AULA 5 Fibrocimento
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Prof. Dr. Rui Barbosa de Souza
FIBROCIMENTOINFLUÊNCIA DAS PROPRIEDADES DO CIMENTO NO DESEMPENHO FINAL
DO PRODUTO
Doutorado – Escola Politécnica da USP (Prof. Vanderley John)Laboratório de Microestrutura e Ecoeficiência
Projeto – Aprimoramento de processos industriais paramelhoria de novas tecnologias de produção de fibrocimentoPoli-USP/Infibra/Imbralit
Professor – Universidade São Judas Tadeu
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O QUE É FIBROCIMENTO?
O fibrocimento é um material à base de cimento, com adições minerais(pozolânicas e/ou calcíticas), sem agregados e com fibras de reforço
distribuídas discretamente pela matriz.
cimento água fibras
PVAPP
PANamianto
vegetais(celulose)
PASTA DE CIMENTO FIBRAS DE REFORÇO
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O QUE É FIBROCIMENTO?
O fibrocimento é um material à base de cimento, com adições minerais(pozolânicas e/ou calcíticas), sem agregados e com fibras de reforço
distribuídas discretamente pela matriz.
cimento água fibras
PVAPP
PANamianto
pozolana filler
calcário sílicacinza
escória
PASTA DE CIMENTO FIBRAS DE REFORÇO
vegetais(celulose)
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PRODUTOS
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PRODUTOS – Telhas (placas corrugadas)
SAVASTANO Jr, H.; SANTOS, S.F. Produtos de fibrocimento. In. ISAIA, G.C. Materiais de Construção Civil e
Princípios de Ciência e Engenharia de Materiais. São Paulo, Instituto Brasileiro do Concreto IBRACON, v.1 &v.2, 1700 p. 2007.
90%da produção
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MERCADO DO FIBROCIMENTO
10 mil empregos diretos (200 mil indiretos)
1,9 milhão de t/ano – produção de telhas e caixasd’água de fibrocimento com amianto (77% da capacidadeinstalada de 2,5 milhões de t/ano, estimada para 2006)
R$ 2 bilhões – movimentação ao longo de toda acadeia produtiva (Essa produção está concentrada em 12 empresas,
detentoras de 25 fábricas)
Eternit. Perfil corporativo. Eternit, São Paulo, 2006.
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MERCADO DO FIBROCIMENTO
Mercado total de coberturas:
SILVA, A. L. G.; ETULAIN, C. R. Avaliação do impacto econômico da proibição do uso do amianto naConstrução Civil no Brasil . Relatório final de pesquisa, Unicamp, 2010.
Apesar da sua grande utilização, esta é mais concentrada na população de baixa renda,que consome cerca de 50% do fibrocimento produzido no Brasil (DIAS, C. M. R.; GIORDANO,B. L.; JOHN, V. M. Materiais bioinspirados. Uma solução inovadora na tecnologia de produção de telhas defibrocimento. p.6, 2008. São Paulo).
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MERCADO DO FIBROCIMENTO
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AMIANTO
O amianto ou asbesto é uma fibra mineral natural sedosa,com propriedades físico-químicas como:
alta resistência mecânica,
incombustibilidade,boa qualidade isolante,
durabilidade,
flexibilidade,
resistência ao ataque de ácidos, álcalis e bactérias,
facilidade de ser tecida,
abundância na natureza,
baixo custo.
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AMIANTO
Problemas com os anfibólios foram reportados desde a década de 1970no Brasil. No entanto, o uso de anfibólios no país foi somente e
discutido na Organização Internacional do Trabalho, na convenção 162,promulgada pelo decreto nº 126, de 22 de maio de 1991. Finalmente o
Congresso Nacional decretou a proibição deste material pela Lei Federalnº9.055 de 1º de junho de 1995.
Quase todos os países europeus, o Japão e os Estados Unidosdescontinuaram o uso de qualquer tipo de amianto desde o início da
década de 1990.
Crisotilas – 3MgOSiO2H
2O
Anfibólios – Na2OFe2O3OSiO2
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AMIANTO
Problemas com os anfibólios foram reportados desde a década de 1970no Brasil. No entanto, o uso de anfibólios no país foi somente e
discutido na Organização Internacional do Trabalho, na convenção 162,promulgada pelo decreto nº 126, de 22 de maio de 1991. Finalmente o
Congresso Nacional decretou a proibição deste material pela Lei Federalnº9.055 de 1º de junho de 1995.
