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MATERIAIS COMPÓSITOS

P f R b t M t i d B FilhProf. Roberto Monteiro de Barros Filho

Prof. Roberto Monteiro de Barros Filho

jan. 2014

HistóricoHistórico

• Adobes reforçados com palha – Egito –5000 anos.

• Concreto reforçado com barras de metal –século XIXséculo XIX.

• Fibras de vidro – 1970


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ConceitoConceito

São materiais formados por dois oumais constituintes e que apresentammais constituintes e que apresentampropriedades distintas de seus

t d tcomponentes separadamente.


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ConstituiçãoConstituição

São constituídos por uma fasecontínua (matriz) e fase dispersacontínua (matriz) e fase dispersa(agente de reforço).


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Tipos de compósitosTipos de compósitos

Compósitos

Reforçados Reforçados Estruturais

G d Di

Particulados

C tí D tí

com fibras

L i dGrandespartículas

Dispersas Contínuos Descontínuos Laminados

Alinhados caóticos


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O Concreto sob a ótica dos Materiais CompósitosCo pós tos

Matriz = Pasta de Cimento Portland

Macrocompósitop

R f A d úd + d fiReforço = Agregado graúdo + agregado fino(Brita + Areia)

74 % ocupaçãoPara as britas( fé i )

Cimento (esféricas) + areia


Matriz : pasta de cimento 7

Concreto ArmadoConcreto Armado


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Evolução do concreto reforçadoEvolução do concreto reforçado• Adição de fibras de aço: como agente de reforço• Adição de fibras de aço: como agente de reforço

• Fibras senoidais: Aço I – ASTM A-280

• Construídas por seções regulares com as seguintes dimensões:

• Espessura :0 2 mmEspessura :0,2 mm• Largura :2,3mm• Comprimentos :25,4mm(1”) , 38mm (1 ½”) e 51 mm (2”)

• Segundo o fabricante: as fibras proporcionam aumento real nas propriedades mecânicas quando comparado ao concreto reforçado tela metálica soldada

• A ruptura frágil do concreto, quando submetido a esforços de tração ou compressão se deve a presença de microfissuras desenvolvidas no processo de endurecimento do material


p

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Região extremamente frágil

ConcretoReforçado

ConcretoReforçado


çCom Tela metálica

e o çadoCom fibras metálicas10

Disposição das fibrasDisposição das fibras•(a) Fibras unidirecionais

contínuas; •(b) fibras descontínuas orientadas( )

de modo aleatório; •(c) fibras bidirecionais tecidas

ortogonalmenteortogonalmente.


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Contínuo e alinhado

Descontínuo e alinhado

Descontínuo e orientadoe alinhado“ao acaso”


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Distribuição e propriedadesMatriz

ç p p

Concentração TamanhoAgente de

fConcentração Tamanhoreforço

Forma Orientação

Características geométricas Propriedades


IMPORTANTE: VARIANDO-SE QUALQUER PROPRIEDADE: NOVO MATERIAL: MUITAS POSSIBILIDADES DE COMBINAÇÃO 13

Interação fibra matrizInteração fibra-matriz

Maior adesão, maior deformação

Esforço aplicado na matrize transferido para fibra

T i ã

Maior adesão, maior deformação

Esforço

FIBRA

Transmissão de esforço

nula no finalTendência à Segmento de compósitoTendência à

ruptura, área “desprotegida”

Segmento de compósito

Padrão de Deformação nas vizinhanças de uma fibra imersa em uma Matriz

Maior fibra, maior adesão


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Compósitos: Tensão x DeformaçãoCompósitos: Tensão x Deformação


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Compósitos de matriz poliméricaCompósitos de matriz polimérica“Fibra de Vidro”= “Fiberglass”Fibra de Vidro Fiberglass

Compósito de matriz polimérica reforçado com fibras de vidro

É um vidro de borossílicato, contendo:

d 2% d N O (Ó id d Sódi ) K O menos de 2% de Na2O (Óxido de Sódio) e K2O

(Óxido de Potássio). O Óxido de Boro, fornece o

alongamento dos vidros, possibilitando a formação

de fibras, ou fios com diâmetros de 5 a 20 microns.

Encontra no mercado em forma de:

Mantas - Tecidos – Filamentos


Mantas Tecidos Filamentos16

Fibras de vidro

Tecido Manta Formas Comerciais

Roving picadoChopped

Roving contínuoHoop


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VANTAGENS PRINCIPAIS:

1) Características mecânicas excepcionais, Fácil e completamente adaptável à inúmeras finalidades completamente adaptável à inúmeras finalidades.

2) Resistências específicas superiores a quase todos os metais e aos demais materiais de construção (altíssima metais e aos demais materiais de construção (altíssima resistência mecânica).

3) Grande flexibilidade de desenho de construção, que permite qualquer forma, por mais complexa que ela seja.

