995) ............................... 32
5 AGREGADOS ........................................................................................... 33
5.1 Introdução ........................................................................................... 33
5.2 Definição do agregado ........................................................................ 34
5.3 Classificação dos agregados quanto à origem .................................... 34
5.4 Amostragem de agregados ................................................................. 36
5.5 Classificação dos agregados quanto à dimensão dos grãos .............. 36
5.6 Classificação dos agregados quanto à massa específica ................... 40
5.7 Classificação dos agregados quanto à forma dos grãos ..................... 41
5.8 Formas de obtenção dos agregados ................................................... 41
5.9 Propriedades mecânicas dos agregados ............................................ 45
5.10 Substâncias nocivas presentes nos agregados ............................... 45
5.11 Caracterização dos agregados ........................................................ 47
5.12 Uso dos agregados .......................................................................... 49
5.13 Definição dos agregados, de acordo com a NBR 9935 (ABNT, 2011)
49
6 NORMALIZAÇÃO...................................................................................... 51
6.1 Finalidade ............................................................................................ 51
6.2 Entidades Normalizadoras .................................................................. 51
4 Materiais de construção
6.3 Vigência de uma Norma ...................................................................... 52
6.4 Tipos de Normas ................................................................................. 52
6.5 Código de uma Norma ........................................................................ 52
6.6 Elaboração de uma Norma.................................................................. 52
7 AGLOMERANTES .................................................................................... 53
7.1 – Definição e uso ................................................................................. 53
7.1 – Classificação dos aglomerantes ....................................................... 53
7.2 – Conceito de pega ............................................................................. 53
7.3 Cal ....................................................................................................... 54
7.3.1 Cal Virgem .................................................................................... 54
7.3.2 Extinção da cal ............................................................................. 55
7.3.3 Cal hidratada ................................................................................ 55
7.3.4 Cal Hidráulica ............................................................................... 56
7.3.5 Aplicação da cal ............................................................................ 56
7.4 Gesso .................................................................................................. 56
7.6 – Cimento Portland ................................................................................. 57
7.4.1 Composição do cimento Portland ................................................. 58
7.4.2 Principais tipos de cimento Portland ............................................. 61
7.4.3 Embalagem, recebimento e estocagem dos cimentos Portland ... 64
7.4.4 Aplicações dos cimentos Portland ................................................ 65
8 ARGAMASSAS ......................................................................................... 65
8.1 Definição e uso.................................................................................... 65
8.2 Classificação das argamassas ............................................................ 66
8.2.1 Segundo a dosagem: .................................................................... 66
8.2.2 Segundo o emprego: .................................................................... 66
8.2.3 Segundo a consistência: ............................................................... 67
5 Materiais de construção
8.2.4 Segundo o tipo de aglomerante: ................................................... 67
8.2.5 Argamassas de assentamento ..................................................... 68
8.2.6 Argamassas de revestimento ....................................................... 69
8.3 Dosagem ............................................................................................. 70
8.4 Preparação das argamassas............................................................... 70
8.5 Patologias das argamassas de revestimento ...................................... 71
9 CONCRETO .............................................................................................. 73
9.1 Definição e uso.................................................................................... 73
9.2 Propriedades do concreto ................................................................... 74
9.2.1 Propriedades do Concreto Fresco ................................................ 74
9.2.2 Propriedades do Concreto Endurecido ......................................... 76
9.3 Produção do Concreto ........................................................................ 78
9.3.1 Dosagem do concreto ................................................................... 79
9.3.2 Mistura ou amassamento.............................................................. 80
9.3.3 Transporte .................................................................................... 81
9.3.4 Lançamento .................................................................................. 81
9.3.5 Adensamento ................................................................................ 82
9.3.6 Cura .............................................................................................. 82
10 Materiais cerâmicos ................................................................................ 83
10.1 Introdução ........................................................................................ 83
10.2 Definição .......................................................................................... 83
10.3 Constituintes da Argila ..................................................................... 84
10.3.1 Propriedades das argilas ........................................................... 84
10.4 Classificações .................................................................................. 86
10.4.1 Cerâmica Vermelha ................................................................... 86
10.4.2 Materiais de Revestimento (Placas Cerâmicas) ........................ 86
6 Materiais de construção
10.4.3 Cerâmica Branca ....................................................................... 86
10.4.4 Materiais Refratários ................................................................. 87
10.4.5 Isolantes Térmicos .................................................................... 87
10.4.6 Fritas e Corantes ....................................................................... 88
10.4.7 Abrasivos ................................................................................... 88
10.4.8 Cerâmica de Alta Tecnologia/ Cerâmica Avançada .................. 88
10.5 Matérias-primas ............................................................................... 89
10.6 Caracterização das argilas ............................................................... 89
10.7 Processo de Fabricação .................................................................. 90
10.7.1 Preparação da Matéria-Prima ................................................... 90
10.7.2 Preparação da Massa ............................................................... 90
10.7.3 Moldagem ou conformação das peças ...................................... 91
10.7.4 Tratamento Térmico .................................................................. 92
10.7.5 Acabamento .............................................................................. 92
10.7.6 Esmaltação e Decoração .......................................................... 92
10.8 Componentes utilizados para a construção de alvenarias ............... 93
Referências ...................................................................................................... 96
7 Materiais de construção
1 INTRODUÇÃO AOS MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO
1.1 A evolução histórica dos materiais de construção
A evolução e utilização dos materiais de construção que possibilitaram a
humanidade abrigo, segurança, conforto, flexibilidade, estética, entre outros,
continuam até os dias atuais com requintes favorecidos pela evolução de
materiais e técnicas. (ANDRADE e AFONSO, 2009)
A história de materiais de construção acompanha a própria história do homem.
A importância dos materiais na história do homem é tal que, nos primórdios, ela
foi dividida conforme a predominância do uso de um ou de outro: Idade da
Pedra, Idade do Bronze (figura 1.1): ou por seus melhoramentos: Idade da
Pedra Lascada e Idade da Pedra Polida (BARROS, 2011).
Figura 1.1 – Stonehenge (2075 a.C.): monumento megalítico da Idade do Bronze, no condado de Wiltshire, na Inglaterra. Fonte: Isaia, 2007.
No início, nas civilizações primitivas, o homem empregava os materiais assim
como os encontrava na natureza: não os trabalhava. Mas, em pouco tempo, foi
aprendendo a modelá-lo e adaptá-lo melhor às suas necessidades. Até a
época dos grandes descobrimentos, a madeira e o barro, eram os mais
utilizados e em menor escala, metais e fibras vegetais (VERÇOZA, 1987).
Com o passar dos tempos novas necessidades foram agregadas ao modo de
habitar. Inicialmente, nômades, vivendo da coleta que o ambiente
proporcionava: pesca, caça e frutas. Com o esgotar das reservas de alimentos,
migravam para lugares que pudessem satisfazer suas necessidades. Com as
alterações climáticas e a escassez de alimentos o homem passou a fixar-se à
8 Materiais de construção
terra por períodos mais longos, cultivando, domesticando animais e outras
atividades afins, desenvolvendo novas maneiras de edificar (figura 1.2).
Nas civilizações da pré-história e antiguidade: Mesopotâmia, Egito, Grécia,
Roma, entre outras, a evolução nas utilizações e diversificações de materiais
se deram a passos lentos, principalmente na pré-história. Segundo Verçoza
(1987), até a altura da época dos grandes descobrimentos a técnica se resumia
em modelar os materiais encontrados. Mas a partir do Império Romano foram
incrementados outros materiais além dos tradicionalmente utilizados e por isso
foi possível a construção da cúpula do Panteão com 43,2 m de altura sem
nenhum pilar de sustentação (figura 1.3).
Figura 1.2 - Réplica de habitações típicas do final do período Neolítico (entre 10.000 a.C. a 8.000a.C.) Fonte: Andrade e Afonso, 2009
Figura 1.3 – Cúpula do Panteão Fonte:http://kayeandjose.blogspot.com/2009/03/cupula-do-panteao.html
Com a queda de Roma e início da Idade Média, as construções passaram a ter
um caráter religioso, igreja, catedrais, mosteiros, eram as únicas que mereciam
destaques, porém, o homem comum ainda mantinha o hábito de construções
que suas posses e disponibilidades de materiais permitiam. Com o fim da Idade
Média e início do Renascimento, marcado pela ruptura com os conceitos em
fazer Arquitetura e Urbanismo, incorporou desenvolvimento de sistemas,
recursos tecnológicos e emprego de novos materiais. Porém, o período
Barroco com sua monumentabilidade e excesso de ornamentação,
empregaram vários materiais que evoluíram de outros períodos, como por
exemplo: as argamassas. No início do século XIX, o Neoclássico contou com
grandes avanços tecnológicos propiciado pelo início da Revolução Industrial,
onde várias técnicas e materiais foram desenvolvidos e constantemente são
aprimorados até os dias de hoje. A necessidade de satisfazer as exigências do
9 Materiais de construção
homem moderno, com melhor qualidade de vida, trabalho, conforto e
segurança, o crescimento populacional em franca ascensão, os espaços
urbanos foram tornando-se cada vez menores, áreas agriculturáveis mais
distantes, fenômenos do transporte motorizado, rodovias e outros avanços,
impôs uma nova forma de conviver com o espaço construído e urbanizado
(ANDRADE e AFONSO, 2009).
Através dos anos, os materiais e técnicas de construção foram mudando,
assim como os padrões requeridos para o uso dos materiais: maior resistência,
maior durabilidade, menor manutenção e melhor aparência. Como por
exemplo, o caso do concreto, que surgiu da necessidade de um material
resistente como a pedra, mas de moldagem fácil como o barro, ao que
respondeu, inicialmente, a pozolana, uma mistura de barro com cal gorda,
muito semelhante ao concreto atual.
Figura 1.4 - Vitra Design Museum Fonte:http://www.urbanocultural.com/2010/08/sistemas-estruturais-ii-estrutura-de.html
Figura 1.5 – Museu de arte moderna de São Paulo – MASP Fonte:http://t2.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcSstMmFU3fWNJO0t6HK6-jFsGtWFA1lNSvO7p-0zkTUQIY0hMg3
Depois surgiu a necessidade de estruturas capazes de vencer vãos maiores,
ao que se desenvolveu o concreto-ferro, hoje concreto armado (figura 1.4). A
partir de então começaram as pesquisas sobre os aços e hoje, tem-se o
concreto protentido em diversas estruturas como o MASP em São Paulo (figura
1.5). Ou como os casos das madeiras e rochas, que em virtude de todas as
imperfeições naturais e extração limitada, encontram cada vez mais
concorrência com os materiais industrializados que muitas vezes substituem
com vantagens os elementos naturais.
10 Materiais de construção
A arquitetura Moderna e Pós-moderna, impulsionada pelo grande avanço
tecnológico, nas mais diversas áreas de conhecimento aplicado ao construir,
possibilitou a verticalização das construções, onde, uma gama de novos
materiais é incorporada a cada dia, satisfazendo as necessidades técnicas,
impostas em novos desafios. A introdução da informática, eletrônica, micro-
eletrônica, altas tecnologias, nano tecnologias, introduzidas, para obtenção de
novos materiais e aprimoramento dos existentes, continua impondo pesquisas
constantes e buscas incansáveis de aprimoramentos.
1.2 A classificação dos materiais
1.2.1 Classificação técnico-científica
Tradicionalmente, segundo a microestrutura, os materiais sólidos são
agrupados em três classes: metais, cerâmicos e polímeros, com base na
composição química e na estrutura atômica. Além desses existem ainda outros
importantes três grupos: os compósitos, os semicondutores e os biomateriais.
Além dos materiais não convencionais.
1.2.2 Metais
Os metais são compostos de combinação de elementos metálicos que formam
ligações metálicas. Dos 92 elementos químicos da tabela periódica
encontrados na natureza, 70 têm caráter metálico predominante. As
propriedades dos metais derivam dessa sua constituição, ou seja, são bons
condutores de eletricidade e de calor, são muito resistentes e deformáveis,
razão pela qual seu uso é bastante extensivo em aplicações estruturais, em
especial de ferro e alumínio (ISAIA, 2007).
Figura 1.6 - Metais Fonte:http://www.leometais.com.br/imagens/metais-latao-chumbo-aluminio-inox.jpg
Figura 1.7 – Cerâmica vermelha Fonte:http://www.manfredinieschianchi.com
11 Materiais de construção
1.2.3 Cerâmicos
A argila foi o primeiro material manipulado intencionalmente pelo homem, ao
redor do oitavo milênio a.C., por meio de operação de queima (sinterização),
que a transformava de um material plástico em outro com grande resistência.
Dessa forma, tornou-se possível a fabricação de utensílios domésticos e outros
que tiveram grande impacto sobre a vida da sociedade daquela época. Os
vidros, também classificados como materiais cerâmicos já eram fabricados ao
redor de 4000 a.C., no Egito.
As cerâmicas são formadas por espécies químicas metálicas e não metálicas,
com ligações iônicas e covalentes com elétrons ligados em posições definidas
e fixas, o que lhes confere propriedades características. Uma dessas
propriedades é a resistência mecânica, até maior que a dos metais. Apresenta
baixa deformação na ruptura, o que lhes confere fragilidade, propriedade
oposta à tenacidade dos metais. São também estáveis à altas temperaturas,
resistentes ao ataque químico e isolamento elétrico. As cerâmicas tradicionais
são produtos de custo relativo baixo e apresentam como desvantagem sua
massa que é relativamente elevada (ISAIA, 2007).
1.2.4 Polímeros
Os polímeros, macromoléculas orgânicas formadas pela união de substâncias
simples, chamadas monômeros, podem ser de origem natural ou
sintética(figura 1.8). Os polímeros naturais são conhecidos desde os primórdios
da humanidade quando o homem primitivo utilizou produtos de origem animal
ou vegetal, como madeira, fibras têxteis (algodão e lã), crinas, ossos, couros,
borracha natural e outros produtos da natureza. Os polímeros possuem baixa
resistência mecânica, são difíceis de reparação e vantagens como o baixo
custo e baixa densidade (ISAIA, 2007).
1.2.5 Compósitos
Os materiais compósitos são a união de dois ou mais materiais com o objetivo
de obterem-se propriedades especiais não apresentadas isoladamente pelos
seus componentes por meio da utilização de métodos convencionais. Existem
compósitos naturais tradicionais, como a madeira em que a matriz e o reforço
são poliméricos. No concreto estrutural (figura 1.9), tanto a matriz à base de
12 Materiais de construção
pasta de cimento e agregados são materiais cerâmicos, podendo ainda se
utilizadas barras de aço para aumentar a resistência à tração (ISAIA, 2007).
Figura 1.8 – Polímeros Fonte:http://ovicor.pt/images/tubo_pvc.jpg
Figura 1.9 - Compósito
1.2.6 Materiais não convencionais
Por questões de sustentabilidade do planeta, alguns setores da construção têm
desenvolvido projetos e utilizado materiais ecologicamente mais corretos, além
de utilizar maior quantidade de resíduos e de materiais e produtos reciclados.
Os materiais sustentáveis não convencionais, como terra crua (figura1.10), as
fibras vegetais (sisal, coco, piaçava), tijolos de barros crus (adobe), bambu
(figura 1.11), resíduos agrícolas e industriais estão sendo utilizados com o
intuito de economizarem recursos de qualquer fonte e contribuir, assim, para a
sustentabilidade dos nossos ecossistemas (ISAIA, 2007).
Figura 1.10– Residência construída em taipa de pilão Fonte: extraída de Isaia, 2007
Figura 1.11– Residência construída com bambu Fonte:http://www.recriarcomvoce.com.br/blog_recriar/wp-content/uploads/2011/01/bambu02.jpg
13 Materiais de construção
1.3 Importância da indústria da construção civil e dos materiais
Não existe atividade humana em que a construção civil não esteja presente
para suprir a demanda por maior quantidade de bens e serviços requeridos
pela crescente população mundial.
A construção civil é uma atividade-meio para que seja alcançado o
desenvolvimento social e econômico das nações. Sua importância é também
fundamental na manutenção da sustentabilidade visto que o setor é o maior
consumidor de recursos naturais e degradação do meio ambiente.
Para tentar minimizar esse prejuízo pode-se reduzir o consumo de materiais e
de matérias primas.com as seguintes ações:
Aperfeiçoamento dos projetos para que o consumo de materiais seja otimizado;
Substituição de materiais tradicionais com elevado conteúdo energético ou
descarte por outros com melhor eficiência de relação energia/massa;
Aumento da durabilidade dos materiais pela escolha daqueles com melhor
desempenho e, maior vida útil dos sistemas ou da construção como um todo;
Redução da geração de resíduos e sua reutilização através da reciclagem.
Esta em vigor a lei de crimes ambientais (lei 6938/98), que responsabiliza o
gerador do resíduo pela sua deposição final. Além da lei nº 12.305, de 2 de
agosto de 2010.que institui a Política Nacional de Resíduos Sólidos e em seu
capítulo II art. 6o parágrafo VIII que tem como um dos princípios o
reconhecimento do resíduo sólido reutilizável e reciclável como um bem
econômico e de valor social, gerador de trabalho e renda e promotor de
cidadania.
