Universidade Católica de Petrópolis. Materiais de Construção 2011 Prof. Robson Luiz Gaiofatto, D.Sc.

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1 Universidade Católica de Petrópolis Engenharia Civil Parte IX Materiais de Construção 2011 Prof. Robson Luiz Gaiofatto, D.Sc.

2 UCP Mateco - Civil Programa: 1. Aglomerantes; Asfaltos, cal, gesso e cimentos; 2. Cimentos Portland; 3. Agregados; Areias e britas; 4. Água e Solo; 5. Argamassas e Concretos; Dosagens, Aditivos e normas técnicas de controle de qualidade; 6. Concretos especiais; CAA, CAD, RPC, Translúcidos e flexíveis. 7. Ensaios não destrutivos do Concreto; Esclerometria, Pinos, Ultra-som, etc. 8. Argamassas especiais e materiais de recuperação estrutural; Argamassas poliméricas, polímeros, epóxis, poliéster, groutes. 9. Madeiras; Estruturais; Para revestimento; 10. Materiais metálicos; Materiais ferrosos; Aço comum e galvanizado, ferro fundido, etc. Materiais não ferrosos: Aços inoxidáveis, Alumínio e ligas em geral. 2

3 Programa (cont.) 11. Materiais cerâmicos; Telhas, tijolos, pisos e revestimentos. 12. Tintas e Vernizes; Acabamento e proteção 13. Impermeabilizantes e Borrachas; Mantas, mastiques e pinturas Plásticos; Vidro; Materiais Compósitos; Matrizes e fibras. 17. Patologias e danos na construção civil

4 Tintas, Vernizes, Lacas e Esmaltes: Existem desde a pré-história Função estética e protetora (mais recentemente) Situação atual Redução do impacto ambiental, gerando uma grande inovação nos produtos Produção de tintas amigáveis Menor teor de VOC (Volatile Organic Compound) ou COV Baixo odor, redução de solventes aromáticos Menor teor de sólidos Substituição por emulsões produtos de base aquosa

5 Mateco - UCP - Civil Tipos de materiais para pintura disponíveis no mercado (principais): Tinta fosca de base alquídica para interiores; Tinta a óleo para acabamentos brilhantes; Tinta a óleo fosca; Esmalte sintético para ferro; Tinta a têmpera guache para cartazes; Tinta mineral para cerâmica; Tinta para pintura artística; Aquarelas para fotografias; Tintas vinículas; Tintas fenólicas; Lacas para automóveis e aviões; Tintas para navios; Tintas emulsionáveis em água para exteriores e interiores.

6 Funções básicas dos sistemas de pinturas: Combinaçãodasfunções Decoração Proteção da base (durabilidade dos substratos) Impede corrosão de metais Reduz a absorção de água de argamassas e a sua lixiviação Reduz a absorção de água de madeiras Funçõesespeciais Higiene, retardar chama, anti-estática Reduz reflexão da radiação térmica UV conforto térmico Sinalização a mais importante é a viária Segurança de trabalho Identificação de tubulações

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8 Funções da Resina: Fração não volátil Aglutinante das partículas de pigmento Características relacionadas com a resina Propriedades mecânicas - tração, elasticidade Permeabilidade Resistência ao intemperismo radiação UV, água, poluentes Resistência química alcalinidade da argamassa Aderência

9 Função dos pigmentos: Partículas finas entre 0,1 µm e 5 µm praticamente insolúveis no meio onde estão dispersos Orgânicos podem ou não apresentar solubilidade Solúveis: possuem alto poder de tingimento, são mais caros e mais tóxicos também chamados corantes tóxicos também chamados corantes Inorgânicos influem nos aspectos da pintura, como cor e textura Inertes ou cargas funções: enchimento, textura, resistência à abrasão (carbonato de cálcio, talco) Ativos - funções: Promover cor: dióxido de titânio, Propriedade anticorrosiva: zarcão, cromato de zinco Reflexivos: alta reflexão na região do infravermelho esferas de vidro