4) Altíssima resistência às ações dos produtos químicos e das intempéries não é atacado por agentes atmosféricos das intempéries, não é atacado por agentes atmosféricos e por micro organismos.

5) Excelentes propriedades elétricas, valorizadas por uma 5) Excelentes propriedades elétricas, valorizadas por uma boa estabilidade dimensional, baixa absorção de água e uma elevada resistência ás altas e baixas temperaturas.


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OUTRAS VANTAGENS:

6) Possibilita a obtenção de produtos translúcidos ou em cor, praticamente não necessita de manutenção. Eventuais reparos são facílimos e de custo muito Eventuais reparos são facílimos e de custo muito reduzido.

7) P d idí i d t i 7) Peso reduzidíssimo comparado com os metais convencionais. grande vantagem nos Tanques de grande porte.

8) Permite armazenagem de produtos diferentes -higiene e fácil Esterilização com vapor, com soluções g ç p , çAlcalinas ou Ácidas.


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O plástico reforçado invade a obraLeveza, design diferenciado, isolamento elétrico, alta resistência mecânica e à corrosão durabilidade fácil manutenção e reduçãomecânica e à corrosão, durabilidade, fácil manutenção e redução

do custo final da obra. Estas são algumas das vantagens do plástico reforçado que levam a sua larga utilização pelo setor da

construção civil Conheça abaixo várias aplicações:construção civil. Conheça abaixo várias aplicações:

Caixas d´águaT lhTelhasPiscinasMóveis para piscinas e jardinsBanheirasBanheirasProdutos de mármore sintéticoPeças com fibras naturais: Compostos de plástico reforçado com fibras naturais como fibras de coco moídas ou sementes de babaçu podemnaturais, como fibras de coco moídas ou sementes de babaçu, podem ser aplicados em pisos e tampos de mesas.Piso-boxTanque para lavar roupaTanque para lavar roupaVitraisMóveisOfurô


Ofurô

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Painel cimentício reforçado com fibras vegetais


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Fibra de Vidro AplicaçõesFibra de Vidro - Aplicações


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Fibra de Vidro - Aplicações


23

Fibra de Vidro - Aplicações


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Compósitos EstruturaisCompósitos Estruturais


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Desenho esquemático dos compósitos tipo q p psanduíche


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Compósitos sanduíche -Aplicações


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CaracterizaçãoCaracterizaçãoAb ib õ 8 i id hAbsorve as vibrações 8 vezes mais rapidamente que uma chapa

de Al da mesma espessuraPeso:Peso:

Chapa de 3mm – 4,5 Kg/m2



Raio de curvatura 15 x a espessura do painelRaio de curvatura 15 x a espessura do painel

O ALUCOBOND de 4mm de espessura tem a mesmaespessu a te a es a

Rigidez que uma chapa de Al de 3,3mm de espessura, porém

É


É 40 % mais leve29

Compósitos EstruturaisCompósitos Estruturais

Processo de produçãoFOLHAS DE AlFOLHAS DE Al

Filme protetor

corteE

FOLHAS DE Al embalagemExtrusorade

PEBD


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Problema principal nos compósitos: Adesão fibra-matriz

Bolhas

Q d d i ólid (fib t i ) ã i d id d• Quando dois sólidos (fibra e matriz) são aproximados a rugosidadee as superfícies irregulares (vistas sob a ótica microscópica impedeque as superfícies se toquem em toda extensão


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Processos de fabricaçãoProcessos de fabricaçãoMOLDES CÂMARA DEABERTOS

MOLDESFECHADOS

PRESSÃO

AUTOCLAVEMANUAL OUCONTATO

ENROLAMENTO DEFILAMENTO

PULTRUSÃOFILAMENTO

CENTRIFUGAÇÃO

PISTOLA

INJEÇÃO


CENTRIFUGAÇÃO Ç

LAMINAÇÃO 34

Manual ou contatoManual ou contato

• -mais antigo e simplessimples

• -fibras e resina depositados nodepositados no molde

• -Ar removido com pincel ou rolete

• -superfície exposta é áspera


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Moldes abertos e fechados


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PistolaPistolaRESINA

• -resina e material fibroso FIBRA DE

VIDRO

RESINA

projetados• -equipamento

VIDRO

especial• -cura a

t ttemperatura ambiente

• rápido eADITIVOS

• -rápido e homogêneo


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Moldagem por prensagem à quente (Hot press moulding)

- Ótimo acabamento superficialsuperficial

- Relativo consumo de energiade energia

- Necessidade de equipamentoequipamento apropriado


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LaminaçãoLaminaçãoAplicaçõesAplicações específicas:- Folhas e- Folhas e placas.


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Enrolamento filamentarEnrolamento filamentar


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PultrusãoPultrusão- Adequado para produção deprodução de peças estruturais.-Filamentos inseridos em di i ãdisposição longitudinal.


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apresentação compósitos inap [modo de...

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