Os principais desafios da construção sustentável foram sintetizados no
diagrama da figura 1.12. Quanto ao uso de materiais, as principais diretrizes
são canalizadas para o uso de materiais renováveis ou recicláveis, tais como
reuso de entulho, reciclagem do concreto e uso de adições minerais, como
cinza volante e fílers. Os principais desafios hoje a serem vencidos são o
seguinte:
14 Materiais de construção
Na fase de projeto: escolha de materiais renováveis ou recicláveis, de
desmonte fácil, com medidas padronizadas, não tóxicos e cuja fabricação exija
pouca energia;
Nas fases de construção: uso de materiais locais e reutilização de peças
aproveitáveis, construção com enfoque modular, rotulagem dos componentes
para facilitar a remoção seletiva e reciclagem, introdução de padrões de
qualidade para materiais reciclados e uso dos manuais de operação e
manutenção;
Na fase de desconstrução: novas técnicas para desconstrução e demolição
para facilitar a reciclagem e reutilização dos materiais de construção;
Dos fabricantes: maior responsabilidade para com seus produtos, do início ao
fim da sua linha de produção.
15 Materiais de construção
Figura 1.12: Aspectos e desafios da construção sustentável
Fonte: extraída de Isaia, 2007
Para fechar esse ciclo então é de fundamental importância que os profissionais
técnicos em edificações conheçam bem os materiais a especificar garantindo
assim o uso mais racional dos materiais e uma natureza mais preservada.
16 Materiais de construção
2 PROPRIEDADES DOS MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO
Para os profissionais técnicos em edificações, o conhecimento dos materiais e
suas propriedades é imprescindível para a orientação da escolha entre eles. O
conhecimento detalhado do material especificado é fundamental para a
argumentação do profissional para a sua escolha. A opção por um ou outro
material pode até mesmo definir a conceituação de seu projeto: a forma, o uso
e a função de um espaço estão diretamente relacionados ao tipo de material
que irá compor este ambiente.
Para os consumidores finais destes produtos, os contratantes dos serviços e
usuários dos espaços, o desconhecimento sobre os novos materiais – de suas
reais propriedades, quando comparados aos tradicionais – gera insegurança e,
até mesmo certo descrédito. Muitas vezes, este opta por manter o
convencional, ao contrário de arriscar algo que não conhece, ou não encontra
informações precisas e imparciais a respeito.
Quando por desconhecimento do profissional, os materiais são mal
empregados ou especificados erroneamente para o uso, acabam gerando
gastos maiores, prejudicando a durabilidade e funcionalidade dos espaços que
compõem, chegando ao extremo de causar patologias incuráveis, senão pela
remoção deste material.
Para evitar tais fatos vamos nesta disciplina conhecer os materiais de
construção e entender sobre suas propriedades.
Para facilitar o vocabulário vamos definir algumas propriedades dos materiais
nos itens abaixo.
A. Dureza
Pode ser explicada como a resistência a qual um material tem de aguentar o
entalhe (risco), também indica o quanto a superfície é resistente a impactos.
B. Plasticidade
Propriedade de um corpo mudar de forma, sem que o mesmo consiga voltar ao
seu estado normal após ser submetido a uma tensão.
17 Materiais de construção
C. Durabilidade
É seu tempo de vida útil do material ou o quanto ele pode durar.
D. Desgaste
É um processo sofrido pelos materiais através do qual vão perdendo a sua
resistência, um exemplo é o seu próprio uso cotidiano ou não.
E. Elasticidade
É a propriedade que permite que ele deforme e volte a forma normal ou de
origem.
F. Ductilidade
Quantia de alongamentos antes da ruptura de um corpo quando esta sofrendo
deformação plástica. Quanto mais dúctil um material, maior a deformação de
ruptura. O contrario de ductilidade é a fragilidade.
G. Tenacidade
Tenacidade é a capacidade que o material tem para absorver impactos –
impacto é um carregamento de curta duração (instantânea) ao qual o corpo é
submetido.
Tenacidade é a capacidade de o material absorver energia devido à
deformação até a ruptura.
Segundo a tenacidade um mineral pode ser:
Ø Friável: reduzido a pó com facilidade (frágil; quebradiço);
Ø Maleável: facilmente transformado em lâminas;
Ø Séctil: cortado com um canivete;
Ø Dúctil: transformado em fios
Ø Flexível: pode ser dobrado, mas não recupera a sua forma anterior;
Ø Elástico: pode ser dobrado, mas recupera a sua forma anterior.
DUREZA ≠ TENACIDADE
18 Materiais de construção
2.1 Propriedades gerais dos materiais
A relação entre a massa e o volume dos materiais permite caracterizar
objetivamente alguns materiais. A massa corresponde à quantidade de matéria
contida num corpo e a unidade utilizada para quantificar é o quilograma (kg). A
massa é proporcional ao peso do mesmo corpo quando estas duas grandezas
são aferidas no mesmo local, isto porque o peso de um corpo corresponde à
força com que a sua matéria é atraída para o centro da Terra. A unidade
utilizada para quantificar o peso de um corpo é quilograma força (kgf). A partir
destas duas propriedades podem ser definidas outras grandezas tais como:
A. Volume aparente, V (ou volume total)
na quantificação do volume aparente de um corpo consideram-se o volume de
matéria e o volume dos vazios nele encontrados:
V=Vr+Vv (1)
Em que:
V - Volume aparente (m3)
Vr - Volume absoluto (m3)
Vv - Volume de vazios (m3)
B. Volume absoluto, Vr (ou volume real)
Corresponde ao volume ocupado pela matéria, não se considerando o volume
de vazios desse corpo;
Vr=V - Vv (2)
C. Massa unitária (estado solto)
Corresponde à massa de um corpo por unidade de volume aparente desse
corpo (K/m3).
D. Massa específica (estado compactado)
É a relação entre a massa de um corpo e o volume absoluto (real) desse corpo
(K/m3).
19 Materiais de construção
E. Densidade
Relaciona a massa de um corpo com a massa de igual volume de água a uma
temperatura de 4ºC;
F. Porosidade
Corresponde ao quociente entre o volume de vazios e o volume aparente
(expresso em %).
2.2 Características mecânicas dos materiais
O dimensionamento estrutural de uma edificação só é possível quando se
conhecem perfeitamente as propriedades mecânicas dos materiais que vão ser
utilizados na sua construção.
De uma forma muito simples, pode-se afirmar que o cálculo estrutural de um
edifício consiste na definição de áreas capazes de resistir a uma determinada
solicitação (por exemplo, a uma carga, à ação do vento ou à ação de um
sismo).
Qualquer corpo quando é submetido à ação de uma solicitação exterior (força
ou momento) sofre uma deformação (figura 2.1). As deformações podem ter
caráter reversível ou irreversível. No primeiro caso, quando a força externa
deixa de ser aplicada, o corpo retoma a sua forma inicial.
Figura 2.1 – Esforços Mecânicos Fonte: Barros, 2011
2.3 Classificação dos materiais de construção
Os materiais de construção podem ser classificados segundo diversos critérios.
Seguidamente apresentam-se alguns critérios de classificação segundo REIS
(2008).
20 Materiais de construção
Quadro 2.1 – Classificação dos materiais relativamente à aplicação
Quadro 2.2 – Classificação dos materiais relativamente à origem
21 Materiais de construção
Quadro 2.3 – Classificação dos materiais relativamente à natureza
22 Materiais de construção
Por cozedura
com formação de fase vítrea
Cerâmicos não
refratários tradicionais
Tijolos, grés
e porcelanas
Cerâmicos refratários
Enfornados
Não
enfornados
Ligantes hidráulicos
Cales
Cimento
sem formação de fase vítrea Óxidos cerâmicos
puros; refratários de
carbono e grafite.
Por fusão
Vidros;
Vitrocerâmica;
Esmaltes.
Quadro 2.4 – Classificação dos materiais relativamente ao aquecimento.
23 Materiais de construção
3 NOÇÕES DE GEOLOGIA
3.1 Formação da terra
3.1.1 Origem e ciclo das rochas
Todas as ROCHAS originam-se no estado ÍGNEO ou MAGMÁTICO. As
ROCHAS no estado ÍGNEO são ejetadas através dos vulcões. O material se
resfria e também sofre desgaste. O ciclo de formação das rochas pode ser
representado (figura 3.1):
Figura 3.1 – Ciclo das Rochas
Fonte:http://www.profpc.com.br/ciclorochas3.JPG
Ø o magma quente se derrama na superfície como lava, solidifica e forma a rocha ígnea;
Ø o intemperismo altera as características das rochas quando expostas; Ø os agentes de erosão movimentam o material, e ocorre a deposição dos
sedimentos que podem se transformar em rocha sedimentar; Ø qualquer rocha pode sofrer alteração em ambientes de alta P e T
(metamorfismo), gerando rochas metamórficas.
3.1.2 Classificação das rochas quanto à origem (classificação geológica):
a) Rochas Ígneas ou Magmáticas - Formadas pela solidificação do
magma
Podem ser divididas em:
Ø -Intrusivas, plutônicas ou abissais: quando se solidificaram a grandes
profundidades;
24 Materiais de construção
Ø -Extrusivas, vulcânicas ou efusivas: quando se solidificaram na
superfície do solo.
A rocha magmática plutônica mais comum é o GRANITO. A rocha efusiva mais
comum é o BASALTO.
Figura 3.2 – Granito Figura 3.3 – Basalto
b) Rochas Sedimentares - Resultado de uma série de processos que
ocorrem na superfíciedo planeta e se iniciam pelo intemperismo das
rochas expostas àatmosfera.
Apresentam camadas distintas em conseqüência de sucessivas deposições de
partículas ao decorrer do tempo. Rochas Sedimentares mais comuns:
Conglomerado; Folhelho; Filito; Calcário; Argila; Argilito; Arenito.
Conglomerado Folhelho Filito Calcário
Figura 3.4 – Rochas Sedimentares
Argila Argilito Arenito Figura 3.5 – Rochas Sedimentares
25 Materiais de construção
a) Rochas Metamórficas - Resultado da transformação de qualquer tipo
de rocha quandoem condições de pressão e temperatura muito distintas
daquelasonde ela se formou.
Ø Mármore - (metamorfismo do calcário)
Ø Gnaisse - (metamorfismo do granito)
Ø Ardósia - (metamorfismo do xisto)
Mármore Gnaisse Ardósia
Figura 3.5 – Rochas metamórficas
3.1.3 Classificação das rochas quanto à constituição mineralógica (classificação tecnológica):
a) Rochas Silicosas: predomínio da sílica (SiO2), em geral, sob a forma de
quartzo;
b) Rochas Calcárias: predomínio do calcário (CaCO3);
c) Rochas Argilosas: formadas pela desagregação do feldspato das
rochas ígneas.
3.1.4 Emprego das rochas na construção civil
As rochas representam bens minerais de grande importância para a
humanidade. São utilizadas das mais diversas formas, como por exemplo, nas
áreas de construção civil, rocha ornamental e brita.
4 ROCHAS
4.1 Introdução
O estudo das rochas e minerais é de extrema importância por ser a rocha o
material de origem da maioria dos solos, e seus minerais a fonte principal dos
nutrientes para as plantas.
A crosta terrestre é formada essencialmente de rochas, cujos constituintes são,
na maioria das vezes, os minerais.
26 Materiais de construção
Minerais, do latim minera, são compostos químicos naturais, formados a partir
de diversos processos físico-químicos que operaram na crosta terrestre.
Geralmente são sólidos, somente a água e o mercúrio que se apresentam no
estado líquido, em condições normais de temperatura e pressão.
As rochas são corpos sólidos formados através da agregação de materiais
minerais, podendo tais corpos, serem formados de um ou vários tipos de
minerais e que constituem a parte essencial da crosta terrestre. A NBR 6502
(ABNT, 1995) define rocha como: material sólido, consolidado e constituído por
um ou mais minerais, com características físicas e mecânicas específicas para
cada tipo.
As rochas que compõem a superfície terrestre podem apresentar diferentes
aspectos, os quais estão ligados a determinados fatores como: composição
química, origem, textura, estrutura, cobertura vegetal, tempo geológico, tipo de
clima, etc. Esses fatores interferem nas diferenciações que as rochas
superficiais possam apresentar.Especialistas como geólogos mineralogistas,
geógrafos e engenheiros classificaram as rochas baseados principalmente em
sua origem, composição química, textura e estrutura.
4.2 Origem
A Terra é constituída de camadas de composições semelhantes: além da
atmosfera e da hidrosfera, reconhecem-se três camadas: LITOSFERA, MANTO
e NÚCLEO. No Quadro 4.1 apresentam-se as principais características da
estrutura da terra.
Quadro 4.1 - Nome e principais características químicas e físicas da estrutura
da terra.
Nome Característica química Característica física
Atmosfera N2, O2, H2O, CO2, gases inertes Gasosa
Hidrosfera Água doce e salgada, neve e gelo Líquida e parte sólida
Litosfera Rochas de silicatos Sólida
Manto Silicatos (Mg, Fe), SiO4; sulfetos e óxidos de
ferro Sólida
Núcleo Liga de ferro e níquel Parte externa líquida e
interna, possivelmente, sólida
27 Materiais de construção
A litosfera ou crosta terrestre é a camada mais delgada e superficial,
representando 0,375% da massa da Terra. Sua espessura varia entre 10 e 13
km nas regiões oceânicas e, em média é de 35 Km nas regiões continentais,
alcançando até 60 Km nas regiões de montanhas.
Os principais minerais que ocorrem na litosfera são: feldspato, piroxênios,
anfibólios, quartzo, micas, cloritas, sulfatos, argilominerais, carbonatos,
olivinas, óxidos, hidróxidos e halóides.
A porção mais volumosa (80%) de todas as geosferas é o Manto. Divide-se em
Manto Superior e Manto Inferior. Situa-se logo abaixo da Crosta e estende-se
até quase a metade do raio da Terra. O Manto é grosseiramente homogêneo
formado essencialmente por rochas ultrabásicas e oferece as melhores
condições para a propagação de ondas sísmicas.
O Núcleo é a zona mais interior da Terra e corresponde, aproximadamente, a
1/3 da sua massa. Contém principalmente elementos metálicos (ferro e níquel).
4.3 As propriedades dos minerais
A identificação do mineral se faz tendo em conta propriedades físicas e
químicas
4.3.1 Físicas:
• Óticas: cor, brilho, traço, • Mecânicas: clivagem, dureza, tenacidade, • Outras: densidade, magnetismo
4.3.2 Óticas
a) Cor é a propriedade física mais importante, mas por não ser constante deve ser usada com cautela na identificação de minerais. Pode ser classificada como:
b) Brilho é a aparência geral da superfície de um mineral à luz refletida. Pode ser metálico (pirita e galena), não-metálico: vítreo (quartzo), sedoso (amianto), resinoso (âmbar) e submetálico quando for difícil caracterizar.
c) Traço é a impressão deixada ao riscar numa pedra polida branca. A Magnetita possui traço preto; hematita, traço vermelho; goetita, traço marrom-avermelhado; galena traço preto acinzentado.
4.3.3 Mecânicas
a) Clivagem: um mineral possui clivagem quando se fende segundo direções paralelas e constantes.
b) Dureza é a resistência do mineral ao risco. Um mineral mais duro certamente irá riscar um menos duro e, quando não riscar e nem ser
28 Materiais de construção
riscado, terão certamente a mesma dureza. A escala de Mohs estabelece valores de 1 a 10 de dureza para os minerais.
Quadro 4.2– Escala de Mohs
c) Tenacidade é a resistência que um mineral oferece ao ser rompido,
esmagado, curvado ou rasgado, em resumo, é a sua coesão.
Ø Quebradiço ou frágil: o mineral se rompe ou pulveriza com facilidade.
Ex: quartzo.
Ø Maleável: pode ser transformado em lâminas ao ser martelado. Ex:
cobre, ouro e prata.
Ø Suctil: quando pode ser cortado em aparas delgadas com um canivete.
Ex: cobre, estibinita.
Ø Dúctil: quando pode ser estirado em fios. Ex: prata.
Ø Flexível: quando se curva, mas não retorna a forma primitiva quando a
pressão cessar. Ex: talco.
Ø Elástico: quando depois de encurvado retorna a posição original ao
cessar a pressão. Ex: micas.
4.3.4 Químicas
a) Estrutura química - é o estado cristalino, é a disposição dos átomos,
que leva a formação de formas geométricas definidas. São conhecidos
os sistemas: cúbico (galena, pirita, halita e sal de cozinha), tetragonal
(zircônio, rutílio e cassiterita), hexagonal (quartzo, calcita e turmalina),
29 Materiais de construção
ortorrômbico (enxofre e olivina), monoclínico (gipsita e micas) e triclínico
(plagioclásios e feldspatos).
b) Propriedades químicas - resultam da constituição química do mineral.
Ouro, diamante e enxofre são constituídos por um elemento químico.
Através da composição química pode-se identificar a presença ou não
de alguns minerais. Por exemplo, a reação à água oxigenada, volume
30, significa presença de enxofre, e a reação ao ácido sulfúrico à
presença de carbonatos.
