Tecnologia dos materiais

Tecnologia dos materiais

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Materiais de Construção

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1. Introdução

Os materiais de construção podem ser simples ou compostos, obtidos directamente da natureza ou resultado de trabalho industrial. O seu conhecimento é que permite a escolha dos mais adequados à cada situação.

As condições económicas de um material de construção dizem respeito à facilidade de aquisição e emprego do material, aquela dependendo de sua obtenção e transporte, e esse de sua manipulação e conservação.

Os materiais sólidos são frequentemente classificados em três grupos principais: materiais metálicos, materiais cerâmicos e materiais poliméricos ou plásticos. Esta classificação é baseada na estrutura atómica e nas ligações químicas predominantes em cada grupo. Um quarto grupo, que foi incorporado nesta classificação nas últimas décadas, é o grupo dos materiais compósitos.

A evolução dos materiais utilizados pelo homem para abrigo e construção, ao longo da sua trajetória, desde os remotos tempos da pré-história em seus períodos marcantes, até os dias atuais. Verificando as peculiaridades de cada época, com as dificuldades no manejo, ferramentas, técnicas, disponibilidades de matéria prima, entre outras, e como foram evoluindo e integrando-se na arte de construir, possibilitando uma Arquitectura marcada pela busca de necessidades culturais, econômicas, técnicas, religiosa entre outras, que o espírito humano imprime em sua evolução.

2. Agregados

Pode ser definido como um material granular, sem forma e volume definidos, de actividade química praticamente nula (inerte) e propriedades adequadas para uso em obras de engenharia.

2.1 Britas

As britas provêm da desagregação das rochas em jazigos e que após passar em peneiras, são classificadas de acordo com sua dimensão média, variável de 2,38 a 50,80 mm.

São classificadas em brita número zero, um, dois e três, e são normalmente utilizadas para a confecção de concretos, podendo ser obtidas de pedras graníticas e ou calcárias. Britas calcárias apresentam menor dureza e normalmente menor preço.

2.2 Classificação de acordo com a granulometria das britas

Pó de pedra tamanho menor que (areia) 2,38 mm

Pedra 0 2,38 a 9,50 mm

Pedra 1 4,76 a 19,10 mm

Pedra 2 9,5 a 38,10 mm

Pedra 3 19,1 a 50,80 mm

2.3 Aplicação.

Para concreto armado a escolha da granulometria baseia-se no facto de que o tamanho da brita não deve exceder 1/3 da menor dimensão da peça a betonar. As mais utilizadas são as britas número 1 e 2.

Este material pode ser utilizado também solto sobre pátios de estacionamento e também como isolante térmico em pequenos terraços.

Cascalho ou pedra-de-mão, são os agregados de maiores dimensões sendo retidos na peneira 76mm (pode chegar até a 250mm). Utilizados normalmente na confecção de concreto ciclópico e calçamentos.

A aplicação desses materiais é variada podendo ser citado o uso em lastro de vias férreas, bases para calçamento (lastro), adicionadas aos solos ou materiais betuminosos para construir os pavimentos, na confecção de argamassas e concretos, etc.

Utilização da brita em vários casos como:

- Lastro de vias-férreas.

- Confecção do betume asfáltico.

- Regularização e pavimentação de vias.

3. Areia

Areia é um material de origem mineral finamente dividido em grânulos, conhecido também por inerte fino.

Forma-se à superfície da Terra pela fragmentação das rochas por erosão, por acção do vento ou da água. Através de processos de sedimentação pode ser transformada em arenito.

É utilizada nas obras de engenharia civil, em aterros, execução de argamassas,  concretos e também na fabricação de vidros. O tamanho de seus grãos tem importância nas características dos materiais que a utilizam como componente.

Constituída por fragmentos de mineral ou de rocha, cujo tamanho é variável.

É empregue no fabrico de argamassa, fabrico de cimento.

As areias são formadas por grãos de um diâmetro inferior a 5 mm, resultantes do desagregamento de diversas rochas. Empregam-se no fabrico de cimento e argamassas.

