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Os materiais de construção civil incluem materiais estruturais (resistência à compressão do concreto armado ≥ 30MPa), materiais decorativos (taxa de absorção de água da telha ≤ 0,5%) e materiais funcionais (taxa de barreira UV de vidro Low-E de 90% +). A construção agrícola concentra-se na madeira anticorrosiva (tratada com agente anticorrosivo ACQ) e estruturas de aço leves (estufa com um vão de 6-12m). O cimento é dividido em 32,5 (alvenaria), 42,5 (solo) e 52,5 (arranha-céus) de acordo com suas classes.O mercado de aditivos está aumentando em 8% ao ano, e os principais produtos incluem redutores de água (reduzindo a proporção de cimento de água em 20%), aceleradores (alcançando 70% de resistência após 4 horas) e agentes de reforço de fibra (aumentando a resistência à rachadura em 300%).
Editado em 2024-11-03 02:35:13Os materiais de construção civil incluem materiais estruturais (resistência à compressão do concreto armado ≥ 30MPa), materiais decorativos (taxa de absorção de água da telha ≤ 0,5%) e materiais funcionais (taxa de barreira UV de vidro Low-E de 90% +). A construção agrícola concentra-se na madeira anticorrosiva (tratada com agente anticorrosivo ACQ) e estruturas de aço leves (estufa com um vão de 6-12m). O cimento é dividido em 32,5 (alvenaria), 42,5 (solo) e 52,5 (arranha-céus) de acordo com suas classes.O mercado de aditivos está aumentando em 8% ao ano, e os principais produtos incluem redutores de água (reduzindo a proporção de cimento de água em 20%), aceleradores (alcançando 70% de resistência após 4 horas) e agentes de reforço de fibra (aumentando a resistência à rachadura em 300%).
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Os materiais de construção civil incluem materiais estruturais (resistência à compressão do concreto armado ≥ 30MPa), materiais decorativos (taxa de absorção de água da telha ≤ 0,5%) e materiais funcionais (taxa de barreira UV de vidro Low-E de 90% +). A construção agrícola concentra-se na madeira anticorrosiva (tratada com agente anticorrosivo ACQ) e estruturas de aço leves (estufa com um vão de 6-12m). O cimento é dividido em 32,5 (alvenaria), 42,5 (solo) e 52,5 (arranha-céus) de acordo com suas classes.O mercado de aditivos está aumentando em 8% ao ano, e os principais produtos incluem redutores de água (reduzindo a proporção de cimento de água em 20%), aceleradores (alcançando 70% de resistência após 4 horas) e agentes de reforço de fibra (aumentando a resistência à rachadura em 300%).
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Materiais de Construção Civil
1 - MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO CIVIL
Material de construção é qualquer material usado para fins de construção, como exemplo os materiais para construção de casas. Madeira, cimento, agregados, metais, tijolos, concreto, argila são os tipos mais comuns de material de construção usado na construção.
Evolução Histórica dos Materiais de Construção
Cronologia dos materiais
Estudo dos materiais
Com o estudo dos materiais é possível que se forme um ciclo de melhoria no qual quanto melhor o material de construção, acarreta em desempenho melhor nos resultados onde empregado, favorecendo assim técnicas construtivas de qualidade que por sua vez demanda materiais de melhor qualidade.
Ciclo do desempenho do material
Classificação dos materiais
Os materiais de construção são classificados de acordo com Luís (2017), considerando a variação da composição dos materiais juntamente com a sua natureza química, em que se destaca as seguintes classificações:
• Metais. • polímeros. • cerâmicos. • compósitos.
Materiais de construção inorgânicos e orgânicos.
• Os materiais inorgânicos consistem em lama, cimento, cal, gesso, aço. • Materiais orgânicos como madeira e biomassa.