Quase todos os países europeus, o Japão e os Estados Unidosdescontinuaram o uso de qualquer tipo de amianto desde o início da
década de 1990.
Crisotilas – 3MgOSiO2H
2O
Anfibólios – Na2OFe2O3OSiO2
FIBRA DE AMIANTO é considerada cancerígena
(desenvolve asbestose, que evolui para câncer)
pela Organização Mundial da Saúde
IVANOV, I. D.; STRAIF, K. Prevention of Occupation al Cancer. The Global OccupationalHealth Network, v. 11, p. 1-15, 2006.
Risco à saúde: Respirável
Bio-persistente Pontiaguda
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AMIANTO CRISOTILA
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AMIANTO CRISOTILA
GIANNASI, F.; THÉBAUD-MONY, A. Occupation exposures to asbestos in Brazil. International Journal ofOccupational na Enviromental Health, Philadelphia, v.3, n.2, p.150-157, 1997.
O avanço da legislação restritiva ao uso do amianto tem sido o principal indutor de
novas tecnologias substitutas, as quais, via de regra, têm conseguido manter, com baseem soluções tecnológicas inovadoras, a presença dos fibrocimentos sem amianto no
mercado da construção em diversos países.
http://www.brasilit.com.br
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AMIANTO CRISOTILA
Brasil
Ministério da saúde e do trabalho têm
portarias que regulamentam o manuseio do
amiantohttp://www.brasilit.com.brArtigo 196 da constituição – em se tratando de saúde, tanto a união,
como estado, como municípios podem legislar isoladamente.
Estados brasileiros
Proibido o uso do amianto em 5 estados:
RS, PE, RJ, SP, MT
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FIBROCIMENTO NT (SEM AMIANTO)
Produtos de fibrocimento sem amianto, reforçados com fibras sintéticase polpa de celulose, curado ao ar, podem ser encontrados no mercado
brasileiro atualmente.
O surgimento de fibrocimento sem amianto tem-se consolidado pela
implantação de normas vigentes:
NBR15210 – Placas corrugadas para cobertura
projeto 18:406.03 – Placas planas (em fase de elaboração)
Non-asbestos Technology
FIBROCIMENTO CRFS (SEM AMIANTO)Cimento Reforçado com Fios Sintéticos
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FIBRAS
As fibras vegetais, como reforço de matrizes frágeis à basede materiais cimentícios, têm despertado grande interesse,
por causa de:
seu baixo custo,
disponibilidade,
economia de energia,
preservação ambiental.
No entanto, a viabilização do emprego de fibras vegetais,especialmente na forma de polpas de celulose, comoreforço passa por problemas de durabilidade. Para se
contornar este problema, com a decomposição químicadessas fibras vegetais, a solução mundialmente encontrada
foi o seu emprego conjunto com outras fibras sintéticaspara reforço.
DE REFORÇO
Amianto
Vegetais
Poliméricas
FIBROCIMENTO NT
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FIBRAS
As fibras sintéticas usualmente empregadas são as de:
polivinil-alcool (PVA),
polipropileno (PP),
poliacrinolitrila (PAN).
As fibras sintéticas são cortadas com comprimento entre6mm e 12mm, empregam-se em pequenas porcentagensem volume e se distribuem aleatoriamente ou com certograu de orientação na matriz, dependendo do processo
utilizado.
DE REFORÇO
Amianto
Vegetais
Poliméricas
FIBROCIMENTO NT
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FIBRASDE REFORÇO
Amianto
Vegetais
Poliméricas
FIBROCIMENTO NTFibras de PVA:
Elevada resistência mecânica,São duráveis em meio alcalino,
Têm alta adesão à matriz cimentícia (graçasà sua maior molhabilidade),
Custo maior (importadas do Japão e China).
Fibras de PP:
Menor resistência mecânica à tração,
Menor módulo de elasticidade,
Fraca adesão à matriz de cimento,
Menor custo (produzidas no Brasil)
As fibras de PVA e PP representam parcela elevada do custo
final do componente produzido, apesar dos pequenosteores utilizados (geralmente inferiores a 6% em volume).
