Introdução à Ciência dos Materiais

-Profª Nara Miranda de Oliveira Cangussu

-O estudo da obtenção, características e propriedades, aplicação, conservação e durabilidade dos materiais tem como objetivo conhecê-los e aplicá-los de forma adequada.

- Estudo da qualidade dos materiais empregados: Conhecimento experimental;

-Conhecimento tecnológico;

-Observação continuada;

-Experiência adquirida.

- Formação do engenheiro -> conhecimentos através do ensino;

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- Caracterização tecnológica -> conhecimento das propriedades intrínsecas, do desempenho e dos requisitos técnicos dos materiais. Consiste em comparar os materiais, por meio de ensaios de laboratórios, a parâmetros adotados por sistemas normalizadores.

- Aspectos tecnológicos, históricos, geográfico, econômico, dentre outros, determinam o uso de materiais de construção e de técnicas construtivas/rápido avanço tecnológico.

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MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO CIVIL

“Materiais de Construção Civil são elementos de naturezas diversas que devem desempenhar papéis específicos e previsíveis de maneira a possibilitar e a garantir a existência de um determinado ambiente construído, pensado para um determinado fim – habitação, transporte, serviços e vários outros.”

C. C. Ribeiro, J. D. S. Pinto e T. Starling

• Construção Civil -> diversidade de materiais de construção:

-Ex: rochas, madeira, metais, cimentos, vidro, plástico, cerâmica, etc.

• Combinações de diversos elementos ou matérias-primas:

-Ex: calcário (rocha) + argila (solo) = cimento

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- cimento + areia + brita = concreto

Classificação dos materiais de Construção Civil

Quanto à origem e obtenção:

• Naturais (areias, pedras)

• Artificiais (tijolos, cimentos)

• Combinados (argamassas, concretos)

Quanto à função:

• Vedação (vidros, tijolos)

• Proteção (tintas, vernizes)

• Função estrutural (madeiras, aços, concretos)

Quanto à estrutura interna:

• Lamelar (argilas)

• Fibrosa (amiantos, fibras)

• Vítrea (vidro)

• Cristalina (metais)

Quanto à composição:

• Básicos: aplicados isoladamente (telhas, tijolos)

• Compostos: aplicados conjuntamente (argamassas, concretos)

Quanto à composição química:

• Minerais (pétreos, metálicos)

• Orgânicos (lenhosos, têxteis, betuminosos, mistos)

NOÇÕES DE CIÊNCIAS DOS MATERIAIS

• Propriedade dos materiais -> influenciadas pela estrutura interna (microestrutura) que é formada por átomos, moléculas, cristais, etc.

• Arranjos atômicos -> influenciam as propriedades dos materiais.

Classificação dos arranjos atômicos:

1- Estruturas moleculares -> agrupamento de átomos.

A força intramolecular é muito maior que as forças intermoleculares e os grupos de átomos (moléculas) são eletricamente neutros e independentes.

Características dos materiais:

- baixo ponto de fusão e ebulição;

- materiais moles ( deformam sob

pequenas cargas;

- mantêm intactas as moléculas nas

formas gasosa e líquida.

Ex.: Água, materiais betuminosos, polímeros.

Classificação dos arranjos atômicos:

2- Estruturas cristalinas -> arranjo repetitivo de átomos.

As moléculas têm arranjos regulares coordenados de átomos, sendo que cada um tem o mesmo número de átomos vizinhos, definindo a regularidade das moléculas, formando cristais.

Ex.: Ferro, aços, areia, compostos do

cimento, etc.

3- Estruturas amorfas -> arranjos irregulares.

• Gases e líquidos -> - não possuem estrutura interna.

- cada átomo ou molécula age independente.

• Vidros -> líquidos super resfriados -> sob altas temperaturas os vidros se transformam em líquidos perfeitos (velocidade de resfriamento influi na estrutura vítrea).

Algumas propriedades dos materiais relacionadas ao tipo de ligação atômica:

• densidade-> raio atômico, massa atômica e número de coordenação (átomos vizinhos – grau de empacotamento);

• pontos de fusão e ebulição;

• resistência mecânica.

Classificação dos materiais: Existem materiais que possuem propriedades comuns a duas ou mais classes. Metais -> materiais compostos por elementos cujos átomos possuem elétrons com grande liberdade de movimento e que podem ser perdidos facilmente, formando ligações metálicas, com alta condutividade térmica e elétrica. Ex.: ferro, cobre, alumínio, zinco.

Orgânicos -> materiais não metálicos constituídos de moléculas grandes polímeros macromoléculas que envolvem cadeias de átomos de carbono. Ex.: madeira (estrutura fibrosa); papel; borracha; produtos betuminosos.

Cerâmicos -> materiais constituídos por elementos metálicos e não-metálicos; têm boa resistência à compressão. Ex.: vidro; tijolo; pedras; concretos; refratários.

Critérios na seleção dos materiais

• Técnico: Formas, dimensões, propriedades físicas, químicas e mecânicas, durabilidade;

• Econômico: Custos do material, transporte, aplicação, conservação, mão-de-obra e equipamentos;

• Estético: Acabamento, textura, forma.

Algumas propriedades dos materiais de Construção Civil

• massa específica; • massa unitária; • compacidade; • porosidade; • permeabilidade; • absorção; • dureza; • elasticidade; • resistências mecânica, ao choque, à abrasão, ao calor, à corrosão e ao fogo; • plasticidade e fragilidade.

ESPECIFICAÇÕES TÉCNICAS / NORMALIZAÇÃO

Especificações -> indicam as propriedades mínimas que os materiais devem apresentar (especificação dos materiais) e a técnica que será empregada na construção (especificação para execução).

Objetivo das normas -> regulamentar a qualidade, a classificação, a produção e o emprego dos materiais.

Entidade normalizadora no Brasil:

ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas

Classificação das normas:

• Normas - indicam diretrizes para cálculos e métodos de execução de obras e serviços de engenharia;

• Especificações – prescrevem os materiais;

• Métodos de ensaios – processo de ensaio de amostras;

• Padronizações - dimensões e formas dos materiais;

• Terminologia – nomenclatura técnica;

• Simbologias – símbolos e desenhos;

Norma:

Especificação de Serviço:

Método de Ensaio:

Terminologia: