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FACULDADE DO SUL DA BAHIA - FASB
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
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MATERIAIS CERÂMICOS
TEIXEIRA DE FREITAS
2015
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MATERIAIS CERÂMICOS
Trabalho apresentado ao Curso de Engenharia Civil, sob a orientação da professor Luiz Carlos Medeiros Simões, da Faculdade do Sul da Bahia – FASB, para fins avaliativos do IV semestre do curso de Engenharia Civil.
TEIXEIRA DE FREITAS
2015
SUMÁRIO
1 PROPRIEDADES DO CONCRETO FRESCO.......................................................3
1.1 GENERALIDADES..........................................................................................3
1.2 MISTURAS.......................................................................................................3
1.2.1 Misturas de Agregado e Água.....................................................................3
1.2.2 Misturas de Cimento, Agregado e Água.....................................................3
1.2.3 Transição do Estado não Plástico para o Plástico.......................................4
1.3 TRABALHABILIDADE DOS CONCRETOS................................................4
1.3.1 Conceituação e Importância........................................................................4
1.3.2 Fatores que Afetam a Trabalhabilidade.......................................................4
1.4 ESTUDO DA CONSISTÊNCIA......................................................................4
1.4.1 Capacidade e Mobilidade............................................................................4
1.4.2 Reologia e Mecânica do Concreto Fresco...................................................4
1.4.3 Fatores que Afetam a Consistência.............................................................4
1.4.4 Ação Conjunta dos Fatores que Influem na Consistência...........................5
1.4.5 Métodos para Avaliação da Consistência....................................................5
2 PROPRIEDADES DO CONCRETO ENDURECIDO............................................6
2.1 GENERALIDADES..........................................................................................6
2.2 CARACTERÍSTICAS E PROPRIEDADES....................................................6
2.3 DENSIDADE....................................................................................................6
2.4 ATRITO............................................................................................................6
2.5 RESISTÊNCIA À ABRASÃO.........................................................................6
2.6 CONDUTIBILIDADE ELÉTRICA..................................................................6
2.7 PROPRIEDADES TÉRMICAS........................................................................6
2.7.1 Condutibilidade...........................................................................................6
2.7.2 Calor Específico..........................................................................................6
2.7.3 Dilatação Térmica.......................................................................................6
2.7.4 Resistência ao Fogo.....................................................................................6
2.8 PROPRIEDADES RADIOATIVAS.................................................................7
2.9 ADESÃO...........................................................................................................7
2.10 PROPRIEDADES ACÚSTICAS..................................................................7
2.11 DURABILIDADE.........................................................................................7
2.12 PERMEABILIDADE....................................................................................7
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1 PROPRIEDADES DO CONCRETO FRESCO
1.1 GENERALIDADES
O concreto fresco é constituído dos agregados miúdo e graúdo envolvidos por pasta de
cimento e espaços cheios de ar. A pasta por sua vez, é composta essencialmente de uma
solução aquosa e grãos de cimento. O conjunto pasta e espaços cheios de ar é moderadamente
chamado de matriz.
Os valores da resistência e de outras propriedades do concreto endurecido são
limitados pela composição da matriz, particularmente pelo seu teor de cimento. Essa
composição pode ser expressa pela relação vazios/cimento ou pelo seu inverso, considerando-
se como vazios o volume de ar e água da matriz. Na maioria dos casos, os vazios são
ocupados principalmente por água, o que torna possível estabelecer a composição da matriz
em termos de fator água/cimento.
1.2 MISTURAS
1.2.1 Misturas de Agregado e Água
A quantidade de vazios numa determinada areia, depois homogeneamente umedecida
com certa quantidade de água, é função do teor de água na mistura. Nas areias soltas estes
aumentos constituem o fenômeno conhecido por inchamento.
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1.2.2 Misturas de Cimento, Agregado e Água
Quando misturado as porções relativamente pequenas de água, o cimento ou as
misturas de cimento e agregado apresentam certo inchamento, como acontece com a areia
úmida. As misturas com alto teores de água capazes de produzir inchamento, emergem da
betoneira como uma mistura solta com pequena coesão.