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PP
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PVA
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COMO É FABRICADO O FIBROCIMENTO?
Processo Magnani
O processo de fabricação industrial de caixasd’água com formato tronco-cônico.
A massa fresca de fibrocimento: consistente
(concentração de sólidos é de aproximadamente 1:1)
Aplicada em uma única camada sobre o molde
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FABRICAÇÃOCAIXAS D’ÁGUA – PROCESSO MAGNANI
SAVASTANO Jr, H.; SANTOS, S.F. Produtos de fibrocimento. In. ISAIA, G.C. Materiais de Construção Civil e
Princípios de Ciência e Engenharia de Materiais. São Paulo, Instituto Brasileiro do Concreto IBRACON, v.1 &v.2, 1700 p. 2007.
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Processo Hatschek
O processo mais empregado na produção deplacas planas e onduladas de fibrocimento.
COMO É FABRICADO O FIBROCIMENTO?
A massa fresca de fibrocimento: fluida
(concentração de sólidos varia entre 40 e 230g/litro)
Aplicada em várias camadas
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FABRICAÇÃOPLACAS PLANAS E CORRUGADAS – PROCESSO HATSCHEK
DIAS, C. M. R. Fibrocimento com gradação funcional . So Paulo: Escola Politécnica da Universidade de SãoPaulo, 2011
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FABRICAÇÃOPLACAS PLANAS E CORRUGADAS – PROCESSO HATSCHEK
TONOLI, G.H.D. Aspectos produtivos e análise do desempenho do fibrocimento sem amianto no
desenvolvimento de tecnologia para telhas onduladas. Pirassununga: Faculdade de Zootecnia e Engenhariade Alimentos – Universidade de São Paulo, 2006.
Refino das fibras de celulose
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FABRICAÇÃOPLACAS PLANAS E CORRUGADAS – PROCESSO HATSCHEK
http://www.designabs.com.vn
Refino das fibras de celulose
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FABRICAÇÃOPLACAS PLANAS E CORRUGADAS – PROCESSO HATSCHEK
Mistura da suspensão reativa
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http://www.mfl-fc.at/MFLEquipment/MFLEquipment.htm
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http://www.mfl-fc.at/MFLEquipment/MFLEquipment.htm
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FABRICAÇÃOPLACAS PLANAS E CORRUGADAS – PROCESSO HATSCHEK
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http://www.mfl-fc.at/MFLEquipment/MFLEquipment.htm
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http://www.mfl-fc.at/MFLEquipment/MFLEquipment.htm
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FABRICAÇÃOPLACAS PLANAS E CORRUGADAS – PROCESSO HATSCHEK
SAVASTANO Jr, H.; SANTOS, S.F. Produtos de fibrocimento. In. ISAIA, G.C. Materiais de Construção Civil e
Princípios de Ciência e Engenharia de Materiais. São Paulo, Instituto Brasileiro do Concreto IBRACON, v.1 &v.2, 1700 p. 2007.
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CURAPLACAS PLANAS E CORRUGADAS – PROCESSO HATSCHEK
Brasil
Cura inicial ao ar, em pátios cobertos e com umidade
relativa elevada
Aproveita-se o calor de hidratação liberado nas
primeiras horas após a fabricação
Mercado InternacionalTelhas recém-fabricadas são prensadas
Cura térmica em autoclave
Possibilidade de se trabalhar com reforço de 100% de polpa
celulósica, uso de sílica cristalina (quartzo) finamente moída, emsubstituição parcial do cimento Portland (da ordem de 50%)
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FIBROCIMENTO
ELEVADA tenacidade
Suspensão reativa (grande quantidade de água)
ELEVADO consumo de cimento
PARTICULARIDADES IMPORTANTES DESTE COMPÓSITO
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FIBROCIMENTOCOMPÓSITO CIMENTÍCIO COM TENACIDADE
Figura – Comportamentos típicos detensão/deformação da pasta de cimento,agregado e concreto
MEHTA, P.; MONTEIRO, P. Concreto: microestrutura, propriedades e materiais. 3 ed. So Paulo: Ibracon,2008
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FIBROCIMENTOCOMPÓSITO CIMENTÍCIO COM TENACIDADE
Figura – Comportamentos típicos detensão/deformação da pasta de cimento,agregado e concreto
MEHTA, P.; MONTEIRO, P. Concreto: microestrutura, propriedades e materiais. 3 ed. So Paulo: Ibracon,2008
AGREGADOPropriedades cerâmicas
PASTA DE CIMENTOPropriedades cerâmicas
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Cerâmicas
As cerâmicas são formadas por espécies químicasmetálicas e não-metálicas, com ligações iônicas ecovalentes com elétrons ligados em posições definidas e fixas, oque lhes confere propriedades características.
