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Apostila – Materiais de Construção

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Introdução

Caros Amigos e alunos, nesta aula estaremos abordando os materiais de construção básicos mais comuns que são utilizados no principio de obras de construção, para que assim aqueles que estão iniciando possam conhecer todos os aspectos destes materiais.

Posteriormente estaremos falando de outros materiais de acordo com o andamento do curso. No momento estaremos apresentando aqueles que são necessários as fundações e alvenarias iniciais em uma obra, para que assim possa acompanhar este inicio, mais adiante quando estivermos falando de acabamentos e finalização da obra, estaremos apresentando outras famílias de materiais de construção, como; Materiais Hidráulicos; materiais Elétricos; Materiais para acabamentos, como pisos, revestimentos, impermeabilizantes, massas para rejunte e assentamentos, etc. Além de outros como tintas, texturatos, etc.

Este material é acompanhado de vídeo aula para que possa melhor assimilar o conteúdo, que apesar de ser apresentado de forma bem resumida, irá lhe oferecer embasamento para os demais tópicos que serão apresentados em seguida.

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1.0 Materiais Para Concretagem

Você pode até não saber mais o material mais consumido no planeta depois da água, é o concreto. A todo o momento em algum lugar do mundo estão sendo preparadas toneladas de concreto, pois é o que move o progresso de várias nações.

1.1 O Cimento

Por definição é um “aglomerante hidráulico resultante da mistura homogênea de clínquer portland , gesso e adições normalizados que são moídos”.

A combinação do cimento com materiais de diferentes naturezas como:

areia, pedra, cal, entre outros origina na formação de argamassas e concretos.

É um produto homogêneo e com processo de produção em evolução no mundo visando maior produtividade e redução de custos.

Matéria-Prima

Óxidos Designação Representação % Ponderal

Principais CaO Óxido de cálcio C 60 a 68%

Secundários

SiO2 Dióxido de silício S 17 a 25% AI2O3 Óxido de alumínio A 2 a 9%

Fe3O3 Óxido de ferro (III) F 0,5 a 6%

MgO Óxido de magnésio M 0,1 a 4%

SO3 Trióxido de enxofre S 0,1 a 4%

Na2O Álcalis

N 1 a 3%

K2O K 0,5 a 1,5%

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O cimento (derivada do latim cæmentu) é um material cerâmico que, em contato com a água, produz reação exotérmica de cristalização de produtos hidratados, ganhando assim resistência mecânica. É o principal material de construção usado como aglomerante.

É uma das principais commodities mundiais, servindo até mesmo como indicador econômico.

Estes são os tipos de cimento mais comuns em nosso mercado?

O cimento Portland é um material pulverulento, constituído de silicatos e aluminicatos complexos, que, ao serem misturados com a água, hidratam-se, formando uma massa gelatinosa, finamente cristalina, também conhecida como “gel”. Esta massa, após contínuo processo de cristalização, endurece, oferecendo então elevada resistência mecânica.

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O Cimento pode ainda ser definido também, como sendo um aglomerante ativo e hidráulico.

Aglomerante, pois é o material ligante que promove a união dos grãos de agregados.

Ativo, por necessitar de um elemento externo para iniciar sua reação.

Hidráulico porque este elemento externo é a água.

Concluímos então que a água tem um papel de destaque dentro da

engenharia do concreto, tão importante que a relação entre o peso da água e o peso do cimento dentro de uma mistura recebeu um nome: fator água cimento (A/C).

1.2 – Areia

Na tecnologia do concreto, a areia é também chamada de “agregado miúdo”, em contraposição ao “agregado graúdo” constituído pela pedra britada. A areia nada mais é do que a parte miúda resultado da desagregação de rochas. Esta desagregação pode ser causada por processos naturais ou pelo homem, através de processos mecanizados para a britagem de rochas.

Nem todo resíduo miúdo vindo de rochas é chamado de “areia”. Recebe este nome apenas o produto de desagregação das rochas que passa pela peneira com abertura de malha com no máximo 4,8 mm.

Na natureza, a areia pode ser encontrada portos de areia dos rios -- que são as melhores -- ou em minas, quando passa a ser chamada de “areia de cava” ou “de barranco”. Estas são as mais baratas, mas podem conter impurezas muitas vezes necessitando de lavagem para que possam ser usadas em obras com exigência de maior responsabilidade.