1.2.3 Transição do Estado não Plástico para o Plástico
Uma mistura de cimento, agregado e água, com teores de água abaixo do
correspondente ao inchamento máximo, apresenta continuidade nos espaços cheios de ar.
Quando o teor cresce acima daquele valor, o total de vazios diminui, havendo um aumento da
proporção entre os vazios ocupados pela água e aquele total.
1.3 TRABALHABILIDADE DOS CONCRETOS
1.3.1 Conceituação e Importância
Quando as argamassas estudadas no item anterior, misturadas com agregado graúdo,
apresentam características (consistência e diâmetro máximo do agregado) adequadas ao tipo
da obra a que se destinam (dimensões das peças afastadas e distribuídas em barras das
armaduras) e aos métodos de lançamento, de adensamento e de acabamento, que vão ser
adotados, diz-se que elas são trabalháveis.
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1.3.2 Fatores que Afetam a Trabalhabilidade
1.3.2.1 Consistência
É a mais importante dos fatores que influem na trabalhabilidade. Para determinação
situações, o concreto deverá ter consistência adequada.
1.3.2.2 Tipos de Mistura, Transporte, Lançamento e Adensamento do Concreto
Cada processo de mistura, transporte, lançamentos e adensamento exige que a
trabalhabilidade do concreto fique dentro de determinados limites, para que não haja
segregação e possa ser realizada uma conveniente compactação.
1.3.2.3 Dimensões de Peças a Moldar e Afastamento das Armaduras
Estes fatores influenciam indiretamente, pois o diâmetro máximo do agregado a usar é
função de tais parâmetros.
1.4 ESTUDO DA CONSISTÊNCIA
1.4.1 Capacidade e Mobilidade
A consistência foi definhada pelo ACI como “a relativa mobilidade ou facilidade de o
concreto ou argamassa escoar” e, pela ASTM (E24-58T), como “a resistência de um material
não newtoniano a deformação”.
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1.4.2 Reologia e Mecânica do Concreto Fresco
Todos os aspectos do concreto fresco acima considerados dependem
fundamentalmente de fenômenos de superfície devidos às partículas finas e de fenômenos de
massa devido às partículas grossas.
1.4.3 Fatores que Afetam a Consistência
1.4.3.1 Teor de Água/Mistura Seca
O principal fator que influi na consistência é, sem dúvida, o teor água/mistura seca,
expresso em porcentagem do peso da água em relação ao peso da mistura de cimento e
agregados.
É muito importante destacar aqui, que é através do teor água/mistura seca que se
verifica a influência, obviamente indireta, do fator água/cimento na consistência.
1.4.3.2 Granulometria e Forma do Grão do Agregado
Caso se fixar o fator estudado, teor de água/mistura seca, e se modificar a
granulometria, ou seja, a relação agregada miúdo/agregado graúdo, observar-se-á uma
mudança na consistência do concreto.
A granulometria e o teor de água/mistura seca ou, indiretamente, o fator água/cimento
devem ser considerados em conjunto, quando se procura uma consistência adequada para o
concreto.
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1.4.3.3 Aditivos
Concretos plásticos, preparados com agregados satisfatórios, suficiente cimento e
correta quantidade de água para permitir determinada consistência, não necessitam de
aditivos. Estes, no entanto, são úteis nos concretos pobres e ásperos.
1.4.3.4 Tempo e Temperatura
As misturas acima de concreto recém-preparados enrijecem com o tempo. Esse
enrijecimento não deve ser confundido com a pega do cimento, pois resulta na absorção de
parte da água pelo agregado, da evaporação de outra parte, sobretudo se o concreto estiver
exposto ao sol e ao vento, e, ainda, da perda da água utilizada nas reações químicas de
hidratação iniciais.
