Exercícios Resolvidos Materiais de Construção Civil - Rochas Cerâmicas e Microestrutura

P O N T I F Í C I A U N I V E R S I D A D E C A T Ó L I C A D E M I N A S G E R A I S EEE N NN G GG EEE N NN H HH AAA RRR III AAA D DD EEE M M M AAA TTT EEE RRR III AAA III SSS Notas de Aula Prof Henrique Jardim Raad Notas de aula de Materiais de Construção Prof Henrique Jardim Raad Aula nº 009 Página 1 de 2 UNIDADES I a IV Exercícios Propostos Exercícios de fixação extraclasse não pontuados 1 Introdução ao estudo dos materiais de construção civil 11 Com relação à microestrutura dos materiais cite e explique qual a classificação adotada para os mesmos 2 Rochas e pedras ornamentais 21 Quanto à gênese quais os principais tipos de rochas 22 Quais as características de cada um dos grupos rochas 23 Cite duas rochas para cada grupo de rochas da questão 21 24 Quais as propriedades das rochas 25 Descreva situações de mercado relevantes para a escolha e aquisição de pedras ornamentais 26 Qual a influência da porosidade no comportamento das rochas 27 Quais os tipos de textura de rochas formadas em altos índices de pressão e temperatura 28 Em uma mina de extração de calcário foram extraídos quatro conjuntos de 200 toneladas cada de uma mesma rocha original mas em locais com distância média de 500 metros entre centros de extração Com relação aos dados da Tabela 1 onde são especificados os dados de amostras colhidas de cada conjunto encontre 281 Qual o conjunto mais resistente 282 Qual o conjunto mais poroso Tabela 1 Conjunto Calcário Densidade aparente γa em kgdm3 Densidade absoluta γ em kgdm3 Peso da amostra em gramas I 179 187 680 II 182 189 456 III 170 193 987 IV 174 198 354 3 Cerâmicas 31 Qual é a matéria prima básica das cerâmicas 32 O que gera o endurecimento das cerâmicas após o processo de queima 33 Qual é a influência de colóides em argilas 34 Qual a relação dos materiais a seguir com relação às propriedades geradas em uma cerâmica Caulim Óxido de ferro Sílica Alumina Álcalis Sais solúveis Matéria orgânica 35 Considerando as duas composições argilosas a seguir identifique as relações entre parênteses com V para afirmativa verdadeira e F para afirmativa falsa Mistura A Caulim 3 FeO 5 SiO2 70 Al2O3 6 Outros 16 Mistura B Caulim 6 FeO 8 SiO2 60 Al2O3 4 Outros 22 A é menos refratária que B A é mais plástica que B B retrai mais na secagem que A A plasticidade de A foi aumentada em função do alto índice de alumina B é mais refratário pois tem maior teor de óxido de ferro e menor de alumina 36 Qual é o efeito da água na plasticidade da argila P O N T I F Í C I A U N I V E R S I D A D E C A T Ó L I C A D E M I N A S G E R A I S EEE N NN G GG EEE N NN H HH AAA RRR III AAA D DD EEE M M M AAA TTT EEE RRR III AAA III SSS Notas de Aula Prof Henrique Jardim Raad Notas de aula de Materiais de Construção Prof Henrique Jardim Raad Aula nº 009 Página 2 de 2 37 Qual é o prejuízo gerado pelo aumento excessivo da plasticidade de uma argila por adição de água 38 Cite dois tipos de materiais cerâmicos que não apresentam vitrificação 39 Cite um método de verificação do grau de cozimento de uma cerâmica 310 Cite os principais tipos de produtos cerâmicos utilizados na construção civil 311 Cite a classificação das cerâmicas com relação ao grau de absorção de água 312 Qual a classificação de materiais cerâmicos de revestimento quanto à abrasão superficial 313 Explique as características das cerâmicas plasticidade retração e comportamento ao calor 314 Num ensaio de absorção de água o que indica o peso de água encontrado após a imersão do cp 315 Calcule a quantidade de blocos cerâmicos 10 X 20 X 30 a serem utilizados em 213 m² de alvenaria de tijolo em folha com junta de argamassa horizontal de 25 cm de espessura e junta vertical seca considerando perda de 5 4 Madeiras 41 O que significa dizer que a madeira é um material de comportamento higroscópico 42 Qual o principal papel da celulose na estrutura da madeira 43 Qual é o principal papel da lignina na estrutura da madeira 44 Como é dividida a seção transversal