4.3.5 Outras
a) Densidade ou peso específico é a relação entre o peso do material
comparado com o peso de igual volume de água a 4°C. Facilita o
reconhecimento do mineral por ser uma característica mais ou menos
constante.Exemplos:
Mineral Peso específico Quartzo 2,65 g cm-3 Ferro 7,30 g cm-3 Calcita 2,75 g cm-3 Ouro 19,40 g cm-3 Galena 7,50 g cm-3 Halita 2,20 g cm-3 Mercúrio 13,60 g cm-3
b) Magnetismo é a atração pelo ímã que ocorre em poucos minerais. Ex:
magnetita e pirrotita.
4.4 Uso das rochas na construção civil
As rochas representam bens minerais de grande importância para a
humanidade. São utilizadas das mais diversas formas, como por exemplo, nas
áreas de construção civil, rocha ornamental, brita.
O mercado de rochas ornamentais compreende os mármores, granitos e outras
rochas de revestimento, reconhecidos segundo suas respectivas conceituações
comerciais, a saber:
a) Mármores: rochas calcárias ou dolimíticas que possam receber
desdobramento, seguido de polimento, apicotamento ou flameamento;
30 Materiais de construção
b) Granitos: qualquer rocha não calcária ou dolomítica, que apresenta
boas condições de desdobramento, seguido de polimento, apicotamento
ou flameamento;
c) Rochas de Revestimento: compreendem outros materiais de
revestimento na construção civil, não sujeitos a processo industrial de
desdobramento de blocos, tais como: ardósias, arenitos, basaltos,
gnaisses além de outras passíveis de serem extraídas já em forma
laminada ou que sejam utilizadas em revestimento.
Por suas características naturais intrínsecas, as rochas não precisam para seu
emprego mais que a extração e sua transformação em formas e/ou elementos
adequados aos usos projetados.Para tanto, torna-se indispensável o
conhecimento das suas características petrológicas, químicas e mecânicas
além dos aspectos cromáticos e texturais, pois estas propriedades são, em
última análise, as diretrizes básicas que norteiam e determinam seu emprego.
As características tecnológicas das rochas, assim como a previsão do seu
desempenho em serviço, são obtidas através de análises e ensaios
executados, segundo procedimentos rigorosos, normatizados por entidades
nacionais - Associação Brasileira de Normas Técnicas - ABNT - ou
estrangeiras.
Para a caracterização tecnológica das rochas ornamentais, além de outros
ensaios mais específicos, são utilizados os seguintes:
Quadro 4.3 - Caracterização tecnológica das rochas ornamentais
As propriedades tecnológicas das rochas devem ser consideradas,
fundamentalmente, sob três aspectos principais:
31 Materiais de construção
Ø - índices de qualidade;
Ø - parâmetros a serem utilizados nos cálculos de materiais para a
construção civil
Ø - especificações fixadas para os diversos tipos de emprego das rochas.
Pode-se dizer que melhor será a qualidade da rocha ou seu desempenho em
serviço, quanto menores forem:
Ø - a presença e os teores de minerais alterados ou alteráveis, friáveis ou
solúveis que possam comprometer seu uso, sua durabilidade e seu
lustro;
Ø - a absorção d'água;
Ø - a porosidade;
Ø - desgaste;
Ø - coeficiente de dilatação térmica.
Por outro lado, melhor será a qualidade, quanto maiores forem:
Ø - a resistência à compressão uniaxial;
Ø - módulo de elasticidade;
Ø - a resistência ao impacto;
Ø - a resistência à flexão;
Ø - a resistência ao congelamento e degelo.
Especificações fixando limites para aceitação das rochas como material de
construção são geralmente estabelecidas por entidades normatizadoras e
baseadas em experiência de serviço, histórico do desempenho do tipo de rocha
ou ainda pela experimentação sob as condições exigidas no projeto.
São muitas as áreas de utilização das rochas ornamentais, dentre estas,
destacam-se:
Ø - revestimento externo;
Ø - revestimento interno;
Ø - pavimentação (pisos);
Ø - arte fúnebre e religiosa;
Ø - peças de mobiliário;
Ø - pias, lavabos, cantoneiras;
Ø - projetos arquitetônicos gerais.
32 Materiais de construção
4.4.1 Principais tipos de rochas (NBR 6502, 1995)
a) Ardósia: Rocha metamórfica.
b) Arenito: Rocha sedimentar com granulometria de areia.
c) Basalto: Rocha vulcânica escura, normalmente de granulação fina e de
textura que pode ser maciça, vesicular ou amigdalóide.
d) Calcário: Rocha sedimentar constituída principalmente por carbonato de
cálcio.
e) Gnaisse: Rocha metamórfica de alto grau de metamorfismo,
grosseiramente bandada, devido à composição mineralógica
predominante de quartzo e feldspato sobre os minerais micáceos.
f) Granito: Rocha plutônica granular, formada essencialmente por quartzo,
feldspato e mica.
g) Mármore: Rocha metamórfica derivada de calcários ou outras rochas
sedimentares constituídas por carbonato de cálcio ou de magnésio.
33 Materiais de construção
5 AGREGADOS
5.1 Introdução
Segundo Neto (2005), no fim do século XIX e início do século XX, com o
desenvolvimento dos primeiros estudos sobre concreto de cimento Portland,
acreditava-se que os agregados, os quais eram abundantes, baratos e de boa
qualidade, tinham apenas função de enchimento e que se tratavam de
materiais granulares inertes destinados a baratear o custo final de produção do
concreto, embora ocupassem 70% a 80% do volume nos concretos
convencionais.
Porém, com o incremento do uso do concreto, sua aplicação em larga escala
logo colocou em evidência o seu verdadeiro papel e deu aos agregados sua
real importância técnica, econômica e social.
Atualmente, com o esgotamento das jazidas de agregado natural de boa
qualidade perto dos grandes centros consumidores, o aumento dos custos de
transporte, o acirramento da competição comercial entre os produtores de
concreto e a conscientização da sociedade, que demanda leis de proteção ao
meio ambiente, vieram a contribuir para um melhor entendimento do papel dos
agregados no concreto.
Problemas técnicos e econômicos decorrentes da seleção inadequada dos
agregados, especialmente a partir dos anos 50 (quando algumas barragens de
concreto foram quase inteiramente reconstruídas), mostraram a necessidade
de compreender melhor a função dos agregados na resistência mecânica, na
durabilidade e na estabilidade dimensional do concreto, além de melhorar a
seleção dos agregados usados.
Com a descoberta da reação alcáli-agregados1 que provocou a condenação de
obras, a durabilidade do concreto induzida pelo agregado passou a ter sua
devida atenção. Atualmente, o desenvolvimento tecnológico dos agregados
caminha de forma paralela ao desenvolvimento do concreto e de seus insumos
1Reação expansiva que ocorre no concreto endurecido, provocando fissuras e deformações, e que se
origina do sódio e potássio presentes no cimento em reação com alguns tipos de minerais silicosos
reativos presentes em agregados.
34 Materiais de construção
5.2 Definição do agregado
Trata-se de um material granular, sem forma ou volume definido, de dimensões
e propriedades adequadas às obras de engenharia, em particular à fabricação
de concretos e argamassas de cimento Portland (NETO, 2005, p.328).
De acordo com a norma NBR 9935 (ABNT2, 2011), o agregado pode ser
definido como: material granular, geralmente inerte com dimensões e
propriedades adequadas para a preparação de argamassa e concreto.
5.3 Classificação dos agregados quanto à origem
Os agregados podem ser classificados quanto à origem em:
a) naturais: encontrados na natureza já preparados para o uso sem outro
beneficiamento que não sejam a lavagem (quando for o caso), a
classificação granulométrica, como exemplo desses agregados temos:
areia de rio, areia de cava ou jazida;
b) britados: submetidos a processo de cominuição, geralmente por
britagem, para que possam se adequar ao uso como agregados para
concreto, tais como: pedra britada, pedrisco, pedregulho britado;
c) artificiais: derivados de processos industriais, tais como: a argila
expandida3 e pelotizada, o folhelho expandido por tratamento térmico, a
vermiculita expandida;
d) reciclados: podem ser resíduos granulares que tenham propriedades
adequadas ao uso como agregado proveniente de rejeitos ou
subprodutos da produção industrial, mineração ou do beneficiamento do
entulho de construção ou demolição da construção civil, incluindo
agregados recuperados de concreto fresco por lavagem. Ex.: escória de
alto-forno, areia de fundição, resíduo de construção/demolição e outros.
Os agregados naturais são derivados de rochas existentes na crosta terrestre
que estão sujeitos ao intemperismo, além de outros processos, tais como
situações particulares dependentes da topografia.
2ABNT-Associação Brasileira de Normas Técnicas.
3possui a propriedade de piroexpansão (apresenta formação de gases quando aquecida a altas
temperaturas – acima de 1.000ºC).
35 Materiais de construção
Os sedimentos formados nos processos da natureza física podem ser
depositados in situ, ou seja, onde se formaram, ou serem transportados por
agentes tão diversos como as correntes fluviais, marítimas, as enxurradas e até
o vento. Os sedimentos provenientes do intemperismo podem formar três
grandes grupos de solos diferenciados pela composição granulométrica e pela
natureza dos grãos que o compõem. Assim temos:
Ø solos argilosos, que são compostos essencialmente por argilominerais
com granulometria extremamente fina, como é típico por exemplo, nos
solos de mangue;
Ø solos arenosos, que são compostos predominantemente de minerais de
natureza não argilosa com tamanho de partículas acima de 0,075mm,
como nos solos desérticos ou depósitos na orla marítima, tipo praia;
Ø solos argilo-arenosos ou areno-argilosos, que são compostos por uma
mistura com predominância de um dos dois tipos anteriores, podendo
ser encontrados, por exemplo, em solos de climas temperados tendo
rocha-mãe granítica.
Os agregados britados são destinados à aplicações diversas na construção
civil tais como: concreto de cimento Portland, pavimentação, enrocamento,
aterro, etc.(Figuras 5.1a e 5.1b). A produção dos agregados britados é
realizada nas pedreiras em 3 fases distintas: o desmonte, a britagem e o
beneficiamento.
Figura 5.1- Enrocamento em Conceição da Barra - ES
Já os agregados artificiais, produzidos por meio de processos industriais, visam
geralmente à obtenção de propriedades especiais, tais como, baixa massa
unitária, isolamento térmico, como exemplo pode-se citar a argila expandida.
36
5.4 Amostragem de agregados
O agregado a ser usado na construção civil deve ter suas características
determinadas através de ensaios normalizados. Para que o material a ser
ensaiado tenha representatividade do total de material deve-se fazer uma
AMOSTRAGEM de acordo com a norma NBR NM26 (ABNT, 2009).
A caracterização dos agregados deve ser efetuada através de suas
propriedades físicas e mecânicas, tais como: granulometria, massa específica,
umidade, inchamento, etc.
5.5 Classificação dos agregados quanto à dimensão dos grãos
A granulometria é a disposição dos grãos, segundo o tamanho, geralmente em
forma percentual de um determinado tipo de agregado. A distribuição
granulométrica influencia a compacidade e a resistência mecânica das
argamassas e concretos. A granulometria pode apresentar-se como: uniforme,
bem graduada ou mal graduada. Os agregados devem ser BEM GRADUADOS
para uso em argamassas e concretos. A Figura 5.2 ilustra os três tipos de
curvas granulométricas que podem ser obtidas para os agregados.
Curva A: uniforme; Curva B: bem graduada; Curva C: mal graduada.
Figura 5.2 – Curvas granulométricas
A NBR 7211(ABNT, 2009) define:
Ø agregado miúdo – agregado cujos grãos passam pela peneira ABNT
com abertura de malha de 4,75mm e ficam retidos na peneira com
abertura de malha de 150μm.
37 Materiais de construção
Ø agregado graúdo – agregado cujos grãos passam pela peneira ABNT
com abertura de malha de 75mm e ficam retidos na peneira com
abertura de malha de 4,75mm.
A distribuição de tamanho de partículas é realizada por peneiramento, sendo
manual ou mecânico, e através de peneiras redondas/quadradas (Figura 5.3.a
e 5.3.b).
Conjunto de peneiras das séries NORMAL e INTERMEDIÁRIA (abertura
nominal) de acordo com a NBR 7211 (ABNT, 2009) (Tabela 5.1):
Figura 5.3 - (a) Peneirador mecânico; (b) Peneira redonda
38 Materiais de construção
Tabela 5.1 – Peneiras das séries normal e intermediárias.
Série normal Série intermediária 75 mm
63 mm 50 mm
37,5 mm 31,5 mm 25 mm
19 mm 12,5 mm
9,5 mm 6,3 mm
4,75 mm 2,36 mm 1,18 mm 600 μm 300 μm 150 μm
A NBR7211 (ABNT, 2009) apresenta curvas de distribuição granulométrica
correspondentes à zona utilizável e zona ótima, que especifica limites
granulométricos dos agregados para concretos convencionais (Tabelas 5.2 e
5.3).
Tabela 5.2 – Limites da distribuição granulométrica do agregado miúdo
Abertura de malha da
peneira ABNT
Porcentagem, em massa, retida acumulada Limites inferiores Limites superiores
Zona utilizável Zona ótima Zona utilizável Zona ótima 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 50 600 μm 15 35 55 70 300 μm 50 65 85 95 150 μm 85 90 95 100
Notas da tabela 5.2: 1- O módulo de finura da zona ótima varia de 2,20 a 2,90. 2- O módulo de finura da zona utilizável varia de 1,55 a 2,20. 3- O módulo de finura da zona utilizável superior varia de 2,90 a 3,50.
De acordo com a NBR7211(ABNT, 2009), sabe-se que:
a) Módulo de finura: soma das porcentagens retidas acumuladas em
massa de um agregado, nas peneiras da série normal da ABNT, dividida por
100.
b) Dimensão máxima característica: corresponde a abertura nominal, em
milímetros, da malha da peneira da série normal ou intermediária na qual o
agregado apresenta uma porcentagem retida acumulada igual ou
imediatamente inferior a 5% em massa.
39 Materiais de construção
Tabela 5.3 – Limites da distribuição granulométrica do agregado graúdo Peneira com abertura de malha (ABNT NBR
ISO 3310-1)
Porcentagem, em massa, retida Zona granulométrica d/D
1)
4,75-12,5 9,5-2,5 19-31,5 25-50 37,5-75 75mm - - - - 0-5 63mm - - - - 5-30 50mm - - - 0-5 75-100
37,5mm - - - 5-30 90-100 31,5mm - - 0-5 75-100 95-100 25mm - 0-5 5-25
2) 87-100 -
19mm - 2-152)
652)
-95 95-100 - 12,5mm 0-5 40
2)-65
2) 92-100 - -
9,5mm 2-15 80-100 95-100 - - 6,3mm 40-65 92-100 - - - 4,75mm 80-100 95-100 - - - 2,36mm 95-100 - - - -
1- Zona granulométrica correspondente a menor (d) e a maior D dimensões do agregado graúdo 2 - Em cada zona granulométrica deve ser aceita uma variação de no máximo 5 unidades percentuais em apenas um dos limites marcados com 2). Essa variação pode também estar distribuída em vários desses limites.
Embora a NBR 7211 (ABNT, 2009) tenha modificado a terminologia da
classificação dos agregados miúdos e graúdos utilizados em concreto, como
pode ser visto nas Tabelas anteriores, a terminologia usada para classificação
comercial das britas e areias AINDA se faz de acordo com a Tabela 5.4:
Tabela 5.4 - Classificação comercial Agregado Granulometria
Silte 0,005mm – 0,05mm Areia fina 0,05mm – 0,42mm
Areia média 0,42mm – 2,0mm Areia grossa 2,0mm – 4,8mm
Brita 0 4,8mm – 9,5mm Brita 1 9,5mm – 19mm Brita 2 19mm – 25mm Brita 3 25mm – 38mm Brita 4 38mm – 76mm
Pedra de mão > 76mm
Fonte: Apostila MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO (1996)
40 Materiais de construção
A NBR 7211 (ABNT, 1987) classifica o agregado miúdo de acordo com a Tabela 2.5.
Tabela 2.5 - Limites da distribuição granulométrica do agregado miúdo
5.6 Classificação dos agregados quanto à massa específica
Os agregados são classificados em: leves, médios e pesados, em função da
densidade (massa específica real ou massa específica absoluta), que é a
massa da unidade de volume do material de que se constituem os grãos do
agregado que compõem suas partículas.
Ø LEVES: apresentam massa específica real menor que 2,0g/cm3. Ex.:
pedra pomes, argila expandida, vermiculita, escória siderúrgica;
Ø MÉDIOS: apresentam massa específica real entre 2,0g/cm3e
3,0g/cm3.Ex.:areia, pedregulho, pedra britada; seixo rolado;
Ø PESADOS: apresentam massa específica real maior que 3,0Kg/dm3.
Ex.: laterita, barita, basalto, hematita, magnetita.
A massa específica aparente, também pode ser chamada de massa unitária.
Sabendo-se que a massa unitária é o quociente da massa do agregado
lançado num recipiente de volume conhecido seguindo método de ensaio da
NBR NM 45 (ABNT, 2006).
A maioria dos agregados naturais, tais como areia e pedregulho, tem massa
unitária entre 1,5 e 1,7 Kg/dm3, e produzem os chamados concretos normais
com cerca de 2400 Kg/m3. Já os agregados definidos leves e pesados podem
41 Materiais de construção
ser usados em concretos, chamados respectivamente, de concretos leves e
pesados (Tabela 5.6).