1.4.4 Ação Conjunta dos Fatores que Influem na Consistência
Na pratica da dosagem dos concretos, a previsão da influência dos diversos
componentes da mistura da consistência merece cuidado, porque, dos três fatores – teor de
água/mistura seca, fator água/cimento e relação agregado/cimento, só dois são independentes.
1.4.5 Métodos para Avaliação da Consistência
1.4.5.1 Classificação dos Ensaios
Os métodos de medição da consistência podem-se incluir nos seguintes tipos de
ensaios:
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Ensaios de abatimento;
Ensaios de penetração;
Ensaios de escorregamento;
Ensaios de compactação;
Ensaios de Remoldagem.
1.4.5.2 Ensaio de Abatimento
Apesar das limitações, o ensaio de abatimento é de grande utilidade para controlar um
mesmo concreto de slump conhecido. Essas aplicações do ensaio de abatimento, bem como
sua simplicidade, são responsáveis por seu largo emprego no controle tecnológico do
concreto.
1.4.5.3 Ensaio de Penetração
Existem vários processos práticos de determinação da consistência através da
penetração na massa do concreto fresco. Entre eles destaca-se o de Kelly.
1.4.5.4 Ensaios de Escorregamento
Este ensaio de laboratórios nos dá a indicação da consistência do concreto e de sua
qualidade quanto à segregação: é medido pelo espalhamento de um tronco de cone desse
material sujeito a golpes.
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1.4.5.5 Ensaio Fator de Compactação
O grau de compactação chamado fator de compactação, é medido pela relação entre
pesos específicos, isto é, entre o peso especifico atualmente observado no ensaio e o peso
especifico do mesmo concreto completamente compactado.
1.4.5.6 Ensaios de Remoldagem
São exemplos de ensaios de Remoldagem:
Ensaio de Powers: A principal parte do aparelho é um recipiente cilíndrico,
dentro do qual se encontra um anel concêntrico suspenso acima do fundo;
Ensaio VêBê: Necessário para que se verifique a completa Remoldagem de um
tronco de cone moldado em forma idêntica à do ensaio de abatimento.
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2 PROPRIEDADES DO CONCRETO ENDURECIDO
2.1 GENERALIDADES
O concreto é considerado um sólido a partir da pega. É um material em constante
evolução e susceptíveis alterações impostas pelo meio ambiente, sendo elas físicas, químicas
e mecânicas, e que ocorrem de maneira lenta. A durabilidade de um concreto pode ser
perfeitamente aceitável quando a estrutura se encontra devidamente protegida. Um exemplo
das propriedades do concreto endurecido é a impermeabilidade sendo uma característica
essencial, quando se estudam estruturas de concretos hidráulicos. Já em estruturas de
edificações, não é considerado uma qualidade essencial, sendo de extrema importância, neste
caso, as características mecânica e estrutural do concreto
2.2 CARACTERÍSTICAS E PROPRIEDADES
As características e propriedades do concreto endurecido, serão especificamente
tratados com vista aos concretos ordinários de Cimento Portland artificial e agregados.
Quando for o caso, serão explicitamente identificados os concretos não usuais, fabricados
com outros aglomerantes e outros agregados.
O concreto é um material que responde bem às tensões de compressão e em
contrapartida responde mal às tensões de tração sendo que na resistência à compressão ele
resiste dez vezes mais que na resistência a tração; na flexão, a r existência à tração (módulo de
ruptura) é duas vezes maior das resistências obtidas por tração simples.
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2.3 DENSIDADE
Esta característica varia de acordo com adensamento do material e influencias do meio
ambiente. Ela varia de acordo com as armaduras de aço contidas. O concreto pode ser
fabricado sem agregados miúdos, com agregados leves ou pesados, fator influenciável à
densidade.
2.4 ATRITO
O atrito varia de acordo com as irregularidades nas superfícies de contato entre os
materiais utilizados. O concreto não é feito para mecanismos de suporte, exceto as tubulações.
Portando o estudo do atrito é pouco desenvolvido.
