Download - Apontamentos Materiais de Construção
Apontamentos teóricos de
Materiais de
construção I
Elaborado por:
Ana Sofia Cruz, nº 13156
Docentes:
Teórica - Fernando Henriques
Prática - Fernando Pinho
2002/2003
1
2
t
m
m2
m1
32
10cm
1
1
CCCaaappp 111 --- CCCaaarrraaacccttteeerrríííssstttiiicccaaasss gggeeerrraaaiiisss dddooosss mmmaaattteeerrriiiaaaiiisss
TTTeeerrrmmmiiinnnooolllooogggiiiaaa
Pilar – Elemento vertical, esbelto e resistente.
Viga – Elemento horizontal, esbelto que apoia em cima dos pilares.
Laje – Elemento horizontal de grande dimensão e fina espessura.
Sapata – Alargamento da base do pilar, trata-se de um elemento de
fundação que serve para distribuir as cargas da base do pilar
horizontalmente.
Estacas – Usam-se quando o terreno tem má qualidade, tratando-se
de um elemento que serve para distribuir as cargas verticalmente.
Ensoleiramento geral – Usa-se quando
também quando o terreno não é de boa
qualidade, servindo para distribuir as
cargas sobre toda a base do edifício.
Betão – Ligante constituído por cimento e vários inertes (areia –
inerte fino -, brita – inerte grosso). Há vários tipos de betão:
simples – não tem armadura
- armado – com armaduras de aço
pré-esforçado – também com armaduras de aço, as quais
+ estão constantemente a exercer esforço sobre a peça.
Normalmente usa-se betão armado, mas grosso modo, quando o
vão é maior do que 10m usa-se betão pré-esforçado.
pré-esforço que aumenta a resistência da
viga
Vão – Distância entre apoios.
Cofragem – Molde para fazer vigas (muito caras)
susc
epti
bilid
ade à
s
acçõ
es
clim
átic
as
2
Fase dos toscos – Trata-se da fase em que se faz a estrutura e se
abrem os rossos para as canalizações. É nesta fase que se vê a
construção crescer (normalmente 1 piso por cada semana ou 15 dias),
consumindo-se 10 a 15% do custo da obra.
Fase dos limpos – É nesta fase que se fazem os acabamentos, sendo
pois mais extensa e mais cara do que a fase dos toscos.
Inertes – Elementos que não reagem (agregados), servem para fazer
betão e argamassas.
Argamassa – Serve para fazer rebocos, sendo constituídas por 2ou
mais ligantes (cimento e cais) e inerte fino.
Alvenaria – Trata-se da parede, pode ser constituída por tijolos ou
painéis pré-fabricados.
CCCaaarrraaacccttteeerrríííssstttiiicccaaasss fffííísssiiicccaaasss
Num corpo existem vários tipos de volume:
volume de matéria, v1
volume de vazios entre partículas, v2
volume de vazios interiores, v3
Assim, volume exterior, V, será v1+v3 e volume de vazios, v, refere-se
apenas a v3.
Baridade – Massa por unidade de volume total ocupado
2vV
mBaridade
Massa volúmica (aparente) – Massa por unidade de volume exterior
V
m volumicaMassa .
Ensaio para determinação da massa volúmica e de massa
específica (método da pesagem hidrostática):
3
imsat mm
m volúmicamassa
massa saturada massa em imersão
msat = m + V água que penetrou nos poros m im = m - I
= m + m vazios I = V – v (impulsão)
immm
m específica massa
imsat
sat
mm
mm p
Massa especifica (ou massa volúmica real) – massa por unidade de
volume real . v-V
mespecífica Massa
dadas as definições tem-se a relação:
Porosidade, P – Relação entre volume de vazios de um corpo e o seu
volume total. V
vp
quando maior é o volume de vazios de um corpo maior é a sua
porosidade
porosidade sensibilidade à degradação, pois o material
absorve + água, absorvendo também tudo aquilo que nela se
encontra dissolvido
Densidade absoluta, D – Relação entre massa de um corpo e a massa
de um volume de água a 4ºC, igual ao volume do corpo sem vazios.
v-V
mD
Densidade aparente, d – relação entre a massa de um corpo e a
massa de igual volume de água a 4ºC. V
md
Compacidade, C – Relação entre densidade aparente e densidade
absoluta. P1V
v1
V
vVC
quanto menor é o volume de vazios de um corpo maior é a sua
compacidade
baridade < massa volúmica < massa específica
4
Ar
a densidade aparente é proporcional à compacidade a
resistência mecânica é função crescente da densidade aparente
compacidade e porosidade têm valores complementares
um exemplo de um material de porosidade fechada
é o poloestireno expandido, cujo nome comercial é
esferovite.
N. B.:
Quanto mais poroso um material é menor a sua resistência
mecânica e vice-versa.
Quanto maior a compacidade maior a resistência mecânica e
vice-versa.
O betão é um pécimo isolante térmico pois tem muita água.
O esferovite é um óptimo isolante térmico, pois tem muitos
poros.
Capilaridade – ascensão de água contrariando a acção da gravidade
(ver propriedade físicas das pedras).
quanto mais finos são os poros maior é a capilaridade.
Porometria – dimensão dos poros.
N. B.:
O ligante das juntas tem que ter uma grande porometria, de
modo a absorver o mínimo de água possível.
As paredes têm que ser permeáveis ao vapor de água, pois só
assim conseguem secar após uma chuvada.
Anisotropia – é a propriedade contrária à isotropia, significa pois que
o material tem propriedades diferentes consoante a direcção que
estamos a analisar.
Calor específico – quantidade de calor que é necessário fornecer a um
corpo para elevar 1ºC a temperatura de uma sua unidade de massa.
ih
5
Condutibilidade térmica – característica específica dos
materiais homogéneos. Traduz a capacidade do material
se deixar atravessar por calor.
CCCaaarrraaacccttteeerrríííssstttiiicccaaasss mmmeeecccââânnniiicccaaasss
N. B.:
O betão aguenta muita compressão e pouco tracção, pelo que se
colocam varões de aço na zona que o betão está à tracção, de
modo a complementar a acção do betão.
Deformação – é uma transformação que se traduz numa variação da
distância entre pontos. Quando ocorre na fase plástica corresponde a
um pequeno acréscimo da força que se traduz numa grande
deformação remanescente.
Material frágil – tem uma fase plástica muito reduzida, quebrando
sem pré aviso (ex: aço de alta resistência, vidro). Tem a vantagem de
aguentar mais carga do que um material dúctil.
Material dúctil – tem uma fase plástica muito extensa, ou seja,
deforma muito e só depois é que quebra.
N. B.:
quando estamos em regime elástico há proporcionalidade entre
tensões e deformações, ou seja, verifica-se a Lei de Hooke:
εEσ , E- módulo de elasticidade dinâmica do material, é
característico de cada material. Corresponde à tensão capaz de
provocar uma deformação unitária
o aço corrente rompe após uma longa fase plástica, ou seja, o
material deforma-se muito antes de romper
em termos de segurança seria preferível usar apenas materiais
dúcteis, pois eles avisam-nos antes de romper, em contra
partida, ao usá-los perdemos capacidade de resistência a
cargas elevadas.
a compressão actua no sentido da tracção atómica, daí que não
se rompa o material por compressão, pois se assim acontecesse
6
era necessário quebrar as ligações atómicas. A compressão
provoca uma diminuição de volume numa determinada direcção e
aumento nas outras, este aumento de volume induz esforços de
tracção nas faces correspondentes, acabando o material por
romper por tracção induzida e não por compressão pura ⇒
Efeito de Poisson .
se o corpo tiver dimensões tais que o plano de corte possa
acontecer a 45º, ele vai romper preferencialmente por esse
plano, pois é ao longo dele que o esforço traccional é maior
quando 1 viga está simplesmente apoiada, não estando ligada à
laje nem aos pilares, ala está apenas sujeita a tracção e
compressão. No entanto, se a viga estiver bem agarrada à laje,
se esta descer de um dos lados a viga roda com a laja, mas se
esta também estiver ligada aos pilares a viga irá torcer
quando estamos a pregar 1prego a força transmite-se por
tensão e se esta ultrapassar a capacidade resistente do
material o prego penetre no material.
Abrasão – desgaste verificado nos materiais por acção do atrito
existente entre os materiais (ex.: sapatos vs pavimento)
Fadiga – diminuição da resistência de um corpo por acção de uma
solicitação periódica (ex.: após vincar um arame, se o dobrarmos
alternada e repetidamente ele acaba por partir)
Fluência – acréscimo da deformação sob tensão
constante
é a fluência que faz com que as pontes
não sejam planas, têm sempre
1contraflexa. Há outra razão para que isto aconteça, é que se a
ponte for plana, visualmente ala parece-nos estar em forma de
U.
a fluência pode ocorrer pontualmente ou ao longo de toda a peça
Relaxação – diminuição, no tempo, da tensão sob
deformação constante
P=cte
t=0t=t1
7
Estabilidade mecânica – (deformações) quando estamos a trabalhar
com 2 ou + materiais diferentes, eles têm que ter fluências
semelhantes, pois se isto não acontecer a peça entra em rotura
Variações térmicas – dilatam com o calor e contraem com o frio) há
que ter este efeito em conta aquando da construção de estruturas
metálicas – juntas de dilatação. Este efeito é também importante uma
vez que há uma constante necessidade de usar materiais diferentes
em conjunto, os quais não podem perder a aderência, assim terão que
ter coeficientes de dilatação térmica semelhantes.
é possível determinar o coeficiente de dilatação térmica de um
provete medindo o seu comprimento a 0ºC e depois a 40ºC. O
coeficiente será dado pelo quociente entre a diferença de
comprimentos e o comprimento inicial.
Retracção – diminuição do volume – quando fazemos betão (inertes +
cimento + água), ao secar aparecem poros vazios onde a água estava e
posteriormente evaporou. Verifica-se assim uma diminuição de volume.
Ao mesmo tempo ocorre também fissuração, pois, por exemplo, as
lajes não diminuem o seu volume livremente uma vez que estão ligadas
às vigas.
água, velocidade de evaporação retracção ( assim há
que colocar tão pouca água quanto possível e que criar
condições para que o betão seque lentamente.
Elasticidade – propriedade que se traduz pela recuperação da forma
inicial após cessar-se uma determinada solicitação. se a recuperação
da forma primitiva não ocorre imediatamente após se cessar a
solicitação diz-se que o corpo possui elasticidade retardada. Se a
elasticidade se verifica segundo o eixo da peça, diz-se longitudinal,
diz-se transversal quando se verifica segundo o plano de uma secção
transversal.