Tabela 5.6 - Valores de massa específica aparente (Kg/dm3)
LEVES MÉDIOS PESADOS
vermiculita 0,3 calcário 1,4 barita 2,9
argila expandida 0,8 arenito 1,45 hematita 3,2
escória granulada 1,0 cascalho 1,6 magnetita 3,3
granito, basalto 1,5
areia 1,5
escória 1,7
Fonte: Bauer (1987, p.64)
5.7 Classificação dos agregados quanto à forma dos grãos
Os agregados podem ser classificados em arredondados, cúbicos e lamelares.
Os agregados lamelares são prejudiciais ao concreto, pois tendem a diminuir: a
resistência mecânica, a trabalhabilidade, a aderência e o adensamento.
Já a TEXTURA dos grãos deve se apresentar RUGOSA, pois assim contribui
para aumento da aderência.
5.8 Formas de obtenção dos agregados
De acordo com Neto (2005), os agregados naturais são obtidos a partir de um
processo que se inicia com os procedimentos de prospecção, os quais visam
localizar, identificar e avaliar as jazidas (Figura 5.4). As jazidas podem ser de
dois tipos:
Ø areeiros ou depósitos de areia;
Ø cascalheiras.
42 Materiais de construção
Figura 5.4 - Jazida de agregados
A avaliação realizada pelas técnicas geológicas compreende a determinação
do volume disponível e da qualidade dos materiais encontrados. Nos areeiros
existe a predominância de agregado miúdo natural chamado de areia, e já nas
cascalheiras, ocorre maior porcentagem de cascalho ou pedregulho, que é o
agregado graúdo natural. Ambos podem ocorrer no leito de rios, geralmente
nas curvas, mas também podem ser localizados como camadas das formações
superficiais do solo. São reconhecidas quatro tipos de jazidas de agregados
naturais:
Ø leito de rio, em que a areia ou cascalho é extraído por dragagem
diretamente do canal do rio – em geral, espera-se uma reposição parcial
ou total dos volumes extraídos principalmente na época das cheias
(Figuras 5.5.a, 5.5.b);
Ø cava imersa, na qual camadas individuais de cascalho e/ou areia dos
taludes de solo localizados as margens de rios ou lagos são explorados
a partir de dragas flutuantes, que são descarregadas nos silos de
estocagem ou diretamente em pilhas ao ar livre. Antes da disposição
nos silos ou em pilhas, a polpa (sedimentos+água) passa por
peneiramento simples para calibração granulométrica e retirada de
contaminantes (vegetais, grumos argilosos, etc.);
Ø cava seca, também explora camadas individualizadas de areia e/ou
cascalho em taludes de solo em cavas secas, por desmonte hidráulico
com mangueiras d′água sob pressão. A polpa resultante desse processo
é dragada, após concentração, em lagoas de decantação e
43 Materiais de construção
estrategicamente localizadas e bombeadas para silos ou pilhas de
estocagem após passagem por peneiramento simples para calibração
granulométrica e retirada de materiais contaminantes (restos de
vegetais, grumos argilosos.);
Ø solo de alteração, em que horizontes de solo com predominância de
areia e cascalho são desmontados hidraulicamente, por jatos sob
pressão. O produto dessa operação é submetido a processos de
lavagens sucessivas que separam a areia dos sedimentos finos como
silte e argila. A polpa final contendo areia e água passa por uma peneira
grossa que separa grumos argilosos e contaminações orgânicas como
galhos, folhas, antes de sua ensilagem para distribuição ao consumo.
(a) (b) Figura 5.5 - (a) Draga para extração de areia em rios, (b) Estocagem de agregados
Além dessas fontes de areia natural, há uma alternativa que envolve a
exploração de dunas superficiais ou cobertas por delgada camada de solo
superficial. As dunas são formadas basicamente por areia de origem eólica
(retrabalhadas pelo vento) que, pela sua formação, apresentam grãos
arredondados com superfície polida. Esse tipo de grão, pela sua forma e
textura superficial, age como doador de plasticidade ao concreto recém-
misturado, proporcionando redução no consumo de água para uma mesma
trabalhabilidade pretendida.
Os agregados britados são produzidos em pedreiras desenvolvidas a partir de
afloramentos de rocha, que após a sua prospecção, são avaliados visando não
só definir volumes disponíveis, como também determinar as melhores técnicas
de exploração e a qualidade do material encontrado. Em geral, são usadas
técnicas de desmonte com explosivos, seguido por britagem e seleção
granulométrica, por peneiramento, das diversas frações resultantes da
44
operação dos britadores. A britagem é realizada por meio de três estágios de
cominuição (diminuição de tamanho das partículas). Inicialmente, é feita a
britagem primária em britadores geralmente de mandíbulas, em que os blocos
de rocha são reduzidos por esmagamento entre duas placas metálicas
dispostas em forma de “V” que se movimentam continuamente. Os fragmentos
obtidos seguem por esteiras para continuidade da cominuição em britadores de
diversos tipos que podem ser cônicos, de martelo etc. O fluxograma de
britagem de agregados é apresentado na Figura 5.6:
Agregados obtidos através de britagem dos blocos de rochas podem possuir
dimensões acima do metro, resultante de fogo de bancada:
Ø Bica corrida: material britado no estado em que se encontra na saída do
britador.
Ø Rachão: material retido na peneira de 76mm, também conhecido como
pedra de mão.
Ø Britas: obtidas pelo processo da cominuição, ou fragmentação controlada
da rocha maciça. Os produtos finais enquadram-se em diversas categorias.
Ø Pedrisco: menor granulometria das britas.
Ø Areias de britagem: agregado obtido dos finos resultantes da produção da
brita, dos quais se retira a fração inferior a 0,15mm.
Figura 5.6 – Fluxograma de britagem
Os agregados artificiais são obtidos em operações industriais de produção,
envolvendo geralmente aglomeração de partículas sólidas que, por tratamento
45 Materiais de construção
térmico resultam nos agregados expandidos ou ainda ser constituído por
material granular originado como rejeito em processos industriais que, após os
devidos ensaios de avaliação, demonstram características adequadas para uso
como agregado para concreto. São exemplos desses materiais, no primeiro
caso, a argila expandida termicamente e, no segundo, as escórias derivadas de
processos siderúrgicos.
O agregado reciclado é obtido a partir de britagem de entulho selecionado de
processos de construção/demolição contendo, principalmente, fragmentos de
argamassa, concreto, elementos cerâmicos. São descartados na seleção:
metais, madeira, restos orgânicos e outros materiais que possam apresentar
comportamento deletério se incorporados ao concreto.
5.9 Propriedades mecânicas dos agregados
a) RESISTÊNCIA MECÂNICA - os agregados devem ser resistentes e
duráveis. Sua resistência aos esforços mecânicos deve ser superior a
resistência da pasta (cimento+água). O agregado deve apresentar boa
resistência à compressão e boa resistência ao desgaste por abrasão.
b) INCHAMENTO é o fenômeno da variação do volume aparente, provocado
pela adsorção de água livre e que incide sobre a sua massa unitária segundo a
NBR9935 (ABNT, 2005). No inchamento, a areia adsorve água, que passa a
formar uma película em torno dos grãos. Como os vazios da areia chegam a
ser tão delgados quanto a espessura da película de água, esta afasta os grãos
uns dos outros, produzindo inchamento.
c) COESÃO APARENTE - a tensão capilar da água presente na areia úmida
cria uma resistência ao cisalhamento que produz uma coesão aparente.
d) FRIABILIDADE - a areia perde qualidade se contiver grãos friáveis.
e) UMIDADE - o teor de umidade conduzido pelos agregados é de grande
importância na dosagem do concreto.
5.10 Substâncias nocivas presentes nos agregados
Segundo Neto (2005), as substâncias nocivas podem ser de diversos tipos e se
classificam em:
46 Materiais de construção
Ø impurezas orgânicas – na forma de húmus ou fragmentos vegetais
carbonizados ou não, tais como ramos, folhas e outros tecidos vegetais.
Podem interferir nas reações de hidratação do cimento (húmus), ser
prejudiciais pela introdução de fragmentos de baixa resistência
mecânica ou ainda provocar manchas superficiais (carvão) no concreto.
Os materiais carbonosos são limitados em 0,5%, em massa, para
concreto aparente, e em 1% para os demais concretos;
Ø materiais pulverulentos – são constituídos por partículas com dimensão
inferior a 75μm inclusive por materiais solúveis em água. A presença
excessiva dessas partículas pode afetar a trabalhabilidade e provocar
fissuração no concreto, aumentando o consumo de água por metro
cúbico. A presença desse material é limitada, pela norma
NBR7211/2005, no agregado miúdo em 3%, em massa do agregado,
para concreto submetido a desgaste superficial, e em 5% em concretos
protegidos do desgaste superficial. No agregado graúdo, o limite é de
1%. Mas quando se tratar de finos de britagem de rocha com absorção
de água inferior a 1%, este limite passa para 2%.
Ø torrões de argila e materiais friáveis – o teor máximo permitido pela
especificação de agregados para concreto considerando agregado
miúdo é de 3%, em massa, enquanto para agregado graúdo é limitado a
1% em concreto aparente, 2% em concreto sujeito a desgaste superficial
e 3% para os demais concretos;
Ø impurezas salinas – cloretos, sulfatos, nitratos e sulfetos no agregado,
especialmente no agregado miúdo podem provocar alterações na
hidratação do cimento Portland, surgimento de eflorescências, provocar
expansões e principalmente acelerar a corrosão das armaduras no caso
de cloretos que podem ser provenientes, por exemplo, da água do mar;
Ø minerais álcali-reativos – são formas de sílica com diversos graus de
cristalinidade variando desde quartzo (forma cristalina) até opala (forma
amorfa), que podem reagir com expansão com os álcalis presentes no
cimento ou inseridos por outros constituintes (água, aditivosdo concreto.
47 Materiais de construção
Ø Para ocorrência da reação álcali-agregado, há necessidade da
disponibilidade de sílica reativa e álcalis em determinadas proporções,
na presença de umidade;
Ø resíduos industriais – presentes na forma de contaminantes orgânicos
(óleos, graxas, solventes) podem formar uma película em torno dos
grãos, prejudicando a aderência com a pasta de cimento Portland.
5.11 Caracterização dos agregados
Existem características dos
agregados que precisam ser avaliadas
para qualificar os agregados usados no
concreto, tais como, composição
granulométrica, forma e textura
superficial, resistência mecânica,
absorção e umidade superficial, isenção
de substancias nocivas (Figura 5.7).
Figura 5.7 - Concreto
a) composição granulométrica - mostra a distribuição dos tamanhos dos
grãos que constituem os agregados, geralmente é expressa em termos
de porcentagens individuais ou acumuladas retidas em cada uma das
peneiras da chamada série normal ou intermediária definidas na NBR
7211 (ABNT, 2009). São também utilizados como referência para avaliar
a granulometria, a dimensão máxima característica e o módulo de finura.
b) Em geral, areias muito grossas podem produzir misturas de concreto
ásperas e não trabalháveis, enquanto as muito finas aumentam o
consumo de água (portanto, o consumo de cimento para uma dada
relação água/cimento) e são anti-econômicas. Assim uma distribuição
granulométrica equilibrada produzirá misturas de concreto mais
trabalháveis e econômicas, além do fato de proporcionar uma estrutura
mais fechada de massa de concreto, com alto grau de empacotamento4,
4correta seleção da proporção e do tamanho adequado dos materiais particulados, de forma que os
vazios maiores sejam preenchidos com partículas menores, cujos vazios serão novamente preenchidos
com partículas ainda menores e assim sucessivamente" (McGEARY, 1961, apud OLIVEIRA, 2000,
p.119).
48 Materiais de construção
o que diminui o volume de vazios e, por conseqüência, os espaços por
onde podem penetrar os agentes agressivos ao concreto na forma de
líquidos e gases ou vapores.
c) forma e textura superficial – a forma dos grãos influencia as
propriedades do concreto no estado fresco. As partículas arredondadas
e lisas comparadas às partículas angulosas ou alongadas ásperas,
necessitam de aumento de quantidade de pasta de cimento, o que
aumenta o seu custo de produção. Os agregados de origem eólica
apresentam forma arredondada e superfície lisa e proporcionam
diminuição do consumo de água e induzem ganho na trabalhabilidade.
Por outro lado a textura lisa pode ocasionar uma aderência menor entre
pasta de cimento e superfície do agregado e em alguns casos prejudicar
a resistência à tração do concreto em especial nas primeiras idades
d) Já os agregados britados são conhecidos pela angulosidade de sua
forma e aspereza de sua textura.
e) resistência mecânica – os agregados usados em concretos em geral
apresentam resistência mecânica muito superior a do concreto.
f) absorção e umidade superficial – o agregado pode ser usado em
concreto em diversas condições de umidade. Quando todos os poros
permeáveis estão preenchidos e não há película de água na superfície,
diz-se que o agregado está na condição de saturado com superfície
seca (SSS). Porém, se estiver saturado, mas houver umidade livre na
superfície, o agregado estará na condição saturada. Quando toda a
água evaporável for removida por aquecimento a 100°C em estufa, diz-
se que está na condição seco em estufa. Se colocado ao ar e entrar em
equilíbrio com a umidade ambiente, estará na condição seco ao ar.
g) A capacidade de absorção é definida como a quantidade total de água
requerida para levar o agregado da condição seca em estufa para a
condição SSS, enquanto a absorção efetiva é definida como a
quantidade de água requerida para levar o agregado da condição de
49 Materiais de construção
seco ao ar para a condição SSS. A umidade superficial é definida como
a quantidade de água presente no agregado além daquela requerida
para alcançar a condição SSS.
h) Os dados de absorção e umidade são necessários para correção do teor
de água na dosagem de concretos.
5.12 Uso dos agregados
Ø Concreto de cimento: ciclópico, com areia e britas (Figura 5.8).
Ø Concreto asfáltico: Pré-dosado =>fíler, areias, britas (Figura 5.9).
Ø Pavimentos rodoviários: Bases =>solo-brita, pó de pedra.
Ø Argamassas: Areia e pó de pedra.
Ø Lastro de estrada de ferro: Britas.
Ø Enrocamentos: Blocos, bica-corrida sem finos.
Ø Aterros: Solo-brita, restolho (rocha sã do britador primário.
Ø Correção de solos: Pó de pedra (correção da plasticidade).
Figura 5.8 – Pedra de mão Figura 5.9 – Concreto asfáltico
5.13 Definição dos agregados, de acordo com a NBR 9935 (ABNT, 2011)
Ø agregado miúdo – agregado cujos grãos passam pela peneira com
abertura de malha de 4,75mm e ficam retidos na peneira com abertura
de malha de 150μm;
Ø areia – agregado miúdo originado através de processos naturais ou
artificiais de desintegração de rochas ou proveniente de outros
processos industriais;
Ø areia natural – resultante de ação de agentes da natureza;
Ø areia artificial – proveniente de processos industriais;
50 Materiais de construção
Ø areia reciclada – proveniente de processo de reciclagem;
Ø areia de britagem – proveniente do processo de cominuição mecânica
de rocha;
Ø pedra britada ou brita – agregado graúdo originado através da
cominuição artificial mecânica de rocha;
Ø matacão – material pétreo de dimensões superiores a 250mm, podendo
ser chamado de bloco de rocha quando obtido artificialmente;
Ø material pétreo – material constituído de minerais, variando quanto as
dimensões desde matacão até filer;
Ø pedra de mão ou rachão – material pétreo de dimensões entre 50mm e
250mm;
Ø agregado gráudo – agregado cujos grãos passam pela peneira com
abertura de malha de 75mm e ficam retidos com abertura de malha de
4,75mm;
Ø pedrisco – material resultante da britagem de rocha, cujos grãos passam
pela peneira com abertura de malha de 12,5mm e ficam retidos na
peneira de malha de 4,75mm;
Ø brita graduada – agregado graúdo que obedece uma composição
granulométrica especificada;
Ø pó de pedra – material resultante da britagem de rocha que passa na
peneira de malha 6,3mm;
Ø fíler ou microfino – material granular que passa na peneira com abertura
de malha de 150 μm;
Ø argila em torrões e materiais friáveis – partículas presentes nos
agregados suscetíveis de serem desfeitas pela pressão entre os dedos
polegar e indicador;
Partículas com dimensão inferior a 75 μm, incluindo os materiais solúveis em
água, são chamados de MATERIAL PULVERULENTO.
51 Materiais de construção
6 NORMALIZAÇÃO
Padrões mínimos de qualidade – padronização
Existem normas para regulamentar a qualidade, a classificação, a produção e o
emprego dos diversos materiais, unidades de medida e comercialização.
Em cada país existem órgãos responsáveis pela elaboração de normas que
padronizem as especificações de materiais– processo de fabricação,
acabamento, forma e dimensões, composição química, propriedades físicas,
ensaios.
6.1 Finalidade
Ø Regulamentar a qualidade, a classificação, a produção e o emprego dos
materiais e serviços técnicos.
Ø Marca não garante qualidade e pode gerar monopólio. Novos
fornecedores são mais bem aceitos contanto que atendam às normas.
