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Materiais de Construção III
TC 034
Ministério da EducaçãoUniversidade Federal do ParanáSetor de Tecnologia
Prof. Laila Valduga Artigas 2013
Fibrocimento
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1. Introdução:
• fibrocimento: é um material à base de cimento, com adições minerais, sem agregados e com fibras de reforço distribuídas discretamente pela matriz;
Matriz de cimento Portland
Fibras minerais
Fibras sintéticas
Fibras vegetais
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Fibrocimento
≠
Cimento-amianto
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� Surgimento: 1938 (telhas);
� Uso mais expressivo na década de 70;
� Considerado a melhor solução para habitações populares (relação custo/benefício);
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� Fibras minerais;
� Fibras vegetais: problemas de durabilidade (às vezes, emprego conjunto com fibras sintéticas);
� Fibras sintéticas mais empregadas:
� Polivinil-álcool (PVA);
� Polipropileno (PP);
� Poliacrinolitrila (PAN).
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2. Matérias-primas
� Aglomerantes e cargas minerais;
� Fibras
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2.1 Aglomerantes e cargas minerais
� Cimento Portland: ingrediente de maior proporção em massa no fibrocimento;
� Utilização de adições minerais (geralmente sílica ativa) pelos efeitos físicos e químicos;
� Usualmente, em torno de 5% a 10% de sílica ativa: � melhorar as propriedades reológicas da mistura;� aumentar a plasticidade da massa no momento da
conformação.
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2.2 Fibras minerais
� Reforço com fibras:� aumento da resistência à tração ;
� aumento da resistência ao impacto;
� maior capacidade de absorção de energia.
� Tipo, distribuição, relação comprimento/diâmetro, durabilidade, grau de aderência:� determinam o comportamento mecânico e o
desempenho do compósito.
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� Amianto ou asbesto:
� Extraído de rochas compostas de silicatos de magnésio hidratados;
� 5 a 10% se encontram na forma fibrosa de interesse comercial.
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� Amianto ou asbesto:
� Alta resistência mecânica;� Incombustibilidade;� Boa qualidade isolante;� Durabilidade;� Flexibilidade;� Resistência à ataques químicos e biológicos;� Abundante na natureza;� Baixo custo.
Fonte:http://www.abrea.org.br
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� Propriedades da fibra:
� Resistência à tração: 560 a 750 MPa;
� Densidade: 2.200 a 2.600 kg/m3;
� Módulo de elasticidade: 164 GPa.
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� A fibra in natura é cancerígena;
� Pode causar:
� asbestose (enrijecimento do tecido pulmonar);
� câncer de pulmão;
� mesotelioma (tumor maligno que atinge o mesotélio – membrana que reveste o pulmão);
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L3
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Slide 12
L3 asbestose e cancer de pulmão atingem trabalhadores de fábricas e minas
mesotelioma atinge qualquer pessoa que entre em contato com a fibra, mesmo que ocasional e em pequena quantidadeLaila; 18/01/2013
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� Dois tipos de amianto:
� Amianto crisotila (3MgO . SiO2 . H2O) –
amianto branco;
� Amianto anfibólio (Na2O . Fe2O3 . O . SiO2) –
amianto azul ou marrom – proibido por Lei
Federal desde 1995 no Brasil.
L1
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Slide 13
L1 Europa, Japão e Eua proibem os dois tipos desde 1999Laila; 18/01/2013
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� Utilização, fabricação, comercialização e transporte do amianto crisotila no Brasil:� Regulamentados pela Lei Federal 9.055/95,
Decreto 2.350/95 e NR 15;
� NR 15: tolerância é de 2 fibras/cm3 em suspensão;
� 0,1 fibra/cm3 (indústria);
� 0,5 fibra/cm3 (mineração);
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� Discussão sobre proibição ou uso controlado : embate jurídico chegou ao STF.
� Proibição do uso de produtos contendo amianto no estado de SP foi emblemática;
� Na grande Curitiba há três fábricas: uma na capital, outra em Colombo e outra em São José dos Pinhais.
L2
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Slide 15
L2 Colombo (1975) maior fábrica do Brasil em trabalhadores (telhas, painéis, placas...).