Plasticidade – propriedade de não recuperar a forma quando de deixa
de efectuar uma solicitação.
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Viscosidade – propriedade de um corpo sofrer deformações
permanentes sob a acção de uma solicitação sendo as tensões funções
lineares das velocidades de deformação.
Resistência à compressão – característica relevante nas pedras e
betões. É a resistência que o material oferece à tensão normal
dirigida para o interior do corpo. Determina-se através de um ensaio
numa prensa que comprime um provete de material (cubo, prisma ou
cilindro de dimensão normalizadas) até à rotura. A tensão de
compressão exprime-se em kgf/cm2.
Resistência à tracção – característica relevante nos aços e outros
metais. É a resistência que o material oferece à tensão normal
dirigida para o exterior do corpo. Determina-se em ensaios sobre
provetes de forma determinada ou fios e mede-se em kgf/cm2 ou
kgf/m2, principalmente no caso de fios ou de aço de alta resistência.
Resistência à flexão – depende do material e da geometria da secção
de material a analisar. Aparece, na maior parte das vezes, ligada à
resistência à tracção, dependendo por vezes da resistência à
compressão.
Resistência ao punçoamento – caracteriza-se pala resistência do
material a compressões pontuais. Traduz a dureza do material. A
dureza é função da relação resistência à tracção/ resistência à
compressão. Quanto mais baixa é esta relação mais elevada é relação
resistência ao punçoamento/ resistência à compressão. A graduação
da dureza é feita pela escala de Mohs (- talco, salgema, calcite,
flourite, apatite, feldspato, quartzo, topázio, corindo, diamante +).
Resistência à abrasão – caracteriza-se pelo desgaste do material sob
acção do escorregamento duma superfície de rugosidade conhecida e
sob pressão constante.
Resistência à fadiga – a tensão de rotura diminui quando o material é
sujeito a esforços repetidos e alternados ( relevante para os aços)
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CCCaaarrraaacccttteeerrríííssstttiiicccaaasss qqquuuííímmmiiicccaaasss
Solubilidade (água e outros solventes) – é uma causa frequente de
casos de patologia da construção. Assim os materiais de construção
não devem ser solúveis a solventes com os quais entram em contacto
no dia a dia, por ex.:
o gesso só é utilizado em construções interiores
o pavimento de uma gasolineira tem que ser resistente à
gasolina, gasóleo,...
o esferovite é solúvel em determinados tipos de cola
Afinidade química – é muitas vezes causa de acidentes nas
construções. Exemplos de misturas que reagem mal:
- zinco + cobre
- zinco + ferro
- cobre + ferro ou alumínio
- chumbo + cal
- cimento + alguns tipos de madeiras
se for necessário misturar algum destes conjuntos de materiais
na mesmo construção, há que isolá-los, por ex, uma parede com
reboco de cal que tenha canalizações de chumbo revestir as
canalizações com cimento.
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CCCaaappp 222 --- PPPeeedddrrraaasss NNNaaatttuuurrraaaiiisss
As pedras têm grande resistência à compressão e baixa
resistência à tracção (e também à flexão). O betão tem exactamente
as mesmo características, pelo que também é considerado uma pedra,
mas pedra artificial.
Neste capitulo vamos falar de pedras naturais e do seu uso
ornamental, não nos debruçaremos sobre as suas resistências
mecânicas.
Uma vez que Portugal é um grande exportadores de pedras, as
que têm valor superior no estrangeiro dificilmente são vendidas cá.
CCClllaaassssssiiifffiiicccaaaçççãããooo mmmiiinnneeerrraaalllóóógggiiicccaaa
Pedras de origem ígnea ou eruptiva – (vulcânicas) são compactas,
duras, podendo considerar-se, dentro de certa escala, homogéneas e
isótropas. Ex.: granitos, sienitos, pórfitos, basaltos (gabros), etc.
Pedras de origem sedimentar – resultam, de uma forma geral, da
precipitação do material em água. Apresentam-se estratificadas, isto
é, dispostas em camadas mais ou menos regulares segundo os bancos
da pedreira. Têm por isso direcções privilegiadas, sendo anisótropas.
Ex.: sílex, grês, gesso, argila, marga, calcário, etc.
Pedras de origem metamorfica – são originadas por transformações
operadas nos 2tipos anteriores sob acção de elevadas temperaturas
(atingido o ponto de fusão), grandes pressões, circulações
hidrotermais e pelo contacto com o magma. A composição química é
geralmente mantida, mas as composições mineralógica e estrutural são
profundamente modificadas. Ex.: xistos, ardóseas, gneisses,
mármores e quartzitos.
Bastantes destes tipos de pedras são transformadas em inertes
através de britadoras. No sul geralmente usam-se os calcários,
enquanto no norte se usam granitos.
No palácio de Sintra, em vez de se pintar as paredes (sofre
desgaste muito facilmente) aplicou-se 1 argamassa de cal e pó
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de mármore que tem uma tonalidade branca. Esta argamassa é
aplicada em grossas camadas, as quais se desgastam +
lentamente que as de tinta.
CCCaaarrraaacccttteeerrríííssstttiiicccaaasss fffííísssiiicccaaasss
Textura – diz respeito às dimensões, forma e arranjo dos minerais
constituintes e à existência ou não de matéria vítrea (textura
halocristalina ou vítrea).
Os materiais que apresentem textura vítrea não podem ser
usados como inertes
Estrutura – refere-se ao sistema mais ou menos organizado formado
pelas diacláses e juntas do maciço rochoso. É dada pela forma como o
material surge na natureza. Tipos de estrutura : laminar, em bancos,
colunar, estratificada, etc.
a estrutura e a textura são propriedades muito interessantes,
pois permitem uma avaliação preliminar das restantes
características.
Fractura – refere-se ao aspecto que apresentam as superfícies de
rotura (normalmente obtidas por percussão). O exame destas
superfícies permite reconhecer os constituintes da pedra e a sua
forma de agregação, bem como a dificuldade da sua lavra.
Homogeneidade – as pedras devem ser homogéneas, não tendo:
- veios (fissuras delgadas preenchidas por matéria mole)
- nodos brandos (zonas de matéria branda a nível pontual)
- crostas (matéria branda que separa normalmente os leitos
de pedreiras)
- geodes (cavidades preenchidas com matéria cristalizada)
Um teste muito simples para avaliar a homogeneidade é bater
com um martelo no material. O som indica se estamos perante
um material homogéneo ou não.
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Dureza – mede a resistência do material a compressões pontuais. Tem
a vantagem de permitir seleccionar o modo mais económico de cortar
a pedra, assim, quanto à dureza, as pedras classificam-se em:
*1 a rocha não vai ser cortada pelo aço, mas sim pelo atrito que é
criado pela areia
*2 diamante industrial
Aderência aos ligantes – não é uma característica intrínseca do
material, pois depende também das características do ligante. A
rugosidade da superfície é um dado importante, mas não é o único
condicionante, pois surgem situações em que a aderência de uma pedra
é bastante diferente consoante se trata de ligantes hidrófilos ou
hidrófobos. esta propriedade apresenta especial interesse na
utilização das pedras em fragmentos ou para a formação de materiais
compósitos.
Porosidade – como anteriormente referido é a relação enter volume
de vazios e volume total, no entanto não é esta a relação que importa
para o estudo das pedras, mas sim a relação entre o volume máximo
possível de água absorvida e volume total. Note-se que a 1ª definição
é o limite para o qual tende este valor, assim a 1ª definição refere-se
à porosidade absoluta (pa) e a 2ª à porosidade relativa ou aparente
(pr). V
vpa
V
kvpr kv- volume de vazios acessível à água (0<K<1)
Para a determinação da porosidade de um corpo há que
determinar a sua massa saturada, a sua massa em hidrostática e a sua
massa seca (ver ensaio de determinação da massa específica).
classificação processo de corte na pedreira
brandas lâmina de aço
medianamente duras lâmina de aço actuando com jacto de areia a
água actuando na zona de contacto entre o
material e a pedra*1
duras lâmina de aço actuando com jacto de areia a
água e esmeril (pedra para afiar facas)
duríssimas carborundum*2 ou serras diamantadas
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Há 5 métodos para a determinar a massa saturada de um
material, o que faz com que existam 5 métodos de determinação da
porosidade ou da massa específica.
- imersão progressiva
- imersão instantânea
- imersão em ebulição (em água a ferver o corpo dilata, pelo
que os seus poros ficarão maiores facilitando-se assim a
saída do ar de dentro deles)
- imersão com depressão de ar (usa-se um escicador, o qual
vai causar uma depressão no seu interior obrigando o ar a
sair dos poros, o que faz com que quando se coloca o corpo
em imersão a água penetre nos poros muito + facilmente
método + eficaz)
- imersão em água sobre pressão (aumenta-se a pressão de
forma a obrigar a água a entrar nos poros)
Permeabilidade – propriedade que os materiais têm de se deixar
atravessar pela água ou outros fluidos segundo certas condições.
Depende fundamentalmente da porosidade, da comunicação entre os
poros e do diâmetro destes.
Higroscopicidade – faculdade que os materiais têm de absorver a
reter água por sucção capilar. É a manifestação para a água de um
fenómeno geral para os líquidos – capilaridade.
Há 2 processos para medir a capilaridade:
- variações de massa
- medir quanto tempo a água leva a chegar ao cimo do corpo
(depende das dimensões do provete)
Condicionalismos do ensaio:
1. altura de água
2. quantidade de água evaporada nas superfícies laterais
Dado 2. há várias maneiras de fazer o ensaio:
- envolver as pares do provete em algo impermeável
- colocar o provete imerso numa dada altura de água dentro
de uma caixa hermeticamente fechada com ambiente
saturado (a criação deste ambiente é simples, basta,
antes do ensaio começar, colocar lá água quente durante
algum tempo)
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normalmente usa-se um pouco de papel absorvente entre o
provete e o fundo do tabuleiro, para que ele absorva
preferencialmente pela base.
após o ensaio faz-se um gráfico
m - massa de água absorvida
tg - coeficiente de absorção – dá-nos a
quantidade de água que o provete absorve por
unidade de tempo
m1 e m2 – valores assimptoticos de absorção –
valor máximo de água que o material absorve
a escolhas do material é função da aplicação pretendida. 1
absorve mais inicialmente, mas o seu valor assimptótico é menor
do que o de 2.