Existe um interesse no aumento do atrito em pavimentos, para aumentar a segurança
dos transeuntes. Quando o local é áspero, o risco de acidentes é muito menor. Para este fim,
pode-se utilizar agregados mais duros, como o coríndon e os carbonetos de silício.
2.5 RESISTÊNCIA À ABRASÃO
É importante em locais onde cargas são movimentada. Acontece que os grãos de
agregados são arrancados ou rompidos. É necessário, então, a utilização de agregados mais
duros e maiores, e uma pasta de cimento de alta qualidade. A resistência à abrasão cresce
proporcional à resistência de compressão do concreto.
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2.6 CONDUTIBILIDADE ELÉTRICA
É variável conforme a umidade e a composição. Entretanto, podemos afirmar que o
concreto é um mau condutor de eletricidade, mas não é um isolante. Seu valor como condutor
varia de acordo com sua idade.
2.7 PROPRIEDADES TÉRMICAS
2.7.1 Condutibilidade
A condutividade térmica é a propriedade física que mede a capacidade do material
conduzir o calor, molécula a molécula. Os materiais de microestrutura amorfa e poroso, como
o concreto, apresenta baixa condutividade térmica, os vazios são preenchidos por ar ou água
que retardam a absorção do calor.
2.7.2 Calor Específico
O calor especifico por unidade de volume é também conhecido por capacidade
calorifica, ele representa a capacidade colorífica volumétrica do material armazenar a energia
térmica e é amplamente utilizado nas analises termodinâmicas.
2.7.3 Dilatação Térmica
O coeficiente de dilatação térmica do concreto é um valor mal determinado até o
momento. Pretende-se, de um modo geral, que o coeficiente de dilatação do concret seja
praticamente igual ao coeficiente de dilatação do aço, sendo este ultimo 11 x10−6/°C .
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2.7.4 Resistência ao Fogo
A estrutura pode ser submetida a temperaturas razoavelmente elevada, porém mais ou
menos estáveis, como chaminés, cubas de uso industrial, casos em que a elevação da
temperatura é gradual, ou pode também ser submetida a temperaturas elevadas, rapidamente
alcançadas e ainda sujeitas a grandes variações, inclusive chiques térmicos de resfriamento,
quando sujeitas a incêndio.
2.8 PROPRIEDADES RADIOATIVAS
Nas instalações que operam processos físicos acompanhados de produção de radiações
e partículas de alta energia em laboratórios de pesquisa nuclear, dentre outros são construídos
anteparos e invólucros capazes de absorve-las para atender principalmente a segurança
humana. Antes o material era o chumbo, mas por ser muito caro foi substituído pelo concreto.
2.9 ADESÃO
É um problema que ocorre na aplicação de revestimento, pinturas e reparações. E tal
fato ocorre como consequência de acabamento superficial mais ou menos poroso, resultando
dos processos normais de fabricação do produto.
2.10 PROPRIEDADES ACÚSTICAS
O estudo das propriedades acústicas do concreto alcança progressiva importância com
respeito a dois aspectos fundamentais: como material de construção de edifícios, e seu
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comportamento em fase dos sons desempenha importante papel como condutor de sons e
ruídos ou como isolante ou amortecedor dos mesmos.
2.11 DURABILIDADE
A durabilidade dos elementos construtivos do concreto simples, armado e protendido,
é condicionada pelo eventual ataque de agentes agressivos a que estejam sujeitos durante a
sua vida em serviço. É um conceito que deve ser entendido em termos relativos,
proporcionados pelo conhecimento do comportamento desse material, sujeito a deterioração
em maior ou menor frente a determinadas situações.
2.12 PERMEABILIDADE
Sabemos que o concreto é um material obrigatoriamente poroso, portanto, os vazios
presentes são de origem diversa, excesso de água de mistura necessária à obtenção de
trabalhabilidade conveniente, diminuição de volume absoluto que acompanha a hidratação
dos constituintes do cimento, ar, eventualmente ou propositadamente arrastado, mecânicas,
etc.