Classificação baseada na tecnologia
• Aglutinantes à base de cimento, cal, materiais pozolânicos e poliméricos. • Componentes de construção, como pedras de construção naturais, tijolos de barro, tijolos de solo estabilizado, tijolos e blocos de argila queimada, blocos de concreto e pozolânicos, fibras orgânicas e vários materiais de cobertura e estruturas. • Compostos impermeabilizantes e selantes. • Tintas, materiais de pintura e revestimentos.
Definições básicas sobre os estudos dos materiaisdefinições básicas sobre os estudos dos materiais
Organização atômica
Os sólidos cristalinos têm bordas e faces bem definidas, difratam os raios X e tendem a ter pontos de fusão nítidos.
Os sólidos amorfos têm superfícies irregulares ou curvas, não fornecem padrões de difração de raios-X e derretem em uma ampla faixa de temperaturas.
Propriedade dos materiais
Massa específica, peso específico e densidade
Peso específico
Peso específico é a propriedade que relaciona o peso de uma quantidade de massa com o volume ocupado por essa massa.
• = Letra grega “Gama” - Peso específico • P= Peso da substância • V= Volume ocupado pela substância • Massa específica
A Massa específica tem como finalidade identificar uma substância específica de cada material, no qual pode ser identificada na seguinte equação:
Densidade absoluta
A densidade tem como finalidade identificar corpo específicao de cada material, no qual pode ser identificada na seguinte equação:
• d= densidade • m= Massa • V= Volume
A unidade da densidade, no Sistema Internacional de Unidades, é dado por quilograma por metro cúbico (kg/m³)
Massa unitária e vazios
Absorção
Permeabilidade
A permeabilidade expressa a velocidade que o material permite a passagem de gases ou líquidos, em particular a água.
Tenacidade
É a resistência que o material oferece ao rompimento por choque ou percussão.
Dureza
É a resistência dos materiais a uma deformação permanente.
Elasticidade
É a tendência que os corpos apresentam de retornar à forma inicial, após a retirada de um carregamento. Em contrapartida, a tensão limite denomina-se quando o material não retorna à sua forma inicial, chama-se limite de elasticidade.
Resiliência
É a capacidade de o material absorver energia quando ele é deformado elasticamente.
2 - AGREGADO
Classificação
• Naturais: São formados pelo acarretamento de intemperismo ou britagem da rocha mãe, no qual são coletadas sob forma de utilização. Areia é considerado como um dos exemplos de agregado natural miúdo, no qual podem ser originadas nos rios, praias e dunas.
Artificiais: Destaca-se por ser resultado de britagem de rochas, sendo um mecanismo industrial para a fragmentação. As pedras britadas, corresponde a um agregado artificial.
Distribuição granulométrica
A classificação granulométrica dos agregados é realizada pelo ensaio de peneiramento de acordo com as especificações da ABNT NM 248 (2003). O ensaio de caracterização granulométrica compreende no agrupamento de conjuntos de peneiras, no qual compõem telas de diferentes aberturas, no qual os vão da malha são padronizados entre o intervalo de 38 mm a 0,075 mm.
Subtópico
Granulometria de acordo como tamanho da abertura
Volume de Vazios
Absorção de água
Massa específica
Msólidos / Vsólidos.
3 - CIMENTO
Cimento portland
Classificam-se sendo um cimento portland de acordo com a ABNT NBR 11172 (1990), como um “aglomerante hidráulico artificial, obtido pela moagem de clínquer Portland, sendo geralmente feita a adição de uma ou mais formas de sulfato de cálcio”.
Produção do cimento portland
É gerado em indústrias situadas próximo às jazidas localizadas em ambientes propícios ao transporte do produto para o ponto de consumo. Esse tipo de material é produzido basicamente pela mistura de composto de cálcio (calcário), sílica e alumínio, no qual irá resultar em sua composição, reações químicas suficientes para a produção.
A fabricação do cimento é representada em seis etapas operacionais fundamentais
1. Extração da matéria-prima; 2. Britagem; 3. Moedura e mistura; 4. Queima; 5. Moedura do clínquer; 6. Expedição.
Como é feito o cimento
Composição do cimento
• cal (CaO); • sílica (SiO2); • alumina (Al2O3); • óxido de ferro (Fe2O3); • magnésia (MgO); • anidrido sulfúrico (SO3); • óxido de sódio (Na2O); • óxido de potássio (K2O); • óxido de titânio (TiO2).