Isolantes de eletricidade e de calor
Resistentes a altas temperaturas e ambientes rudes
Elevada resistência mecânica, mas frágeis
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INTERFACE
MEHTA, P.; MONTEIRO, P. Concreto: microestrutura, propriedades e materiais. 3 ed. So Paulo: Ibracon,2008
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Polímeros
Os polímeros são macromoléculas orgânicas formadaspela união de substâncias simples, chamadas monômeros,formando moléculas de cadeia longa com grupos repetitivos queapresentam ligação covalente. Os principais elementos destascadeias são: carbono, hidrogênio, oxigênio, nitrogênio e outros
elementos não metálicos.As cadeias poliméricas se unementre si por ligações secundárias (forças de van der Waals).
Baixa resistência mecânica
Alta deformação plástica
Baixa densidade
Facilidade de conformação
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TENACIDADE
De acordo com a teoria dos compósitos, a interface (que é a região
de contato entre a fibra e a matriz) desenvolve uma função
importante na transmissão da tensão entre as duas fases, no
aumento da energia de fratura do compósito e no deslocamento dasfissuras.
ORIGEM NA INTERFACE DAS FASES DO COMPÓSITO
SAVASTANO Jr, H.; SANTOS, S.F. Produtos de fibrocimento. In. ISAIA, G.C. Materiais de Construção Civil e
Princípios de Ciência e Engenharia de Materiais. São Paulo, Instituto Brasileiro do Concreto IBRACON, v.1 &v.2, 1700 p. 2007.
Ligações muito fortes
entre fibras e matrizLigações fracas entre
fibras e matriz
Material frágil com grande
resistência Material com menores resistências
e altas energias específicas
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TENACIDADEFIBROCIMENTO COM AMIANTO X FIBROCIMENTO NT
DIAS, C. M. R. Fibrocimento com gradação funcional . So Paulo: Escola Politécnica da Universidade de SãoPaulo, 2011
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TENACIDADEFIBROCIMENTO COM AMIANTO X FIBROCIMENTO NT
SAVASTANO Jr, H.; SANTOS, S.F. Produtos de fibrocimento. In. ISAIA, G.C. Materiais de Construção Civil e
Princípios de Ciência e Engenharia de Materiais. São Paulo, Instituto Brasileiro do Concreto IBRACON, v.1 &v.2, 1700 p. 2007.
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ELEVADA tenacidade
Suspensão reativa (grande quantidade de água)
ELEVADO consumo de cimento
FIBROCIMENTOPARTICULARIDADES IMPORTANTES DESTE COMPÓSITO
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Concentração de Sólidos (g/litro)
FIBROCIMENTOSUSPENSÃO REATIVA DILUÍDA
CONCRETO FIBROCIMENTO
1500(A/C = 0,5) 40 A 230
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0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
0 10 20 30 40 50 60 70
F l u x o d e c a l o r ( W / k
g )
Tempo (horas)
a/c = 0,2
a/c = 0,5
230 g/l (masseira)
180 g/l (retalheira)
100 g/l (caixa e mixer)
40 g/l (cone)
FIBROCIMENTOSUSPENSÃO REATIVA DILUÍDA
concentração (g/ml) 40 100 180 230 1494 2044a/c 41,05 16,05 8,64 6,63 0,50 0,20
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0,5
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1,5
2,0
2,5
0 10 20 30 40 50 60 70
F l u x o d e c a l o r ( W /
k g )
Tempo (horas)
a/c = 0,2
a/c = 0,5
230 g/l (masseira)
180 g/l (retalheira)
100 g/l (caixa e mixer)40 g/l (cone)
FIBROCIMENTOSUSPENSÃO REATIVA DILUÍDA
concentração (g/ml) 40 100 180 230 1494 2044a/c 41,05 16,05 8,64 6,63 0,50 0,20
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ELEVADA tenacidade
Suspensão reativa (grande quantidade de água)
ELEVADO consumo de cimento
FIBROCIMENTOPARTICULARIDADES IMPORTANTES DESTE COMPÓSITO
Ã
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COMPOSIÇÃO
Objetivo adicional de melhorar as propriedades reológicas da mistura e aumentar aplasticidade da massa no momento da conformação dos perfis corrugados. No
entanto, algumas adições são de difícil dispersão, especialmente se disponível para
consumo na forma pré-adensada.