de um tronco Explique cada componente 45 O que origina os nós na seção transversal de uma madeira 46 Quais as desvantagens dadas pela presença de nós a madeira 47 Qual é a melhor época do ano para extração de madeira 48 Como são classificadas as madeiras 481 Quanto à resistência 482 Quanto ao número de defeitos 483 De acordo com a germinação e crescimento 49 Quais os tipos de madeiras industrializadas 410 Qual é o prejuízo gerado pela secagem rápida de uma madeira 411 Cite duas espécies de madeiras de alta densidade 412 Como é o comportamento das madeiras quanto à condutividade térmica elétrica e acústica 413 Como é o comportamento das madeiras com relação à incidência de fogo 414 Explique o comportamento de retratilidade das madeiras 415 Como se comportam as madeiras frente a agentes químicos de forma geral 416 Cite os processos de preservação das madeiras 417 Que fatores influenciam as características mecânicas da madeira 418 Cite os tipos de defeito de madeiras 419 Demonstre por cálculos qual das amostras de ipê dicotiledônea ensaiadas a seguir possui a maior resistência característica à tração axial considerando as informações da Tabela 2 Tabela 2 Massa da amostra g Amostra Úmida Seca Resistencia ao cisalhamento axial MPa I 42154 36340 983 II 56297 49820 1187 III 80481 67631 1034 BIBLIOGRAFIA BAUER L A Falcão Materiais de Construção Volume II 5ª ed LTC Rio de Janeiro 2000 SZUCS Carlos Alberto TEREZO Rodrigo Figueiredo VALLE Ângela do MORAES Poliana Dias de Estruturas de Madeira Florianópolis 2006 1Introdução ao estudo dos materiais de construção civil 11 Com relação à microestrutura dos materiais cite e explique qual a classificação adotada para os mesmos Os materiais se enquadram em três categorias distintas metais cerâmicos e polímeros Os materiais metálicos possuem um brilho característico e exibem alta resistência à tração além de serem notáveis condutores de eletricidade e calor Sua maleabilidade permite uma ampla gama de aplicações estruturais Por outro lado os materiais cerâmicos constituídos por elementos como argila cimento e vidro apresentam uma dureza inerente e tendem a ser quebradiços São especialmente eficazes em situações que envolvem compressão e demonstram notável resistência a temperaturas elevadas além de atuar como isolantes térmicos Em contraste os polímeros frequentemente compostos de plástico e borracha são altamente flexíveis embora careçam de resistência significativa à tração e compressão 2 Rochas e pedras ornamentais 21 Quanto à gênese quais os principais tipos de rochas Ígneas metamórficas e sedimentares 22 Quais as características de cada um dos grupos rochas Rochas Ígneas também denominadas magmáticas originamse da solidificação e resfriamento de magma Elas podem ser classificadas como extrusivas quando o magma se resfria rapidamente após a erupção caso do basalto ou intrusivas quando o magma se resfria lentamente como acontece com o granito Rochas Metamórficas por sua vez surgem a partir de uma transformação de outras rochas sejam elas sedimentares ígneas ou mesmo metamórficas Esse processo ocorre por meio do metamorfismo que envolve o crescimento de cristais no estado sólido sem fusão Essas mudanças podem afetar a composição mineralógica da rocha ou causar deformações físicas Rochas Sedimentares formamse na superfície da crosta terrestre sob temperaturas e pressões relativamente baixas Elas resultam da desintegração de rochas preexistentes seguida pelo transporte e deposição de detritos ou acumulação química Essas rochas apresentam alta porosidade e permeabilidade exibem uma estratificação marcante e têm uma resistência mecânica relativamente baixa Além disso são desafiadoras de polir e suas camadas podem acumularse em espessuras de vários quilômetros 23 Cite duas rochas para cada grupo de rochas da questão 21 Magmática basalto e granito Metamórfica ardósia e mármore Sedimentar arenito e argilito 24 Quais as propriedades das rochas Dureza porosidade traço permeabilidade resistência mecânica cor densidade módulo de elasticidade peso