As areias de maneira geral, podem ser encontradas nos rios, no mar, nas minas, por meio da trituração de rochas ou ser areia virgem.

3.1 Classificação quanto ao tamanho.

Para a sua utilização as areias classificam-se em:

Areia fina – aquela cujos grãos passam por um crivo com uma malha de 1 mm de diâmetro e ficam retidos por outro de 0,25 mm.

Areia média – é aquela cujos grãos passam por um crivo de 2,5 mm de diâmetro e são retidos por outro de 1 mm.

Areia grossa – aquela cujos grãos passam por um crivo 5 mm e são retidos por outro de 2,5 mm.

3.2 Classificação quanto a origem.

Quanto a sua procedência as areias classificam-se em:

- areia do rio; areia do mar; areia do areeiro; areia virgem e areia artificial.

Areia (imagem ampliada por microscópio)

Areia com granulometria de1mm (imagem ampliada por microscópica)

3.3 Aplicação 

A areia é muitas vezes misturada com tinta para criar um acabamento texturado para paredes e tectos ou uma superfície não escorregadia ao chão, na fabricação do betão, é usado nas fábricas de tijolo como aditivo à mistura de argila para o fabrico de tijolos.

4. Aglomerantes

São produtos activos empregues para a confecção de argamassas e betão. Os principais são cimento cal e gesso.

Apresentam-se sob a forma de pó, e quando misturados com a água formam pasta que endurecem pela secagem como consequência de reacções químicas. Com o processo de secagem os aglomerantes aderem nas superfícies com as quais foram postas em contacto.

4.1 Gesso

É obtido da pedra natural do gesso, formada por sulfato de cálcio desidratado. Depois de arrancada a pedra das pedreiras, tritura-se e submete-se a coação para lhe extrair, total ou parcialmente, a água de cristalização que contém no estado natural, convertendo-a em sulfato de cálcio hemihidratado. Por fim o produto final é moído, e tem-se uma substância geralmente branca, compacta, resistente mas não macia que se risca com uma unha. São armazenados em silos ou depósitos elevados protegidos da humidade.

4.1.1 Aplicação

O gesso é um material que resiste mal a acção dos agentes atmosféricos, pelo que se emprega de preferência em obras de interiores. Adere pouco às pedras e à madeira e oxida o ferro. Constitui um bom isolante acústico.

Em alvenaria : confecção de argamassas simples ou compostas, construção de muros, tabiques e pilares, pavimentos, arcos e abóbadas, tectos lisos, rebocos, revestimento de estuques, estucagem.

Bloco de Gesso (parede divisória)

Na fabricação de pedras artificiais e pré-fabricados: ladrilhos e blocos, mosaicos, placas entalhadas, para tectos falsos, paredes, muros, painéis em ninho de abelha, etc.

Em decoração: artesanato: artesanato, frisos, tectos, florões, motivos decorativos, etc.

4.1.2 Tipos de Gesso

Considerados como gesso de uso corrente para a construção:

- Gesso branco ou de 1ª: é proveniente da rocha de gesso mais pura. A sua percentagem de sulfato de cálcio hemidratado nunca é inferior a 66 %.

- Gesso negro ou de 2ª: é obtido da rocha de gesso menos pura. Contém como mínimo 50 % de sulfato de cálcio hemihidratado.

4.2 Cal

É um produto obtido através da calcinação (aquecimento prolongado de um material a alta temperatura) ou decomposição das rochas calcárias aquecidas a temperaturas superiores a 900ºC pelo qual obtém-se a chamada cal viva, composta fundamentalmente por óxido de cálcio.

4.2.1 Tipos de Cal

A cal classifica-se segundo o seu emprego na construção de cal dolomítica, gorda e hidráulica.

Cal dolomítica – denomina-se também cal cinzenta ou cal magra. É uma cal aérea com uma percentagem de óxido de magnésio superior a 5%. Ao apaga-la forma uma pasta cinzenta, pouco espessa, que não reúne condições satisfatórias para ser na usada na construção.

