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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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    0,0

    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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    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

  • 8/20/2019 AULA 5 Fibrocimento

    53/80

    ELEVADO CONSUMO DE CIMENTO

    Resistência mecânica

    Calor de hidratação

    Necessidade de cura

    Retração plástica

    Retração por secagem

    EFEITOS DO CIMENTO NAS PROPRIEDADES DO COMPÓSITO 

    Calor de hidrataçãoliberado é grande,

    interferindo na cura. Acelera as reaçõesquímicas, mas causavariação volumétrica 

    ELEVADO CONSUMO DE CIMENTO

  • 8/20/2019 AULA 5 Fibrocimento

    54/80

    ELEVADO CONSUMO DE CIMENTO

    Resistência mecânica

    Calor de hidratação

    Necessidade de cura

    Retração plástica

    Retração por secagem

    EFEITOS DO CIMENTO NAS PROPRIEDADES DO COMPÓSITO 

    Há grande quantidade deágua no compósito no

    estado fresco: Cura

    Reologia adequadaMuitos finos (retenção)

    ELEVADO CONSUMO DE CIMENTO

  • 8/20/2019 AULA 5 Fibrocimento

    55/80

    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 ! 

    Propriedades do cimento GRANDE influência nesta retração 

    ELEVADO CONSUMO DE CIMENTO

  • 8/20/2019 AULA 5 Fibrocimento

    56/80

    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

  • 8/20/2019 AULA 5 Fibrocimento

    57/80

    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

  • 8/20/2019 AULA 5 Fibrocimento

    58/80

    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

  • 8/20/2019 AULA 5 Fibrocimento

    59/80

    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 !

    Propriedades do cimento GRANDE influência nesta retração 

    Mas alterações volumétricasacontecem no estado fresco 

    ELEVADO CONSUMO DE CIMENTO

  • 8/20/2019 AULA 5 Fibrocimento

    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 

  • 8/20/2019 AULA 5 Fibrocimento

    61/80

    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

  • 8/20/2019 AULA 5 Fibrocimento

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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

  • 8/20/2019 AULA 5 Fibrocimento

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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

  • 8/20/2019 AULA 5 Fibrocimento

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    ELEVADO CONSUMO DE CIMENTOEFEITOS DO CIMENTO NAS PROPRIEDADES DO COMPÓSITO 

    ELEVADO CONSUMO DE CIMENTO

  • 8/20/2019 AULA 5 Fibrocimento

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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

  • 8/20/2019 AULA 5 Fibrocimento

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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

  • 8/20/2019 AULA 5 Fibrocimento

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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

  • 8/20/2019 AULA 5 Fibrocimento

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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

  • 8/20/2019 AULA 5 Fibrocimento

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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

  • 8/20/2019 AULA 5 Fibrocimento

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    CONTROLE DA RETRAÇÃOADITIVO REDUTOR DE RETRAÇÃO 

    Equação de Laplace 

    raio do poro 

    tensão superficial do líquido 

    ADITIVO REDUTOR DE RETRAÇÃO

  • 8/20/2019 AULA 5 Fibrocimento

    71/80

    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

  • 8/20/2019 AULA 5 Fibrocimento

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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

  • 8/20/2019 AULA 5 Fibrocimento

    73/80

    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

  • 8/20/2019 AULA 5 Fibrocimento

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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

  • 8/20/2019 AULA 5 Fibrocimento

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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

  • 8/20/2019 AULA 5 Fibrocimento

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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

  • 8/20/2019 AULA 5 Fibrocimento

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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

  • 8/20/2019 AULA 5 Fibrocimento

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    0

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    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

  • 8/20/2019 AULA 5 Fibrocimento

    79/80

    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

  • 8/20/2019 AULA 5 Fibrocimento

    80/80

    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