engenharia civil materiais de construÇÃo. agregados classificação: mais prática do que...

ENGENHARIA CIVIL

MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO

AGREGADOS

Classificação: mais prática do que geológica

Elemento predominante

na composição das rochas

• silicosas (sílica)

• calcárias (carbonato de cálcio)

• argilosas (silicatos hidratados de alumínio)

AGREGADOS

CARACTERÍSTICAS DE QUALIDADE

Ausência de substâncias nocivas

• materiais carbonosos (afetam o tempo de pega do cimento)

• açúcares (afetam o tempo de pega do cimento)

AGREGADOS


Durabilidade e resistência química

• rochas como feldspatos e xistos podem se decompor sob a ação da água ou do ar

AGREGADOS


Reatividade potencial

• agregados potencialmente reativos (calcedônia, opala, tridimita, cistobalita e dolomitas argilosas) reagem com os álcalis (KOH e NaOH), provocando a formação de compostos expansivos, que podem degradar o concreto

AGLOMERANTES

• materiais ligantes, minerais• elementos ativos (transformação química)• em geral pulverulentos• solidarizam os grãos de agregados inertes• misturados com a água formam pasta• endurecem por processos físico-químicos• propriedades semelhantes

às das pedras naturais

AGLOMERANTES

CLASSIFICAÇÃO SEGUNDO O ENDURECIMENTO

• aglomerantes aéreos:

conservam suas propriedades

e só endurecem ao ar,

não fazendo pega sob a água

AGLOMERANTES

CLASSIFICAÇÃO SEGUNDO O ENDURECIMENTO

• aglomerantes hidráulicos:

conservam suas propriedades

e endurecem e fazem pega

até mesmo debaixo d’água

AGLOMERANTES

GESSO

• produto da desidratação (calcinação)

parcial ou total da gipsita

• sulfato de cálcio dihidratado (CaSO4.2H2O)

mais ou menos impuro

• encontrado livre na natureza

AGLOMERANTES

GESSO

• temperatura aumentada gradualmente

• água de cristalização evapora

• temperatura entre 110o C e 160o C

sulfato hidratado -> hemi-hidratado

CaSO4 . ½ H2O

• t > 205o C

o gesso de torna anidro (CaSO4)

AGLOMERANTES

GESSO

• endurecimento do gesso - processo inverso

• hidratação: CaSO4.2H2O (estado cristalino)

• dihidrato agrupado em cristais entrelaçados

• forma tecido e adquire maior resistência

• grande elevação de temperatura

AGLOMERANTES

CAL

• produto da calcinação de pedras calcárias

• temperatura inferior à do início da fusão

• carbonato de cálcio: calcário (CaCO3)

• pedra de cal, calcário sedimentário amorfo

• transformação do carbonato em óxido

AGLOMERANTES

CAL

• calcinação do calcário em fornos

• temperatura entre 900 e 1200o C

• reação endotérmica:

CaCO3 + calor CaO + CO2

• 56% de CaO (cal virgem) e 44% de CO2

AGLOMERANTES

CAL

Objetivos da calcinação

• evapora a água da matéria-prima

• aquece o calcário até a temperatura requerida

• expele o CO2, deixando os óxidos

de cálcio e de magnésio

AGLOMERANTES

CAL

Extinção da cal

• transformar os óxidos de cálcio e magnésio

em hidróxidos, pela adição de água

• cal resultante: extinta ou hidratada

• desprendimento de vapor

• material revolvido até que cesse

AGLOMERANTES

CAL

Extinção da cal

• a cal viva reage energicamente com a água

CaO + H2O Ca(OH)2 + calor

• reação exotérmica e reversível• o hidróxido pode ser novamente decomposto em cal e água, se for aquecido a altas temperaturas

AGLOMERANTES

CAL

Extinção da cal

• a cal hidratada absorve o gás carbônico do ar recompondo-se em carbonato duro• completa-se o ciclo, com a carbonatação:

Ca(OH)2 + CO2 CaCO3 + H2O

• com o tempo a argamassa petrifica• o carbonato de cálcio puro é praticamente insolúvel na água

AGLOMERANTES

OBTENÇÃO

Os aglomerantes hidráulicos são obtidos

pela calcinação, a altas temperaturas,

de misturas de sílica, alumina,

óxido férrico, cal e magnésia,

que depois são extintas e moídas.