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Quanto ao tipo, as areias são divididas em grossa, média e fina: • Areia grossa - grãos com diâmetro entre 2 a 4 mm • Areia média - grãos com diâmetro entre 0;42 a 2 mm • Areia fina - grãos com diâmetros entr 0,05 a 0,42 mm

Algumas informações adicionais sobre as areias;

A areia é um elemento fundamental em qualquer construção. É usada em várias partes, desde as fundações até as coberturas passando pela estrutura, vedações e acabamentos. Para cada finalidade deve ser escolhido um tipo, variando a granulometria e a pureza do material. Veja algumas dicas para escolher e comprar:

1 • O concreto pode usar areia grossa, média ou fina. Entretanto, areias finas podem conter um teor excessivo de material intruso pulverizado (outros compostos) o que pode causar sérios danos à qualidade do concreto.

2 • Em princípio, não se lava a areia de rio, pois se considera que ela já está lavada. Já a areia de cava (ou de barranco) pode exigir lavagem por conter impurezas. Como saber se é preciso ou não lavar a areia? Se a areia suja a mão necessita de lavagem. Da mesma forma, se lavarmos uma amostra e a água utilizada ficar muito turva, então devemos lavar todo o lote.

3 • A cor das areias pode ser branca, avermelhada ou amarelada. O fato, em si, não é importante e diz respeito apenas ao tipo da rocha mãe. É preciso apenas observar se a cor não está vindo de impurezas como, por exemplo, excesso de solo (terra) que veio misturado à areia por esta ser de procedência duvidosa.

4 • Areia escura pode indicar presença de produtos estranhos. Tente lavar e, caso não resolva o problema, faça o teste da decantação (acompanhe pela figura acima) -– misture um pouco de areia a uma boa quantidade de água e deixe em repouso. Depois de completada a decantação, a areia ficará no fundo e os materiais estranhos logo acima dela. Areia contendo impurezas deve ser utilizada apenas em funções de baixa responsabilidade (lastros, enchimentos) e, se possível, devem ser recusadas na obra.

5 • Para fazer argamassas finas peneira-se a areia média ou fina, retirando-se assim os grãos maiores. O peneiramento pode ser manual ou com máquinas. Para argamassa de assentamento de tijolos usa-se areia grossa ou média. Para chapisco usa-se areia fina ou média.

6 • A preparação do concreto requer um cuidado especial quanto à umidade da areia. Isto porque o fator água-cimento é de suma importância na determinação da resistência do concreto. Como a areia pode conter grãos muito pequenos, ela tem muita superfície (somatória da área dos grãos) pois quanto mais se divide uma pedra, cresce ao quadrado a área de contato com a água. A umidade envolvendo a superfície dos grãos de areia pode carregar água para o concreto.

7 • A umidade da brita (pedras maiores) é desprezível pois a área da brita é pequena e não consegue carregar muita água, enquanto que a areia úmida pode carregar muita água. Na preparação do concreto será adicionada mais água, o

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importante é levar em conta o quanto de água a areia trouxe, para sabermos quanto se adicionará a mais de água.

8 • No concreto, a areia e a pedra são chamados de “material inerte”. Isto porque é material que será colado, juntado, para formar artificialmente algo como a “pedra mãe” de onde se originaram. Isto porque o concreto nada mais é do que pedra + areia colados.

9 • Aqui no Brasil, devido a alguns “fatores culturais”, a areia é um material que pode até ser considerado como “comunitário”. Isto porque se ela for deixada armazenada na calçada ou em local aberto aos passantes, durante a noite seu volume “diminuirá”. Costuma-se dizer que um dos das obras são as pequenas obras da vizinhança... abra os olhos!

Como se compra areia?

A areia é comprada em volume, medido em Metros Cúbicos em pequenas obras, ou em número de caminhões de entrega para obras maiores. A compra em caminhão traz um problema -- como saberemos se a areia veio compacta (o caminhão pesando bem) ou se ela esta solta, representando o caminhão cheio e dando uma falsa impressão?