10 Funções do solvente: É volátil, por isso chamado de veículo volátil Não faz parte da pintura após a sua secagem e cura O teor é corrigido conforme a necessidade momentos antes da aplicação. Varia conforme a absorção (porosidade) e rugosidade do substrato Tinta látex (emulsão aquosa): tem como solvente a água Funções básicas: Dissolver a resina esmaltes, a óleo, epoxi Conferir viscosidade adequada para aplicação Influir na secagem Composição de diferentes naturezas químicas Hidrocarbonetos alifáticos aguarrás Hidrocarbonetos aromáticos xileno e tolueno Glicóis: butilglicol, acetato de etileglicol Cetonas: metiletilcetona (MEK), ciclohexanona Álcoois: isopropílico, butílico, etílico

11 Funções dos aditivos: Substâncias adicionadas em pequenas proporções na tinta entre 0,1% a 2% Proporciona funções específicas Biocidas: fungicidas, bactericidas, algicidas ação contra microrganismos biológicos Reológicos: estabilizar emulsões manter os pigmentos em suspensão, facilitar a aplicação Agentes dispersantes: tensoativos facilitam a producão Secantes: aceleram a secagem de tintas alquídicas Antibolhas e antinatas

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13 Fração volumétrica do pigmento x acabamento

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15 Tipos de sistemas de pintura: Fundo: produto destinado à primeira demão ou mais demãos sobre a superfície e funciona como uma ponte entre o substrato e a tinta de acabamento Selador: aplicação em materiais porosos argamassa e madeira Primer: proteção anticorrosiva de metais e algumas vezes para madeira Washprimer: aumentar a aderência de metais não ferrosos Fundo preparador: promover a coesão de partículas soltas pintura calcinada, argamassa sem coesão ou gesso Massa: correção de irregularidades da superfície já selada produto pastoso e com elevado teor de cargas Tinta de acabamento: fornecer as propriedades necessárias para o fim a que se destina, inclusive tonalidade parte visível do sistema de pintura.

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17 Principais tipos de pinturas na Construção Civil: Substratos minerais porosos: concreto, reboco, argamassa, cerâmica, gesso Látex (PVA, acrílico, texturas) Esmalte sintético (alquídica) Tinta epóxi Tintas base de cal (caiação), de cimento Tinta de base de silicatos alcalinos (sódio ou potássio) Selador para materiais porosos como argamassa Verniz acrílico (base água e solvente), poliuretânico monocomponente e bicomponente (base água e solvente), epoxi (base água e solvente) geralmente usado em manutenção industrial Silicones silanos e siloxanos

18 Madeira e derivados: À óleo Esmalte sintético (alquídica), base solvente e base água Impregnante (stains), base solvente e base água Verniz sintético, poliuretânico monocomponente e com filtro solar e poliuretânico bicomponente com filtro solar PVC: À óleo E smalte sintético (alquídica), base solvente e base água Metálicos, ferrosos e não ferrosos À óleo Esmalte sintético (alquídica), base solvente e base água Esmalte sintético (alquídica), base solvente e base água, dupla ação Epóxi, base solvente e base água Acrílicos e vinílicos: Dispersão aquosa contendo resina (emulsão), conhecidos no mercado como látex, pigmentos como o dióxido de titânio e/ ou outros pigmentos coloridos, cargas e aditivos Resinas: Acrílica (ácido metacrílico e o metacrilato de metila copolimerizado com acrilato de etila ou butila) PVA(copolímerosdeacetatodevinilacommaleatodedibutila,fumaratodebutila,versatatodebutila) Tipos de acabamentos: semibrilho, acetinado e fosco São mais permeáveis a água do que os esmaltes sintéticos

19 Mecanismo de formação de filme de base aquosa

20 Sistemas alquídicos: São constituídos por resinas alquídicas, pigmentos orgânicos e inorgânicos ativos, cargas minerais inertes, secantes organo-metálicos (saismetálicos), aditivos e solventes como os hidrocarbonetos alifáticos A resina mais comum é formada pelo glicerol (álcool polihídrico) com anidrido ftálico (ácidopolibásico) são provenientes de poliésteres, resultantes de reações químicas entre polialcóois e ácidos graxos ou óleos. A combinação dos diferentes ingredientes controla a reação de polimerização, influenciando nas propriedades do produto final. Geralmente são fornecidas com solventes, e os produtos obtidos com esses polímeros formam película pela reação com o oxigênio (oxidação) do ar durante a exposição.