Gelividade – é a propriedade de uma pedra segundo a qual ela se
fragmenta após, um abaixamento da temperatura, a água contida nos
seus poros ter solidificado, aumentando de volume. Conclui-se assim
que a pedra nestas condições será porosa, higroscópica e de fraca
resistência, pois absorve água e n resiste ao acréscimo de volume
devido à congelação.
Em Itália o ensaio de resistência é feito submetendo os
provetes a 20 ciclos de 3horas de gelo degelo (imerso em água
destilada a 35ºC seguida de refrigeração a – 15ºC).
Interessa então definir coeficiente de embebição, E, o qual nos
dá ideia da resistência da pedra ao gelo. Assim após medição da massa
seca, ms, o provete é emergido progressivamente em água e em
seguida mede-se a sua massa húmida, mh, calcula-se então o
coeficiente de embebição pela expressão: s
sh
m
mmE
E > 0.8 pedra geladiça (pouco resistente ao gelo)
E < 0.75 pedra não geladiça
0.75 < E < 0.8 pedra duvidosa
(E = 0.8 pedra absorve 80% do seu peso em água)
1
2
t
m
m2
m1
15
Também são características físicas de uma pedra a massa volúmica, a
massa específica, a densidade e a compacidade, que não tendo sido
referidas neste capítulo já o foram no anterior
CCCaaarrraaacccttteeerrríííssstttiiicccaaasss mmmeeecccââânnniiicccaaasss
Resistência à compressão – já referida anteriormente (ver cap. 1).
nos ensaios usam-se cubos cujas dimensões obedecem à regra
dos cubos, ou seja, cada cubo terá uma área de secção de 25
cm2 ( 5 cm de lado) ou um seu múltiplo.
Resistência à flexão – esta é uma característica bastante diminuta
nas pedras, daí que apenas muito raramente elas sejam usadas em
elementos trabalhando exclusivamente em esforços axiais de tracção.
quando se ensaia esta característica usam-se prismas de secção
quadrada em que o comprimento deve ser 4.5 vezes superior à
aresta da secção quadrada.
os provetes são apoiados em 2 rolos distanciados entre si, pelo
menos, 3 vezes a altura do provete e carregados por um 3º
paralelo e equidistante àqueles
o ensaio é sempre feito em 3 prismas ao mesmo tempo, pois se
apenas ensaiássemos 1 esse poderia ser a excepção
o resultado do ensaio deve ser apresentado com o seu desvio
padrão
Resistência ao desgaste – tem especial importância para as pedras
aplicadas em locais de circulação intensa, como por exemplo os
pavimentos. Há vários tipos de ensaios, refira-se, por exemplo, o
ensaio de Amsler (usa a máquina de Amsler):
- usa provetes com 7.1 x 7.1 x 2.5 cm (2.5 – espessura)
- são ensaiados 2 provetes de cada vez
- por cima dos provetes é colocado um peso de 15 kg
- os provetes são fixos e por baixo deles roda um disco de
metal duro a uma velocidade de 30 voltas por minuto e a
uma pressão de 0.3 kgf/cm2, em cima do qual é depositada
areia calibrada (com uma determinada dimensão)
16
- depois do disco ter percorrido 1000m mede-se a
espessura final com um comparador ou um defletómetro.
o defletómetro só mede variações pontuais de
espessura, pelo que se repete o processo para
vários pontos, calculando-se depois a média e o
desvio padrão
Resistência ao choque – usa-se em pedras ornamentais que são usadas
no pavimento. Existem vários ensaios possíveis, refira-se um a título
ilustrativo:
1 – esfera de aço de 1kg
3 – leito de areia com 10 cm de espessura
2 – provete (20x3x3) que vai ser comprimido
para haver um bom ajustamento entre ele e a
areia
Inicialmente a esfera é deixada cair de uma
altura de 10cm, depois aumenta-se essa altura de 1 em 1cm até o
provete partir.
usualmente contabiliza-se o número de pancadas necessárias
para que o provete parta, assim se o provete partiu quando a
esfera caiu dos 15cm contaram-se 6 pancadas.
a areia faz com que o tardoz (base) do provete esteja
completamente apoiado, o que não aconteceria se o provete
estivesse sobre uma base metálica (só assentava pontualmente,
pois não é perfeitamente lisa)
CCCaaarrraaacccttteeerrríííssstttiiicccaaasss qqquuuííímmmiiicccaaasss
As pedras são constantemente sujeitas a processo químicos de
destruição, os quais assumem particular importância nas pedras
calcárias, devido à sua susceptibilidade aos ácidos, e nas pedras com
feldspatos, pelas suas possibilidades de caulinização. (caulite ≡ argila)
32
10cm
1
32
10cm
1
17
Alteração das pedras calcárias
Por agentes químicos da atmosfera
CO2 (é absorvido pela água da chuva, adquirindo esta
propriedades ácidas)
Ao fim de alguns ciclos forma-se uma camada superficial de
pedra constituía por uma crosta exterior endurecida sob a qual se
encontra uma camada de material desagregado e pulverulento
SO2 – combina-se com a água das chuvas originando ácido
sulfuroso. Quando chove o ácido sulfuroso (H2S) combina-se
com o carbonato de cálcio dos calcários formando sulfito de
cálcio, o qual, por oxigenação, origina sulfato de cálcio que ao
ser hidratado constitui o gesso, este cristaliza com acentuado
aumento de volume, formando crostas escuras (absorção de
poluição). Quando chove novamente dá-se a desintegração
mecânica desta crosta.
Por agentes químicos dos materiais ou do solo
Outras origens de agentes químicos capazes de deteriorar as
pedras estão na sua própria composição (sulfatos), no solo (nitratos –
seres vivos)em casos particulares de exposição em atmosfera salina
(cloretos – perto do mar), ou na composição dos produtos usados na
Rocha absorve água
dissolve o carbonato de cálcio
dos calcários formando-se
bicarbonato de sódio (instável)
água evapora o
bicarbonato deposita-
se novamente sob a
forma de carbonato,
formando manchas à
superfície rocha fica +
porosa
perde
compacidade
Chove
18
limpeza ou conservação. São normalmente sais solúveis e
higroscópicos, ou seja, em ambientes húmidos absorvem muita água e
em ambientes secos libertam muita água. Quando estes sais
cristalizam aumentam de volume. Ao serem arrastados pela água
cristalizam quando ela se evapora constituindo eflorescências, se a
evaporação é lenta, ocorrendo na superfície exterior, ou
criptoflorescências, se a evaporação é rápida, ocorrendo no interior
da pedra.
A eflorescência não tem problema,
pois limpa-se facilmente. No entanto a
criptoflorescência empurra a superfície
para fora formando barrigas ou
destacamento do revestimento.
A água só dissolve os sais, os quais não
pertencem directamente à pedra, pelo que
com criptoflorescência e eflorescência a
pedra não perde compacidade.
Por agentes químico-biológocos
São caso das acções do próprio homem e de animais traduzidos
essencialmente pela corrosão química provocada pela deposição de
dejectos – a acção de microorganismos tais como “bactérias
nitrifinantes e sulfurosas” e “vegetações parasitárias” que se
desenvolvem na superfície das pedras ou sob elas nutrindo-se por
vezes dos sais e matéria orgânica que retiram do material a que se
faixam.
Alteração dos feldspatos
argilas) a origem darácaulinite( Granitofeldspatos aos chuva da ataque
CCCooonnndddiiiçççõõõeeesss dddeee uuutttiiillliiizzzaaaçççãããooo dddaaasss pppeeedddrrraaasss
os factores mais usados na selecção dos materiais a utilizar em
obra são:
eflorescência
criptoflorescência
19
- gelividade
- resistência ao choque
- resistência ao desgaste
- possibilidade de acabamento
- resistência aos agentes destruidores
contudo não existem valores mínimos de utilização
A capacidade de polimento (desgastar a pedra até ela ter o
aspecto desejado) é directamente proporcional à resistência
mecânica e à dureza
nível de polimento método usado
brunido (aspecto tosco) lixa grossa
amaciado lixa + fina
polido lixa finíssima (fazem riscos muito finos
que reflectem a luz
no desmonte de pedras, nas pedreiras são várias as técnicas
usadas, uma delas é a serra de fio elecoidal ou fio elecoidal. O
fio está sempre a passar em torno do bloco e está a ser puxado
contra ele, funciona como um garrote em movimento.
Normalmente o fio percorre sempre grandes distâncias para
arrefecer antes de voltar a entrar em contacto com os blocos.
20
CCCaaappp 333 --- IIInnneeerrrttteeesss
também denominados de agregados
usados para fazer betões e argamassas, dado serem + baratos
do que as cimentos, diminuindo o custo da obra
diminuem as retracções, dado que os inertes não diminuem de
volume
CCClllaaassssssiiifffiiicccaaaçççãããooo dddeee iiinnneeerrrttteeesss
Quanto à origem petrográfica:
- Calcaria (Sul)
- Granítica (Norte)
não se usam basaltos, pois têm textura vítrea o que provoca
problemas na aderência
Quanto à dimensão (granulometria):
- fino (areias britadas)
- grossos
Quanto à massa volúmica
classificação mv (tn/m3 )
exemplos uso
leves < 2 leca (argila
expandida), cortiça,
poliestireno
expandido
estruturas com baixo
peso próprio ou bom
isolamento térmico
normais 2 a 3 areias, britas betão
pesadas >3 barita, desperdícios
metálicos
isolam radiações (é
das poucas formas
eficientes para ),
muros de suporte
grossos
finos
4.76 mm (peneiro nº 4 ASTM)
21
Quanto ao modo de obtenção
- naturais (areias) – são usados tal como ocorrem na
natureza
- britados
os inertes surgem na natureza em grandes blocos, as
britadeiras diminuem as suas dimensões, surgindo desperdícios
que podem ser usados como areias (areias britadas)
inerte grosso britado = brita
seixo rolado = godo (natural – pedras dos rios)
CCCaaarrraaacccttteeerrríííssstttiiicccaaasss iiimmmpppooossstttaaasss pppeeelllaaa nnnooorrrmmmaaa eeemmm vvviiigggooorrr
Resistência mecânica à compressão
só pode fazer quando se conhece a rocha mãe e se tem acesso a
ela. Usam-se cubos de 5 cm de aresta o valor mínimo é de 50
MPa
quando não é possível estudar a rocha mãe recorre-se a ensaios
sobre amostras do inerte. Usa-se, por exemplo, o ensaio de
esmagamento:
- realiza-se sobre as partículas que passam através do
peneiro de malha 12.7 mm
e ficam retidas no de 9.52
mm
- coloca-se a amostra num
molde cilíndrico, onde é
compactada com um varão.