A questão é que no porto de areia o caminhão é cheio e, durante o transporte, devido ao movimento e trepidação, a areia se adensa e perde água diminuindo o volume físico. Esta situação costuma ser disfarçada pelo entregador que, para impressionar o freguês, pouco antes da entrega revolve a areia com a pá “aumentando” o seu volume. Assim, quando o caminhão chega na obra com 90% do seu volume ocupado devemos creditar essa diferença à compactação ou será que o caminhão realmente foi carregado com apenas parte de sua capacidade?

Nesta situação, como chegar a um acordo entre compradores e vendedores? Pode-se exigir que a medida do volume de areia fosse feita na obra. Chegando o caminhão na obra, o volume da areia é medido e paga-se apenas o volume medido. Nestes casos, a firma vendedora da areia costuma cobrar algo como 10% a mais no preço unitário normal, para atender à condição de “pagamento pelo volume posto obra”.

Como medir um caminhão de areia?

Quando se compra a areia com a condição de pagar somente o que for efetivamente entregue, é preciso fazer a medição do caminhão em obra. A medição é feita enfiando-se um ferro de construção no monte de areia, antes dela ser descarregada. Deve-se também medir as dimensões internas da caçamba (comprimento e largura).

As medidas com o ferro de construção devem ser feitas em cinco pontos estratégicos, a saber -- no centro do monte (parte mais alta) e em cada um dos cantos (vide figura abaixo).

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O volume será a média das alturas, multiplicado pela largura e pelo comprimento da caçamba. Como demonstrado abaixo:

1.3 Pedra brita ou pedra britada

Com granulometrias diferentes, algumas são indicadas para

fabricação de concreto, outras para pavimentação e construção de

grandes obras.

A brita (também chamada de pedra britada), uma das matérias-prima do

concreto, nada mais é do que fragmentos de rochas duras e maiores (granito,

gnaisse, calcário e basalto) detonadas explodidas com dinamite nos maciços

rochosos. Após a detonaçãos ‘pedaços’ de rocha passam ainda por um processo

de trituração, conhecido como britagem, e por peneiramento.

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Segundo a Norma NBR 7211 da Associação Brasileira de Normas Técnicas

(ABNT), a brita é classificada de acordo com a sua granulometria, ou seja, o

tamanho dos grãos. Assim, temos o pó de brita, a brita 0, a brita 1, a brita 2, a

brita 3 e a brita 4 (veja quadro com as granulometrias). Cada um desses tipos

tem uma função específica na construção civil, seja para fabricação de concreto,

pavimentação, construção de edificações ou de grandes obras, como ferrovias,

túneis e barragens.

De acordo com o geólogo Claudio Sbrighi Neto, diretor do Instituto

Brasileiro do Concreto (Ibracom) e coordenador das Normas Brasileiras de

Agregados da ABNT, as características mais importantes da brita são a

resistência mecânica, a distribuição granulométrica da rocha e a quantidade de

pó. “Quando as rochas ficam expostas ao tempo, podem ser degradadas e

apresentar pouca resistência mecânica. O ideal é utilizar rochas que não

sofreram nenhum tipo de alteração”, recomenda.

Dirce Balzan, professora da Faculdade de Engenharia da Fundação

Armando Alvares Penteado (FAAP), reforça que o desempenho da brita depende

em grande parte das propriedades geológicas da rocha de origem. “É importante

conhecer o tipo de rocha, a composição química e mineralógica, a textura, o

estado de alteração, sua tendência à degradação, abrasão e fratura, a resistência

mecânica, assim como o potencial de adesão do ligante asfáltico à sua

superfície”, enumera.

Um exemplo que a professora dá é que, em misturas asfálticas, a

distribuição granulométrica do agregado influencia quase todas as propriedades

importantes, incluindo rigidez, estabilidade, durabilidade, permeabilidade,

trabalhabilidade, resistência à fadiga, à deformação permanente e ao dano por

umidade induzida.

Tipos e aplicações

De acordo com Balzan, cabe ao engenheiro e aos responsáveis pela obra

decidir que faixas granulométricas utilizar, de acordo com as necessidades do

projeto e sempre respeitando as normas técnicas.

O pó de brita, por sua maleabilidade, é muito utilizado nas usinas de

asfalto, em calçadas, na fabricação de concretos com textura mais fina, pré-

moldados e argamassa para contra pisos. A brita 0 (ou pedrisco), por suas

dimensões reduzidas, é bastante empregada na fabricação de vigas e vigotas,

lajes pré-moldadas, tubos, blocos de concreto Inter travado, jateamento em

túneis e acabamentos em geral.