21 Sistemas bi componentes resinas epóxi e poliuretânicas: Resinas epóxi: são produtos de reação entre epiclorohidrina e bisfenola e são caracterizadas pela presença do grupo glicidila ou epóxi e de outros grupos funcionais na molécula. Os catalisadores (componente B) mais comuns são à base de poliaminas, poliamidas e isocianato alifático Resinas poliuretanas têm como componente A o acrílico ou poliéster e componente B isocianatos alifáticos ou aromáticos. A reação de um grupo isocianato com grupos hidroxila presentes em poliésteres, ou acrílicos polihidroxilados acrílica (ácido metacrílico e o metacrilato de metilaco polimerizado com acrilato de etila ou butila) Tempo de vida útil (potlife): característica de tintas bicomponentes, que significa o tempo útil para a aplicação destas resinas, após a mistura dos dois componentes (bicomponentes) Na constituição dos produtos bicomponentes, um excesso de componente B torna a película dura e quebradiça, ao passo que um excesso de componente A torna a película mole e pegajosa Ambas resinas possuem produtos de base aquosa ou base solvente São produtos mais impermeáveis a água e ao vapor de água do que esmaltes sintéticos.

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23 Impregnantes para Madeira: Conhecidos no mercado como stain, são absorvidos pela madeira, saturando-se parcial ou totalmente as fibras superficiais. Alguns produtos contêm hidrorepelente na formulação, como parafinas e ceras. Este tipo de produto pode ser encontrado nos acabamentos transparente ou semitransparente, sem a formação de barreira de proteção. O produto no acabamento semi transparente contêm baixos teores de pigmentos inorgânicos.

24 Impacto Ambiental das Tintas: Tintas e produtos para pintura: podem conter substâncias/elementos potencialmente tóxicos que causam efeitos na saúde dos seres vivos e impactos no ambiente. VOC Metaispesados Biocidas VOC Termo em inglês de Volatile Organic Compound em português de Composto Orgânico Volátil (COV) Composto orgânico volátil que participa de reações fotoquímicas na atmosfera (ASTM D ) São emitidos à atmosfera pelas tintas, principalmente as de base solvente, como a tinta a óleo, o esmalte sintético e em solventes como a aguarrás e thinner Composição: hidrocarbonetos aromáticos e alifáticos, hidrocarbonetos contendo halogênio, cetonas, ésteres, álcoois Ocorrência: durante as operações de pintura e secagem da tinta

25 Efeitos Ambientais: Afetam a saúde do trabalhador, resultando em problemas de saúde ocupacional e prejuízos na sua produtividade Problemas respiratórios, irritação e obstrução nasal, desidratação e irritação da pele, problemas na garganta e nos olhos, dor de cabeça e cansaço, levando à perda da concentração Emissão de VOCs em ambiente externo Função da composição química dos solventes, produzindo diferentes teores de ozônio reatividade fotoquímica Ozônio troposférico: combinação de hidrocarbonetos (VOCs), óxidos de nitrogênio, radiação UV e calor Ozônio: um dos principais integrantes da névoa fotoquímica urbana conhecida popularmente por smog (BREZINSKI,1995) Emissão de VOCs em ambiente interno fechado: Ocorrência de problemas característicos de SED (Síndrome de Edifícios Doentes) Sintomas mais comuns: irritação e obstrução nasal, desidratação e irritação da pele, problemas na garganta e nos olhos, dor de cabeça e cansaço, perda da concentração

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27 Impacto Ambiental das Tintas Metais Pesados Pigmentos nocivos à saúde: antimônio, cádmio, cromo hexavalente, chumbo e mercúrio Presença em tintas de secagem ao ar e em fundos preparadores (primer) Podem causar problemas de saúde ocupacional aos trabalhadores na fase de aplicação da pintura e como material de descarte em entulhos (resíduo) da construção civil. Origens: Aditivos secativos Pigmentos coloridos, geralmente nas cores vermelhas, amarelas, laranjas e verdes Pigmentos anticorrosivos em fundos preparadores Biocidas: aditivos que servem para preservar a tinta, na forma líquida ou como película de pintura Efeitos: a ação de agentes biológicos, como as bactérias, os fungos e as algas São susceptíveis à lixiviação por água Os produtos de base mercurial estão sendo substituídos por produtos menos tóxicos menor impacto ambiental Execução de pintura: deve ser considerada desde a fase da definição do projeto. Exemplo: os detalhes de projeto influem durabilidade da pintura, principalmente em fachada externa de edifícios Fatores que determinam a escolha: As condições do meio onde será exposta a superfície a ser pintada grau de agressividade da atmosfera local, condições climáticas, o uso a que se destina a edificação, a natureza do substrato se alvenaria, madeira ou gesso