Tapa-se o molde com um
êmbolo de dimensões
complementares
- coloca-se o conjunto numa prensa, a qual vai exercer uma
força progressivamente crescente (650 N/s) até aos 400
KN
- mede-se a massa do material que agora passa através do
peneiro de malha 2.38 mm
- 100m
m(%) oesmagament ao aResistênci
inicial
2.38 passa
22
o inerte é aceitável se a sua resistência ao esmagamento
for ≤ 45 %
também se usa o ensaio de desgaste, o qual usa a máquina de Los
Angeles.
- o inerte com uma dimensão específica é colocado num
tambor cilíndrico juntamente com uma carga de esferas
de aço normalizadas (a quantidade e dimensão das esferas
é definida com base nas características do inerte a
ensaiar)
- o tambor gira 500 (inerte fino) ou 1000 (inerte grosso)
vezes, durante o que as esferas desgastam o inerte
- mede-se a quantidade de material que passa ao peneiro de
malha 1.68mm
- 100m
m(%) desgaste ao aResistênci
inicial
1.68 passa
o inerte é aceitável se a sua resistência ao desgaste for ≤
50 %
quando não é possível realizar qualquer um dos ensaios
anteriores, uma maneira objectiva e segura de avaliar a
qualidade de um inerte consiste em determinar a tensão de
rotura de um betão com ele fabricado e a tensão de rotura de
um betão padrão amassado nas mesmas condições, constituído
por um bom inerte de propriedades bem conhecidas. Trata-se
do ensaio comparativo de 2 betões. o inerte é aceitável se a
resistência à tensão do betão por ele constituído for ≥ 90 % da
resistência do betão conhecido
Módulo de elasticidade – também só pode ser determinado se se
conhece a rocha mãe. O ensaio é feito da forma usual, isto é, durante
o ensaio de compressão ou de tracção medem-se instantaneamente as
tensões (F/ ) e as extensões (com extensómetros). Elabora-se
então um gráfico , sendo o valor da tangente do troço inicial
recto correspondente ao módulo de elasticidade.
quanto + esférica for a partícula melhor ela se auto-arruma
compacidade e resistência mecânica
23
Trabalhabilidade – facilidade com que o material é trabalhado
quanto + esféricas são as partículas melhor a trabalhabilidade
da quantidade de água trabalhabilidade e resistência
mecânica
Análise granulométrica – consiste em avaliar as dimensões das
partículas.
o resultado deste ensaio depende da forma dos inerte (esferas
passam + facilmente)
Coeficiente volumétrico – serve para avaliar a forma do inerte
particula a ntecomplatame envolve que esfera menor
inete de particula
V
Vcv , 0 < cv < 1.
cv = 1 partícula esférica
cv melhor a forma
como não se pode calcular o cv de uma pilha de inerte usa-se a
técnica da amostragem
Amostragem – usam-se separadores ou o método do esquartelamento
- esquartelamento – retira-se uma quantidade significativa
de material, depois espalha-se sobre uma superfície lisa.
Divide-se em 4 partes +/- iguais e retiram-se 2 das partes
opostas. Mistura-se o material restante e repete-se o
processo até obter uma quantidade
representativa da amostra e susceptível de
avaliar.
- separadores – caixa contendo um número
par de baias separadoras, as quais estão
ligadas ao exterior, indo metade do
material para cada lado
Ligação inerte – ligante
uma má ligação inerte-cimento diminui a resistência mecânica do
betão
irregularidade das partículas aderência inerte-ligante,
pois atrito entre eles o inerte britado tem melhor
aderência do que o inerte rolado
separador visto
de cima
24
características que influenciam a ligação inerte-ligante:
- irregularidade
- porosidade ( porosidade a tendência para puxar a
água para o seu interior e com ela vem também o cimento
quando a pasta seca, dentro do inerte também há
cimento)
Tipos de ligações inerte-ligante:
- ligação epitáxica: os cristais dos componentes do cimento
hidratado prolongam os do inerte, os quais têm em comum
as suas redes cristalinas. O ligante como que imita a
textura do inerte, trazendo-a para a superfície, o que
melhora a ligação
- ligações químicas: os inertes não são completamente
inertes quimicamente, gerando-se ligações químicas entre
o ligante e o inerte
- ligação mecânica: deve-se à rugosidade do inerte
Resistência ao congelamento – é determinada através da
determinação do coeficiente de embebição
Resistência aos sulfatos – avalia-se a perda de massa sofrida após 5
ciclos, nos quais o inerte é colocado numa solução de sulfatos e em
seguida numa estufa, sofrendo evaporação.
Coeficiente de dilatação térmica – só se faz se tivermos acesso à
rocha mãe
para o calculo da composição do betão há que conhecer
determinadas propriedades do inerte:
- massa volúmica
- absorção
- húmidade
- granulometria
Impurezas dos inertes – podem interferir química ou fisicamente com
o ligante. As que interferem quimicamente são:
25
- partículas que dão origem a reacções expansivas com o
cimento
- impurezas de origem orgânica
- impurezas de origem mineral (sais)
As que interferem fisicamente são:
- partículas de dimensões iguais ou inferiores à das
partículas de cimento que interferem na estrutura do
mineral hidratado, enfraquecendo-a
- partículas com resistência baixa
- partículas com contracções e expansões excessivas
devidas às alternativas de embebição e secagem
se houver pó de brita ou pó de argila a cobrir o inerte a sua
ligação ao cimento vai ser pior
se o inerte estiver coberto por matéria orgânica pior será a
compacidade do futuro betão, pois essas impurezas
desaparecem
quanto + matéria orgânica houver + tempo o betão demora a
secar
as impurezas provenientes de partículas finas diminuem a
resistência mecânica e aumentam a quantidade de água
necessária para fabricar o betão, pois essas partículas
requerem muita água para serem hidratadas. Este aumento da
quantidade de água usada, por si só, diminui a resistência
mecânica e aumenta a retracção do betão
na tecnologia do betão, partículas finas são todas aquelas que
passam no peneiro de 75 m de abertura
A avaliação da quantidade de partículas finas existente no
inerte é feito através de um ensaio muito simples:
- determina-se a massa da amostra
- seca-se o inerte
- lava-se o inerte
- decanta-se a mistura obtida e peneira-se o resíduo
através do peneiro de abertura de 75 m
- seca-se novamente
- determina-se a massa final
26
- 100
inicial
finalinicial
m
mmfinas partículas de %
A avaliação da quantidade de matéria orgânica é feita através
do ensaio colorimétrico:
- mistura-se o inerte com uma solução de NaOH a 3%
(emulsionaste que neutraliza total ou parcialmente o ácido
orgânico)
- espeta-se 24h
- avalia-se o teor de matéria orgânica pela cor da solução
(quanto + intensa é a cor maior é a quantidade de matéria
orgânica)
Quando não há hipótese de realizar um dos ensaios anteriores
faz-se um muito simples:
- mistura-se uma amostra de inerte, dentro de um frasco,
com uma solução de NaCl a 1% e agita-se
- a camada de pó que envolvia o inerte deposita-se por cima
dele
Análise granulométrica – processo através do qual se distribui as
percentagens das partículas de determinadas dimensões que
constituem o inerte
Série principal - pertencem os peneiros numero: 100, 50, 30, 16, 8, 4,
3/8’’, 3/4", 1’’1/2. Esta série é caracterizada pela dimensão da malha,
para as britas, ou pelo número de aberturas por polegada linear, para
as areias. A dimensão da malha cresce segundo uma progressão
geométrica de razão 2 (un = 75 + 2n).
Série secundária – tem por objectivo completar a curva
granulométrica com a adição de mais pontos. Usa-se 1 peneiro desta
série entre 2 da principal.
Técnica
- secar a amostra
- selecção de uma quantidade menor (esquartelamento ou
separadores)
27
- registro da massa inicial e que ficou retida em cada peneiro
Critério ASTM – a designação do inerte tem 2 valores, sendo o 1º
correspondente à máxima dimensão do inerte (menor peneiro em que
passa pelo menos 90% do material) e o 2º correspondente à mínima
dimensão (maior peneiro em que passa no máximo 5% do material)
pode acontecer que 2 inertes tenham a mesmo designação sem
que tenham curvas coincidentes. Isto acontece porque estamos
apenas a retirar informação dos extremos das curvas. Para
caracterizar o que acontece no meio existe o módulo de finura
Módulo de finura – número que indica a dimensão média do inerte. Uma
boa estimativa consiste em alinhar os vários montes de inerte retido
em cada peneiro da série principal, depois excluem-se da contagem os
montes referentes à porção de finos (material que passou o peneiro nº
200 - refugo) e o material que ficou retido no peneiro nº 200. Agora
contamos os montes a partir do material mais pequeno até
encontramos o maior monte. O valor exacto é dado pala soma das
percentagens retidas em cada 1 dor peneiros da série principal, com
excepção do número 200 a dividir por 100.
o módulo de finura é proporcional à área do gráfico definida
pela curva, pelo eixo das dimensões e pela linha dos 100%
área módulo
quanto + para a esquerda está deslocada a curva + fino é o
inerte
se a curva tem 1 declive bastante acentuado o material é
poligranular (muitas partículas grossas e muitas finas)
se a curva é praticamente vertical o material é monogranular
(muitas partículas da mesmo dimensão)
28
CCCaaappp 444 --- AAAçççooosss pppaaarrraaa cccooonnnssstttrrruuuçççãããooo
MMMaaatttééérrriiiaaasss ppprrriiimmmaaasss eee ppprrroooccceeessssssooosss dddeee fffaaabbbrrriiicccooo dddooo aaaçççooo
Extracção do ferro no alto forno – o ferro é extraído dos seus
minérios por meio de reacções de redução, obtidas através da acção
do carbono, sob a forma de carvão. No alto-forno o minério é reduzido
a ferro metálico, a ganga (impurezas em relação ao minério) e as
cinzas são transformadas em escória e além disso o ferro absorve
metais, metalóides e não-metais que alteram as suas propriedades. O
ferro que sai do alto forno chama-se gusa e é ainda inaplicável como
material de construção. A partir da gusa de alto-forno, obtém-se 3
tipos de materiais, na percentagem de carbono que contém:
tipo de gusa % de Carbono
ferro macio < 0.025
aço 0.1 < % C < 1.7
ferro fundido 1.7 < % C < 5
Purificação da gusa – consiste no aproveitamento da fácil oxidação
dos elementos que a gusa contém. No convertidor, a gusa em fusão é
atravessada por uma corrente de oxigénio e os elementos oxidados
escapam-se para a atmosfera em óxidos no estados gasoso ou
permanecem no banho sob a forma de escórias separando-se do aço
por diferença de densidade. Dos convertidores, o aço em fusão é
moldado em bilites (barra com alguns metros de comprimento e
pequena secção) ou lingotes.