No Brasil este órgão se chama Associação Brasileira de Normas Técnicas –
ABNT. Site: www.abnt.org.br
Outras entidades com este objetivo, mas específicas de algum material:
Ø ABCP – Associação Brasileira de Cimento Portland
Ø IBC– Instituto Brasileiro do Concreto
Ø IBP– Instituto Brasileiro do Pinho
Ø ABRAGESSO– Associação Brasileira dos Fabricantes de Chapas de
Gesso
Ø ABRALISO – Associação Brasileira dos Fabricantes de Lãs Isolantes
Minerais
Ø CBCA – Centro Brasileiro da Construção em Aço
As entidades normatizadoras dos vários países são coordenadas pela ISO
(International Organization for Standartization) e por comitês continentais como a
COPANT – Organização Pan-Americana de Normas Técnicas.
6.2 Entidades Normalizadoras
Ø No Brasil: ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas (sociedade
civil sem fins lucrativos, com sede no RJ).
Ø Nos Estados Unidos: ASTM (American Society for Testing Material) e ASA
(American Standard Association). Ø Na Alemanha: Deustche Normenausschuss– normas com sigla DIN.
52 Materiais de construção
Ø Na Inglaterra, British Standard Institution (BS).
Ø Coordenação mundial: ISO – International Organization for Standartization.
6.3 Vigência de uma Norma
Ø Normas não estáticas, pois devem acompanhar a evolução tecnológica.
Ø ABNT: revisão no máximo a cada dois anos.
Ø A vigência das normas pode ser verificada no catálogo da ABNT no site
http://www.abntcatalogo.com.br
As normas, porém, não são estáticas. Vão sendo aperfeiçoadas e alteradas
com o tempo, acompanhando a evolução e a técnica. E ainda, alguns materiais
novos no mercado, ainda não possuem normas de controle de qualidade. E
também, nem todos os produtos que estão no mercado são certificados, o que
não lhes garante estar atingindo os padrões mínimos de qualidade
estabelecidos pela norma. É nosso dever especificar e orientar para que se
adquiram os produtos que garantam a qualidade de nossas obras.
6.4 Tipos de Normas
Ø Normas: definem métodos de cálculo e de execução de obras e serviços
e condições mínimas de segurança;
Ø Especificações: estabelecem prescrições para os materiais;
Ø Métodos de Ensaio: estabelecem processos para formação e exame de
amostras;
Ø Padronizações: estabelecem dimensões para os materiais e produtos;
Ø Terminologias: definem a nomenclatura técnica;
Ø Simbologias: definem convenções de desenho;
6.5 Código de uma Norma
Todos os tipos de normas citados têm seus códigos indicados por uma sigla (por
exemplo, NBR para Norma Brasileira) seguida pelo seu número de ordem e do
ano de sua última alteração.
6.6 Elaboração de uma Norma
Os sócios da ABNT elegem os elementos para os comitês, tais como:
Ø - Construção civil – CB 02;
Ø - Cimento, concreto e agregados – CB 18.
• Os comitês criam comissões de estudo.
53 Materiais de construção
• As comissões partem de um texto básico que pode ser:
Ø - texto preparado por um de seus membros ou;
Ø - texto encomendado a um técnico ou;
Ø - regulamento de uma entidade atuante na área;
Ø - norma estrangeira.
• As comissões elaboram um anteprojeto que é enviado ao comitê.
7 AGLOMERANTES
7.1 – Definição e uso
Aglomerante é o material ativo, ligante, em geral pulverulento, cuja principal
função é formar uma pasta que promove a união entre os grãos do agregado.
São utilizados na obtenção das argamassas e concretos, na forma da própria
pasta e também na confecção de natas.
As pastas são, portanto, misturas de aglomerante com água. São pouco
usadas devido aos efeitos secundários causados pela retração. Podem ser
utilizadas nos rejuntamentos de azulejos e ladrilhos.
As natas são pastas preparadas com excesso de água. As natas de cal são
utilizadas em pintura e as de cimento são usadas sobre argamassas para
obtenção de superfícies lisas.
7.1 – Classificação dos aglomerantes
Os aglomerantes podem ser classificados, quanto ao seu princípio ativo, em:
Ø aéreos: são os aglomerantes que endurecem pela ação química do
CO2no ar, e cujos produtos de hidratação não resistem à ação da água.
São exemplos a cal aérea (cal virgem e cal hidratada) e o gesso.
Ø hidráulicos: são os aglomerantes que endurecem pela ação exclusiva da
água, ou seja, são aqueles cujas reações químicas com a água de
amassamento, provocam o endurecimento, formando um produto
resistente à ação da água. Este fenômeno recebe o nome de hidratação.
Como exemplos podem-se citar a cal hidráulica, o cimento Portland, etc.
7.2 – Conceito de pega
Pega é a perda de fluidez da pasta. Ao se adicionar, por exemplo, água a um
aglomerante hidráulico, depois de certo tempo, começam a ocorrer reações
54 Materiais de construção
químicas de hidratação, que dão origem à formação de compostos, que aos
poucos, vão fazendo com que a pasta perca sua fluidez, até que deixe de ser
deformável para pequenas cargas e se torne rígida.
Ø Início de pega de um aglomerante hidráulico é o período inicial de
solidificação da pasta. É contado a partir do lançamento da água no
aglomerante, até ao início das reações químicas com os compostos do
aglomerante. Esse fenômeno é caracterizado pelo aumento brusco da
viscosidade e pela elevação da temperatura da pasta.
Ø Fim de pega de um aglomerante hidráulico é quando a pasta se
solidifica completamente, não significando, entretanto, que ela tenha
adquirido toda sua resistência, o que só será conseguido após anos.
A determinação dos tempos de início de e de fim de pega do aglomerante são
importantes, pois através deles pode-se ter idéia do tempo disponível para
trabalhar, transportar, lançar e adensar argamassas e concretos, regá-los para
execução da cura, bem como transitar sobre a peça.
Com relação ao tempo de início de pega os cimentos brasileiros se classificam
em:
Ø cimentos de pega normal: tempo > 60 minutos
Ø cimentos de pega semi-rápida: 30 minutos < tempo < 60 minutos
Ø cimentos de pega rápida tempo: < 30 minutos
No caso dos cimentos de pega normal, o fim da pega se dá, de cinco a dez
horas depois do lançamento da água ao aglomerante. Nos cimentos de pega
rápida, o fim da pega se verifica poucos minutos após o seu início.
7.3 Cal
É o produto obtido pela calcinação de rochas calcárias a temperaturas
elevadas. Os tipos de cales existentes são: cal aérea (cal virgem e cal
hidratada) e a cal hidráulica.
7.3.1 Cal Virgem
É o aglomerante resultante da calcinação da calcita (CaCO3) e da dolomita
(CaCO3 . MgCO3) a uma temperatura inferior a de fusão do material (850 a
900º C).
55 Materiais de construção
Ø CALCITA
Ø DOLOMITA
Além das rochas calcárias, a cal também é obtida de resíduos de ossos e
conchas de mexilhão e ostras.
O produto que se obtém com a calcinação do carbonato de cálcio recebe o
nome de cal virgem, ou cal viva (CaO), que ainda não é o aglomerante usado
em construção. O óxido deve ser hidratado para virar hidróxido de cálcio
Ca(OH)2denominado de cal extinta ou cal queimada.
O processo de hidratação da cal virgem é executado no canteiro de obras. As
pedras são colocadas em tanques onde ocorre a sua extinção ao se
misturarem com a água. O fenômeno de transformação de cal virgem em cal
extinta é exotérmico, isto é, se dá com grande desprendimento de calor (250
cal/g, podendo em alguns casos a temperatura atingir 400ºC), o que torna o
processo altamente perigoso.
Após a hidratação das pedras, o material deverá descansar por 48 horas no
mínimo, antes de ser utilizado na obra.
A cal viva ou cal virgem é distribuída no comércio em forma de pedras, como
saem do forno ou mesmo moídas e ensacadas.
7.3.2 Extinção da cal
7.3.3 Cal hidratada
Cal hidratada é um produto manufaturado que sofreu em usina o processo de
hidratação. É apresentada como um produto seco, na forma de um pó branco
de elevada finura. A cal é encontrada no mercado em sacos de 20 kg.
56 Materiais de construção
A cal hidratada oferece sobre a cal virgem algumas vantagens, entre elas:
Ø maior facilidade de manuseio, por ser um produto pronto, eliminando do
canteiro de obras a operação de extinção;
Ø maior facilidade de transporte e armazenamento.
7.3.4 Cal Hidráulica
Este tipo de cal é um aglomerante hidráulico, ou seja endurece pela ação da
água, e foi muito utilizado nas construções mais antigas, sendo posteriormente,
substituído pelo cimento Portland. A cal hidráulica é conseguida quando a
rocha calcária da qual ela se origina, possui um percentual de 8 a 40% de
argila em sua composição.
7.3.5 Aplicação da cal
A cal pode ser utilizada como único aglomerante em argamassas para
assentamento de tijolos ou revestimento de alvenarias ou em misturas para a
obtenção de blocos de solo/cal, blocos sílico/calcário e cimentos alternativos.
Durante muito tempo a cal foi largamente empregada em alvenarias, que vêm
atravessando muitos séculos de vida útil. Atualmente o maior emprego da cal
se dá, misturada ao cimento Portland.
Por causa da elevada finura de seus grãos (2 μm de diâmetro), e conseqüente
capacidade de proporcionar fluidez, coesão (menor suscetibilidade à
fissuração) e retenção de água, a cal melhora a qualidade das argamassas. A
cal confere uma maior plasticidade às pastas e argamassas, permitindo que
elas tenham maiores deformações, sem fissuração, do que teriam com cimento
Portland somente. As argamassas de cimento, contendo cal, retêm mais água
de amassamento e assim permitem uma melhor aderência.
A cal também é muito utilizada, dissolvida em água para pinturas, na proporção
de mais ou menos 1,3 gramas por litro de água. A esta solução chama-se nata
de cal e sua utilização é conhecida como caiação.
7.4 Gesso
Dos aglomerantes utilizados na construção civil, o gesso é o menos utilizado no
Brasil. No entanto, ele apresenta características e propriedades bastante
interessantes, dentre as quais, pode-se citar o endurecimento rápido, que
permite a produção de componentes sem tratamento de aceleração de
57 Materiais de construção
endurecimento. A plasticidade da pasta fresca e a lisura da superfície
endurecida são outras propriedades importantes.
O gesso é um aglomerante de pega rápida, obtido pela desidratação total ou
parcial da gipsita (CaSO4), seguido de moagem e seleção em frações
granulométricas em conformidade com sua utilização.
Algumas características do gesso são:
Ø adere mal à pedra e menos ainda à madeira
Ø oxida o ferro
Ø mau condutor de calor e som.
Devido a sua principal característica, o rápido endurecimento, o gesso presta-
se à moldagem. Quanto a suas principais aplicações destacam-se:
Ø material de revestimento (estuque);
Ø placas para rebaixamento de teto (forro);
Ø painéis para divisórias;
Ø elementos de ornamentação, como sancas.
7.6 – Cimento Portland
Cimento Portland é a denominação técnica do material usualmente conhecido
na construção civil como cimento. O cimento Portland foi criado e patenteado
em 1824, por um construtor inglês, chamado Joseph Aspdin. Naquela época,
era moda na Inglaterra construir com uma pedra, de cor acinzentada, originária
da ilha de Portland, situada ao sul do país. Como o resultado da invenção de
Aspdin se assemelhava, na cor e na dureza a pedra de Portland, foi patenteada
com o nome de cimento Portland.
O cimento é um pó fino com propriedades aglutinantes, que endurece sob ação
da água, sendo, portanto, um aglomerante hidráulico. Depois de endurecido,
mesmo sob ação da água, não se decompõe mais.
O cimento é hoje, sem dúvida, o mais importante dos aglomerantes, sendo de
fundamental importância conhecer bem suas propriedades, para poder
aproveitá-las da melhor forma possível.
58 Materiais de construção
7.4.1 Composição do cimento Portland
O cimento Portland é composto de clínquer, com adições de substâncias que
contribuem para suas propriedades ou facilitam o seu emprego. Na realidade,
são as adições que definem os diferentes tipos de cimento.
O clínquer tem como matérias primas o calcário e a argila. A rocha calcária é
primeiramente britada, depois moída e em seguida misturada, em proporções
adequadas, com argila, também moída. Essa mistura atravessa então, um
forno giratório, cuja temperatura interna chega a alcançar 1450ºC, atingindo
uma fusão incipiente. Esse calor é que transforma a mistura, no clínquer, que
se apresenta primeiramente na forma de pelotas. Na saída do forno, o clínquer
ainda incandescente é bruscamente resfriado, e finamente moído,
transformando-se em pó. Na Figura 7.1 é apresentada o esquema de
fabricação do cimento Portland.
No clínquer em pó está a essência do cimento, pois é ele quem tem a
característica de desenvolver uma reação química, na presença da água, cujas
conseqüências físicas, são, primeiramente, tornar-se pastoso, portanto
moldável e, em seguida endurecer, adquirindo elevada resistência e
durabilidade.
Detalhando um pouco, podemos dizer que a mistura moída de calcário e argila
ao atingir a fusão incipiente (±30% de fase líquida), apresenta reações entre o
carbonato de cálcio (CaCO3), presente no calcário e os diversos óxidos (SiO2,
Al2O3, Fe2O3, etc.) presentesna argila, formando silicatos e aluminatos, que
apresentam reações de hidratação, podendo, então, o material resultante
apresentar resistência mecânica.
59 Materiais de construção
Figura 7.1 – Esquema de fabricação do cimento Portland.
Os principais silicatos formados na calcinação do calcário e da argila são:
Ø silicato dicálcico 2CaO.SiO2 (C
2S)
Ø silicato tricálcico 3CaO.SiO2 (C
3S)
Ø aluminato tricálcico 3CaO.Al2O
3 (C
3A)
Ø ferro aluminato tetracálcico 4CaO.Al2O
3.Fe
2O
3 (C
4AF)
Analisando o comportamento mecânico do cimento se verifica que:
a) o silicato tricálcico (C3S) é o maior responsável pela resistência em todas as
idades, especialmente no primeiro mês de vida;
b) o silicato dicálcico (C2S) é o maior responsável pelo ganho de resistência em
idades mais avançadas, principalmente, após um ano de idade;
c) o aluminato tricálcico (C3A) contribui para ganhos de resistência
especialmente no primeiro dia;
d) o ferro aluminato tetracálcico (C4AF) pouco contribui para a resistência do
cimento; e
60 Materiais de construção
e) o silicato tricálcico (C3S) e o aluminato tricálcico (C3A) muito contribuem para
a liberação do calor de hidratação do cimento, devido ao grande ganho de
resistência que apresentam no 1º dia.
As adições são as outras matérias-primas, que misturadas ao clínquer na fase
de moagem, fazem com que se obtenha os diversos tipos de cimento Portland
disponíveis no mercado. As principais matérias-primas adicionadas ao clínquer
são: o gesso, as escórias de alto-forno, os materiais pozolânicos e os materiais
carbonáticos.
A contribuição de cada uma destas adições, às propriedades finais do cimento
podem ser resumidas da seguinte forma:
Ø gesso: tem como função básica regular o tempo de pega do cimento;
Ø escória de alto-forno: é o subproduto obtido durante a produção de ferro-
gusa nas indústrias siderúrgicas, resultante do processo de fusão do
minério de ferro, com cal e carvão. A escória se separa do ferro gusa por
diferença de densidade. Quimicamente, é composta de uma série de
silicatos que ao serem adicionados ao clínquer do cimento, são capazes
de sofrer reações de hidratação e posterior endurecimento. A adição de
escória contribui para a melhoria de algumas propriedades do cimento,
como, por exemplo, a durabilidade e a resistência à agentes químicos;
Ø materiais pozolânicos: são rochas vulcânicas ou matérias orgânicas
fossilizadas encontradas na natureza, certos tipos de argilas queimadas
em elevadas temperaturas e derivados da queima de carvão mineral nas
usinas termelétricas, entre outros. Esses materiais, também apresentam
propriedades ligantes, se bem que de forma potencial (para que passem
a desenvolver a propriedade de ligante não basta a água, é necessária a
presença de mais um outro material, por exemplo o clínquer). O cimento
com adição desse material apresenta a vantagem de conferir maior
impermeabilidade as misturas com ele produzidas;
Ø materiais carbonáticos: são minerais moídos e calcinados. Contribui
para tornar a mistura mais trabalhável, servindo como um lubrificante
entre as partículas dos demais componentes do cimento.
61 Materiais de construção
7.4.2 Principais tipos de cimento Portland
Existem vários tipos de cimento Portland, cuja diferença é feita basicamente
em função das adições das matérias-primas, vistas anteriormente, que entram
na composição final do cimento. Conforme estas adições as características e
propriedades dos cimentos variam, influenciando seu uso e aplicação.
A designação dos cimentos é feita de acordo com o teor de seus componentes
(% em massa).