Cal dolomítica

Cal gorda – é uma cal aérea que contém como percentagem máxima 5% de óxido de magnésio. Depois de apagada dá uma pasta, fina espessa, macia e untuosa.

Cal hidráulica – é um material aglomerante, pulverulento e parcialmente apagado, que além de endurecer e secar ao ar não o faz debaixo de água.

Obtém-se calcinando rochas calcárias a uma temperatura elevada para que se forme o óxido de cálcio livre, necessário para permitir que se apague e ao mesmo tempo deixa uma certa quantidade de silicatos de cálcio anidros que proporcionam ao pó as suas propriedades hidráulicas.

4.3 Cimento

É um material que raras vezes se emprega só, amassado com água forma uma pasta pura. O seu uso mais indicado é em combinação com outros materiais na confecção de aglomerados, especialmente argamassas e betões. Quando amassado com água, o cimento seca e endurece tanto ao ar como debaixo de água.

A pega sofre influência de diversos factores, sendo retardada pelas baixas temperaturas, pelos sulfatos e cloretos de cálcio. É acelerada pelas altas temperaturas e pelos silicatos e carbonatos.

A pega (endurecimento) é um fenómeno físico-químico através da qual a pasta de cimento se solidifica.

Terminada a pega o processo de endurecimento continua ainda durante longo período de tempo, aumentando gradativamente a sua dureza e resistência.

O cimento comum é chamado PORTLAND, havendo diferentes tipos no mercado:

  • Cimento de pega normal: encontrado comummente à venda;

  • Cimento de pega rápida: só a pedido;

  • Cimento branco: usado para efeito estético (azulejos, etc.).

4.3.1 Tipos de cimentos

  • Cimento portland

  • Cimento siderúrgico

  • Cimento puzolâmico

  • Cimento de adição

  • Cimento aluminoso

Cimento Portland

De todos os cimentos, são estes os que têm maior aplicação nas construções. Distinguem-se dois tipos de cimentos portland:

  • O corrente ou normal.

  • O resistente a águas selinitosas.

Ambos se obtêm por meio da pulverização conjunta do material básico o clinker e uma pequena proporção de gesso ou pedra natural de gesso para retardar a sua secagem.

Chama-se clinker ao produto resultante da calcinação, feita a uma temperatura próxima da de fusão, de misturas íntimas de calcários e argilas em proporções exactas.

O cimento portland, resistentes as águas celinitosas, apresenta, em relação ao portland corrente, um baixo conteúdo de aluminato tricálcico, sendo capaz de resistir à acção agressiva do sulfato de cálcio.

O cimento portland corrente designa-se por cimento P e o resistente às águas selinitosas como PAS.

Cimentos Siderúrgicos

  • Portland siderúrgico designado cimento PS

  • Portland de alto forno designado cimento PHA

  • Siderúrgico – sobresulfatado designado cimento SF.

Estes cimentos obtêm-se a partir de escórias. Trata-se dos resíduos, sub-produtos ou desperdício da fabricação do ferro.

O cimento PS (portland siderúrgico), obtém-se por uma mistura íntima da escória e clinker numa proporção de 70 %, como mínimo de clinker.

O resto é escória granulada e sulfato de cálcio, e é válido para o cimento portland de alto forno.

O cimento SF (siderúrgico-sobresulfatado) obtém-se por uma mistura íntima de escória e sulfato de cálcio numa proporção tal que o produto resultante contenha de 5 a 12 % de trióxido de enxofre e com uma adição de cal, clinker e cimento portland em quantidade total superior a 5 %.

Cimento Puzolâmicos

São o produto resultante de uma mistura íntima de puzolana e clinker, com a adição eventual de gesso ou anidrita para regular a secagem.

Chama-se puzolana ao produto natural de origem vulcânica capaz de fixar a cal à temperatura ambiente e formar materiais com propriedades hidráulicas.

Cimento de Adição

São cimentos preparados por misturas íntimas de clinker e outros materiais, cujas resistências mecânicas, regularidade e homogeneidade podem ser inferiores aos cimentos tipo portland ou siderúrgicos.