O cimento Portland é feito de quatro compostos principais:
Silicato Tricálcico (3CaO · SiO2 ) Silicato Dicálcico (2CaO · SiO2 ) Aluminato Tricálcico (3CaO.Al2O3) Aluminato Ferrita de Tricálcico (4CaO · Al2O3Fe O3)
• C representa óxido de cálcio (cal); • S para sílica; • A para alumina; • F para óxido de ferro.
Tipos de cimento
Comum (tipo I), Composto (Tipo II), Alto forno (Tipo III), Pozolânico (Tipo IV), Alta resistência inicial (Tipo V).
Tabela Tipos de Cimento
Nomenclatura do cimento
Finura
Pode ser definida sendo a propriedade relacionada com o tamanho dos seus grãos que interfere na exsudação, resistência, segregação, impermeabilidade, trabalhabilidade entre outros.
Tempos de Pega
O tempo de pega inicial é o intervalo entre a mistura do cimento com a água e o tempo em que a mistura perde plasticidade, enrijecendo até certo ponto. O tempo de pega é designado a partir do momento que o material cimentício entra em contato com a água ativando a reação química, enrijecendo ou melhorando a viscosidade da pasta.
Resistências
Na construção real, para verificar a resistência de um concreto, são realizados ensaios de compressão em cilindros ou cubos feitos com o concreto que está sendo colocado.
Cimento Pozolânico
são misturas de cimento Portland é um material pozolânico que pode ser natural ou artificial. As pozolanas são principalmente materiais de origem vulcânica, mas incluem algumas terras diatomáceas. Os materiais artificiais incluem cinzas volantes, argilas queimadas e xistos. As pozolanas são materiais que, embora não sejam cimentícios em si, contêm sílica (e alumina) de forma reativa.
Cimento Aluminoso
É um cimento de endurecimento rápido feito por fusão a 1.500°C ou 1.600°C de uma mistura de bauxita e calcário em forno.
Cimentos expansivos
Caracteriza-se por expandirem ligeiramente com a hidratação, compensando assim a pequena contração que ocorre quando o concreto fresco seca pela primeira vez.
4 - ADITIVOS E ADIÇÕES
Aditivos
Qualquer produto que não seja dispensável a mistura do concreto, e que quando adicionado na mistura faz melhorar as suas características.
Classificação dos aditivos
• aditivo redutor de água/plastificante (P); • aditivo retardador de pega (R); • aditivo de alta redução de água/superplastificante tipo I (SP); • aditivo de alta redução de água/superplastificante tipo II (SP); • aditivo incorporador de ar (IA); • aditivo acelerador de pega (AP).
Aditivos redutores de água
Os redutores de água têm como finalidade aumentar a trabalhabilidade do concreto, podem ser nomeados em duas formas: plastificante ou superplastificante.
Aditivo retardador de pega (R);
Têm como finalidade estendendo o processo de hidratação das partículas de cimento e aumentam o tempo de pega inicial do concreto.
Aditivos retardadores mais usados
Sulfato de cálcio, também conhecido como gesso, que é interligado com o clínquer; materiais como amidos, celulose, ácidos e sais de ácidos apresentam efeito de leitura semelhante.
Incorporadores de ar
É um tensoativo que age diminuindo a tensão superficial da água, ou seja, que apresentam em uma molécula uma extremidade apolar e outra polar, sendo conhecidos como compostos anfifílicos.
Aceleradores
São usados para aumentar a taxa de desenvolvimento da resistência do concreto ou para reduzir o tempo de pega do concreto. O cloreto de cálcio pode ser considerado o componente acelerador mais comum.