Os principais tipos de cimento Portland oferecidos no mercado, ou seja, mais
empregados nas diversas obras de construção civil, são a seguir apresentados
pelas suas designações e siglas (códigos adotados para identificação, inclusive
na sacaria):
• CIMENTO PORTLAND COMUM
CP I - Cimento Portland Comum
CP I-S - Cimento Portland Comum com Adição
• CIMENTO PORTLAND COMPOSTO
CP II-E - Cimento Portland Composto com Escória
CP II-Z - Cimento Portland Composto com Pozolana
CP II-F - Cimento Portland Composto com Fíler
• CIMENTO PORTLAND DE ALTO-FORNO - CP III
• CIMENTO PORTLAND POZOLÂNICO - CP IV
• CIMENTO PORTLAND DE ALTA RESISTÊNCIA INICIAL - CP V - ARI
• CIMENTO PORTLAND RESISTENTE À SULFATOS - São designados pela
sigla original de seu tipo acrescida de RS, por exemplo: CP V - ARI RS
• CIMENTO PORTLAND BRANCO - CPB (Estrutural e Não Estrutural)
Na Tabela 7.1 são apresentados os principais tipos de cimento utilizados no
Brasil, sua composição e as normas relacionadas.
62 Materiais de construção
Tabela 7.1 – Tipos de cimentos empregados no Brasil.
Além de existirem vários tipos de cimento, existem, também, diferentes classes
de cimento. A classe do cimento define a resistência à compressão que o
cimento tem que atingir aos 28 dias.
A resistência mecânica dos cimentos é determinada pela resistência à
compressão apresentada por corpos-de-prova produzidos com Argamassa
Normal5. A forma dos corpos-de-prova, suas dimensões, características,
dosagem da argamassa e os métodos de ensaios, são definidos pela NBR
7215.
Até o ano de 1986, a unidade em que se media a resistência do corpo-de-prova
padronizado era o quilograma-força por centímetro quadrado. A partir do ano
de 1987, a resistência à compressão dos cimentos brasileiros passou a ser
expressa pela unidade internacional chamada MegaPascal, conforme
determinação do INMETRO. Essa nova unidade é abreviada como MPa e
como 1 MPa é exatamente igual a 10,197 kgf/cm2, essa relação é arredondada
para 1 MPa ≈ 10 kgf/cm2.
No Brasil existem três classes de cimento mostradas na Tabela 7.2.
5Argamassa Normal é a mistura de cimento, areia normal e água. Areia Normal é a areia fornecida pelo
Instituto de Pesquisas Tecnológicas de São Paulo-(IPT) e deve satisfazer a norma NBR 7214.
63 Materiais de construção
Resistência à compressão aos 28 dias
Código de identificação da classe
25 MPa 25
32 MPa 32
40 MPa 40
Tabela 7.2 – Classes de cimento Portland.
A classe de cimento mais usual é a CP-40, estando a CP-25 e a CP-32,
praticamente fora de comercialização.
Nem todos os tipos de cimento Portland são oferecidos nas três classes. A
oferta de cimento segundo o tipo e a classe é apresentada na Tabela 7.3.
Cimento Classe Resistência mínima à compressão (MPa)
1 dia 3 dias 7 dias 28 dias
CPI
CPI-S
25
32
40
-
-
-
8
10
15
15
20
25
25
32
40
CPII-E
CPII-Z
CPII-F
25
32
40
-
-
-
8
10
15
15
20
25
25
32
40
CPIII
25
32
40
-
-
-
8
10
12
15
20
23
25
32
40
CPIV 25
32
-
-
8
10
15
20
25
32
CPV-ARI - 11 22 31 -
RS 32 - 10 20 32
Tabela 7.3 – Oferta de cimento Portland, segundo a classe e a resistência à compressão.
A Tabela 7.4 apresenta de que forma os diversos tipos de cimento agem sobre
as argamassas e concretos de função estrutural com eles fabricados.
64 Materiais de construção
Influência
Tipo de cimento
CPI e II CPIII CPIV CPV-ARI RS Branco
estrutural
Resistência à compressão
Padrão
Menor nos primeiros
dias e maior no final da
cura
Menor nos primeiros
dias e maior no final da
cura
Muito maior nos
primeiros dias
Padrão Padrão
Calor gerado na reação do cimento
com a água Padrão Menor Menor Maior Padrão Padrão
Impermeabilidade Padrão Maior Maior Padrão Padrão Padrão Resistência aos
agentes agressivos
Padrão Maior Maior Padrão Maior Padrão
Durabilidade Padrão Maior Maior Padrão Maior Padrão
Tabela 7.4 – Influência dos tipos de cimento nas argamassas e concretos.
Fonte: ABCP.
7.4.3 Embalagem, recebimento e estocagem dos cimentos Portland
O cimento Portland é embalado em sacos de papel kraft, com 50 kg. No caso
de grandes obras, e dispondo-se de silos para armazenamento, pode ser
fornecido a granel. No recebimento do material, não devem ser aceitos sacos
rasgados ou com sinais de que tenham sido molhados.
Quando fornecidos em sacos, as embalagens têm marcação padronizada,
contendo a marca, o fabricante, o tipo e a classe.
Considerando que o cimento é um produto perecível (tem prazo de validade de
90 dias após a data de ensacamento), alguns cuidados são necessários para o
armazenamento do cimento na obra, tais como:
Ø abrigar da umidade - o cimento não deve, antes de ser usado, entrar em
contato com a água ou com a umidade, pois caso isto aconteça,
empedrará. Deve-se reservar um local para construção de um barracão
coberto e arejado, e com estrados de madeira, para isolar o contato dos
sacos com o solo. As pilhas também devem estar afastadas 30 cm das
paredes;
Ø não formar grandes pilhas - a pressão dos sacos superiores sobre os
inferiores diminuem o módulo de finura do cimento. Recomenda-se não
fazer pilhas com mais de 10 sacos.
Ø não estocar por muito tempo - o cimento deve ser estocado por um
período máximo de um mês, mesmo assim tomando-se as precauções
65 Materiais de construção
acima. Por isso, ao fazer os pedidos de material a programação deve
ser tal que o cimento não fique estocado por um período superior. O
controle de estoque deverá ser feito de modo que o cimento recebido a
mais tempo deverá ser utilizado primeiro.
7.4.4 Aplicações dos cimentos Portland
Na Tabela 7.5 se indicam as aplicações mais usuais para os diversos tipos de
cimento Portland.
Tabela 7.5 – Aplicações do cimento Portland.
8 ARGAMASSAS
8.1 Definição e uso
A NBR 7200/98 define argamassas como a mistura de aglomerantes e
agregados com água, possuindo capacidade de endurecimento e aderência.
São materiais constituídos por uma mistura íntima de um ou mais
aglomerantes, agregado miúdo e água. Além destes componentes essenciais,
66 Materiais de construção
podem ainda ser adicionados produtos especiais, com a finalidade de melhorar
ou conferir determinadas propriedades ao conjunto.
A destinação das argamassas determina o tipo de aglomerante ou a mistura de
tipos diferentes de aglomerantes.
8.2 Classificação das argamassas
Dependendo do ponto de vista considerado, podemos apontar várias
classificações para as argamassas.
8.2.1 Segundo a dosagem:
a) pobres ou magras: quando o volume de pasta é insuficiente para encher os
vazios dos agregados.
b) cheias: quando os vazios dos agregados são preenchidos exatamente pela
pasta.
c) ricas ou gordas: quando há excesso de pasta.
O nível de ocupação dos vazios pela areia nas argamassas e os traços são
apresentados na Tabela 8.1.
Argamassa Cimento : areia Cimento : cal : areia
Pobre Vpasta< Vvazios 1:3 1:3:9
Cheia Vpasta = Vvazios 1:2,5 1:3:8
Rica Vpasta> Vvazios 1:2 1:3:7
Tabela 8.1 – Traços de argamassas.
8.2.2 Segundo o emprego:
a) argamassas de assentamento.
b) argamassas de revestimento.
c) argamassas para pisos.
d) argamassas para injeções.
e) argamassas refratárias.
f) argamassas colantes.
g) argamassas de rejuntamento.
67 Materiais de construção
8.2.3 Segundo a consistência:
a) secas: empregadas normalmente em lugares úmidos, em dias chuvosos ou
quando se trabalha com pedras ou outros materiais pouco absorventes.
b) plásticas: empregadas em condições normais de trabalho.
c) fluidas: empregadas normalmente em estações quentes ou quando se
trabalha com materiais muito absorventes.
8.2.4 Segundo o tipo de aglomerante:
a) aéreas: argamassas com aglomerante aéreo. Os aglomerantes usados
podem ser a cal aérea e o gesso.
b) hidráulicas: argamassas com aglomerante hidráulico, tal como a cal
hidráulica e o cimento.
c) mistas: argamassas com um aglomerante hidráulico e um aéreo.
Das argamassas as mais importantes são as de cimento e as de cal e cimento.
As argamassas de gesso são empregadas em revestimentos internos.
Geralmente em lugar de uma argamassa, emprega-se gesso puro sem a
adição de areia. O gesso, ao contrário de outros aglomerantes, não necessita
da adição de um agregado. No caso de argamassa de gesso, a areia é
utilizada com a única finalidade de diminuir o preço do material, desde que não
seja desejada uma superfície muito lisa, a qual só é possível de se obter com a
aplicação de gesso puro, isto é, em pasta.
As argamassas hidráulicas são materiais que, pelas características do
aglomerante, endurecem pela ação da água e resistem satisfatoriamente
quando imersas em água. Ao contrário das argamassas aéreas, elas têm alta
resistência mecânica e também é possível conseguir argamassas
impermeáveis pela composição do traço ou recorrendo-se a aditivos.
8.3 – Aplicação
As argamassas são empregadas para assentamento de tijolos, blocos,
ladrilhos, pastilhas, azulejos, pedras naturais, etc. Servem ainda para
revestimento de paredes e tetos (emboço e reboco), chapisco, no reparo de
peças de concreto, na execução de contrapiso, rejuntamentos, etc.
68 Materiais de construção
A escolha de um determinado tipo de argamassa está condicionada às
exigências da obra, tais como: resistência mecânica, impermeabilidade,
porosidade e estrutura.
De um modo geral, as argamassas devem satisfazer as seguintes condições:
Ø resistência mecânica,
Ø compacidade,
Ø impermeabilidade,
Ø constância de volume,
Ø aderência,
Ø durabilidade.
Tais condições dependem da qualidade e quantidade de aglomerante, do
agregado e da água de amassamento.
8.2.5 Argamassas de assentamento
As argamassas de assentamento possuem a função específica de assentar os
componentes de alvenaria. Suas funções são: unir solidamente as unidades de
alvenaria e ajudá-las a resistir aos esforços laterais, distribuir uniformemente as
cargas atuantes na parede por toda a área resistente dos componentes de
alvenaria, absorver as deformações naturais a que a alvenaria estiver sujeita e
selar as juntas contra a penetração de água de chuva.
Para que a argamassa tenha capacidade de prover as funções citadas, deve
apresentar as seguintes características:
a) Trabalhabilidade suficiente para um rendimento e um trabalho rápido e
econômico.
b) Retenção de água suficiente para que a sucção do elemento não
prejudique suas funções.
c) Rápida resistência após assentada para resistir a esforços que possam
atuar durante a construção.
d) Resistência adequada para não comprometer a alvenaria da qual faz
parte.
e) Aderência adequada aos componentes, a fim de que a interface possa
resistir a esforços de cisalhamento e de tração, e prover à alvenaria
juntas estanques à água de chuva.
69 Materiais de construção
f) Durabilidade.
8.2.6 Argamassas de revestimento
Depois do preparo do substrato (alvenaria, concreto), procede-se à execução
do revestimento de argamassa. A superfície deve ser revestida somente
quando o substrato estiver devidamente preparado e as instalações prediais
prontas e embutidas.
Para garantir a aderência entre o revestimento e o substrato utiliza-se o
chapisco (em aplicação manual ou mecânica), que também controla a sucção e
auxilia na proteção do substrato contra a umidade. Mas se o tijolo ou bloco
cerâmico, no caso de alvenarias, não forem de boa qualidade e sua camada
externa desagregar, o chapisco pode descolar junto com todo o revestimento.
Os blocos de cimento, por sua vez, porosos e com boa capacidade de
absorção e aderência, geralmente não necessitam preparo para a aplicação do
revestimento. Em caso de substrato de concreto pré-moldado ou moldado in
loco, pelo fato de apresentarem superfície lisa, é preciso aumentar a
capacidade de aderência utilizando jateamento de areia (concretos pré-
moldados) ou escarificação mecânica ou manual da superfície (concreto
moldado in loco).
Para evitar outro problema, a retração por secagem, é importante manter o
chapisco úmido durante a cura. Também é aconselhável umedecer a
superfície, sem saturá-la, antes da aplicação de qualquer camada de
revestimento ou chapisco, para que o substrato não absorva por capilaridade a
água de amassamento da argamassa, prejudicando sua hidratação. A
quantidade de água dependerá da capacidade de absorção do substrato, do
tipo de argamassa empregado, do método de aplicação e das condições do
meio ambiente.
Depois do chapisco é executado o emboço, que tem como funções principais a
vedação da superfície e sua regularização e a proteção da edificação, evitando
a penetração de agentes agressivos. O emboço é a base para a aplicação do
reboco, e promove a boa ancoragem com este e a aderência entre as duas
camadas. O reboco é aplicado sobre o emboço, vedando-o e dando
acabamento final ao revestimento.
70 Materiais de construção
8.3 Dosagem
Decidido que tipo de argamassa deve ser utilizada, o segundo passo é adotar o
traço. Entende-se por dosagem ou traço de uma argamassa a indicação das
proporções dos seus componentes.
O traço em massa dá a segurança absoluta quanto à qualidade da argamassa.
Todavia, é impraticável no canteiro de obras que são tradicionalmente
indicados em volume. Para isso é imprescindível conhecer os valores de
massa específica (aparente ou real) dos componentes. Assim, uma argamassa
de cimento e areia 1:3 significa que no seu preparo entra um volume de
cimento para cada três volumes de areia. Quanto à areia, é importante que se
saiba o seu teor de umidade, ou se se trata de uma areia seca. A areia é
considerada seca quando estocada ao sol por muito tempo, com 3% de
umidade quando estocada em tempo nublado e 5% de umidade em tempo
chuvoso e é medida em relação ao peso da areia seca.
8.4 Preparação das argamassas
As argamassas devem ser preparadas mecanicamente ou manualmente
quando a quantidade for insuficiente para justificar o uso de um misturador.
O amassamento deve ser contínuo e durar um minuto e meio, a contar do
momento em que todos os componentes da mistura, inclusive a água, tenham
sido lançados no misturador.
O amassamento manual é feito em masseiras, tabuleiros ou superfícies planas
impermeáveis e resistentes. Mistura-se normalmente a seco os agregados,
revolvendo-se os materiais com a pá, até que a mistura adquira coloração
uniforme.
Dá-se então à mistura forma de cone e adiciona-se a água necessária no
centro da cratera assim formada. O amassamento é processado com o devido
cuidado para se evitar perda de água ou segregação dos materais, até se
conseguir uma massa homogênea de aspecto uniforme e consistência plástica
adequada.
Devem ser praparadas quantidades de argamassas na medida das
necessidades dos serviços a executar em cada etapa, de maneira a evitar o
endurecimento antes do emprego.
71 Materiais de construção
Não se deve utilizar argamassa que apresente vestígios de endurecimento e é
expressamente vedado reamassá-la.
8.5 Patologias das argamassas de revestimento
Diversos fatores podem afetar o desempenho das argamassas de revestimento
e provocar patologias, trazendo prejuízos às edificações. Quando isso ocorre,
as argamassas deixam de cumprir suas funções. As causas de patologias vão
desde a qualidade dos agregados e aglomerantes utilizados até problemas
com o traço, má execução do revestimento e agentes externos como umidade,
tintas e outros.
As patologias mais comuns nas argamassas de revestimento são:
a) Eflorescência – Manchas de umidade, pó branco acumulado sobre a
superfície. As prováveis causas são: umidade constante ou infiltração,
sais solúveis presentes no componente da alvenaria, sais solúveis
presentes na água de amassamento.
b) Bolor – Manchas esverdeadas ou escuras, revestimento em
desagregação. As causas mais prováveis são: umidade constante, área
não exposta ao sol.
c) Descolamento em placas duras – Placas endurecidas que quebram com
dificuldade. As prováveis causas são: argamassa muito rica em cimento
ou aplicada em camada muito espessa, corrosão da armadura do
concreto de base. Em outros casos, a superfície da base é muito lisa ou
está impregnada com substância hidrófuga, ou ainda a camada de
chapisco está ausente.
d) Descolamento em placas quebradiças – Placas endurecidas, mas
quebradiças, desagregando-se com facilidade. Causas prováveis:
argamassa magra, ausência da camada de chapisco.
e) Descolamento com pulverulência – Película de tinta se descola
arrastando o reboco que se desagrega com facilidade, revestimento
monocamada se desagrega com facilidade. Causas prováveis: excesso
de finos no agregado, argamassa magra, argamassa rica em cal, reboco
aplicado em camada muito espessa.
f) Fissuras mapeadas – Distribuem-se por toda a superfície do
revestimento em monocamada. Pode ocorrer descolamento do
72 Materiais de construção
revestimento em placas (fácil desagregação). Causas prováveis:
retração da argamassa por excesso de finos de agregado, de água de
amassamento, cimento como único aglomerante.
g) Fissuras geométricas – Acompanham o contorno do componente da
alvenaria. Causas prováveis: argamassa de assentamento com excesso
de cimento ou finos no agregado, movimentação higrotérmica do
componente.