São, em suma, constituídos de argila e cal.

AGLOMERANTES

OBTENÇÃO

• cal e a argila: inertes, formando pasta

• aquecimento: transformação

• evaporação da água de capilaridade

• evaporação da água de constituição da argila

AGLOMERANTES

OBTENÇÃO

• 700oC: reações químicas

• componentes no estado sólido

• silicatos e aluminatos

• 1.250o C: fusão incipiente

• pasta: cal virgem e óxido de ferro

• na pasta se dissolvem silicatos e aluminatos

AGLOMERANTES

OBTENÇÃO

• compostos ricos em cálcio

• ao esfriar cristalizam-se (clínqueres)

• pedras de cor entre o amarelo e o cinzento

• tamanho entre o de ervilhas e o de nozes

• aglomerante : moagem dos clínqueres

AGLOMERANTES

CIMENTO

• 1824 - Joseph Aspdin, oleiro

• cimento portland

• aparência das rochas da ilha de Portland

• cozimento de misturas de argila com calcário

AGLOMERANTES

CIMENTO

• material pulverulento

• silicatos e aluminatos de cálcio

• hidratação - endurecimento da massa

• elevada resistência mecânica

AGLOMERANTES

CIMENTO - FABRICAÇÃO

• composição da matéria-prima

• calcinação

• resfriamento

• moagem do clínquer

• ensacamento e expedição

AGLOMERANTES


• adições posteriores : água e gesso

• água: resfriamento do clínquer

• gesso: regularização da pega

• combina com o aluminato tricálcico e com

a água, formando o sulfoaluminato de cálcio

AGLOMERANTES


Materiais Processo Resultantes

calcário + argilas 1500oC compostos anidros (clínquer)

sílica, alumina,óxidos de ferro, cal, magnésia, álcalis

calcinaçãoà fusão parcial

silicatos, aluminatos,

cal livre,compostos alcalinos

AGLOMERANTES

AGLOMERANTES

CIMENTO – COMPOSIÇÃO QUÍMICA

• silício (Si) sílica (SiO2)

• alumínio (Al) alumina (Al2O3)

• ferro (Fe) óxido de ferro (Fe2O3)

• cálcio (Ca) cal (CaO)

• magnésio(Mg) magnésia (MgO)

AGLOMERANTES

CIMENTO – MATÉRIA-PRIMA

• Calcário (~76%) CaO + CO2

• Argila (~24%) SiO2 + Al2O3 + Fe2O3 + H2O

CaO ...... C

SiO2 ....... S

Al2O3 ..... A

Fe2O3 ..... F

AGLOMERANTES

CIMENTO - COMPOSIÇÃO DO CLÍNQUER

• 3 CaO.SiO2 ................... C3S (40-70%)silicato tricálcico: resistência nos primeiros dias

• 2 CaO.SiO2 ................... C2S (10-40%) silicato dicálcico: aumento gradativo da resistência

• 3 CaO.Al2O3 ................. C3A (5-15%)

• 4 CaO.Al2O3.Fe2O3 ...... C4AF (5-10%)

AGLOMERANTES

CIMENTO

Pega Endurecimento

fenômeno químico fenômeno físico

constituição alterada sem alteração

gelinização evaporação da água

desprendimento de calor secagem

reações cristais entrelaçados

AGLOMERANTES

CIMENTO - EXPANSILIBILIDADE

• expansão, variações de volume

• tensões internas, fissurações

• desagregação, desintegração da massa

• motivo: hidratação dos restos da cal livre

• pega demorada dá tempo à cal de hidratar

AGLOMERANTES

CIMENTO - AVENTAMENTO

• aeração ou hidratação natural

• contato com umidade no armazenamento

• mudança nas propriedades

• hidratação dos grãos superficiais

• disseminação para as camadas interiores

AGLOMERANTES

CIMENTO – EFEITOS TÉRMICOS

• hidratação - desprendimento de calor

• dissipação de calor pela superfície

• interior ainda quente

• tensões de origem térmica

• fissuramento

AGLOMERANTES

CIMENTO - EXSUDAÇÃO

• fenômeno de segregação

• grãos de cimento mais pesados

• sedimentação por gravidade

• excesso de água nas partes superiores

• finura do cimento influi:

diminuição dos espaços intergranulares

ARGAMASSAS

água +

aglomerante +

agregado miúdo =

-----------------

argamassa

ARGAMASSAS

PROPRIEDADES

• capacidade de retenção de água• molhar as superfícies dos grãos e do aglomerante• superfície específica dos constituintes• cal - elevada superfície específica e alta capacidade adsorvente*

* Define-se adsorção como a fixação de moléculas de uma substância (o adsorvato) na superfície de outra substância (o adsorvente).