Moldagem
- extrusão – o lingote é refundido e obrigado a passar, sob
pressão, por orifícios com a forma desejada, e esfriado
- laminagem – o material é levado ao rubro e obrigado a
passar entre cilindros com espaçamentos e diâmetros
cada vez menores (fieira).
- trefilamento ou estiramento – o metal é ligeiramente
aquecido e forçado a passar por orifícios de moldagem
29
Tratamentos mecânicos – também chamados de “tratamento a frio”,
são processos que alteram as características mecânicas do aço,
nomeadamente a tenção limite de cedência e a extensão de rotura.
tratamento esforços impostos
descrição
laminagem a
frio
compressão
transversal
deformação longitudinal permanente por
compressão transversal
estiragem
(de estrias)
torção
tracção
simples
aplicação de tracção às barras ou fios
(obtenção de peças heterogéneas nas
dimensões e diâmetros)
trefilagem tracção
compressão
estiragem através de fieiras
torção torção tem as vantagens da estiragem, mas só
melhora a aderência quando a base é
nervurada ou não é de secção circular
N.B.: estes tratamentos só surtem efeito se os varões obtidos,
quando usados, forem sujeitos aos mesmos esforços que os impostos
no tratamento a frio.
NNNaaatttuuurrreeezzzaaa eee cccaaarrraaacccttteeerrríííssstttiiicccaaasss mmmeeecccââânnniiicccaaasss dddooosss aaaçççooosss
Aptidão para a dobragem – uma vez que o aço endurecido a frio (diz-
se que o aço foi endurecido a frio, se após a moldagem, o aço for
trabalhado a frio e antes da sua utilização ocorrer envelhecimento) é
frágil, tem tendência a fendilhar quando dobrado
Ensaio de dobragem - a REBAP exige este ensaio para varões de
qualquer diâmetro de superfície lisa e para varões de diâmetro
inferior a 12mm de superfície nervurada
o espaçamento entre os apoios deve ser de 2 x diâmetro
do mandaril + 3 x diâmetro do varão
o mandaril é colocado sobre o varão a
meio vão
exerce-se força até se verificar um
ângulo de dobragem de 180º
o aço é aceitável se não fendilhar na zona de dobragem
30
Ensaio de dobragem – desdobragem – a REBAP exigem este
ensaio para varões nervurados de diâmetro superfície a 12mm
- o varão é dobrado a 90º segundo a técnica do ensaio
anterior
- envelhecimento artificial (30 min a
100ºC e arrefecimento à
temperatura ambiente)
- desdobragem de 20º
o aço é aceitável se não fendilhar
na zona de dobragem
CCCaaarrraaacccttteeerrríííssstttiiicccaaasss gggeeeooommmééétttrrriiicccaaasss dddooosss vvvaaarrrõõõeeesss
Configuração superficial
- lisos (sem rugosidades ou saliências)
- nervurados (com saliências) – existem nervuras
(inicialmente paralelas ao eixo do varão, mas se ele for
endurecido a frio por torção formam um certo ângulo com
o eixo) contínuas e descontínuas
- indentados (têm uma série de cavidades tipo pneu)
o aço nervurado é o que tem melhor aderência ao betão
AAAdddeeerrrêêênnnccciiiaaa aaaooo bbbeeetttãããooo
Alta aderência – os varões que não fendilham, mesmo quando sujeitos
a tensões elevadas – varões rugosos
Aderência normal – os que não contém o requisito anterior – varões
lisos e rugosos
a avaliação é feita com base nas dimensões e configurações das
nervuras ou nos ensaios de viga e arrancamento
Ensaio de viga – é o ensaio + preferível, pois usa condições + reais
90º
20º
10 10
31
- o varão só está aderente ao betão no comprimento dos
10, o resto do varão encontra-se numa bainha, onde não
há contacto com o betão, dentro da qual pode deslizar
livremente
- o objectivo é medir (nas extremidades) a força a partir
da qual à deslizamento do varão
Ensaio de arrancamento (pull–out–test) – consiste em submeter o
varão a uma força de tracção aplicada numa das extremidades,
ficando a outra livre. A relação entre a força aplicada e o
deslocamento medido na extremidade oposta à solicitação, constitui o
resultado do ensaio.
NNNooommmeeennnccclllaaatttuuurrraaa
Segundo a REBAB as designações inseridas na caracterização de
um aço são:
- L – liso
- R – rugoso
- N – laminado a quente
- E – endurecido a frio
Assim um tipo de aço pode ser: A235NR, o qual é um aço (A), de
tensão de cedência de 235 MPa, laminado a quente (N), de superfície
rugosa (R).
CCCaaarrraaacccttteeerrríííssstttiiicccaaasss mmmeeecccââânnniiicccaaasss dddooosss aaaçççooosss
(((aaapppooonnntttaaammmeeennntttooosss eeexxxtttrrraaa)))
32
CCCaaappp 555 --- LLLiiigggaaannnttteeesss
TTTiiipppooosss dddeee llliiigggaaannnttteeesss
A designação de ligante advém da propriedade que têm de poder
aglomerar uma porção elevada de inertes conferindo-lhe coesão
e resistência.
Hidrófobos – não precisão de água para formar presa (de origem
natural)
- Hidrocarbonetos – exemplo: alcatrão - por acréscimo de
temperatura ficam pastosos, ao arrefecer endurecem
- Resinas sintéticas – muito recentes, actualmente
empregam-se também em mistura com o cimento e
impregnados no betão ( acrílicas, silicone, colas de
sianoacrilato – super cola 3)
Hidrófilos – precisão de água para formar presa
- Aéreos – só fazem presa ao ar
- cais aéreas gordas
- cais aéreas magras
- Hidráulicos – fazem presa em qualquer circunstância, até
mesmo debaixo de água
- cais hidráulicas
- cimentos
- cimentos naturais
- cimentos artificiais
- cimento Porland
- cimento Portland com aditivos
%%% dddeee cccaaalllcccááárrriiiooo eee aaarrrgggiiilllaaa nnnooo llliiigggaaannnttteeesss
CaCO3 ≡ carbonato de cálcio (calcário)
as várias famílias distinguem-se pela quantidade de impurezas
(argila) associada ao CaCO3
33
todos os ligantes das famílias anteriores são formados por
CaCO3 + argila
Cais aéreas - CaCO3 ≥ 95 %
- cal aérea gorda : CaCO3 ≥ 99 %
- cal aérea magra : 95 % ≤ CaCO3 ≤ 99 % (está menos
dependente do contacto com o CO2 que a cal gorda)
- teor de magnésio (MgO) – subdivide as cais aéreas gordas
e magras em:
- cais normais: MgO ≤ 20%
- cais magnesianas: MgO > 20%
o magnésio serve essencialmente para tornar a cal + amarela, a
qual não pode ser usada para caiar
Ciclo da cal aérea – processo que serve para podermos aplicar a cal
com a forma desejada
*1 – as pedras são cozidas em fornos a lenha, obtendo-se
aparentemente as mesmo pedras. Esta cal só serve para os cemitérios,
não se utiliza em construção porque é muito instável dando origem a
reacções fortemente exotérmicas quando em contacto com a água,
ocorrendo ocasionalmente explosões.
se misturarmos a cal viva com areia e água para constituir
ligante e o aplicamos na parede, ao dar-se a reacções de
extinção da cal o reboco cai.
*2 – coloca-se a cal dentro de água, coso contrário dá-se
imediatamente uma grande explosão
cozedura a 900ºC – cal viva*1
(CaO)
2atemperatur alta
3 COCaOCaCO
extinção da cal viva (reacção
exotérmica) - cal apagada*2
22 Ca(OH)OHCaO
carbonatação – endurecimento OHCaCOCOCa(OH) 2322
34
Cais hidráulicas
- CaCO3: 80 a 95%
- argila: 5 a 20%
o aumento do teor de argila torna o ligante menos dependente
do contacto com o CO2
Cimentos naturais
- CaCO3: 60 a 80%
- argila: 20 a 40%
presa lenta ou normal - argila < 27%
presa rápida – argila: 27 a 40%
Cimentos artificiais
não necessitam de CO2 para solidificar, pois dão-se outra
reacções
o que distingue o cimento Portland dos outros ligantes
hidráulicos é a presença do silicato tricálcico, obtido por
cozedura a temperaturas superiores a 1300ºC.
PPPrrroooccceeessssssooo dddeee fffaaabbbrrriiicccooo dddaaa cccaaalll hhhiiidddrrráááuuullliiicccaaa
calcinação – em fornos verticais a 1200 1500ºC; combinação da
sílica e alumina com a cal, formando silicatos a aluminatos
extinção – destinada a eliminar a cal viva e a pulverizar a cal
(usa-se apenas a quantidade de água exactamente necessária)
peneiração - para separar os grãos maiores não cozidos ou mal
cozidos
aplicação – alvenarias correntes, betão em massa sujeito a
tensões moderadas, rebocos(tecto)
35
PPPrrroooccceeessssssooo dddeee fffaaabbbrrriiicccooo dddooo ccciiimmmeeennntttooo
Matéria prima – mistura devidamente proporcional de calcário, argila
(ou marga) e substâncias ricas em sílica, alumina ou ferro.
Basicamente, o cimento é produzido a partir de uma mistura de
calcário com marga ou argila, reduzida a pó muito fino. Após este
processo a matéria prima é levada a silos ou tanques de
homogeneização.
A homogeneização pode acontecer por:
- via húmida – mistura-se com água e agita-se (depois à que
levar ao forno para retirar a água, o que se torna
dispendioso)
- - via seca – criam-se correntes de ar que originam nuvens
de pó, as quais são extraídas para a fase seguinte.