Já a brita 1, que mede no máximo 19 mm, é a mais usada na construção

civil, em colunas, vigas e lajes. Atualmente, essa é a brita mais encontrada em

concretos. “Quando Deus fez o mundo, encheu isso aqui de pedra, agora

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fazemos concreto com elas”, declara o diretor da Ibracon. Segundo Sbrighi Neto,

a brita 2 foi muito usada em concreto até 15, 20 anos atrás, mas está em desuso,

porque o concreto evoluiu e os agregados tiveram de evoluir também. “Há 100

anos o concreto era muito mais áspero. Hoje, ele tem mais trabalhabilidade,

pode ser bombeado ou autoadensável”, comenta.

Para concretos que exigem mais resistência, assim como para a

construção de fundações e pisos mais espessos, a mais indicada é a brita 2. A

brita 3, muita grossa, é pouco usada na fabricação de concreto. Ela é ideal para

aterros, lastros ferroviários e drenos. A brita 4, bem grande, tem aplicações bem

específicas, como em fossas sépticas, sumidouros, gabiões, reforços de subleito

para pistas com tráfego pesado, lastros de ferrovias e concretos ciclópicos.

Em pavimentos, são usados diferentes tipos de brita, de acordo com a

camada (quanto mais superficial, menos espessa). “Dependendo do tipo de

pavimento, é possível usar até a brita 3 na base e britas mais ‘finas’ nas camadas

superiores”, diz Sbrighi.

A brita e suas granulometrias

Fonte: Ministério de Minas e Energia (MME)

Pó de pedra: > de 4,8 mm

Brita 0 ou pedrisco: de 4,8 mm a 9,5 mm

Brita 1: de 9,5 mm a 19 mm

Brita 2: de 19 mm a 25 mm

Brita 3: de 25 mm a 50 mm

Brita 4: de 50 mm a 76 mm

De acordo com Claudio Sbrighi Neto, na Grande São Paulo, as rochas

mais encontradas são granitos e gnaisses. “Eventualmente, são empregadas

rochas calcárias na região de Araçariguama”, informa. Já no interior do Estado,

predominam as jazidas de basalto. Essa é a rocha mais encontrada também do

sul de São Paulo até o Rio Grande do Sul, incluindo o interior do Paraná e de

Santa Catarina. “No Nordeste, há granito, gnaisse e calcário: calcário no interior

da Bahia; gnaisse no Ceará; granito e gnaisse em São Luís (MA)”, exemplifica o

geólogo. Do interior da Bahia até Goiás a predominância é de rochas basálticas e

calcárias. Já de Brasília até o Mato Grosso é possível encontrar um pouco de

granito e de basalto. “A única região em que há escassez de rochas com boa

resistência mecânica – característica essencial para produção de concreto – é a

Bacia Amazônica”, observa Sbrighi.

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1.4 Tipos de ferragens para construção civil

Existem inúmeros produtos desenvolvidos pela indústria do aço para atender à construção civil, são produtos que seguem um rigoroso controle de qualidade e acessíveis à maioria dos construtores.

Veja a seguir os principais tipos de ferragens para construção civil:

4.1 – Vergalhões:

Os vergalhões são as barras de aço utilizadas na composição das principais armaduras de uma obra. São geralmente adquiridas em barras com comprimento de 12 metros e possuem uma opção de diâmetros que variam de 2,4 mm a 40 mm.

É possível encontrar diferentes tipos de vergalhões no mercado, que são caracterizados pelo sua resistência e composição química. É possível encontrar no mercado os aços:

CA 25: que possui resistência característica de 250 MPa; CA 50: que possui resistência característica de 500 MPa; CA 60: que possui resistência característica de 600 MPa.

Ainda existe o CG 50, que difere do CA 50 quanto à sua composição química que é mais indicada para processos de solda.

Os vergalhões podem ser utilizados na armação de todos os componentes de uma estrutura, como pilares, vigas, lajes, fundações e estruturas de contenção. São empregados como barras longitudinais, dobrados em forma de estribos ou dobrados de diferentes formas, conforme a necessidade da estrutura.

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4.2 – Telas soldadas nervuradas:

Outro produto que merece destaque entre as diversas opções de ferragens para construção civil são as telas soldadas nervuradas.