ARGAMASSAS

PROPRIEDADES

• revestimentos executados em camadas delgadas• área de exposição muito grande em relação à espessura e ao volume• rápida evaporação da água de amassamento• presença da cal como fornecedora permanente de água para a hidratação do cimento

ARGAMASSAS

PROPRIEDADES

• argamassas de cal - cal extinta e areia

• a cal deve ser completamente extinta

• argamassa em repouso - para que a cal

que ainda não se extinguiu venha

a se hidratar antes da aplicação

ARGAMASSAS

PROPRIEDADES

• mistura com areia separa partículas de cal

• aumenta a porosidade

• facilita a combinação com o

anidrido carbônico do ar

• distribui as contrações por toda a massa

• torna a argamassa mais econômica

MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO

ESTRUTURASESTRUTURAS

ESTRUTURAS METÁLICAS

CARACTERÍSTICAS PRINCIPAIS:

• É um material reciclável

• Há grande facilidade de execução de obras em que se utilizam o aço e o concreto devido a afinidade entre estes elementos, já que as características enquanto material (alta resistência) e propriedades físicas (variações térmicas) são bem equilibradas

• Necessita de proteção e manutenção adequadas por meio de tintas ou galvanização

• Etapas da construção em aço: fabricação do material e montagem in loco

• Material de fácil acesso: produzido junto aos grades centros urbanos e de rápida aplicação em obra

• Ainda tem alto custo no mercado civil

ESTRUTURAS DE AÇO – perfis laminados

Perfis metálicos (aço):

Em forma de “U”, de “I”, de “L”, de

“T”. Utilizados

para vigas e pilares.

Treliças metálicas

ESTRUTURAS DE AÇO - treliças

Estruturas (treliças) planas e espaciais - exemplosFigua 1

Figua 2

ARGAMASSA ARMADA

ARGAMASSA: composto formado pela mistura de um aglutinante com um agregado. Não compõe, por s só, um elemento estrutural de construção.

• Aglutinante ou aglomerado: composto que liga, entre si, as partículas de um agregado. Exemplos: cimento e cal

• Agregado: material granular inerte que participa da composição de concretos, argamassas e alvenarias e cujas partículas são ligadas entre si por aglutinantes.

Exemplos: pedra e areia Ainda tem alto custo no mercado civil

• Exemplos de compostos de argamassas:

cimento + cal + areia + água

cimento + areia + água

cal + areia + água

ARGAMASSA ARMADA

ARGAMASSA ARMADA: composta por peças pré-moldadas de argamassa “armadas” com telas de aço. Esta composição define um a estrutura.

Vantagens de sua utilização:

São mais leves e de montagem mais rápida que o concreto armado

Por ser um composto leve, permite certa flexibilidade de modulação

ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO

Concreto simples ou hidráulico: mistura de cimento, agregado miúdo, agregado graúdo e água, proporcionalmente dosados

Agregado miúdo: material pétreo granuloso, cujos grãos, em sua maioria, passam pela peneira 4,8 mm [ABNT] e ficam retidos na peneira 0,075 mm [ABNT];

Exemplos: areias (de minas, de rios, de mar) e pedriscos (trituração mecânica das rochas, empregando-se resíduos das pedreiras: ”areia artificial”).

Agregado graúdo: materiais pétreos granulosos, cujos grãos passam por uma peneira de malha quadrada de 152 mm [ABNT] e ficam retidos na peneira 4,8 mm [ABNT];

Exemplos: britas (britamento artificial de rochas) e pedregulhos (cascalho ou seixo rolado).


Vantagens do uso do concreto: facilidade de emprego, quando fresco; alta resistência à compressão; durabilidade; impermeabilidade; constância de volume depois de endurecido. Aditivos: produtos químicos utilizados para alterar as propriedades do concreto (aceleradores, reguladores de pega, impermeabilizantes, ligantes, colorantes, etc), dosados em pequenas quantidades, durante a mistura dos materiais componentes do concreto (no seu estado fresco ou endurecido). Não são indispensáveis no preparo de qualquer concreto (e argamassa), mas tornam-se essenciais ao lado do cimento, água e inertes, a fim de se obter um melhor concreto (ou melhor argamassa) do ponto de vista tecnológico, e em condições economicamente mais vantajosas.