Julho/2007: Lei em SP; Liminar em dezembro/2007; Agosto/2008: liminar suspensa, o processo foi para o STJ;
Projeto de Lei Nº 917 (SP), de 2009: em 10 anos, a concentração máxima de fibras no ar deverá chegar ao máximo de 0,05 fibras/cm³. Empresas serão controladas quanto à saúde dos trabalhadores. Se ok, fica mantido o controle, senão haverá proibição do uso;Laila; 18/01/2013
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MEV de fibras minerais de amianto
Fonte: Savastano Jr & Santos (2007)
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Minério de amianto.
Fonte: Imbralit (2010).
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Fibra de amianto em estado natural.
Fonte: Imbralit (2010).
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UFPR – TC 034 - Fibrocimento
2.2 Fibras poliméricas
� Geralmente PVA e PP:
� PVA: elevada resistência à tração, duráveis em meios alcalinos, alta adesão;
� PP: elevada resistência à tração, baixo módulo de elasticidade, fraca adesão àmatriz.
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UFPR – TC 034 - Fibrocimento
� Comprimento entre 6 e 12 mm;
� Empregadas em pequenas % (± 6% em volume);
� De 30% a 60% mais caras que as fibras minerais.
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UFPR – TC 034 - Fibrocimento
Micrografia de fibras de PP e seção
transversal
Micrografia de fibras de PVA e seção
transversal
Fonte: Savastano Jr & Santos (2007)
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UFPR – TC 034 - Fibrocimento
2.3 Fibras vegetais:
� Primeiras pesquisas na década de 80;
� Uso corrente na indústria de fibrocimento:� Polpas celulósicas de fibra longa;
� Polpas celulósicas de fibra curta: ainda em estudo;
� Pinus e, no Brasil, sisal e eucalipto;
� Produto natural: grande variabilidade (> 40%);
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UFPR – TC 034 - Fibrocimento
MEV de fibras de sisal
Fonte: Savastano Jr & Santos (2007)
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UFPR – TC 034 - Fibrocimento
3. Processos de fabricação
� Processo Magnani;
� Processo Hatschek.
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UFPR – TC 034 - Fibrocimento
Processo Magnani:
� Processo de fabricação de caixas d’água cilíndricas:� 250, 500 e 1000 l;
� H máx. = 797 mm; φ máx. = 1234 mm;
� Massa consistente (a:m � 1:1);
� Formada pela rotação de um molde.
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UFPR – TC 034 - Fibrocimento
Método Magnani para produção de caixas d’água. Matérias-primas: cimento Portland, material carbonático, polpa de celulose reciclada e fibras (poliméricas
ou de amianto).
Fonte: Savastano Jr & Santos (2007)
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UFPR – TC 034 - Fibrocimento
Processo Hatschek:
� Empregado para placas planas e onduladas;
� Telhas corrugadas, peças de concordância (rufos, cumeeiras e espigões), telhas estruturais para grandes vãos.
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UFPR – TC 034 - Fibrocimento
� Suspensão bem diluída de fibras, cimento e aditivos;
� Misturada em um tanque � cilindros rotatórios captam a pasta por sucção, removem a água e formam mantas ( ≅ 1 mm);
� Placas cimentícias são formadas a partir de diferentes camadas e conformadas no estado fresco.
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UFPR – TC 034 - Fibrocimento
� As fibras não podem sedimentar e aglomerar;
� Não podem ser respiráveis e mesmo em suspensão o processo é controlado;
� Podem receber cura ao ar, térmica ou autoclave.
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Método Hatschek para produção de placas planas e telhas onduladas.
Fonte: Savastano Jr & Santos (2007)
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UFPR – TC 034 - Fibrocimento
Método Hatschek para produção de placas planas e telhas onduladas. Máquina formadora e desenforme.