específico 25 Descreva situações de mercado relevantes para a escolha e aquisição de pedras ornamentais Pedras ornamentais são de alta qualidade e desempenham um papel significativo na construção civil É importante realizar uma análise de custo por tipo de material uma vez que o valor varia consideravelmente entre eles 26 Qual a influência da porosidade no comportamento das rochas Uma rocha com alta porosidade exibe uma resistência mecânica reduzida e uma capacidade de absorção de água mais acentuada 27 Quais os tipos de textura de rochas formadas em altos índices de pressão e temperatura As rochas metamórficas se originam nessas condições Lepidoblástica Caracterizada pela orientação de minerais placoides ao longo de planos paralelos resultando na formação de uma foliação Nematoblástica Apresenta uma orientação linear de minerais prismáticos ao longo de uma direção preferencial levando ao desenvolvimento de foliação Granoblástica Exibe minerais equidimensionais não orientados com uma morfologia poligonal e junções triplas a 120 graus entre os grãos Cataclástica ou milonítica Contém minerais moídos e recristalizados em tamanhos menores geralmente orientados ao longo de planos paralelos formando uma fina foliação Porfiroblástica Apresenta grandes cristais em uma matriz de granulação mais fina podendo ou não estar orientados 28 Em uma mina de extração de calcário foram extraídos quatro conjuntos de200 toneladas cada de uma mesma rocha original mas em locais com distânciamédia de 500 metros entre centros de extração Com relação aos dados daTabela 1 onde são especificados os dados de amostras colhidas de cadaconjunto encontre Colunas 2 3 e 4 281 Qual o conjunto mais resistente 4 282 Qual o conjunto mais poroso 1 3 Cerâmicas 31 Qual é a matéria prima básica das cerâmicas Argila 32 O que gera o endurecimento das cerâmicas após o processo de queima A sílica formando pequenas moléculas de vidro 33 Qual é a influência de colóides em argilas Conferem plasticidade para as argilas 34 Qual a relação dos materiais a seguir com relação às propriedadesgeradas em uma cerâmica Caulim Faz com que a cerâmica fique mais clara aumentando a plasticidadee a resistência mecânica Óxido de ferro Reduz a refratáriedade comportamento do material em umacondição de alta temperatura Sílica Aumenta a rigidez da argila Alumina Diminui a plasticidade da mistura Álcalis Reduz a fase de calcificação gerando porosidade na mistura na horada queima Sais solúveis Mancham a superfície da cerâmica e fraturam a cerâmica uma vez que a argila é molhada Matéria orgânica Aumenta a plasticidade aumenta a expansão mas escurece a cerâmica gerando fraturas internas no material 35 Considerando as duas composições argilosas a seguir identifique as relações entre parênteses com V para afirmativa verdadeira e F para afirmativa falsa Mistura A Caulim 3 FeO 5 SiO2 70 Al2O3 6 Outros 16 Mistura B Caulim 6 FeO 8 SiO2 60 Al2O3 4 Outros 22 F A é menos refratária que B F A é mais plástica que B F B retrai mais na secagem que A F A plasticidade de A foi aumentada em função do alto índice de alumina V B é mais refratário pois tem maior teor de óxido de ferro e menor de alumina 36 Qual é o efeito da água na plasticidade da argila O efeito da água é que ela aumenta a plasticidade da argila A água entra na argila e consegue separar os grãos do material consequentemente isso aumenta a plasticidade do mesmo Portanto quanto mais água maior a expansão de água nos grãos da argila o que aumenta a plasticidade melhora a moldagem devido ao aumento de plasticidade e piora a secagem do material no forno 37 Qual é o prejuízo gerado pelo aumento excessivo da plasticidade de umaargila por adição de água O prejuízo gerado pelo aumento excessivo da plasticidade é grande pois ele piora a secagem da argila Quanto maior a plasticidade mais água a peça terá Consequentemente se a peça não for seca de uma forma uniforme não perca água de maneira uniforme esta terá mais chances de se deformar e de apresentar fissuras 38 Cite dois tipos de materiais cerâmicos