“Concreto Armado”Associação do concreto simples e o aço, com o fim de aproveitar as qualidades de resistência desses dois materiais.O concreto oferece grande resistência aos esforços de compressão. O aço apresenta boa resistência a ambos os esforços. A possibilidade de emprego conjunto do aço e concreto armado se dá, especialmente, pelas seguintes características:§ coeficiente de dilatação térmica aproximadamente igual (não há solicitações secundárias oriundas das variações de temperatura);§ boa aderência dos materiais garante a transmissão eficaz e segura das deformações e esforços entre um e outro;§ preservação do ferro quanto a oxidação, quando imerso no concreto, mesmo reduzido a uma peça delgada.

As estruturas em concreto armado podem ser:§ pré-moldadas (as empresas que o fabricam se encarregam do projeto, transporte e montagem da estrutura);§ moldadas “in loco” (realizadas em fôrmas de madeira ou em fôrmas metálicas facilmente removíveis com sistema de travamento).


Procedimentos “in loco”

a. Amassamento (mistura de materiais conforme o traço). Exemplo: 1:2:3 9cimento / areia / brita) de acordo com a finalidade de uso;b. Fôrmas: madeiras com dimensões iguais as da estrutura, encharcadas para não absorver a água do concreto, que permitem fácil desmonte (para evitar choques e vibrações). Devem ser reaproveitadas;c. Lançamento: feito nas fôrmas com as armaduras já colocadas;d. Adensamento: é realizado de maneira que se permita uma perfeita acomodação dos materiais componentes do concreto e da argamassa. Equipamento utilizado: de vibração, conforme cada tipo de peça.

e. Cura: para adquirir suas propriedades finais (maior resistência) o concreto necessita permanecer na fôrma por um período relativamente longo, denominado de “cura” (período de “descanso” e secagem do concreto).

Objetivo: proteção contra as mudanças bruscas de temperatura, contra a secagem rápida, as chuvas intensas, a exposição direta ao sol, aos agentes químicos, aos choques e vibrações. Impede a fissuração, mantém a resistência e não prejudica a aderência do ferro ao concreto. Métodos mais utilizados de cura: § areia ou serragem de madeira umedecida;§ sacaria molhada;§ manta plástica;§ lâmina d’água;§ produtos químicos que em contato com o ar formam uma película impermeável, evitando-se a evaporação da água do concreto.


Tempo de cura:§ 3 dias - faces laterais§ 7 dias - algumas escoras§ 14 dias - faces inferiores, deixando-se algumas escoras (7 dias com

aditivos plastificantes ou incorporadores de ar)§ 21 dias - desforma total dos itens acima (11 dias)§ 28 dias - vigas e arcos com vãos maiores que 10 metros (21 dias).

a. f. Desfôrma: retirada das fôrmas do concreto depois do processo de cura.


Vantagens do uso do concreto armado:§ material obtido em qualquer lugar, desde que se disponha de cimento, areia, pedra e água;§ resiste muito bem à ação do fogo;§ adapta-se perfeitamente a qualquer fôrma, por mais irregular que seja;§ despesas de conservação são mínimas;§ sua resistência aumenta com o tempo;§ rápida execução: armação de moldagem (fôrmas), armadura, concretagem, cura, desmonte das fôrmas);§ construções são higiênicas por se tratar de um materail monolítico que não abriga parasitas, nem favorece o aparecimento de fungos, mofo e bolor;§ resiste muito bem ao choque e as vibrações (construções antissísmicas);§ possui grande plasticidade, limitada apenas pela execução das fôrmas;§ impermeável;§ resistência aumenta com o tempo.


Inconvenientes:§ impossibilidade de sofrer modificações posteriores em virtude da ligação rígida dos elementos da estrutura;§ custo elevado da demolição e não aproveitamento do material daí resultante (torna-se entulho após desmonte);


1

2

4

3

5

6

7

8

9

12

11

10

engenharia civil materiais de construÇÃo. agregados classificação: mais prática do que...

Documents