Aditivos especiais
• Aditivos modificadores de viscosidade; • Aditivos redutores de permeabilidade capilar; • Aditivos retentores de água; • Aditivos aceleradores para concreto projetado; • Aditivo redutor de reação álcali-agregado; • Aditivos controladores de hidratação; • Aditivos expansores; • Aditivos para argamassa.
Aditivos modificadores de viscosidade
Desenvolvidos com o objetivo de alterar a reologia do concreto no estado fresco, modificando assim a viscosidade da água, buscando melhorar a coesão, evitar o processo de segregação do concreto e diminuir atrito.
Aditivos redutores de permeabilidade capilar
São mecanismos de atração e repulsão, fazendo com que o líquido faça o caminho ascendente ou descendente no interior da matriz do concreto.
Aditivos retentores de água
Tem a finalidade reduzir a viscosidade, constituído principalmente sobre base de éter de celulose.
Aditivos aceleradores para concreto projetado
São adicionados ao concreto projetado para melhorar a resistência, adesividade, coesividade, abrasão e reduzir o rebote, sendo esse o efeito no qual gera desperdício de material em que o concreto aplicado cai do local aplicado.
Aditivo redutor de reação álcali-agregado
O aditivo redutor de reação álcali -agregado- é importante compreender as reações destrutivas ocasionadas devido à presença química álcalis devido aos agregados. Desta forma, as reações álcali-agregadas são classificadas sendo uma reação química, proveniente do cimento ou do agregado, envolvendo sólidos e potássio (álcalis).
Aditivos controladores de hidratação
Possibilitam a utilização ou o aproveitamento do concreto residual do caminhão. Isso porque são aditivos químicos elaborados para serem desenvolvidos para conter a hidratação do cimento.Desta forma, possuem efeito de alta capacidade, podendo retardar a hidratação do cimento em um período de até 72 horas.
Aditivos expansores
São aditivos com capacidade de expandir o concreto, durante o período de hidratação, formando gases, e assim aumentando o volume da matriz cimentícia. Comumente esses aditivos são compostos por pó de alumínio. Porém, podem ser produzidos com outros agentes químicos para a formação do gás, como: hipoclorito de cálcio e o peróxido de hidrogênio.
5 - DETERIORAÇÃO DO CONCRETO
Causas patológicas no concreto
Físicas
• Desgaste superficial (ou perda de massa) devido à abrasão, erosão e cavitação. • Rachaduras devido a gradientes normais de temperatura e umidade, pressões de cristalização de sal nos poros, carga estrutural e exposição a temperaturas extremas, como congelamento ou fogo.
Abrasão
Uma das manifestações patológicas comum no concreto é devido ao desgaste, devido ao processo abrasivo, ocasionando alto custo de reparo.
A abrasão se refere ao desgaste da superfície do concreto causado por fricção repetida ou ações de fricção.
Erosão
A erosão se refere ao desgaste da superfície do concreto pela ação abrasiva de fluidos e sólidos em suspensão bem como por partículas de areia transportadas pelo vento. A erosão é, portanto, um caso especial de abrasão,
Cavitação
A cavitação é, como se sabe, um fenômeno que acompanha o escoamento dos fluidos em regime turbilhonar. Ocorre quando um fluxo de alta velocidade de fluido está sujeito a uma mudança repentina na direção ou velocidade. Isso resulta em uma zona de forte pressão subatmosférica se formando imediatamente a jusante da obstrução ou mudança abrupta, permitindo a formação de bolsas de vapor. Como estes vapores fazem com que a zona de baixa pressão, eles entram em colapso por implosão, resultando em um impacto alto. Ou seja, um líquido em alta velocidade pode gerar zonas de pressões sub atmosféricas formando bolhas de vapor que seguem um fluxo, que podem entrar em colapso ou seja implodir quando chega em uma zona de pressão mais alta causando impactos no concreto.