Cimentos Aluminoso

São os cimentos obtidos por uma mistura de materiais aluminosos e calcários com uma percentagem total de óxido de alumínio de 32 % como mínimo.

5. Argamassas

Uma Argamassa de Construção é um produto que resulta da mistura de um agente ligante com uma carga de agregados. São conhecidas há mais de 8000 anos, sendo tradicionalmente utilizadas para montar paredes e muros e para revestir paredes.

Devem ser resistentes para suportarem esforços, cargas e choques. Devem resistir também aos agentes atmosféricos e ao desgaste.

Quando enterradas ou submersas devem resistir a ação da água. Em geral, a resistência das argamassas aumenta com o passar do tempo. Argamassas de cimento e areia após um mês atingem 1/3 da resistência final e a metade aproximadamente após 3 dias. O aumento a partir deste prazo é bem mais lento, desenvolvendo-se durante anos.

5.1 Tipos de Argamassa e sua aplicação

  • Argamassas de Assentamento de Alvenaria:

São utilizadas para elevar muros e paredes, assentar tijolos e blocos, impermeabilizar superfícies, regularizar paredes, pisos e tetos, dar acabamento às superfícies. Encontram-se disponíveis no mercado em Saco.

Argamassa para Revestimento:

Usualmente são aplicadas três camadas de argamassa em uma parede a ser revestida:

  • Chapisco: primeira camada fina e rugosa de argamassa aplicada sobre os blocos das paredes e nos tectos. Sem o chapisco, que é a basedo revestimento, as outras camadas podem descolar e até cair.

  • Emboço: sobre o chapisco é aplicada uma camada de massa grossa ou emboço, para regularizar a superfície.

  • Reboco: é a massa fina que dá o acabamento final. Em alguns casos não é usado o reboco, por motivo de economia. Geralmente tem em seu traço areias mais finas, pois servem para dar o acabamento ao revestimento.

Em alguns casos, como em muros, o chapisco pode ser o único revestimento.

Por sobre as argamassas de revestimentos podem ser aplicados outros acabamentos como textura, massa corrida, pintura, areias quartzo, estuque.

Argamassa para Assentamento de Revestimentos

Revestimentos como azulejos, ladrilhos e cerâmicas são aplicados sobre o emboço. Para esta aplicação, também são utilizadas argamassas.

No piso, utiliza-se uma camada de contra piso (camada de argamassa de regularização ou de nivelamento) e pode-se dar o acabamento a esta camada. Produto industrial, no estado seco, composto de cimento portland, agregados minerais e produtos químicos, que, quando misturado com água, forma uma massa viscosa, plástica e aderente, empregada no assentamento de placas cerâmicas para revestimento.

Revestimento de piso (assentamento de ladrilho)

  • Argamassas para juntas:

São utilizadas para preencher as juntas entre os elementos dos revestimentos. Podem ter funções estéticas (apresentando uma cor semelhante ao elemento de cerâmica) ou funcionais (tendo propriedades impermeabilizantes). Encontram-se disponíveis no mercado em Saco.

  • Argamassas para Regularização de Pavimentos (Betonilhas):

São utilizadas na regularização de pavimentos, por exemplo de betão, e podem servir de revestimento para uma grande variedade de tipos de pavimentos, como azulejo, pavimento flutuante, entre outros.

Como se vê, 5000 anos foram necessários para transformar a mesma matéria prima, calcário que nos primórdios das eras nasceu para a construção como ״cal״, em cimento, que hoje tem uso indispensável em quaisquer um dos modernos uso das argamassas de assentamento.

5.2 Propriedades das Argamassas

  • Trabalhabilidade, ou seja a facilidade que se tem em poder manusear, preparar e aplicar em obra.

  • Absorção da água, capacidade de absorver a água que se lhe adiciona.

  • Resistência mecânica final, após a sua secagem adquire estabilidade volumétrica.

  • Aderência a outros materiais antes da secagem.

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