73 Materiais de construção
9 CONCRETO
9.1 Definição e uso
Concreto de Cimento Portland é o material resultante da mistura, em
determinadasproporções, de um aglomerante - cimento Portland - com um
agregado miúdo - geralmente areialavada -, um agregado graúdo - geralmente
brita - e água. Pode-se ainda, se necessário, usaraditivos.
A água e o cimento, quando misturados, desenvolvem um processo
denominado hidratação eformam uma pasta que adere as partículas dos
agregados. Nas primeiras horas após o preparo épossível dar a essa mistura o
formato desejado. Algumas horas depois ela endurece e, com o passardos
dias, adquire grande resistência mecânica, convertendo-se num material
monolítico dotado dasmesmas características de uma rocha.
A resistência do concreto depende destes três fatores básicos:
Ø resistência do agregado;
Ø resistência da pasta;
Ø resistência da ligação entre a pasta e o agregado.
Entretanto, para conseguir-se um conjunto monolítico e resistente, é
indispensável produzircorretamente o concreto.
A produção do concreto consta de uma série de operações executadas e
controladas deforma a obter-se, a partir dos materiais componentes, um
concreto que depois de endurecido resistaaos esforços derivados das mais
diversas condições de carregamento a que possa ser submetido,bem como
apresente características de durabilidade.
As operações necessárias à obtenção de um concreto são:
Ø dosagem ou quantificação dos materiais;
Ø mistura dos materiais;
Ø transporte até o local da obra;
Ø lançamento, ou seja, colocação do concreto no seu local definitivo
(normalmente em umaforma);
Ø adensamento, que consiste em tornar a massa do concreto a mais
densa possível,eliminando os vazios;
74 Materiais de construção
Ø cura, ou seja, os cuidados a serem tomados a fim de evitar a perda
de água pelo concreto nos primeiros dias de idade.
A obtenção de um concreto de boa qualidade depende de todas essas
operações. Se qualquer delas for mal executada, causará problemas ao
concreto. Não há como compensar as falhas em uma das operações com
cuidados especiais em outra.
Quando o concreto é dosado de acordo com certos princípios básicos,
apresenta, além da resistência, as vantagens de baixo custo, facilidade de
execução, durabilidade e economia. Para tanto é necessário, inicialmente,
conhecer as características que o concreto endurecido deve possuir,para
depois, a partir dos materiais disponíveis, obter o concreto pretendido,
mediante o proporcionamento correto da mistura e o uso adequado dos
processos de fabricação. O concreto fresco representa uma fase transitória,
porém de enorme influência nas características do concreto endurecido.
9.2 Propriedades do concreto
Para efeito de suas propriedades, o concreto deve ser analisado nestas duas
condições:
FRESCO E ENDURECIDO.
O concreto fresco é assim considerado até o momento em que tem início a
pega do aglomerante.
O concreto endurecido é o material que se obtém pela mistura dos
componentes, após o fim da pega do aglomerante.
9.2.1 Propriedades do Concreto Fresco
Para o concreto fresco, as propriedades desejáveis são as que asseguram a
obtenção de uma mistura fácil de transportar, lançar e adensar, sem
segregação. As principais propriedades do concreto, quando fresco, são:
a. Consistência;
b. Plasticidade;
c. Poder de retenção de água;
d. Trabalhabilidade.
75 Materiais de construção
a) Consistência
Consistência é o maior ou menor grau de fluidez da mistura fresca,
relacionando-se, portanto com a mobilidade da massa.
Em função de sua consistência, o concreto é classificado em:
Ø seco ou úmido - quando a relação água/materiais secos é baixa, entre
6 e 8%;
Ø plástico - quando a relação água/materiais secos é maior que 8 e
menor que 11%;
Ø fluido - quando a relação água/materiais secos é alta, entre 11 e 14%.
Um concreto de consistência plástica pode oferecer, segundo o grau de sua
mobilidade,maior ou menor facilidade para ser moldado e deslizar entre os
ferros da armadura, sem que ocorra separação de seus componentes. São os
mais usados nas obras em geral.
b) Plasticidade
Plasticidade é a propriedade do concreto fresco identificada pela facilidade com
que este é moldado sem se romper. Depende fundamentalmente da
consistência e do grau de coesão entre os componentes do concreto. Quando
não há coesão os elementos se separam, isto é, ocorre a segregação.
Segregação é a separação dos grãos do agregado da pasta de cimento. Pode
ocorrer durante o transporte, durante o lançamento - em conseqüência de
movimentos bruscos -, durante o adensamento - por vibração excessiva -, ou
pela ação da gravidade, quando os grãos graúdos, mais pesados do que os
demais, tendem a assentar no fundo das formas.
c) Poder de Retenção de Água
O poder de retenção de água é o oposto à exsudação. Exsudação é o
fenômeno que ocorre em certos concretos quando a água se separa da massa
e sobe à superfície da peça concretada.
Ocorre quando a parte superior do concreto se torna excessivamente úmida;
sua conseqüência é um concreto poroso e menos resistente.
76 Materiais de construção
d) Trabalhabilidade
É a propriedade do concreto fresco identificada pela maior ou menor facilidade
de seu emprego para atender a determinado fim. O concreto é trabalhável
quando no estado fresco apresenta consistência e dimensões máximas dos
agregados apropriadas ao tipo de obra a que se destina, no que respeita às
dimensões das peças, ao afastamento e à distribuição das barras das
armaduras, bem como aos métodos de transporte, lançamento e adensamento
que serão adotados.
A trabalhabilidade, portanto, além de ser uma característica inerente ao
material, como a consistência, também envolve considerações quanto à
natureza da própria obra que está sendo executada. É possível, pois, concluir
que um concreto adequado para peças de grandes dimensões epouco
armadas poderá não sê-lo para peças delgadas e muito armadas, ou que um
concreto que permite perfeito adensamento com vibração, sem segregação dos
componentes e sem vazios,dificilmente proporcionará uma moldagem
satisfatória com adensamento manual.
Na verdade, as propriedades de um concreto não podem ser consideradas
isoladamente. A consistência afeta diretamente a trabalhabilidade, a qual, por
sua vez, não só é afetada pela plasticidade como garante a constância da
relação água/cimento.
9.2.2 Propriedades do Concreto Endurecido
As características que um concreto depois de endurecido deve possuir são:
a. Resistência mecânica;
b. Durabilidade;
c. Impermeabilidade;
d. Aparência.
Todas essas características, à exceção da aparência, melhoram sensivelmente
com o uso adequado da relação água/cimento.
a) Resistência Mecânica
No que respeita à resistência mecânica do concreto endurecido, ou seja, a sua
capacidade de resistir às diversas condições de carregamento a que possa
77 Materiais de construção
estar sujeito quando em serviço,destaca-se a resistência à compressão, à
tração, à flexão e ao cisalhamento.
O processo de endurecimento dos concretos à base de cimento Portland é
muito longo,podendo levar mais de dois anos para completar-se. Com a idade
o concreto endurecido vai aumentando a resistência a esforços mecânicos. Aos
28 dias de idade já adquiriu cerca de 75 a 90%de sua resistência total. É na
resistência mecânica apresentada pelo concreto endurecido 28 dias após a sua
execução que se baseia o cálculo dos elementos de concreto.
Chamamos de fck a resistência característica do concreto à compressão,
que é a resistência adotada para fins de cálculo.
Vários são os fatores que influem na resistência mecânica do concreto, dentre
os quais destacamos:
Ø fator água/cimento
Ø idade
Ø forma e granulometria dos agregados
Ø tipo de cimento
Ø condições de cura
O fator água/cimento (x) é a relação entre o peso de água (Pag) e o peso de
cimento (Pc)empregado no traço de um cimento.
x = Pag/Pc
A resistência de um concreto depende fundamentalmente do fator
água/cimento, isto é,quanto menor for este fator, maior será a resistência do
concreto. Mas, evidentemente, deve-se ter um mínimo de água necessária
para reagir com todo o cimento e dar trabalhabilidade ao concreto.
Outro fator da maior relevância na resistência final do concreto a esforços
mecânicos é a cura, procedimento utilizado para favorecer a hidratação do
cimento que consiste no controle da temperatura e no movimento da água de
dentro para fora e de fora para dentro do concreto, visto que as condições de
umidade e temperatura, principalmente nas primeiras idades, têm importância
muito grande para as propriedades do concreto endurecido.
78 Materiais de construção
b) Durabilidade e Impermeabilidade
A durabilidade pode ser definida como sendo a capacidade que o concreto
possui de resistir à ação do tempo, aos ataques químicos, à abrasão ou a
qualquer outra ação de deterioração. A durabilidade depende, entretanto, do
tipo de ataque, físico ou químico, que o concreto, depois de endurecido, será
submetido, devendo ser analisado criteriosamente antes da escolha dos
materiais e da dosagem.
No que diz respeito a abrasão ou a erosão, a durabilidade está diretamente
ligada a resistência do concreto.
A impermeabilidade do concreto está relacionada com a durabilidade. Um
concreto impermeável impede o acesso de agentes agressivos.
Vários são os fatores que podem influir na durabilidade e na impermeabilidade
dos concretos,entre eles:
Ø porosidade da pasta - a impermeabilidade está diretamente
relacionada com a porosidade da pasta. Quanto menos porosa, mais
impermeável será a pasta e, conseqüentemente, o concreto.
Ø agressão química - principalmente de sulfatos, que reagindo com os
produtos presentes no cimento, aumentam o volume dos sólidos
causando expansão que, por sua vez,provocam fissuração, que poderão
resultar na total deterioração da peça endurecida.
Ø - retração hidráulica - é resultante da retração da pasta de cimento,
que ao sofrer modificações de volume devidas à movimentação da água,
exerce tensões sobre o agregado, provocando fissuração no concreto,
abrindo dessa forma caminho a agressão de agentes exteriores.
9.3 Produção do Concreto
A produção do concreto consiste em uma série de operações de forma a se
obter, a partir dos materiais componentes o concreto desejado.
As operações necessárias à obtenção do concreto são:
Ø dosagem;
Ø mistura;
Ø transporte;
79 Materiais de construção
Ø lançamento;
Ø adensamento;
Ø cura.
9.3.1 Dosagem do concreto
Dosar um concreto consiste em determinar a proporção mais adequada e
econômica, com que cada material entra na composição da mistura,
objetivando as propriedades já identificadas para o concreto fresco e
endurecido. Dosar é procurar o traço que atende as condições específicas de
um projeto, utilizando corretamente os materiais disponíveis.
Traço é a maneira de exprimir a proporção dos componentes de uma mistura.
Genericamente, um traço 1:m:x significa que para uma parte de aglomerante
deve-se ter m partes de agregados, que pode ser somente miúdo, como no
caso das argamassas, ou miúdo e graúdo, como nos concretos ex partes de
água.
A dosagem pode ser não experimental ou experimental. Na dosagem não
experimental o engenheiro baseia-se na sua experiência profissional ou em
tabelas confeccionadas com base em outras obras realizadas, como
apresentado na Tabela 9.1.
Na dosagem experimental o engenheiro baseia-se nas características dos
materiais, nas solicitações mecânicas a que estará sujeito o concreto e nas
implicações inerentes a cada obra.
Assim sendo, é levado em conta as cargas que vão atuar na estrutura, as
dimensões da peça, os processos construtivos bem como as condições do
meio em que vai ser implantada a construção
80 Materiais de construção
Tabela 6.1 – Tabela prática para dosagem de concreto.
A NBR 6118, só permite a dosagem não experimental, para obras de pequeno
vulto, às quais deverão respeitar as seguintes condições:
Ø quantidade mínima de cimento por m3 de concreto de 300 kg;
Ø proporção de agregado miúdo no volume total do agregado entre 30 a
50%, fixada de maneira a se obter um concreto de trabalhabilidade
adequada ao seu emprego; e
Ø quantidade de água no volume total de concreto entre 7 a 10%, mínima
compatível com a trabalhabilidade necessária.
Para o caso de grandes obras, a dosagem experimental é a única aceitável,
isto porque, os materiais constituintes e o produto resultante são ensaiados em
laboratórios.
9.3.2 Mistura ou amassamento
É a primeira fase da produção propriamente dita do concreto e tem como
objetivo a obtenção de uma massa homogênea onde todos os componentes
estejam em contato entre si. A falta de homogeneidade determina decréscimo
sensível de resistência mecânica e durabilidade dos concretos. A mistura
poderá ser manual ou através de equipamentos chamados betoneiras.
O amassamento manual só poderá ser empregado em obras de pequena
importância, onde o volume e a responsabilidade do concreto não justifiquem o
81 Materiais de construção
emprego de equipamento mecânico, não podendo nesse caso, amassar, de
cada vez, volume superior ao correspondente a 100 kg de cimento.
O amassamento manual deverá ser realizado sobre um estrado ou superfície
plana impermeável e resistente. Mistura-se inicialmente os agregados e o
cimento de maneira a se obter uma coloração uniforme. Em seguida adiciona-
se água aos poucos prosseguindo-se a mistura até se conseguir uma massa
de aspecto uniforme.
O amassamento mecânico é feito em equipamentos especiais chamados de
betoneiras, que são constituídas essencialmente por um tambor ou cuba, fixo
ou móvel em torno de um eixo que passa pelo seu centro, no qual, por meio de
pás, que, também, podem ser fixas ou móveis, se produz a mistura.
9.3.3 Transporte
É a terceira etapa da produção do concreto, que após a mistura, tem que ser
transportado ao local de enchimento das formas.
O transporte do concreto pode ser externo, ou seja, da central de concretagem
até a obra, em caminhão betoneira, ou dentro da obra, até o local de
lançamento, com carrinho de mão, giricas, elevadores, guinchos ou mesmo
através de bombeamento.
No transporte do concreto deve-se tomar cuidado para que não haja vibração
excessiva, o que pode provocar segregação dos componentes, prejudicando a
homogeneidade do concreto. O transporte, também deve ser rápido, a fim de
evitar que o concreto perca a trabalhabilidade necessária às etapas seguintes.
9.3.4 Lançamento
O lançamento é a operação que consiste em colocar o concreto nas formas. O
tempo máximo permitido entre o amassamento e o lançamento, esta situado
entre 1 e 2 horas.
O cuidado geral no lançamento consiste em manipular o concreto de forma que
seus componentes não se separem e as recomendações são:
Ø - formas livres de detritos e substâncias estranhas;
Ø - formas de madeira saturadas de água, para que não absorvam a água
do concreto;
82 Materiais de construção
Ø - evitar arrastar o concreto distâncias muito grandes.
Ø - evitar o lançamento do concreto de grandes alturas. A altura máxima
permitida, para que não haja segregação, está em torno de 2,00 m.
9.3.5 Adensamento
É a operação que tem por finalidade a eliminação do ar e dos vazios contidos
na massa. Deve ser feito durante e imediatamente após o lançamento.
O adensamento pode ser executado por processos manuais - socamento ou
apiloamento – ou por processos mecânicos - vibração ou centrifugação.
Qualquer que seja o processo deve-se buscar que o concreto preencha todos
os espaços da forma, evitando-se a formação de ninhos e a segregação dos
componentes. Deve ser evitada, também, a vibração junto a ferragem, quando
o concreto for armado, para não ocasionar vazios que prejudiquem a aderência
do concreto com a armadura.
Quando bem executado, o adensamento melhora a resistência mecânica e
aumenta a impermeabilidade, a resistência a intempéries e a aderência do
concreto à armadura.
9.3.6 Cura
Denomina-se cura o conjunto de medidas que têm por finalidade evitar a
evaporação prematura da água necessária à hidratação do cimento.
A Norma Brasileira exige que a cura seja feita nos 7 primeiros dias contados do
lançamento do concreto. É desejável, entretanto, que se faça até o 14º dia,
para se ter garantias contra o aparecimento de fissuras devidas à retração.
As várias qualidades desejáveis ao concreto, como resistência mecânica,
impermeabilidade e resistência ao ataque de agentes agressivos, são
extremamente favorecidas e até mesmo somente conseguidas através de uma
cura bem feita.
83 Materiais de construção
10 MATERIAIS CERÂMICOS
10.1 Introdução
A indústria cerâmica é uma das mais antigas do mundo. No período neolítico
(entre 12.000 e4.000 a.C.), a necessidade de armazenar alimentos levou o
homem à criação de componentes de barro secos naturalmente e,
posteriormente a fabricação de cerâmicas cozidas. No Egito, há cerca de 3.000
a.C. já era utilizada a cerâmica vidrada. A cerâmica branca data do século
XVIII, na Europa Central.
Nas últimas décadas, foram desenvolvidas novas tecnologias e utilizadas
novas matérias primas, o que resultou no aperfeiçoamento dos produtos
convencionais e no desenvolvimento de cerâmicas de alta tecnologia, que
suportam temperaturas extremamente elevadas e possuem grande resistência
mecânica, utilizadas em setores como a indústria aeroespacial, eletrônica e
nuclear.
10.2 Definição
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 vem fazendo referência aos não-metais, materiais
inorgânicos incluindo produtos refratários. Como resultado, as cerâmicas agora
são definidas como não-metais, materiais inorgânicos obtidos geralmente após
tratamento térmico em temperaturas elevadas.