que não apresentam vitrificação Telha e Blocos 39 Cite um método de verificação do grau de cozimento de uma cerâmica Os tijolos devem ser inspecionados visualmente para retirar dos lotes produtos defeituosos Por último os produtos são armazenados no estoque final enquanto resfriam em temperatura ambiente para posterior carregamento e expedição 310 Cite os principais tipos de produtos cerâmicos utilizados na construção civil Tijolos telhas blocos estruturais e não estruturais revestimentos tubos louças placas de cerâmica 311 Cite a classificação das cerâmicas com relação ao grau de absorção de água Grupo Ia 0 05 porcelanato usado em paredes e pisos internos pisos externos e fachadas Grupo Ib 05 30 grés usado em paredes e pisos internos pisos externos e fachadas Grupo IIa 30 60 semi grés usado em paredes internas pisos internos e externos Grupo IIb 60 100 semi porosa usado em paredes e pisos internos pisos externos Grupo III acima de 100 porosa usado apenas em paredes internas 312 Qual a classificação de materiais cerâmicos de revestimento quanto abrasão superficial PEI 0 baixíssima resistência à abrasão superficial usado apenas em paredes PEI 1 baixa resistência à abrasão superficial usado em paredes e detalhes de piso pouco tráfego de pessoas baixo Ex banheiros e quartos internos PEI 2 média resistência à abrasão superficial usado em dependências residenciais sem ligação com áreas externas PEI 3 médiaalta resistência à abrasão superficial usado em cozinhas corredores halls quintais e em todas dependências residenciais PEI 4 alta resistência à abrasão superficial usado em todas as dependências residenciais e ambientes comerciais de tráfego médio Ex piso de cozinha e salas com saída para rua calçadas garagens locais residenciais etc PEI 5 altíssima resistência à abrasão superficial usado em todas as dependências residenciais e ambientes comerciais de tráfego intenso Ex shopping praças passeios públicos etc 313 Explique as características das cerâmicas plasticidade retração ecomportamento ao calor a Plasticidade é a capacidade do material de se deformar sem que haja ruptura A plasticidade é benéfica para a moldagem da peça Ela varia com o teor de água do material e interfere na secagem da peça já que pode gerar fissuras e deformações no material caso a peça não pegue água de maneira uniforme no processo de secagem b Retração é resultado da perda de água da argila no processo de secagem A secagem da argila reduz o volume do material já que uniformiza a umidade da peça devido ao equilíbrio de umidade por capilaridade A retração é proporcional ao teor de umidade e composição da argila Quanto mais umidade e quanto maior o teor de caulinita maior será a retração c Comportamento ao calor de 20 a 150 graus Celsius a argila perde água capilar e de amassamento Nesta fase só ocorrem alterações físicas Entre 150 a 600 graus Celsius há enrijecimento da argila uma vez que esta perde a água adsorvida apenas alterações físicas Acima de 600 graus Celsius ocorre a desidratação química na qual a água sai e há queima de matérias orgânicas e a peça também endurece Depois há o 2º estágio o processo de oxidação onde óxidos serão gerados devido à calcinação dos carbonetos Por fim ocorre o 3º estágio O 3º estágio é a vitrificação e ocorre acima de 950 graus Celsius Neste processo a sílica se transforma em vidro aglutinando os outros elementos Consequentemente isso garante dureza resistência e compactação formando as cerâmicas 314 Num ensaio de absorção de água o que indica o peso de água encontrado após a imersão do cp O peso de água encontrado após a imersão do CP indica o percentual de água absorvida pela amostra Ou seja o quão porosa a amostra de cerâmica é porosidade aparente 315 Calcule a quantidade de blocos cerâmicos 10 X 20 X 30 a serem utilizados em 213 m² de alvenaria de tijolo em folha com junta de argamassa horizontal de 25 cm de espessura e junta vertical seca considerando perda de5 1 0200025030002514 blocos m 2 142132982blocos 005 QMR2982 2982 QMR3131blocos para213m 3com5de perda