CIMENTO
60 – 80%POZOLANA/FILLER
5 – 30%FIBRAS
5 – 10%ÁGUA
SílicaCinza
Calcário PVAPP
PAN
Celulose
O CO O C O
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ELEVADO CONSUMO DE CIMENTO
Concreto convencionalAté 30% de cimento em
sua formulação(Damineli et al., 2010)
FibrocimentoAté 80% de cimento em
sua formulação(Dias et al., 2009)
DAMINELI, B. L. et al. Measuring the eco-efficiency of cement use. Cement and Concrete Composites , v. 32,n. 8, p. 555– 562, set. 2010.
DIAS, C. M. R. et al. Mixture Screening Design to Choose Formulations for Functionally Graded Fiber Cements.Materials Science Forum , v. 631-632, p. 65– 70, out. 2009.
CONSUMO DE CIMENTO NO CONCRETO X FIBROCIMENTO
ELEVADO CONSUMO DE CIMENTO
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ELEVADO CONSUMO DE CIMENTO
Resistência mecânica
Calor de hidratação
Necessidade de cura
Retração plástica
Retração por secagem
EFEITO DO CIMENTO NAS PROPRIEDADES DO COMPÓSITO
Alto consumo de cimento énecessário para que os
artefatos (esbeltos,
solicitados à flexão) atinjamresistência adequada
Matriz cimentícia – Bom desempenho à compressão
Artefatos de fibrocimento – Normalmente solicitados à flexão
ELEVADO CONSUMO DE CIMENTO
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ELEVADO CONSUMO DE CIMENTO
Resistência mecânica
Calor de hidratação
Necessidade de cura
Retração plástica
Retração por secagem
EFEITOS DO CIMENTO NAS PROPRIEDADES DO COMPÓSITO
Calor de hidrataçãoliberado é grande,
interferindo na cura. Acelera as reaçõesquímicas, mas causavariação volumétrica
23°C
60°C
ELEVADO CONSUMO DE CIMENTO
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ELEVADO CONSUMO DE CIMENTO
Resistência mecânica
Calor de hidratação
Necessidade de cura
Retração plástica
Retração por secagem
EFEITOS DO CIMENTO NAS PROPRIEDADES DO COMPÓSITO
Calor de hidrataçãoliberado é grande,
interferindo na cura. Acelera as reaçõesquímicas, mas causavariação volumétrica
ELEVADO CONSUMO DE CIMENTO
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ELEVADO CONSUMO DE CIMENTO
Resistência mecânica
Calor de hidratação
Necessidade de cura
Retração plástica
Retração por secagem
EFEITOS DO CIMENTO NAS PROPRIEDADES DO COMPÓSITO
Há grande quantidade deágua no compósito no
estado fresco: Cura
Reologia adequadaMuitos finos (retenção)
ELEVADO CONSUMO DE CIMENTO
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ELEVADO CONSUMO DE CIMENTO
Resistência mecânica
Calor de hidratação
Necessidade de cura
Retração plástica
Retração por secagem
EFEITOS DO CIMENTO NAS PROPRIEDADES DO COMPÓSITO
CRÍTICO !
Propriedades do cimento GRANDE influência nesta retração
ELEVADO CONSUMO DE CIMENTO
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ELEVADO CONSUMO DE CIMENTORETRAÇÃO PLÁSTICA
Tipo de retração Descrição Origem Plástica Toda a retração que ocorre no compósito cimentício
quando este se encontra no estado fresco.
Secagem
Reação química de hidratação
Autossecagem
SLOWIK, V.; SCHMIDT, M.; FRITZSCH, R. Capillary pressure in fresh cement-based materials and identificationof the air entry value. Cement and Concrete Composites , v. 30, n. 7, p. 557 – 565, ago. 2008.