28 Durabilidade das Tintas: Resultado da interação entre o material e o ambiente que o cerca, incluindo aspectos de microclima Agentes de degradação: radiação solar, fatores climáticos, agentes biológicos, agentes poluentes, etc. Efeito sinérgico Função Tinta, características do substrato Condições do meio ambiente Uso Previsão de vida útil: Determinação das propriedades antes e após envelhecimento sob condições de uso simuladas Natural: ensaio de longa duração. Exposição do material em Estações de Envelhecimento Natural - pode-se assegurar uma degradação mais próxima à do real Acelerado: realizados em laboratório sob condições de uso simuladas em câmaras. É possível controlar a intensidade dos fatores de intemperismo, gerando resultados experimentais reprodutíveis

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30 Durabilidade x Degradação: Durabilidade: função do tipo de polímero, da sua formulação, microestrutura, composição química dos pigmentos, tipo de acabamento, aditivos presentes Degradação do material polimérico ruptura de ligações na cadeia principal e redução de massa molecular Degradação da película alteração de propriedades físico químicas e mecânicas como coloração, brilho, manchas brancas ou escuras, pulverulência, fissuras, aumento de porosidade, perda da flexibilidade Função protetora mais duradoura do que decorativa A superfície de aplicação tem elevada influência na durabilidade da pintura Luz: efeitos da radiação solar (λ entre 290 a nm), principalmente a ultravioleta (UV) (λ entre nm) que provoca as reações fotoquímicas. Quanto menor o λ maior é a energia absorvida e maior potencial de ruptura de ligações químicas. O material se torna quebradiço, há alteração de cor Calor: a temperatura varia conforme a localidade, estação do ano e efeitos como chuva ou neve Umidade: efeitos de água sob a forma líquida ou vapor como a de condensação, de chuva, do orvalho etc. É ela que fornece meios para a ocorrência da degradação como a hidrólise ou acidólise Efeitos cíclicos: a absorção e desorção de umidade no substrato podem causar fenômenos de expansão e retração volumétrica e de concentração de tensões dentro de um materal

31 Mateco - UCP - Civil Ensaios: Principal função: previsão do comportamento Critérios básicos Proteção da superfície Efeito estético Ensaios: realizados em condições padronizadas para permitir reprodutibilidade Principais tipos de ensaio Tinta líquida: de caracterização, de aplicação do produto, de formação de filme Película seca e curada: propriedades resistência a abrasão, a agentes químicos, porosidade e durabilidade Substrato / sistema de pintura

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33 Mateco - Civil

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38 Mateco UCP - Pisos Tintas Especiais: Resistentes ao calor Tintas siliconadas com pós metálicos (alumínios, zinco e estanho) e pigmentos estáveis ao calor. Tintas retardadoras de Combustão Menos inflamáveis em presença de calor eliminam produtos que são extintores de incêndio Amônia (NH3), água, dióxido de carbono ou materiais intumescentes (espuma vítrea) Tintas Indicadoras de temperatura: Mudam de cor em determinadas temperaturas. Podem indicar temperaturas no intervalo entre 45 e 1400 graus C. Tintas anti-condensação Tintas inibidoras de Desenvolvimento de Organismos Veículos = pentaclorofenol Tintas Luminescentes Fluorescentes (absorvem a radiação ultravioleta e emitem luz no espectro visível) Sulfetos de Zinco com prata azul Sulfetos de Zinco com cobre - verde Fosforescentes (continuam a brilhar algumas horas após o final da radiação)

39 Mateco UCP - Pisos Vernizes: Película transparente ou translúcida. Vernizes à base de óleo Contem resina ou óleo secativo para formar película. Vernizes à base de solventes Tornam-se película após a evaporação do solvente. Resinas naturais nos vernizes: Gomas fósseis (Zanzibar, Congo ) Resinas sintéticas: Polímero fenolformaldeído. Lacas: Compostas por veículo volátil, resina sintética, plastificante, cargas e eventualmente corante. Lacas à base de metacrilato de metila, usadas em automóveis, por apresentar alto-brilho e durabilidade. Esmaltes: Obtido pela adição de pigmento aos vernizes e às lacas = tinta com capacidade de formar um filme excepcionalmente liso.

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