Porém essa manifestação pode ser evitada por meio de:
• Simulação em estágio de projeto • Observação e modelos e protótipos de teste hidráulico • Experimento de simulação numérica • Regularidade do concreto
Congelamento
O processo de congelamento a água expande o seu volume de até 9%. Sabendo disso, os danos estruturais que ocorrem é na fase em que a água encontra-se nos poros e assim sofre o degelo e não há espaço para o aumento do volume da água na estrutura dos poros. Acarreta em uma tensão de tração formando então microfissuras na pasta de cimento. Na deterioração por congelamento e descongelamento, as rachaduras são propagadas pelas ações cíclicas de congelamento e descongelamento.
Alta temperatura
Durante um incêndio ou perto de fornos e reatores as propriedades mecânicas, como resistência, módulo de elasticidade e estabilidade de volume do concreto são significativamente reduzidas durante essas exposições. Isso pode resultar em falhas estruturais indesejáveis.
De acordo com as diferentes temperaturas, o concreto pode reagir em uma determinada forma:
• 65°C e 80°C, a água é evaporada no concreto endurecido. • 80°C e 100°C, a água livre nos interstícios do concreto, evapora, desidratando os silicatos de cálcio hidratados, responsáveis pela maior parte da resistência do concreto. • 100°C aos 200°C, a pasta começa perder a estabilidade, surgimento de microfissuras. • Acima dos 200°C ocorre uma leve reação físico-química: a água evaporada reduz as forças de Van der Walls entre as camadas de C-S-H. • até 300 °C, ocorre a perda parcial da adesão química acelera o aparecimento de fissuras e uma ligeira perda de resistência. • 400°C e 600°C ocorre diversas alterações químicas, como dessecação dos poros seguida da decomposição dos produtos de hidratação e destruição do gel de C-S-H.
Químicas
• Hidrólise. • Lixiviação dos componentes da pasta de cimento por água pura. • Trocas iônicas entre os fluidos agressivos e a pasta de cimento. • Reações causais de produtos expansíveis, como expansão de sulfato. • Reação álcali-agregada e corrosão da armadura no concreto.
QUÍMICA
As águas são agressivas ao concreto principalmente por causa de sua característica iônica. pasta de cimento, aumenta consideravelmente se a água contiver dióxido de carbono (CO2) dissolvido. A solução aquosa de poros no cimento endurecido é altamente alcalina com um pH em torno de 12,5. Nesse ambiente o silicato de cálcio, aluminato e hidratos de ferrite, os principais componentes de ligação de cimento são estáveis. No entanto, como o Ca(OH) 2 é lixiviado pela água, o pH da água nos poros diminui, fazendo com que os hidratos se tornem instáveis e liberam óxido de cálcio (CaO) para restabelecer a alcalinidade. Desta forma, o agente de ligação na fase de cimento é atacado, causando uma diminuição da força.
CARBONATAÇÃO
O material em contato com atmosfera e água pode ocasionar a alteração do pH, ocorrendo danos à estrutura, esse processo é conhecido como carbonatação. Essas reações decorrem da redução do valor do pH da água, nos poros do concreto, para valores de pH próximos a 9;assim facilita a ocorrência de corrosão. Este é o processo pelo qual o dióxido de carbono atmosférico (CO2) entra na estrutura de poros do endurecido na pasta de cimento e reage com Ca (OH)2 para formar carbonato de cálcio (CaCO3).
Reação química:
CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O
Neste processo, o pH da água dos poros é reduzido de ± 12,5 para ± 8,5 após a carbonatação completa. Quando a frente de carbonatação atinge o aço de reforço, o baixo pH faz com que o óxido gama-ferro, camada para se tornar instável e o aço despassivado. Se houver oxigênio e umidade suficientes disponíveis, o aço começará a corroer com a perda subsequente da capacidade de carga da estrutura. A carbonatação se move como uma “frente” no concreto.
Biológicas
As causas biológicas estão relacionadas principalmente à presença de microrganismos, que proporcionam ambientes corrosivos agressivos ao concreto e ao aço, por meio de bactérias oxidantes de enxofre ou sulfeto, que aceleram a deterioração dessas estruturas.
6 - DOSAGEM DO CONCRETO