ELEVADO CONSUMO DE CIMENTO
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ELEVADO CONSUMO DE CIMENTORETRAÇÃO PLÁSTICA
Tipo de retração Descrição Origem Plástica Toda a retração que ocorre no compósito cimentício
quando este se encontra no estado fresco.
Secagem
Reação química de hidratação
Autossecagem
Reação de hidratação Retração Química
2C 3S + 6H → C 3S2H3 + 3CH
Massa 456,63 108,09 342,45 222,28
Densidade 3,13 1,00 2,63 2,23
Volume 145,89 108,29 130,21 99,68
9,56%Δ volume 254,18 → 229,88
2C 2S + 4H → C 3S2H3 + CH
Massa 344,48 72,06 342,45 74,09
Densidade 3,28 1,00 2,63 2,23
Volume 105,02 72,19 130,21 33,237,78%
Δ volume 177,21 → 163,43
ELEVADO CONSUMO DE CIMENTO
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ELEVADO CONSUMO DE CIMENTORETRAÇÃO PLÁSTICA
Tipo de retração Descrição Origem Plástica Toda a retração que ocorre no compósito cimentício
quando este se encontra no estado fresco.
Secagem
Reação química de hidratação
Autossecagem
HANEHARA, S.; HIRAO, H.; UCHIKAWA, H. Relationships between autogenous shrinkage, and themicrostructure and humidity changes at inner part of hardened cement past at early age. Autogenous
shrinkage of concrete: proceedings of the international workshop on autogenous shrinkage of concrete“
Autoshrink ’
98”.
Anais... In: INTERNATIONAL WORKSHOP ON AUTOGENOUS SHRINKAGE OF CONCRETE“AUTOSHRINK’ 98”. Hiroshima: Ei-ichi Tazawa, 1999.
ELEVADO CONSUMO DE CIMENTO
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ELEVADO CONSUMO DE CIMENTO
Resistência mecânica
Calor de hidratação
Necessidade de cura
Retração plástica
Retração por secagem
EFEITOS DO CIMENTO NAS PROPRIEDADES DO COMPÓSITO
CRÍTICO !
Propriedades do cimento GRANDE influência nesta retração
Mas alterações volumétricasacontecem no estado fresco
ELEVADO CONSUMO DE CIMENTO
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60/80
ELEVADO CONSUMO DE CIMENTO
Resistência mecânica
Calor de hidratação
Necessidade de cura
Retração plástica
Retração por secagem
EFEITOS DO CIMENTO NAS PROPRIEDADES DO COMPÓSITO
CRÍTICO ! Grande potencial de danos
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Fissuras na borda das telhas
SOUZA, R. B. ; JOHN, V. M. . THE INFLUENCE OF SILICA FUME ON THE DRYING SHRINKAGE OF FIBERCEMENT REINFORCED WITH PVA FIBERS. In: International Inorganic-Bonded Fiber Composites Conference,
2010, Aalborg. Proceedings - International Inorganic-Bonded Fiber Composites Conference. Aalborg : AalborgUniversity, 2010. v. 1.
RISCO DE FISSURAÇÃO
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Fatoresimportantes que
influenciam o riscode fissuração
Retração por secagem
Velocidade de secagem
Resistência à tração
Módulo elástico
Relaxação
Retração térmica
RISCO DE FISSURAÇÃO
SOUZA, R. B. ; JOHN, V. M. . THE INFLUENCE OF SILICA FUME ON THE DRYING SHRINKAGE OF FIBERCEMENT REINFORCED WITH PVA FIBERS. In: International Inorganic-Bonded Fiber Composites Conference,
2010, Aalborg. Proceedings - International Inorganic-Bonded Fiber Composites Conference. Aalborg : AalborgUniversity, 2010. v. 1.
