Introdução à disciplina de Materiais da Construção Civil PDF

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Resumo da aula de Introdução à disciplina de Materiais da Construção Civil da disciplina de Materiais de construção civil I....

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Introdução à disciplina de Materiais da Construção Civil Há um certo descuido do estudante ao dedicar‐se mais as disciplinas que exijam maior raciocínio. Motivos: 

A disciplina é quase em sua totalidade descritiva;



De fácil compreensão;



Requer um trabalho maior de memorização;



A princípio, o aluno não vê grande aplicabilidade no seu dia‐a‐dia.

Não basta saber calcular uma viga ou laje. É necessário que o Engenheiro saiba escolher os materiais constituintes do concreto mais adequados. Saber dosar este materiais e obter um traço que atenda as necessidades e premissas do projeto. Após esta análise, será necessário controlar a preparação do concreto, acompanhar o seu lançamento e por fim a cura. Disciplinas tais como: Resistência dos Materiais, Mecânica, Estática entre outras, nos fornecerão subsídios para conhecer como, por exemplo, as tensões internas e forças externas da estrutura a ser estudada .Já o conhecimento em materiais de construção civil, irá nos dizer como esta estrutura suportará estas tensões. Ao pensarmos em Materiais da Construção, devemos ter em mente características referentes à solidez, durabilidade, custo e acabamento da obra. Exemplo: o revestimento de uma parede pode ser feito com diferentes materiais e cada um deles nos fornecerá um tipo de acabamento, durabilidade, qualidade.... História e os Materiais de Construção: 

Nos primórdios, dividíamos a História de acordo com a predominância do emprego dos materiais. Exemplos: Idade da Pedra ou Idade do Bronze.



Nas civilizações primitivas, os materiais não trabalhados. Já na época dos Grandes Descobrimentos, o material era modelado e adaptado as suas necessidades.



Nesta época predominavam nas construções, a pedra, a madeira e o barro. Em menor escala, tínhamos: couros, fibras e vegetais.



Com o passar do tempo, o homem foi demandando materiais de maior resistência, durabilidade e melhor aparência. Um material de confecção e

moldagens fáceis, que fosse trabalhável como o barro e resistente como a pedra. E então surgiu o Concreto Armado. A Ciência e a Engenharia de Materiais: 

Ciência é o corpo de conhecimentos sistematizados adquiridos via observação, identificação,

pesquisa

e

explicação

de

determinadas

categorias

de

Fenômenos e Fatos. 

Engenharia é a atividade em que se aplica métodos científicos ou empíricos à utilização dos recursos da natureza em benefício do ser humano.



Acoplando por um lado a Ciência dos Materiais que engloba as disciplinas científicas tradicionais (Física, Química e Matemática) e de outro lado, com a Engenharia dos Materiais que estuda e desenvolve processos e aplicações dos materiais, temos a chamada CEM – Ciência e Engenharia dos Materiais.

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Sendo assim, a explicação dos fenômenos que ocorrem em macroescala, em nível de Engenharia, somente pode ser dada a partir de estudos profundos, sob a ótica científica, em nível de microestrutura, ou seja da Ciência dos Materiais:

Níveis de estudo/informações sobre os materiais (ILLSTON, DINWOODIE e SMITH, 1979 ‐ adaptado A importância do estudo e da escolha dos materiais: O Engenheiro irá se deparar com uma vasta gama de materiais que deve escolher para obter, com a melhor relação custo/benefício, a solução para um dado problema ou obra. 

Solução:

1° Determinar as propriedades requeridas para determinada finalidade;

2° Elencar os materiais que possuam estas propriedades pelo menor custo. Exemplo: Supondo uma construção que ficará sujeita a intempéries ou a ambiente agressivos, devemos levar em consideração não somente a resistência do concreto, mas também a sua durabilidade e o desempenho estrutural até o final da vida útil, pelo menor custo global. Para a tomada de decisão, o Engenheiro deverá ter não somente o conhecimento técnico‐científico, mas também deverá valer‐se de sua experiência acumulada. • A Classificação dos Materiais: 1 – Classificação Técnico‐Científica: segundo a microestrutura, os materiais sólidos são agrupados em três classes: 

Metais: compostos de combinação de elementos metálicos que possuem grande quantidade de elétrons livres, constituindo‐se na denominada liga ‐ metálica. São bons condutores de eletricidade e calor. Ex: ferro e alumínio.



Cerâmicas: formadas por espécies químicas metálicas e não metálicas. São estáveis a altas temperaturas, são resistentes ao ataque químico e isolantes elétricos. Ex: telhas, tijolos, manilhas, pisos, azulejos e louças.



Polímeros:

São

macromoléculas

orgânicas

formadas

pela união

de

monômeros que podem ser de origem natural ou sintética. São de baixo custo, baixa densidade e possuem facilidade de conformação em formas complexas. Ex: fibras têxteis (algodão e lã).

2 – Classificação Técnico‐Científica: temos ainda um outro grupo cada vez mais importante na área da Engenharia. 