A mistura das matérias primas é feita de modo a que depois de
perder a água e o CO2, devido à elevada temperatura atingida no
forno, tenha uma composição química dentro de certos limites:
- CaO: 60 a 68%
- SiO2: 17 a 25%
- Al2O3: 3 a 8%
- Fe2O3: 0.5 a 6%
se após a cozedura se obteve esta composição, diz-se que se obteve
clínquer
A avaliação destas quantidades é feita através de:
- Módulo hidráulico: 332 FeOAlOSiO
CaO
de 1.7 a 2.3
- Módulo silícioso : 33
2
FeOAlO
SiO
de 2 a 3
- Módulo aluminio-férrico ou de fundentes:3
3
FeO
AlOde 1.5 a 2.5
- Grau de saturação do cálcio: 332 0.65FeO1.18AlO2.8SiO
CaO
* - relaciona a percentagem CaO com as dos outros óxidos. Chama-se
hidráulico porque é a relação entre um componente que dá origem a
36
material hidrofóbico a componentes que dão origem a material
hidráulico.
se o módulo alumino-férrico for inferior a 0.64% obtém-se um
cimento com resistência química melhorada e baixo calor de
hidratação
Nos silos é feita uma análise química, de modo a saber se a mistura
está nas proporções correctas. Caso isto não se verifique são feitas
correcções à mistura. Após este processo o cru é transferido para os
silos alimentadores do forno.
O cru é então cozido (temperatura superior a 1450ºC), em grandes
fornos rotativos, de modo a obter-se nódulos de clínquer. Àquela
temperatura as matérias primas reagem entre si dando origem a novos
compostos – cliquerização.
A fim de promover uma economia de combustível, o carvão seco e
reduzido a pó é injectado na parte inferior do forno juntamente com
uma parte de ar (ar primário); o restante ar comburente (ar
secundário) é introduzido no forno depois de ter sido aquecido no
arrefecedor do clínquer.
À saída do forno o clínquer deve ser arrefecido rapidamente, pois:
- o silicato tricálcico é instável a temperaturas inferiores a
1250ºC, há portanto que conservar a sua estrutura
- evita-se que o silicato bicálcico adquira outra forma na
qual é praticamente inerte
- evita-se que a fase líquida do clínquer cristalize,
diminuindo a reactividade do aluminato de cálcio e não
permitindo que se formem grandes cristais de óxido de
magnésio, o que provocaria instabilidade e expansibilidade
do volume da pasta de cimento endurecida
quando o arrefecimento é rápido o óxido de magnésio (magnésia)
cristaliza em grandes cristais – periclase. Se o arrefecimento
for lento, a magnésia fica dissolvida na fase vítrea ou cristaliza
em cristais de dimensões muito reduzidas, que são facilmente
hidratados aquando da amassadura.
Para o arrefecimento usa-se o planetário.
Após a saída do arrefecedor, a cerca de 125-180ºC o clínquer é
armazenado, terminando o seu arrefecimento e entrando depois nos
37
moinhos de bolas, onde é moído, juntamente com aditivos – gesso –
para lhe regular a presa, e outros – pozolanas, escória de alto-forno,
etc – para lhe modificar as propriedades.
Componentes principais
silicato tricálcico 3CaO.SiO2 (20 a 65%)
silicato bicálcico 2CaO.SiO2 (10 a 55%)
aluminato tricálcico 2CaO.Al2O3 (0 a 15%)
aluminoferrato tetracálcico 4CaO.Al2O3.Fe2O3 (5 a 15%)
estas reacções vão acontecendo à medida que a temperatura vai
aumentando
o silicato tricálcico é constituído a partir da reacção silicato
bicálcico com o óxido de cálcio livre. No entanto, parte do
silicato bicálcico subsiste, pois o óxido de cálcio livre não é
suficiente.
o óxido de cálcio pode ser nocivo, pois a sua hidratação ocorre
com expansão
RRReeeaaacccçççõõõeeesss dddooosss cccooommmpppooonnneeennnttteeesss ppprrriiinnnccciiipppaaaiiisss dddooo ccciiimmmeeennntttooo
PPPooorrrtttlllaaannnddd cccooommm aaa ááággguuuaaa
2(3CaO.SiO2) + 6H2O = 3CaO.2SiO2.3H2O + 3Ca(OH)2
2(2CaO.SiO2) + 4H2O = 3.3CaO.2SiO2.3.3H2O + 0.7Ca(OH)2
3CaO.Al2O3 + Ca(OH)2 + 12H2O = 4CaO.Al2O3.13H2O
4CaO.Al2O3.Fe2O3 + 7H2O = 3CaO.Al2O3.6H2O + CaO.Fe2O3.H2O
CaO.Fe2O3.H2O + 2Ca(OH)2 + nH2O = 3CaO.Fe2O3.mH2O (forma
soluções sólidas, isto é, presa rápida, com 3CaO.Al2O3.6H2O )
3CaO.Al2O3+3(CaSO4.2H2O)+26H2O=3CaO.Al2O3.3CaSO4.32H2O
CaSO4.2H2O ≡ gesso
3CaO.Al2O3.3CaSO4.32H2O ≡ sulfoaluminato tricálcico
38
PPPrrriiinnnccciiipppaaaiiisss ppprrroooppprrriiieeedddaaadddeeesss fffííísssiiicccaaasss eee qqquuuííímmmiiicccaaasss cccooonnnfffeeerrriiidddaaasss
aaaooo ccciiimmmeeennntttooo PPPooorrrtttlllaaannnddd pppeeelllooosss ssseeeuuusss cccooommmpppooonnneeennnttteeesss
componente calor de hidratação
(cal/g)
Tensão de rotura (MPa) Resistência química 7 dias 28 dias 1 ano
silicato
tricálcico
120 42.5 50.0 72.5 baixa,
necessita de
contacto com
Ca(OH)2
silicato
bicálcico
62 2.0 6.7 70.0 média,
necessita pH <
12
aluminato
tricálcico
207* 2.0 3.4 6.7 fraca, origina
sulfoaluminato
tricálcico
aluminoferrato
tetracálcico
100 2.0 3.6 3.8 boa
Analisando o quadro verifica-se que o componente que +
contribui para a tensão de rotura é o silicato tricálcico, é também ele
que mais concorre para o calor de hidratação (se atendermos a que a
sua proporção é sempre superior 2, 3 ou 4 vezes a do aluminato
tricálcico) e possui menor resistência química, pois necessita estar em
contacto com soluções saturadas de hidróxido de cálcio, criando assim
condições propicias à formação do sulfoaluminato tricálcico expansivo.
O silicato bicálcico confere também alguma resistência
mecânica ao cimento, conferindo-lhe também durabilidade.
Verifica-se também que a presença do aluminato tricálcico é
indesejável no cimento, pois:
- contribui pouco ou nada para a tensão de rotura
- tem um desenvolvimento grande de calor ao reagir com a
água
- quando o cimento é atacado pelo ião sulfato, a expansão
devida à formação de sulfoaluminato de cálcio a partir do
aluminato pode levar à desintegração completa do betão
39
Mas a sua presença é necessária para se obter uma fase líquida
durante a cozedura de clínquer, o que permite a combinação de cal
com a sílica. Se não se formasse esta fase líquida no forno a reacção
levaria muito mais tempo, e provavelmente nunca seria completa.
a tensão de rotura à compressão é diminuída pela perda ao
rubro, óxido de potássio, aluminoferrato tetracálcico e
aluminato tricálcico e aumenta com a percentagem de alite,
trióxido de enxofre e finura
calor de hidratação – quantidade de calor libertada durante a
hidratação completa dos componentes do cimento
* - a disparidade deste valor relativamente aos outros calores de
hidratação deve-se à complexidade das reacções de hidratação dos
outros componentes
EEEssspppeeeccciiifffiiicccaaaçççõõõeeesss dddooo ccciiimmmeeennntttooo PPPooorrrtttlllaaannnddd
Resíduo insolúvel – parte do cimento que não é solúvel, a quente, e em
determinadas condições no ácido clorídrico.
Este ensaio permite determinar o grau de combinação entre as
diferentes matérias primas. Dos componentes do cimento apenas o
calcário é dissolvido pelo ácido clorídrico, no entanto, depois da
obtenção do cimento, a sílica, a alumina e óxido de ferro combinados
entre si e com o óxido de cálcio produzem compostos que são solúveis
no ácido clorídrico. Se a combinação fosse prefeita todo o cimento
seria solúvel e o resultado seria 0 (zero).
o cimento é aceitável se o resíduo insolúvel for < 5%
Perda ao rubro – trata-se da perda de massa a 1000ºC.
Se o cimento ainda tiver água (a água também pode provir da
húmidade do ar) vai perder massa, mas a perda de massa pode também
ocorrer devida à transformação do calcário em cal viva + CO2, o qual
se liberta para a atmosfera. Se no ensaio anterior se verificar que já
não existe calcário, a perda de massa deve-se apenas à água.
o cimento é aceitável se a perda ao rubro for < 5%
Óxido de magnésio – se o óxido de magnésio estiver sob a sua forma
cristalina (periclase), a sua hidratação não é imediata, podendo
40
demorar semanas, meses ou mesmo anos e como o óxido está no
estado sólido dá-se a passagem a hidróxido sem dissolução prévia, o
que torna a reacção expansiva. A expansão provoca a diminuição ou
desaparecimento da coesão.
A expansibilidade devida à hidratação da magnésia é função:
i) dimensão dos cristais de MgO e sue distribuição
ii) não presença de pozolanas, que bloqueiam a hidratação da
periclase devido à formação de tobermorites (contém no seu
interior os cristais de periclase, inibindo-a de reagir com a
água)
iii) insuficiente rapidez de arrefecimento do clínquer
A primeira causa pode resolver-se.