RISCO DE FISSURAÇÃO Size distribution of pores
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RISCO DE FISSURAÇÃO Size distribution of pores
Poros menores
que 0.05 µm
causam tensão
capilar que
gera retração
ELEVADO CONSUMO DE CIMENTO
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ELEVADO CONSUMO DE CIMENTOEFEITOS DO CIMENTO NAS PROPRIEDADES DO COMPÓSITO
ELEVADO CONSUMO DE CIMENTO
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ELEVADO CONSUMO DE CIMENTOEFEITOS DO CIMENTO NAS PROPRIEDADES DO COMPÓSITO
1. GRANDE POROSIDADE CAPILAR
2. GRANDE QUANTIDADE DE C-S-H
Sabendo que os poros existentes entre as lamelas do C-S-H geram tensãocapaz de produzir retração no compósito, nota-se que o elevado
consumo de cimento torna o fibrocimento muito mais suscetível à
retração por secagem quando comparado a um concreto
Tipo de retração Descrição Origem
por Secagem Retração que ocorre em qualquer tempo, devido à perda de
umidade do compósito cimentício para o ambiente.
Secagem
Equação de Laplace
raio do poro
tensão superficial do líquido
ELEVADO CONSUMO DE CIMENTO
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ELEVADO CONSUMO DE CIMENTOEFEITOS DO CIMENTO NAS PROPRIEDADES DO COMPÓSITO
Tipo de retração Descrição Origem
por Secagem Retração que ocorre em qualquer tempo, devido à perda de
umidade do compósito cimentício para o ambiente.
Secagem
Poro que geramretração
MEHTA, P.; MONTEIRO, P. Concreto: microestrutura, propriedades e materiais. 3 ed. So Paulo: Ibracon,2008
ELEVADO CONSUMO DE CIMENTO
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ELEVADO CONSUMO DE CIMENTOEFEITOS DO CIMENTO NAS PROPRIEDADES DO COMPÓSITO
Tipo de retração Descrição Origem
por Secagem Retração que ocorre em qualquer tempo, devido à perda de
umidade do compósito cimentício para o ambiente.
Secagem
Grande quantidade de água nasprimeiras idades
Grande quantidade de cimentoPortland
GRANDE RETRAÇÃO POR SECAGEM
ELEVADO CONSUMO DE CIMENTO
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ELEVADO CONSUMO DE CIMENTOEFEITOS DO CIMENTO NAS PROPRIEDADES DO COMPÓSITO
Tese de doutorado – Rui Barbosa de Souza
-3,5
-3,0
-2,5
-2,0
-1,5
-1,0
-0,5
0,0
0 5 10 15 20 25 30
R e t r a ç ã o ( m m / m )
Tempo (dias)
CP II-E-32
CP II-F-32
CP III-40
CP IV-32
ELEVADO CONSUMO DE CIMENTO
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ELEVADO CONSUMO DE CIMENTOEFEITOS DO CIMENTO NAS PROPRIEDADES DO COMPÓSITO
0
2
4
6
8
0 5 10 15 20 25 30
R e t r a ç ã o p o r
s e c a g e m ( m m / m )
Tempo (dias)
CPII-F
CPII-F+E
GIORDANO, B. L. ; SOUZA, R. B. ; JOHN, V. M. . Influência do ligante na retração por secagem em fibrocimento. Ambiente Construído (Online), v. 9, p. 7-16, 2009.
CONTROLE DA RETRAÇÃO
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CONTROLE DA RETRAÇÃOADITIVO REDUTOR DE RETRAÇÃO
Equação de Laplace
raio do poro
tensão superficial do líquido
ADITIVO REDUTOR DE RETRAÇÃO
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Variáveis
ADITIVO REDUTOR DE RETRAÇÃOEFEITO DO SRA ECLIPSE NA RETRAÇÃO
-4,0
-3,5
-3,0
-2,5
-2,0
-1,5
-1,0
-0,5
0,0
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
R e t r a ç ã o ( m m / m
)
Tempo de secagem (dias)
Referência
Eclipse
14 dias 2,86 mm/m
14 dias 1,78 mm/mREDUÇÃO DE 38%
42 dias 3,26 mm/m
42 dias 2,01 mm/mREDUÇÃO DE 38%
5 dias 2,63 mm/m
5 dias 1,66 mm/m
REDUÇÃO
DE
37%
POTENCIAL DE REDUÇÃO DA TENSÃO SUPERFICIAL
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0
5
10
15
20
25
30
35
4045
50
55
60
6570
75
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
T e n s ã o s u p e r f i c i a l ( m
N / m )
Teor de aditivo (%)
eclipse (11μl)
eclipse (14μl)
ÁGUA (72 mN/m)
POTENCIAL DE REDUÇÃO DA TENSÃO SUPERFICIAL
CONSIDERAÇÕES FINAIS
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CONSIDERAÇÕES FINAISEFEITOS DO CIMENTO NAS PROPRIEDADES DO COMPÓSITO
A mensagem principal desta apresentação é mostrar que ofibrocimento é um compósito cimentício comparticularidades importantes, como:
Grande tenacidade (bom)Processo de fabricação diferenciadoGrande consumo de cimento (herdando efeitos bons e
ruins do cimento)
O fibrocimento é muito dependente das propriedades docimento, devido ao alto consumo, ou seja, variações nofornecimento desta matéria-prima gera grandesperturbações na produção dos artefatos
CONSIDERAÇÕES FINAIS
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CONSIDERAÇÕES FINAISEFEITOS DO CIMENTO NAS PROPRIEDADES DO COMPÓSITO
A retração por secagem, que causa fissuração nas telhas, éo principal problema enfrentado pela indústria defibrocimento, sendo esta propriedade fortemente
influenciada pelas propriedades do cimento.