Fonte: Savastano Jr & Santos (2007)
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UFPR – TC 034 - Fibrocimento
4. Produtos de fibrocimento
� Caixas d’água, complementos e telhas (4 a 8 mm);
� Telhas podem receber pintura acrílica específica � melhorar o desempenho termoacústico da cobertura;
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UFPR – TC 034 - Fibrocimento
Normas referentes a telhas de fibrocimento:
� NBR 5640:1995 – Telha estrutural de fibrocimento;
� NBR 5642:1993 – Telha de fibrocimento – Verificação da impermeabilidade;
� NBR 5643:1983 – Telha de fibrocimento – Verificação da resistência a cargas uniformemente distribuídas;
NBR 6468:1993 – Telha de fibrocimento – Determinação da resistência à flexão;
�
NBR 6470:1993 – Telha de fibrocimento – Determinação da absorção de água;
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UFPR – TC 034 - Fibrocimento
� NBR 7196:1983 – Folha de telha ondulada de fibrocimento;
� NBR 7581:1983 – Telha ondulada de fibrocimento;
� NBR 8055:1985 – Parafusos, ganchos e pinos usados para a fixação de telhas de fibrocimento –Dimensões e tipos ;
� NBR 9066:1985 – Peças complementares para telhas onduladas de fibrocimento – Funções, tipos e dimensões – Padronização;
� NBR 12800:1993 – Telha de fibrocimento, tipo pequenas ondas – Especificação;
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UFPR – TC 034 - Fibrocimento
� NBR 12825:1993 – Telha de fibrocimento, tipo canal – Especificação;
� NBR 15210 – 1:2005 - Telha ondulada de fibrocimento sem amianto e seus acessórios - Parte 1 - Classificação e requisitos;
� NBR 15210 – 2:2005 - Telha ondulada de fibrocimento sem amianto e seus acessórios -Parte 2 – Ensaios;
� NBR 15210 – 3:2005 - Telha ondulada de fibrocimento sem amianto e seus acessórios -Parte 3 – Amostragem e inspeção.
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UFPR – TC 034 - Fibrocimento
Normas referentes a reservatórios de água e tubos em fibrocimento:
� NBR 13194:2006 - Reservatório de fibrocimento para água potável - Estocagem, montagem e manutenção;
� NBR 5649:2006 - Reservatório de fibrocimento para água potável – Requisitos;
� NBR 5650:2006 - Reservatório de fibrocimento para água potável - Verificação da estanqueidade e determinação dos volumes útil e efetivo;
� NBR 6464:1983 - Tubo de fibrocimento - Determinação da resistência à compressão diametral.
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NBR 7196/83: Sobre projeto e execução de coberturas e fechamento laterais
� Uso de tábuas (instaladores);
� Cuidar para não gerar trincas na fixação;
� Deixar folga (movimentações térmicas);
� Furação a uma distância > 50 mm da extremidade da telha;
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� Furação na 2ª e 5ª onda da telha, com parafusos, pinos ou pregos.
Uso de apoio para os pés.
Fonte: Imbralit (2010).
Fixação na 2ª e 5ª onda.
Fonte: Savastano Jr & Santos (2007)
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5. Características gerais do fibrocimento:
Ensaio de flexão e envelhecimento acelerado.
Fonte: Savastano Jr & Santos (2007)
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5.1 Microestrutura:
� Zona de transição (interface): matriz/fibra;
� Forma das fibras, rugosidade e fibrilação:
� Influenciam a energia da fratura da fibra e no arrancamento.
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5.2 Propriedades físicas e mecânicas:
� Físicas:� Condutibilidade térmica;� Dilatação térmica;� Dilatação por absorção;� Resistência ao fogo;� Resistência à ataques químicos;� Isolamento acústico.
� Mecânicas:� Resistência à tração na flexão;� Módulo de elasticidade.
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5.3 Durabilidade:
� Fibrocimento com amianto: altamente resistente às intempéries;
� Fibrocimento sem amianto:� Ciclos de calor e chuva;
� Fibras PP e PVA: duráveis na matriz alcalina;
� Fibras celulósicas: objeto de estudo;
� Matriz cimentícia também sofre degradações.
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6. Referências
• Materiais de Construção Civil – IBRACON. Editor: Geraldo Chechela Isaía. Volume 2. Capítulo 29 – autores: Savastano Jr & Santos.
• Eternit: CD institucional.
• Imbralit. Banco de Imagens. Em: http://www.imbralit.com.br. Acessado em: 02/08/10, às 9:32h.