- aumentando o grau de finura do cru
- diminuindo o módulo de fundentes e então a periclase
dissolve-se no aluminoferrato tetracálcico e na fase
vítrea
- empregando no cru adjuvantes com base no flúor
a presença da periclase e de óxido de cálcio livre pode ser
detectada pelo ensaio de expansibilidade
Expansibilidade – para a formação do silicato tricálcico é necessária a
presença de óxido de cal livre (“cal livre”), estará em excesso se:
- a dosagem do cru for mal calculada
- a finura ou a mistura das matérias primas foi insuficiente
- a cozedura foi mal conduzida
Descrição do ensaio:
coloca-se a pasta de cimento de consistência normal
dentro de cilindros (molde de Le Chantlier)de 3cm de
altura por 3 de diâmetro, feitos de chapa de latão de
espessura de 0.5mm. O cilindro é fendilhado de alto a
baixo ao longo de uma geratriz,
estando-lhe soldadas duas aste de
15cm, uma de cada lado da fenda.
o molde é coberto com 2 placas de
vidro (uma em cima e outra em baixo)
e comprimido com 1 pequena peso de 150g (para que a
expansão só se dê para os lados)
41
o conjunto é colocado dentro de água durante 24h a 20 +
1ºC (para acelerar a presa)
mede-se o afastamento inicial das astes
eleva-se a temperatura até 100ºC durante uma hora
(1.25ºC por minuto), mantendo-se esta temperatura
durante 3h
deixa-se arrefecer e mede-se o afastamento final das
astes
a diferença entre as duas medições representa a
expansão do cimento
o cimento é aceitável se a expansibilidade < 1cm
Trióxido de enxofre – a reacção do aluminato tricálcico com a água é
instantânea e violenta, provocando uma presa rápida de baixa
resistência. Para anular tal efeito adiciona-se ao clínquer gesso. As
razões para juntar este sal são 2:
- o aumento da sua quantidade para lá de certos limites não
põe em perigo a tempo de presa (mas quando se aumenta
a sua quantidade para lá de certos limites aumenta a
solubilidade da alumina, acelerando a presa
- baixo custo
Destes ensaios concluiu-se que a quantidade de trióxido de enxofre
(componente em que é expresso o gesso) que conduzia ao máximo de
resistência a 24h era também a que, geralmente, os mínimos de
expansão na água e de contracção no ar.
o cimento é aceitável se tiver um teor de gesso expresso
em trióxido de enxofre < 3%
Pasta de cimento de consistência normal – é a que tendo sido
amassada em determinadas condições contém uma quantidade de água
tal que a sonda (diâmetro = 10mm) de consistência do aparelho de
Vicat, quando deixa de se afundar sob acção do peso próprio, após ter
sido largada da superfície da pasta, fica a 6 + 0.5 mm do fundo da
taça que contém a pasta.
um resultado negativo para uma dada quantidade de água implica
iniciar o ensaio sem aproveitamento da pasta obtida
42
Presa – passagem do estado líquido ao estado sólido, ou melhor,
rigidificação da pasta de cimento
Início de presa – é o tempo decorrido entre a amassadura e a perda
parcial de plasticidade. É atingido quando a agulha de Vicat de início
de presa (1mm2 de secção) já não atravessa a pasta até ao fundo,
ficando a 5mm do fundo.
Fim de presa – é o tempo necessário para que a pasta adquira firmeza
suficiente para resistir a uma determinada pressão. É determinado
com a agulha de fim de presa, a qual é provida de um anel com 5mm de
diâmetro modo a que a extremidade da agulha se projecta 0.5mm além
da aresta deste acessório ( a agulha tem secção quadrada de 1mm2 de
área). Atinge-se o fim de presa quando a agulha, poisada na superfície
da pasta, deixa a sua marca, sem que o acessório circular imprima
qualquer marca.
Ensaio de início e fim de presa – mede-se a resistência de uma pasta
normal de cimento à penetração de uma agulha com 1mm2 de secção,
sob a acção de um peso de 300g.
enche-se o recipiente do aparelho de Vicat com uma pasta
normal de cimento
dependendo do ensaio usa-se a agulha apropriada
a agulha é largada da superfície da pasta e de locais diferentes,
até se obter o resultado pretendido
regista-se o tempo decorrido desde a amassadura até então
Superfície específica – área total das partículas por unidade de
massa do cimento.
Para uma partícula ser hidratada todas as suas “faces” têm que
estar imersas em água.
Imagine-se um cubo com 10u de aresta, a sua área total será
600u2. Imagine-se agora um cubo com 1u de aresta, a sua área total
será 6 u2. Um cubo de 10u de atesta é equivalente a 1000 cubos dos
de 1u de aresta, conjunto que tem uma superfície especifica de 6000
u2.
quanto menor é a partícula mais água é necessária para a
hidratar
43
Há vários métodos para determinar a dimensão média das
partículas, vamos usar um (método de Blaine) que se baseia na
permeabilidade de uma camada de partículas. Este método baseia-se
no facto de a existência ao escoamento de um gás através de uma
camada de pó compactado até um certo volume, com porosidade
conhecida, depender da superfície específica das partículas a o
compõe o pó. A granulometria do cimento é então calculada
indirectamente. A superfície específica dá-nos uma ideia da dimensão
média das partículas
dimensão superfície dos grãos atrito
dificuldade de passagem
Ensaio de Blaine – obriga-se um volume de ar a atravessar uma dada
camada de pó, sob uma pressão variável, cuja variação é constante
para todos os cimentos em estudo. Determina-se o tempo que tal
volume de ar demora a percorrer a camada, o que permite o
conhecimento do coeficiente de permeabilidade.
Este ensaio dá-nos valores relativos, ou seja, dá-nos valores de,
por exemplo, 2cimentos, bastando-nos então tirar conclusões.
Tensão de rotura – o valor de um cimento é medido pelas suas
tensões de rotura: esta é a característica mais importante que um
cimento deve possuir.
Ensaio:
com uma areia calibrada fabrica-se uma argamassa de cimento
com traço ponderal 1 : 3 e A/C=0.5
a argamassa é assada num misturador mecânico
é colocada em moldes de 3 prismas com 4x4x16 cm onde é
compactada um aparelho
nas primeiras 24h os provestes são conservados nos moldes em
ambiente saturado a 20 + 1ºC. Depois da desmoldagem são
colocados dentro de água à mesmo temperatura até à data do
ensaio
é realizado um ensaio de flexão ( ensaio em 3 pontos com vão de
10cm) nos provetes
após a rotura por flexão, cada uma das metades dos provetes
são ensaiadas à compressão
44
o ensaio de elasticidade é efectuado antes ou em simultâneo
com o ensaio de compressão
TTTiiipppooosss eee cccooommmpppooosssiiiçççãããooo dddeee ccciiimmmeeennntttooosss
Cimentos Percentagem em massa constituintes principais
designação tipo clínquer portland K
escória alto-forno
S.
pozolana natural Z
cinzas volantes C.
filer F
cimento
portland
I 95 a 100 - - - -
cimento
portland
composto
II 65 a 94 0 a 27 0 a 23 0 a 23 0 a 16
cimento
portland
de escória
II-S. 65 a 94 6 a 35 - - -
cimento
portland
de
pozolana
II-Z 72 a 94 - 6 a 28 - -
cimento
portland
de cinzas
volantes
II-C. 72 a 94 - - 6 a 28 -
cimento
portland
de filer
II-F 80 a 94 - - - 6 a 20
cimento
de alto-
forno
III 20 a 64 36 a 80 - - -
cimento
pozolânico
IV > 60 - <40 -
Escória de alto forno – subproduto do aço que misturado com outros
constituintes do cimento, sendo tratado com ele tem propriedades
ligantes
45
Pozolanas – produtos naturais que ocorrem nas erupções vulcânicas,
muito leves (tipo pedra polmes moída), era, na antiguidade, o único
composto que permitia fazer compostos hidráulicos
Cinzas-volantes – subproduto da combustão de combustíveis fósseis.
Partículas muito pequena que “voam” facilmente. Se não forem
retiradas das chaminés poluem muito a atmosfera. Têm
características muito semelhantes às pozolanas
Filer – material calcário muito fino. è o material de pior qualidade que
se adiciona ao cimento, pois é o que requer maior quantidade de
clínquer.
Cimento Portland composto – clínquer + o que seja mais barato na
altura (lixo de outras industrias)
tipo de cimento características
I - pouca resistência aos agentes químicos
- alto calor de hidratação
II - pouca resistência aos agentes químicos
- demora + tempo a formar presa
IV - endurecimento inicial muito lento
- não deve ser usado em betonagens com tempo
frio – demora + tempo ainda a criar presa
- protege menos a corrosão do aço
PPPooozzzooolllaaannnaaasss
As pozolanas são constituídas essencialmente por sílica e
alumina, contém constituintes que às temperaturas ordinárias se
combinam com os componentes do cimento, originando compostos de
grande estabilidade na água e com propriedades aglomerantes. São
substâncias dotadas de grande reactividade para o hidróxido de cálcio
mas insolúveis e inertes na água.
46
Pozolanas naturais – rochas lávicas alteradas por meteorização
Pozolanas artificiais – argilas de qualquer tipo depois de sujeitas a
temperaturas suficientes para a desidratação, mas inferiores ao início
da fusão (500 a 600ºC). Outra pozolanas artificiais são os
subprodutos de industrias, como as cinzas volantes
a pozolana é tanto melhor quanto mais reactiva (grande
capacidade de reagir com o CaOH
a estrutura amorfa confere reactividade à pozolana
GGGeeessssssooo
Matéria prima – pedra de gesso ou gesso bruto, a qual é uma rocha
branda
Fabrico – para o fabrico do gesso são apenas usadas as rochas mais
puras. As rochas são trituradas e colocadas no forno, geralmente
rotativo onde são submetidas a uma elevação da tem que provoca a
desidratação parcial do gesso, dando origem ao sulfato de cálcio hemi-
hidratado (semi hidratado meia molécula de água), o qual é instável
CaSO4.2H2O = Ca SO4.1/2 H2O + 3/2 H2O
Quando em presença de água o gesso (sulfato de cálcio hemi-
hidratado) regenera a sua forma inicial
Ca SO4. 1/2H2O + 3/2H2O = CaSO4.2H2O
Porque razão instabilizamos o gesso (tal como a cal) e depois o
hidratamos e não o usamos na sua forma natural? porque na sua
forma natural, o gesso não é moldável.
Tipos de gesso
gesso para estuque – gesso branco resultante do
tratamento térmico do gesso bruto branco ou amarelo
utilizado em mistura com cal ou outro retardador
47
gesso para esboço – gesso escuro ou pardo resultante de
tratamento térmico do gesso normal proveniente do gesso
bruto escuro, com granulometria mais elevada do que o
gesso de estuque, para ser utilizado sobre esboço de
paredes executado com argamassa de cal e areia
antigamente usava-se o gesso como ligante para quase tudo,
actualmente usa-se o gesso apenas para acabamentos de
paredes e tectos
antigamente faziam-se sancas (juntas de paredes e tecto) de
gesso, actualmente usa-se o poloestireno expandido para fazer
estes moldes
para fazer estuques adiciona-se ao gesso areia de estucador, a
qual é muito fina e branca
trabalha-se o estuque em duas camadas
interior – gesso mais escuro (pode levar algum inerte para
ficar mais barata e diminuir a retracção) – esboço
superficial – feita com gesso de estuque – estuque,
propriamente dito
Presa do gesso – ocorre em 3 etapas sucessivas:
fenómeno químico de hidratação
Ca SO4. 1/2H2O + 3/2H2O = CaSO4.2H2O
fenómeno físico de cristalização – explica-se considerando
que o gesso é menos solúvel que o hemi-hidratado, assim
sendo, o gesso precipita o que permite à solução dissolver
nova quantidade de hemi-hidratado
fenómeno mecânico de endurecimento –formam-se cristais
que se vão interligar. O atrito que se desenvolve entre
estes cristais é que lhe dá a resistência mecânica (ao
adicionar água ao gesso ela vai penetrar entre estes
cristais, eliminando o atrito e consequentemente
dissolvendo o gesso)
se adicionarmos um acelerador de presa ao gesso, os cristais
desenvolvem-se mais rapidamente
a adição de um retardador de presa conduz à formação de
complexos que protegem os cristais e impedem o seu
crescimento, diminuindo a resistência mecânica
48
a adição de água diminui a resistência mecânica.
