ENGENHARIA CIVIL
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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

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Presentation Transcript


Engenharia civil

ENGENHARIA CIVIL

MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO


Engenharia civil

AGREGADOS

  • Classificação: mais prática do que geológica

  • Elemento predominante

  • na composição das rochas

  • silicosas (sílica)

  • calcárias (carbonato de cálcio)

  • argilosas (silicatos hidratados de alumínio)


Engenharia civil

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)


Engenharia civil

AGREGADOS

  • CARACTERÍSTICAS DE QUALIDADE

  • Durabilidade e resistência química

  • rochas como feldspatos e xistos

  • podem se decompor

  • sob a ação da água ou do ar


Engenharia civil

AGREGADOS

  • CARACTERÍSTICAS DE QUALIDADE

  • 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


Engenharia civil

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


Engenharia civil

AGLOMERANTES

  • CLASSIFICAÇÃO SEGUNDO O ENDURECIMENTO

  • aglomerantes aéreos:

  • conservam suas propriedades

  • e só endurecem ao ar,

  • não fazendo pega sob a água


Engenharia civil

AGLOMERANTES

  • CLASSIFICAÇÃO SEGUNDO O ENDURECIMENTO

  • aglomerantes hidráulicos:

  • conservam suas propriedades

  • e endurecem e fazem pega

  • até mesmo debaixo d’água


Engenharia civil

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


Engenharia civil

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)


Engenharia civil

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


Engenharia civil

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


Engenharia civil

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


Engenharia civil

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


Engenharia civil

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


Engenharia civil

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


Engenharia civil

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


Engenharia civil

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.


Engenharia civil

AGLOMERANTES

  • OBTENÇÃO

  • cal e a argila: inertes, formando pasta

  • aquecimento: transformação

  • evaporação da água de capilaridade

  • evaporação da água deconstituição da argila


Engenharia civil

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


Engenharia civil

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


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AGLOMERANTES

  • CIMENTO

  • 1824 - Joseph Aspdin, oleiro

  • cimento portland

  • aparência das rochas da ilha de Portland

  • cozimento de misturas de argila com calcário


Engenharia civil

AGLOMERANTES

  • CIMENTO

  • material pulverulento

  • silicatos e aluminatos de cálcio

  • hidratação - endurecimento da massa

  • elevada resistência mecânica


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AGLOMERANTES

  • CIMENTO - FABRICAÇÃO

  • composição da matéria-prima

  • calcinação

  • resfriamento

  • moagem do clínquer

  • ensacamento e expedição


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AGLOMERANTES

  • CIMENTO - FABRICAÇÃO

  • 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


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AGLOMERANTES

CIMENTO - FABRICAÇÃO


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AGLOMERANTES


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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)


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AGLOMERANTES

CIMENTO – MATÉRIA-PRIMA

  • Calcário (~76%)  CaO + CO2

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

  • CaO ...... C

  • SiO2 ....... S

  • Al2O3 ..... A

  • Fe2O3 ..... F


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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%)


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AGLOMERANTES

CIMENTO

PegaEndurecimento

fenômeno químico fenômeno físico

constituiçãoalteradasem alteração

gelinizaçãoevaporação da água

desprendimento de calor secagem

reações cristaisentrelaçados


Engenharia civil

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


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AGLOMERANTES

CIMENTO - AVENTAMENTO

  • aeração ou hidratação natural

  • contato com umidade no armazenamento

  • mudança nas propriedades

  • hidratação dos grãos superficiais

  • disseminação para as camadas interiores


Engenharia civil

AGLOMERANTES

CIMENTO – EFEITOS TÉRMICOS

  • hidratação - desprendimento de calor

  • dissipação de calor pela superfície

  • interior ainda quente

  • tensões de origem térmica

  • fissuramento


Engenharia civil

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


Engenharia civil

ARGAMASSAS

água +

aglomerante +

agregado miúdo =

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

argamassa


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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).


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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


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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


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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


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MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO

ESTRUTURAS


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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


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ESTRUTURAS DE AÇO – perfis laminados

Perfis metálicos (aço):

Em forma de “U”, de “I”, de “L”, de “T”. Utilizados para vigas e pilares.


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ESTRUTURAS DE AÇO - treliças

Estruturas (treliças) planas e espaciais - exemplos

Figua 1

Treliças metálicas


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Figua 2


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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


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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


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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).


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ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO

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.


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ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO

“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).


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ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO

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.


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ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO

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.


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ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO

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.


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ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO

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.


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ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO

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);


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ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO


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