As telas soldadas nervuradas são fios de aço CA 60 soldados entre si em

forma de uma malha quadrada ou retangular. Possuem uma boa diversidade diâmetros e espaçamento entre os fios, possibilitando a escolha de uma malha econômica para cada tipo de utilização.

São também utilizadas na armação de lajes, pisos de concreto armado de

alto desempenho, radiers, paredes de concreto armado, piscinas, tanques, e tantas outras opções.

Podem trazer um grande potencial de economia de mão de obra e rapidez

na armação de estruturas. São geralmente comercializadas em rolos ou painéis de 2,45 x 6,00 metros.

4.3 – Treliças Nervuradas:

As treliças nervuradas são amplamente utilizadas na construção de lajes treliçadas. São constituídas de fios CA 60 nervurado.

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As treliças são formadas por um fio longitudinal superior e dois fios longitudinais inferiores, separados entre si por uma certa distância, definida por dois estribos em forma de sinusóide, eletrossoldados nos dois lados da estrutura, formando assim uma estrutura espacial.

Utilizar treliças nervuradas em elementos pré-fabricados para lajes

possui inúmeras vantagens, como facilidade de manuseio, redução do consumo de aço e rapidez na execução.

4.4 – Arame Recozido:

O arame recozido é um material produzido com baixo teor de carbono, possui uma característica importante para a construção civil que é sua maleabilidade.

São amplamente utilizados na montagem e fixação de armaduras em

estruturas de concreto armado em obras de qualquer porte. É um produto simples, mas essencial na construção civil, pois cumpre sua função de fixação além de ser fácil de dobrar e torcer.

4.5 – Fios e cordoalhas:

Os fios e cordoalhas são produtos específicos para o concreto protendido. Ou seja, são fios que são utilizados de forma ativa, quando posicionados na estrutura recebem um esforço de protensão em suas extremidades.

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Existem basicamente três tipos de produtos:

Fios de protensão: os fios de protensão são muito utilizados em lajes

alveolares; Cordoalhas aderentes: a cordoalha é um conjunto de fios que é geralmente

utilizada em estruturas de pontes e grandes construções; Cordoalhas engraxadas e plastificadas: são também um conjunto de fios,

mas que não aderem ao concreto, pois são plastificadas e engraxadas.

Assim como no aço convencional os fios e cordoalhas possuem diversos diâmetros para sua melhor utilização na construção civil.

Cuidados com as ferragens para construção civil

Alguns cuidados são essenciais para preservar as características do aço e ter uma estrutura eficiente.

Um dos pontos de atenção do aço é quanto ao seu armazenamento. Deve-

se evitar local com grande umidade e o contato direto do aço com o solo. Este procedimento evita a intensificação do processo de corrosão, manifestado pela ferrugem.

É normal que o aço em obra fique enferrujado e ele pode ser utilizado

sem nenhum tipo de problemas, mesmo com esta característica. Desde que esta ferrugem seja superficial e não tenha comprometido a seção do aço.

Em hipótese alguma é indicado a proteção das barras de aço com óleos ou

graxa, afim de limitar o processo de corrosão. Isso inviabiliza o material para o uso estrutural, visto que ele não terá mais a aderência necessária com o concreto.

Além do cuidado com o armazenamento é importante contar com uma

boa equipe de armadores, afim de aproveitar da melhor forma possível as barras de aço. Evitando cortes desnecessários, dobras erradas e desperdício de material.

Finalizando sobre ferragens

Os tipos de ferragens para construção civil não se limitam aos que estão listados neste artigo. É possível encontrar inúmeros produtos para serviços mais específicos, aqui foram listados somente os principais para obras convencionais.

Para ter sucesso com a utilização das ferragens é muito importante contar

com o trabalho de um profissional com capacidade e habilitação técnica para o dimensionamento das estruturas.

Um bom projeto estrutural é essencial para a escolha correta da ferragem a ser utilizada. Por isso, é muito importante.

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Considerações Finais

Finalizamos a assim esta apostila sobre materiais de construção I, referente aos materiais utilizados em fundações, vigas baldrames, colunas e demais concretagens iniciais em um processo de construção.

Mais adiante no curso veremos outros materiais utilizados em alvenarias e processos construtivos.

Estude os conceitos apresentados neste material didático pois será exigida uma avaliação futuramente.