As cerâmicas são obtidas a partir de uma massa a base de argila, submetida a
um processo de secagem lenta e, após a retirada de grande parte da água,
cozida em temperaturas elevadas(KAZMIERCZARK, 2007).
A argila é um material natural, terroso, de baixa granulometria (com elevado
teor de partículas com diâmetro inferior a 2μm), que apresenta plasticidade
quando misturado com quantidades adequadas de água. As argilas são
provenientes da decomposição de rochas e são constituídas por
argilominerais,podendo conter outros minerais como quartzo, feldspato, mica,
pirita e hematita, além de matéria orgânica e outras impurezas.
84 Materiais de construção
10.3 Constituintes da Argila
As argilas utilizadas para a confecção de componentes de cerâmica vermelha
são constituídas por argilominerais e minerais acessórios. Os principais grupos
de argilominerais são a caulinita, a ilita e as montmorilonitas. A caulinita é mais
pura e é utilizada para a confecção de materiais refratários, porcelana e
cerâmica sanitária enquanto a ilita (usadas na fabricação de blocos cerâmicos,
telhas) e a montmorilonita (são muito absorventes e tem alto poder de
inchamento, e são misturadas nas caulinitas para corrigir a plasticidade) são
mais adequadas para a fabricação de cerâmica vermelha. Os principais
elementos constituintes dos argilominerais são a alumina, os compostos de
cálcio e magnésio, a matéria orgânica, a sílica, silicatos e fosfatos e os sais
solúveis.
10.3.1 Propriedades das argilas
a) TAMANHO DE PARTÍCULAS - O tamanho das partículas, associada a
forma e ao estado deagregação das partículas da argila exerce grande
influência na plasticidade, tensão e módulo de ruptura a flexão e textura. A
matéria-prima usada na produção de cerâmica vermelha é constituída,
geralmente, por partículas com dimensões entre 50 nm e 1cm; e a fração
inferior a 2μm exerce maior influência nas propriedades da cerâmica vermelha.
b) COMPOSIÇÃO QUÍMICA – a composição química regula as aplicações
específicas das argilas.
c) PROPRIEDADES PLÁSTICAS – as argilas mais finas são mais plásticas,
porém certas argilas,mesmo de granulometria grosseira, mas contendo
pequena quantidade de montmorilonita ou de matéria orgânica húmica podem
ser plásticas. A plasticidade da argila varia em função da quantidade de água
presente nela (Figura 10.1). Todos os fatores que aumentam a plasticidade da
argila também aumentam a retração.
Figura 10.1 – Limites de consistência de argila
85 Materiais de construção
Onde:
LL – limite de liquidez – transição entre o estado de consistência líquida e plástica.
LP – limite de plasticidade – transição entre o estado de consistência plástico e semi-sólido.
LC - limite de contração - transição entre o estado de consistência semi-sólido e sólido.
O índice de plasticidade de uma argila será calculado através da equação
IP= LL – LP
Exemplo:quanto maior for o IP de uma argila, o solo formado por ela será mais
compressível.
d) RETRAÇÃO POR SECAGEM – a retração por secagem é medida pela
variação do comprimento ou do volume quando a amostra da argila é seca em
estufa a 105°C – 110°C. Essa propriedade é importante na moldagem das
peças cerâmicas porque pode fissurar devido ao efeito da retração.
e) RESISTÊNCIA À FLEXÃO – esta propriedade é importante para facilitar o
manuseio entre o secador e o forno sem danificar as peças. A resistência à
flexão é um indicativo das propriedades mecânicas do produto a ser moldado.
O Quadro 10.1 apresenta valores de resistência à flexão e de absorção de
água para argila usada na fabricação de produtos cerâmicos.
Quadro 10.1 – Valores de resistência à flexão e de absorção de água de produtos cerâmicos
f) DESAGREGABILIDADE EM ÁGUA – é importante conhecer o tempo de
desagregação das argilas para se estabelecer o processo e equipamentos
adequados para obtenção da massa plástica no processo cerâmico.
g) QUEIMA – as propriedades de queima, tais como, retração, variações da
porosidade, liberação e absorção de calor, perda de massa e mudanças
petrográficas.
h) POROSIDADE – a argila deve conter grãos de vários tamanhos, reduzindo
assim a porosidade e permeabilidade, conseguindo um encaixe melhor dos
grãos (empacotamento das partículas). A porosidade tem influencia sobre a
86 Materiais de construção
argila aumentando a absorção de água, favorecendo a corrosão,refratariedade,
diminui a condutividade térmica e elétrica, a massa específica aparente, a
resistência aos esforços axiais e a resistência à abrasão.
10.4 Classificações
Existem diversas formas de se classificar os materiais cerâmicos, devido à
amplitude e heterogeneidade do setor. As formas de se classificar os materiais
cerâmicos variam de acordo como país. No Brasil, de acordo com a
Associação Brasileira de Cerâmica, o setor cerâmico se divide em subsetores
ou segmentos em função de diversos fatores, como matérias-primas,
propriedades e áreas de utilização. Dessa forma, a seguinte classificação, em
geral, é adotada.
10.4.1 Cerâmica Vermelha
Compreende aqueles materiais com coloração avermelhada empregados na
construção civil (tijolos maciços, blocos cerâmicos, telhas, elementos vazados,
tubos cerâmicos e argilas expandidas) e também utensílios de uso doméstico e
de adorno. Os blocos cerâmicos muitas vezes são enquadrados neste grupo,
porém o mais correto é em materiais de revestimento.
As cerâmicas vermelhas são provenientes de argilas sedimentares, com altos
teores de compostos de ferro.
O setor industrial responsável pela fabricação da cerâmica vermelha no Brasil
possui grande importância, em função da grande quantidade de produtos
utilizados na construção civil. Segundo a Associação Nacional da Indústria
Cerâmica (ANICER, 2007), há cerca de 5500 empresas produtoras de
cerâmica vermelha no BR, consumindo cerca de 10.300.000 toneladas de
argila por mês.
10.4.2 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.
10.4.3 Cerâmica Branca
Este grupo é bastante diversificado, compreendendo materiais constituídos por
um corpo branco e em geral recobertos por uma camada vítrea transparente e
87 Materiais de construção
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 das características para uma dada aplicação, 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.
10.4.4 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, podemos classificar 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.
10.4.5 Isolantes Térmicos
Os produtos deste segmento podem ser classificados em:
a) refratários isolantes que se enquadram no segmento de refratários,
b) isolantes térmicos não refratários, compreendendo produtos como
vermiculita expandida, sílica, diatomácea, diatomito, silicato de cálcio, lã de
vidro e lã de rocha, que são obtidos por processos distintos ao do item a) e que
podem ser utilizados, dependendo do tipo de produto até 1100°C; e
c) fibras ou lãs cerâmicas que apresentam características físicas semelhantes
às citadas no item b),porém apresentam composições tais como sílica, silica-
alumina, alumina e zircônia, que dependendo do tipo, podem chegar a
temperaturas de utilização de 2000ºC ou mais.
88 Materiais de construção
10.4.6 Fritas e Corantes
Estes dois produtos são importantes matérias-primas para diversos segmentos
cerâmicos que requerem determinados acabamentos.
Ø 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 apeça impermeável, aumentar a resistência mecânica e
melhorar ou proporcionar outras características.
Ø 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.
10.4.7 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.
10.4.8 Cerâmica de Alta Tecnologia/ Cerâmica Avançada
O aprofundamento dos conhecimentos da ciência dos materiais proporcionou
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 funções, em: eletroeletrônicos, magnéticos, ópticos, químicos,
térmicos, mecânicos, biológicos e nucleares. Os produtos deste segmento são
89 Materiais de construção
de uso intenso e a cada dia tende a se ampliar. Como alguns exemplos,
podemos citar: 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.
10.5 Matérias-primas
As matérias-primas empregadas na fabricação de produtos cerâmicos são
classificadas em naturais e sintéticas:
Ø naturais – são aquelas 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.
Ø sintéticas – são aquelas que individualmente ou em mistura foram
submetidas a um tratamento térmico, que pode ser calcinação,
sinterização, fusão e fusão/redução e as produzidas por processos
químicos.
10.6 Caracterização das argilas
A caracterização física das argilas é realizada a partir da determinação da
distribuição granulométrica e dos índices de plasticidade.
A estimativa das propriedades que uma argila irá adquirir após a queima é
realizada,normalmente, por meio da moldagem de pequenos corpos-de-prova,
que são queimados em uma temperatura e, após resfriamento, são submetidos
a ensaios de caracterização. Os ensaios usuais são: determinação da
contração linear, massa específica, porosidade, absorção de água após
queima, umidade de conformação da argila, tensão de ruptura à flexão.
Alguns valores recomendados para absorção de água e para resistência à
flexão são apresentados no Quadro 10.2.
90 Materiais de construção
Quadro 10.2 –Valores de resistência à flexão e absorção de água
especificados para as argilas
10.7 Processo de Fabricação
Os processos de fabricação empregados pelos diversos segmentos cerâmicos
assemelham-se parcial ou totalmente. 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.
10.7.1 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 de acordo com a granulometria e muitas vezes também
purificados Atenção especial também deve ser dada a mineralogia e análise
química da argila. Deve ser dada especial atenção a argila que apresenta
grandes quantidades de matéria orgânica (acima de 0,1%) e óxidos de ferro,
principais responsáveis pelo aparecimento do "coração negro", defeito de
fabricação em que a parte central do componente fabricado apresenta uma cor
escura, variando entre cinza e preto. O processo de fabricação, propriamente
dito, tem início somente após a preparação da matéria-prima. As matérias-
primas sintéticas geralmente são fornecidas prontas para uso, necessitando
apenas, em alguns casos, de um ajuste de granulometria.
10.7.2 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 para se corrigir deficiências existentes na argila
91 Materiais de construção
proveniente da jazida principal, como por exemplo a correção da plasticidade.
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:
a. suspensão, também chamada barbotina, para obtenção de peças em
moldes de gesso ou poliméricos;
b. massas secas ou semi-secas, na forma granulada, para obtenção de
peças por prensagem;
c. massas plásticas, para obtenção de peças por extrusão, seguida ou não
de torneamento ou prensagem.
Também é feita a METEORIZAÇÃO ou SAZONAMENTO onde a argila é
submetida à ação das intempéries. A argila é disposta em camadas, sob ação
das chuvas, o material sofre lavagem,dissolvem-se e eliminam-se os sais
solúveis e desagregam-se os torrões maiores. Desta forma é melhorada a
qualidade das argilas. Após o sazonamento é feito o APODRECIMENTO, que
consiste em deixar a pasta em ambientes abrigados, procurando manter
umidade constante.
Algumas argilas não desagregam com facilidade, necessitando assim, de
trituração para adquirirem a granulometria adequada ao amassamento.
Ocorre então a MISTURA ou AMASSAMENTO da matéria-prima, ou seja, dos
diferentes tipos de argila, a fim de proporcionar maior homogeneidade da
massa cerâmica.
10.7.3 Moldagem ou conformação 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,além do teor de água da pasta de argila. Os
métodos mais utilizados são: colagem, prensagem, extrusão e torneamento. O
processo de extrusão é o mais comum na fabricação de tijolos e blocos,
enquanto a prensagem é utilizada em telhas. A extrusão consiste em forçar a
92 Materiais de construção
massa a passar sob pressão, através de um bocal apropriado, formando uma
fita uniforme e contínua, depois a massa é cortada no comprimento desejado.
O corte é feito por guilhotina.
10.7.4 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. Na queima, o aquecimento da argila gera alterações físico-químicas
irreversíveis, que resultam em mudanças nas suas propriedades. Fatores como
a velocidade em que ocorre o acréscimo de temperatura, a temperatura
máxima atingida durante o processo, o tempo de manutenção da temperatura
máxima e a velocidade de resfriamento,além da uniformidade da temperatura
no forno, são determinantes das propriedades que se desejam obter no
componente fabricado, tais como a resistência mecânica, a absorção de água e
contração linear. Na fabricação de blocos e tijolos de cerâmica vermelha, a
temperatura máxima fica na ordem de 800ºC a 1100ºC. Em outros
componentes, pode superar os 1200ºC.
Existem vários tipos de fornos no Brasil. Sendo o modo mais tradicional de
classificação em função do processo de queima, dividindo os fornos em
contínuos (quando a produção é contínua e em maior número no BR)e em
intermitentes (quando a queima ocorre em ciclos de carga, requente, queima e
descarga).
10.7.5 Acabamento
Normalmente, a maioria dos produtos cerâmicos é retirada dos fornos,
inspecionada e remetida ao consumo. Alguns produtos, no entanto, requerem
processamento adicional para atendera 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.
10.7.6 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
93 Materiais de construção
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.
10.8 Componentes utilizados para a construção de alvenarias
Os componentes de cerâmica vermelha utilizados para a construção de
alvenarias são os tijolos maciços e os blocos cerâmicos. Ambos são fabricados
por extrusão, sendo que os tijolos maciços também podem ser fabricados por
prensagem. Na fabricação dos componentes por extrusão, a massa da argila
passa por uma maromba que força sua saída por uma boquilha (molde
metálico), que lhe confere a forma de sua seção transversal. A coluna de argila
vermelha resultante da extrusão é cortada de acordo com a dimensão exigida
para o componente. Após o período desecagem, os blocos são cozidos e
atingem suas propriedades finais.
Os tijolos maciços são componentes que possuem forma paralelepipédica,
podendo apresentar rebaixos de fabricação em uma das faces de maior área.
São classificados entre duas categorias: tijolos maciços comuns e especiais.
Os tijolos maciços devem possuir dimensões nominais de 19x9x5,7cm ou de
19x9x9cm. De modo geral, os tijolos maciços apresentam resistência à
compressão entre 1,5MPa e 2,0MPa, possuem elevada absorção de água
(entre 15% e 25%) e facilidade de corte.
Os blocos cerâmicos são produzidos em diversas formas e possuem furos
paralelos a uma de suas faces.
A norma brasileira classifica os blocos cerâmicos em duas categorias: blocos
de vedação(pode ter furos na vertical ou horizontal) e blocos estruturais (furos
na vertical). Os blocos cerâmicos podem ser produzidos em diversas
dimensões de acordo com a NBR 15270 (ABNT, 2005) (Quadro 10.3).
94 Materiais de construção
Quadro 10.3 – Dimensões de fabricação de blocos cerâmicos (NBR 15270/2005).
O quadro 10.4 apresenta os valores de resistência à compressão dos blocos
cerâmicos de acordo com a NBR 15270 (ABNT, 2005).
Quadro 10.4 – Resistência à compressão de blocos cerâmicos segundo a NBR 15270(ABNT, 2005).
As características exigidas para blocos cerâmicos estão apresentas no Quadro
10.5:
Quadro 10.5 – Características dos blocos cerâmicos
A NBR 15270-3 (ABNT, 2005) especifica o procedimento para a determinação
da absorção inicial de água de blocos cerâmicos.
As telhas cerâmicas são componentes que, em conjunto com componentes
acessórios, são usados para a construção de telhados. A primeira etapa de
fabricação das telhas consiste na extrusão da argila, numa umidade entre 20%
e 25%, formando um bastão que é cortado nas dimensões adequadas para
fabricação das telhas. A argila cortada é submetida à prensagem em formas
que lhe conferem o formato de cada tipo de telha. Após o processo de
secagem, as telhas são queimadas em temperaturas entre 900ºC e 1100ºC.
95 Materiais de construção
Algumas telhas ainda podem ser submetidas à esmaltação, num processo
similar ao utilizado na fabricação de peças cerâmicas de revestimento, que lhes
confere maior impermeabilidade e brilho.
As exigências de fabricação para telhas cerâmicas estão apresentas no
Quadro 10.6.
Quadro 10.6 – Características dos blocos cerâmicos
Os tubos cerâmicos ou manilhas são usados para a canalização de águas
pluviais e esgotos. A 1ª etapa de fabricação dos tubos consiste na extrusão da
argila, numa umidade entre20% e 25%. Após o processo de secagem, são
queimados em temperaturas entre 1000ºC e 1200ºC.
Alguns tubos podem ser vidrados durante o processo de queima.
Outros produtos cerâmicos usados na construção civil:
a) Elementos vazados – são componentes cerâmicos que apresentam diversas
formas e furos, usados para confecção de paredes vazadas, denominados de
cobogó.
b) Ladrilhos cerâmicos – são peças usadas em pisos, produzidas em diversas
formas e com acabamento natural ou esmaltado. Devem atender a vários itens
de norma, como por exemplo, a resistência ao desgaste por abrasão e
coeficiente de atrito na utilização em pisos.
96 Materiais de construção
c) Refratários - São materiais resistentes à altas temperaturas sem sofrer
variações de volume significativas, sem amolecer e resistir à ação dos gases
quentes. Os tijolos refratários mais comuns são feitos de sílica-aluminosa.
d) Azulejos – são usados para revestimentos de paredes, são porosos, tendo
uma face vidrada. A esmaltação deve recobrir as bordas laterais para evitar
absorção pelo biscoito (face porosa do azulejo) o que provoca manchas de
umidade nas proximidades de suas bordas.
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