Propriedades do gesso
tem considerável resistência mecânica
a sua característica mais importante é a protecção contra
incêndio
Protecção contra incêndio
o gesso é incombustível
o gesso é mau condutor de calor
quando aplicado contém cerca de 20% de água de
cristalização
caso a temperatura aumente drasticamente
CaSO4.2H2O = Ca SO4.1/2 H2O + 3/2 H2O
se a temperatura precistir
Ca SO4. 1/2H2O = CaSO4 + 1/2 H2O
assim o gesso não arde, além do que liberta moléculas de
água que vão consumir energia, roubando energia
calorífica ao incêndio
normalmente um incêndio propaga-se por deficiente isolamento
térmico, ou seja, se houver um incêndio numa divisão e se as
paredes estiverem mal isoladas termicamente, o outro lado da
parede também aumenta muito de temperatura, bastando haver
um material combustível em contacto com ela para se gerar um
outro incêndio.
o gesso conduz melhor o calor quando está na forma
bihidratada, à medida que vai perdendo água conduz pior o calor
não liberta gases tóxicos
Isolamento térmico
o isolamento térmico é tanto maior quanto menor a
condutibilidade térmica do material
- o gesso é mau condutor de calor
o isolamento térmico não é só função do material, também
depende das espessura: espessura isolamento, como
usamos apenas uma fina camada de gesso, a sua contribuição é
modesta
49
Isolamento acústico
- contribuição baixa devido ao seu baixo peso
Aderência
- é em geral boa, mas diminui com o tempo
- a sua aderência ao ferro é muito boa, mas quando se dá
início a esta ligação ocorre de imediato a corrosão do
ferro, pelo que nestas circunstâncias se deve aplicar um
tratamento protector ao ferro
- a aderência à madeira é má
Resistência à húmidade
- é má, provocando ocasionalmente queda do estuque
se devidamente tratado, o gesso pode ser utilizado no exterior,
aplica-se-lhe uma camada que dificulte a chegada da água ao
gesso, por exemplo tinta (tinta de óleo, de preferência)
Aplicações do gesso
- estuques
- placas para tecto falsos – estafe (placas armadas com
fibras de cizal (planta))
- o estafe está a ser substituído por gesso cartonado (em
placas com 1 a 1.25cm de espessura)
as fibras de cizal no estuque aumentam a sua resistência à
flexão
o facto de o gesso ter má resistência à tracção faz com que se
prefira o gesso cartonado, pois o cartão tem uma elevadíssima
resistência à tracção
pladur – marca de gesso cartonado, frequentemente associada
ao produto (tal como a marca esferovite para o poliestireno
expandido)
o cartão do pladur não propaga incêndio, pois está colada à outra
superfície, funciona como alcatifa esticada
- placas de protecção de placas metálicas
50
CCCaaappp 666 --- PPPrrroooddduuutttooosss ccceeerrrâââmmmiiicccooosss
MMMaaatttééérrriiiaaa ppprrriiimmmaaa
- a matéria prima base de todos os produtos cerâmicos é a
argila (silicato de alumínio hidratado – SiO2.Al2O.2H2O),
que é usada, preferencialmente, na sua forma mais pura
- existem argilas gordas (ricas em alumina) e magras (ricas
em sílica)
- quanto ao teor de impurezas, as argilas dividem-se em:
puras: caulinite, caulino >80%
impuras
PPPrrroooppprrriiieeedddaaadddeeesss
- fluidez e plasticidade: absorvem cerca de 50 a 70% do
seu peso em água, tornando-se plásticas. Podemos então
der-lhes as formas desejados sem que ocorra fissuração
- contracção: retracção de 5 a 20% do seu volume durante
a secagem
quanto à plasticidade dividem-se em:
muito plásticas (adiciona-se quartzo ou material
cerâmico em pó (sílica))
pouco plásticas (adiciona-se caulino)
normais
IIImmmpppuuurrreeezzzaaasss
dividem-se em:
- vitrificáveis (maior teor de sílica): formam uma
camada vítrea quando aquecidos
- fusíveis (com óxido de ferro e sílica): adquirem uma
cor alaranjada devido ao óxido de ferro
- calcários (1 a 5%): funcionam como fundentes e
solidificantes
51
- óxido de ferro: a água dissolve-os e transporta-os para
onde possa evaporar, provocando eflorescência e
criptoflorescência
- matéria orgânica: a qual se degrada provocando a perda de
compacidade
- pedras grossas: a ida ao forno provoca dilatações na
matéria cerâmica, a qual é menor nas pedras, ficando
estas soltas lá dentro
PPPrrreeepppaaarrraaaçççãããooo dddaaasss pppaaassstttaaasss
- extracção a céu aberto
- apodrecimento, a fim de se retirar a matéria orgânica,
pode ser:
natural: espalha-se as pastas e depois molha-mo-las
(aceleramos assim o apodrecimento saindo a matéria
orgânica livremente)
artificial: junta-se aditivos que aceleram a
degradação da matéria orgânica
- mistura e homogeneização: adiciona-se água + correctivos
(fundentes, por exemplo)
- moldagem: nas prensas e fieiras, mesmo que a
homogeneização tenha sido por via húmida há que juntar
água
- secagem: a perda de água deve ser lenta, para que não
aconteça uma retracção brusca e consequente fissuração
- cozedura: para aumentar a resistência
- arrefecimento: lento para não estalar o material
52
CCCooozzzeeeddduuurrraaa
Fases da cozedura
- 100 a 120ºC: evaporação da água e aparecimento de
porosidade
- 250º a 600ºC: dissociação das moléculas de SiO2 e Al2O3
- 600 a 1200ºC: combinação da SiO2 e da Al2O3 com o CaO,
ocorrendo grande retracção (são as reacções mais
importantes, pois conferem resistência mecânica ao
composto)
- 1200 a 166ºC: fusão das argilas calcárias
TTTiiipppooosss dddeee fffooorrrnnnooosss
fornos tradicionais: a lenha, temperatura não muito alta
fornos tipo Hoffman: 12 a 14 dias de cozedura. Estes fornos
são umas casas ovais ou elípticas, com tantos compartimentos
quantos dias de cozedura. Cada compartimento tem uma porta
para o exterior e poderá ter comunicação com os
compartimentos do lado. Num dia qualquer (n) há apenas 2
portas abertas: uma em que há entrada de material (n-1) e outra
em que há saída (n). Dá-se entrada de ar do compartimento de
descarga para o de carga através de um sistema de abertura de
portas (abertura em cima ou em baixo). Os queimadores cozem
circular ao longo da sala, sendo colocados na sala n + d/2 (d = nº
de dias do ciclo). O ar que entra circula livremente por todos os
outros compartimentos.
fornos contínuos: 80 a 100m de comprimento. A zona de maior
calor é a zona central. Nestes fornos ocorre:
- fase de secagem: ocorre na parte inicial, zona ainda não
muito quente em que a temperatura aumenta
- fase de cozedura: é a cozedura propriamente dita,
ocorrendo na zona central, a qual é a mais quente
- fase de arrefecimento: ocorre na zona final, a qual já não
está tão quente, estando a temperatura a diminuir
53
TTTiiipppooosss dddeee ppprrroooddduuutttooosss ccceeerrrâââmmmiiicccooosss
Produtos porosos: tijolos, telhas, refractários e azulejos
Produtos não porosos: tubos de grês cerâmico, ladrilhos de grês
cerâmico
o grês absorve menos água que o tijolo, usa-se para fazer
canalizações (levam a argila vitrificada, pelo que depois de
cozido tem aspecto vítreo)
TTTiiijjjooolllooosss
Matéria prima: argilas fusíveis com óxido de ferro
Moldagem por fieira ou prensagem:
- fieira: molde, no qual se obriga o material a passar, saindo
depois com a configuração desejada (usada para fazer
tijolos)
- prensagem: consiste num sistema de molde e contra molde
que vai à prensa. Este sistema é usado preferencialmente
para as telhas.
Tipos de tijolos
- tijolos maciços: furação < 15% - usam-se essencialmente
com funções resistentes
- tijolos perfurados: furação de 15 a 50% (furos
perpendiculares ao leito) – a sua função é ainda
entrada de ar ↗
frio (oxigénio)
↗ saída de ar
quente (gases)
54
resistente, já que embora os vazios
diminuam a sua área resistente,
facilitam a cozedura e portanto a
resistência unitária
- tijolos furados: furação de 30 a 75%
(furos paralelos ao leito) – as suas
funções são essencialmente de
preenchimento
a diferença principal entre os tijolos perfurados e os furados é
a direcção da furação
Formatos base – independentemente de serem maciços, furados ou
perfurados, os tipos base são (as características de forma - tipo de
furação, perfuração, existência de saliências ou rebaixos para
facilitar a utilização – variam com o fabricante):
- 22 x 11 x 7 tijolos maciços e perfurados (o leito pode
ser qualquer uma das faces – ver paredes simples)
- 30 x 20 x 7
- 30 x 20 x 11 tipo 30 x 20 x X
- 30 x 20 x 15
- 30 x 22 x20
30 ≡ comprimento, 20 ≡ altura, X ≡ espessura
Aplicações
- Paredes simples – ¼ vez, ½ vez, 1vez – designações que
indicam a espessura da parede. Se usarmos tijolos furados
estas designações não estão relacionadas com a posição,
mas sim com a dimensão.
vista em planta (exemplo para tijolos 22 x 11 x 7):
- ¼ de vez (tijolos são colocados ao alto ou ao
cutelo)
- ½ vez
- 1 vez
7
11
22
55
- paredes duplas: são formadas por dois panos de alvenaria
sem contacto físico. Na base têm uma caldeira que drena
a água para o exterior e permite a entrada de ar
FALTAM OS ENSAIOS DE TIJOLOS E TELHAS