ESTUDO DE CASO
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ESTUDO DE CASOFIBROCIMENTO DE PRODUTORES DO BRASIL (65% DO MERCADO)
INDICADORES DE DESEMPENHO
NBR 15498
Placa plana cimentícia sem amianto – Requisitos e métodos de ensaio
1. Resistência à tração na flexão
2. Variação dimensional por imersão e secagem
Preparação das amostras
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Preparação das amostras Armazenamento das amostras antes do ensaio de flexão
Estado de equilíbrio
Condição de manutenção dos corpos-de-prova ematmosfera controlada
7 dias
23°C (± 5°C)UR 50% (± 10%)
Estado saturado
Condição dos corpos-de-prova imersos em água
24 horasao menos 5°C
Classe B
Classe A
As placas da Classe B sãoindicadas para
APLICAÇÕES INTERNASe aplicações externas não
sujeitas à ação direta de sol,chuva, calor e umidade
As placas da Classe A sãoindicadas para
APLICAÇÕES EXTERNASsujeitas à ação direta de sol,
chuva, calor e umidade
Flexão N R /R ≥ 0 5
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0
100
200
300
400
500
600
700
0 20 40 60
C a r g a ( N
)
Flecha (mm)
ETE5_longitudinalETE6_longitudinal
ETE7_transversal
ETE8_transversal
0
100
200
300
400
500
600
700
0 20 40 60
C a r g a ( N )
Flecha (mm)
BRA5_longitudinalBRA6_longitudinal
BRA7_transversal
BRA8_transversal
FlexãoEstado saturado
Am1 Am2
emédia = 6,04mm emédia = 6,17mm
Rt /Rl = 0,33 Rt /Rl = 0,53
Norma: Rt /Rl ≥ 0,5
Flexão N R /R ≥ 0 5
-
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0
100
200
300
400
500
600
700
0 20 40 60
C a r g a ( N
)
Flecha (mm)
INF5_longitudinalINF6_longitudinal
INF7_transversal
INF8_transversal
0
100
200
300
400
500
600
700
0 20 40 60
C a r g a ( N )
Flecha (mm)
IMB5_longitudinalIMB6_longitudinal
IMB7_transversal
IMB8_transversal
FlexãoEstado saturado
Am3 Am4
emédia = 6,07mm emédia = 6,50mm
Rt /Rl = 0,55 Rt /Rl = 0,58
Norma: Rt /Rl ≥ 0,5
FlexãoCategoria Placas da Classe A Placas da Classe B
1 --- 4 MPa
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Flexão 1 4 MPa2 4 MPa 7 MPa
3 7 MPa 10 MPa
4 13 MPa 16 MPa
5 18 MPa 22 MPa
7,51
9,10
5,35
8,10
11,18
13,66
8,15
14,79
0
2
4
6
8
10
12
14
16
R
f ( M P a )
saturado
equilíbrio
Resistência à tração na flexão R f
Retração por secagem
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Retração por secagemRetração e Perda de massa
2,31
3,51
4,88
3,67
24,7%
21,2%
34,1%
26,2%
0%
5%
10%
15%
20%
25%
30%
35%
40%
45%
50%
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
P e r d a d e m a s s a ( % )
R e t r a ç ã o ( m m / m
)
RETRAÇÃO
PERDA DE MASSA