Compósitos: também denominados compostos, são a união de dois ou mais materiais com o objetivo de obterem‐se propriedades especiais não apresentadas quanto estes estão isolados. Ex: Fibra de vidro e fibras de carbono.

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Semicondutores: possuem ligações covalentes semelhantes a dos materiais cerâmicos, porém diferem‐se destes no que tange a tecnologia empregada e ao nível de miniaturização e de higiene e limpeza para sua produção. Ex: Circuitos Integrados.

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Biomateriais: é a composição de materiais entre eles metais, cerâmicas, polímeros, compósitos e semicondutores que servem para fabricar próteses para o corpo humano por exemplo.

3 – Classificação dos materiais segundo o desenvolvimento científico: 

Materiais desenvolvidos empiricamente: os materiais foram coletados e trabalhados ou transformados segundo a experimentação adquirida ao longo do tempo, através de ensaio‐erro. Ex: Bronze, aço comum, ferro fundido e cimento.



Materiais desenvolvidos com conhecimento científico: equivalem à aplicação das descobertas realizadas pelas pesquisas entre 1850 e 1950. Ex: Ligas de alumínio, titânio, magnésio e aços inoxidáveis.



Materiais projetados: materiais desenvolvidos a partir de uma necessidade



específica e das propriedades requeridas para uso com dada finalidade. Ex: Aços

de

altíssima

resistência,

materiais

para

reatores

nucleares

e

semicondutores.

4 – Materiais Avançados: São aqueles que possuem aplicações em alta tecnologia (high‐tech), isto é, dispositivos ou produtos que operam ou funcionam utilizando princípios relativamente sofisticados como equipamentos eletrônicos, sistemas de fibra ótica e etc. São materiais que tiveram suas propriedades aprimoradas ou materiais novos de alto desempenho. Ex: Sistema de proteção térmica dos Ônibus Espaciais da NASA. 

Manter a temperatura na fuselagem em 175°C, para uma temperatura superficial de 1260°C;



Reutilizável por 100 missões;



Tempo de retorno as condições iniciais em 160 horas;



Construída com materiais de baixa densidade;



Suportar temperaturas extremas de ‐110°C a 1260°C;



Suportar altas vibrações durante o lançamento.

Solução: Construção de placas de fibra de sílica. Cada Ônibus Espacial possui em média 24.300 placas usinadas individualmente. 5 – Materiais não convencionais: 

Por questões de sustentabilidade do planeta, alguns setores da construção civil têm desenvolvido projetos com Taipa de pilão, Pau‐a‐Pique, tijolos de barro crus

(adobe) e bambu. Fibras Vegetais: sisal, coco, piaçava e etc.

• Materiais de Construção e o Meio Ambiente: 

Materiais de Construção e o Meio Ambiente:

Primeiramente temos que destacar que: não existe material de construção que não cause impacto ambiental. Cabe ao Engenheiro selecionar o material que permita cumprir a função requerida com o menor impacto ambiental possível. Entre 40% e 75% das matérias‐primas extraídas da natureza são transformados em materiais de construção (JOHN, 2000). O cimento Portland é o material artificial de maior consumo pelo homem. Um dos maiores desafios ambientais da construção é diminuir a intensidade do uso de materiais pelas construções. É preciso construir mais, utilizando menos materiais, ou seja, “desmaterializar”.

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Materiais de Construção e as Mudanças Climáticas:

Os materiais de construção são importantes contribuintes para as mudanças climáticas, tanto pelo uso de combustíveis quanto pela decomposição de calcário. Cerâmicas, cimentos, aço, alumínio, zinco e gesso são produzidos pela calcinação. O processo de calcinação se dá com o aquecimento de uma substância a altas temperaturas sem contudo, atingir seu ponto de fusão, de forma a conseguir sua decomposição química e conseqüente eliminação dos produtos voláteis. O calcário é importante matéria‐prima para a produção de vários materiais de construção, em especial na produção do cimento, da cal hidratada e do aço. Cada tonelada de calcário calcinado libera 440Kg de CO2 para a atmosfera.

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Geração de resíduos e outros impactos:

Somente os resíduos da atividade de construção e demolição são gerados em massa superior a 500kg/hab.ano. Jazidas de extração de argilas e rochas, centrais de produção de asfalto usinado e

centrais de concreto são fontes poluentes, sejam de compostos orgânicos ou partículas inorgânicas respiráveis. A seleção de fornecedores socialmente responsáveis é a base do uso sustentável de materiais de construção. Este fator é fundamental para empresas que buscam certificações em qualidade e até mesmo pré ‐requisito para a participação ou concretização de grandes contratos.

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Materiais de construção e seus ciclos de vida:

O ciclo de vida de qualquer produto inclui a extração das matérias‐primas, processamento industrial, atividades de transporte, montagem, uso, limpeza e manutenção, até que ao fim do ciclo o produto seja retirado de serviço. O objetivo da análise do ciclo de vida de um produto poderá ser: 1. Declaração Ambiental do produto: avaliação completa do material de acordo com um procedimento específico. 2. Comparação de duas opções de processos de produção de um determinado material: concentrar‐se nas diferenças entre ambas e outros aspectos pertinentes....