MADEIRAS E DERIVADOS

Aplicações na construção civil- elemento resistente – vigas,asnas, lamelados colados, construção pré-fabricada, etc- vãos exteriores e interiores – portas, janelas- mobiliário – armários, roupeiros, etc- revestimentos – piso, paredes e tectos- cofragens e andaimes

Estrutura- estrutura fibrosa, heterogénea e anisotrópica- na madeira existe uma direcção paralela às fibras privilegiada para resistir a esforçosmecânicos- a madeira é um material natural, havendo uma enorme variedade de géneros vegetaisprodutores de madeira, com adequações distintas de aplicação

Constituição

· Corte transversal- medula- lenho – cerne(duro e compacto, constitui a madeira propriamente dita); borne (maisclaro do que o cerne e endurece com o tempo de dentro para fora)- casca – liber; camada suberosa; epiderme

Classificação- Resinosas – brandas; mais abundantes em climas frios; maior aptidão para a construção:elementos de maiores dimensões, leves, fáceis de trabalhar, colar e ligar. Exemplo: pinho,criptomória, etc- Folhosas – duras; abundantes nas zonas equatoriais; mais pesadas; qualidades estéticas.Exemplo: carvalho, choupo, eucalipto, etc

Heterogeneidade- anéis de crescimento – diferenciação observada no lenho, traduzida por anéis concêntricos. Acada ano de vida da árvore corresponde a formação de dois anéis, aproximadamenteconcêntricos: anel de Primavera (mais claro); anel de Outono (mais escuro e 10x maisresistente)- o que dá resistência à árvore é o lenho de Outono, o de Primavera serve para a alimentação- o engrossamento é maior na Primavera- Quanto maior for o número de anéis por cm, medidos na diagonal, maior a resistênciamecânica da madeira ( mais do que 3 anéis/cm -> madeira resistente)

AnisotropiaA anisotropia da madeira manifesta-se segundo as 3 direcções: axial, tangencial e radial

Factores que influenciam a resistência da madeira

· Densidade- a densidade é um dos factores mais significativos no que se refere à variabilidade daresistência da madeira- a densidade real da matéria lenhosa é constante para todas as madeiras (d=1,56)- quanto maior for a densidade -> maior dureza e compacidade -> maior resistência; maiorrectratibilidade; maior dificuldade de laboração; menor permeabilidade; maiordurabilidade natural

· Humidade- a humidade influencia também de forma significativa a resistência mecânica da madeira- a “madeira verde” tem uma resistência mínima relativamente a todos os tipos desolicitação com excepção do choque- a água encontra-se na madeira em 2 formas fundamentais: água livre (preenchendo osvazios entre as células e os espaços dentro delas próprias), água de impregnação(embebendo as paredes das células)- a água livre é retirada rápida e facilmente durante a secagem e não há lugar aperturbações na peça- a água de impregnação é retirada de forma mais lenta e difícil e a sua saída ocasionaperturbações na peça devido ao fenómeno da retracção que se manifesta de formaanisotrópica- retractibilidade – propriedade da madeira de mudar de dimensões quando a suahumidade varia abaixo do teor de saturação das fibras- fendas e empenos – são devidos às tensões que aparecem na massa lenhosa em virtudedos gradientes de humidade que provocam retracções diferenciais

· Ângulo formado pela direcção do esforço com a direcção do fio de madeiraA acentuado anisotropia da madeira determina fortes reduções da sua resistênciamecânica quando se faz variar o ângulo formado pela direcção do fio com a direcção doesforço desde 0º a 90º

· Anomalias e defeitos da madeira - anomalias ou defeitos relacionados com a estrutura do lenho ou com particularidadesda morfologia da árvore - fio torcido – disposição das fibras em hélices

- inclusões minerais – depósitos minerais inclusos nas células- nós – porções de ramos inclusos nas peças de madeira

- anomalias ou defeitos resultantes de práticas culturais, acidentes meteorológicos ou deoutras influências externas - bolsa de resina ; fendas; queimadura; picada de ave- anomalias ou defeitos devidos ao ataque de fungos ou de animais xilófagos

- azulado; podridão- anomalias ou defeitos devido ao abate, secagem e laboração

- madeira verde; fendas de secagem; empenos; desvio de dimensões

· Tempo de actuação da carga- a resistência mecânica da madeira vai diminuindo com o tempo de actuação da carga

Secagem- natural – fácil, lento muitas vezes ineficaz ao ar livre, em pilhas para o ar circular- artificial – rápido e eficaz – por ar condicionado; por correntes de alta frequência; por raiosinfra-vermelhos; por vácuo

Degradação da madeiraDegradação biológica – agentes: fungos, insectos, organismos marinhos, bactérias- fungos:

- desenvolvimento dependente de (água, ar e temperatura) adequada humidadeinferior a 20% (da madeira) impedem o seu desenvolvimento

- manchas -> azulado -> borne das resinosas; podridões – diminuição das propriedadesmecânicas

- azulado pode ser empregue em elementos estruturais ou a pintar- insectos:

- carunchos – atacam no estado larvar; provocam a destruição gradual e roturamecânica

- térmitas – formigas brancas (destruição muito rápida); atacam madeiras húmidas- organismos marinhos:

- provocam a rotura mecânica de madeiras submersas total ou parcialmente em águado mar- bactérias:

- madeiras submersas em águas paradas –> aumento da sua permeabilidadeProtecção da madeira contra os agentes biológicos

1- Prevenção- disposições construtivas que se oponham à humidificação dos materiais, condicionando odesenvolvimento de fungos e térmitas - drenagem das águas das chuvas junto das paredes para que o massame não absorvaágua - execução cuidada da rede de água e esgotos de modo a evitar fugas de humidade - camada de ar entre os guarnecimentos de portas, rodapés-secagem correctamente conduzida de forma a evitar o aparecimento de fendas desecagem – lugar propício para a postura de ovos pelos insectos adultos e para agerminação dos esporos dos fungos2- Protecção- oleosos -> creosote – provem da destilação das hulhas:

- elevada toxicidade para insectos e fungos - elevada durabilidade e cheiro muito intenso - não permite aplicações ulteriores de pintura

- indicado para madeiras expostas ao ar livre e em contacto com o solo ou submersasem água, desde que não sejam pintadas- aquosos -> sais metálicos (cobre, crómio, zinco) dissolvidos em água - nas madeiras secas não penetram nem se fixam; devem aplicar-se em material verdeou incompletamente seco - conferem uma cor esverdeada à madeira- soluções em solventes orgânicos - misturas de produtos químicos fungicidas e insecticida solúveis em destilados depetróleo -onerosos – madeiras abrigadas e não em contacto com o solo

Características exigenciais dos preservantes- deve possuir elevada toxicidade- deve ser estável (fraca volatilidade, pouco solúvel na água)- preço baixo- manter após aplicação as suas qualidades tóxicas- de preferência não deve comunicar cheiro nem cor, e deverá permitir qualqueracabamento exterior- não prejudicial aos homens e animais- de fácil introdução na madeira

Processos de preservação- Não envolvendo a utilização de pressão – se se pretende apenas uma protecção

temporária ou onde existe pouco risco de ataque biológico– pincelagem ou pulverização – mais barato, no entanto mais caro se tiver se ser feito de 2

em 2 anos- imersão – mais eficaz que o anterior dado que produz uma maior profundidade de

impregnação- Envolvendo a utilização da pressão- o processo mais eficaz e mais rápido- impregnação em autoclave sob vácuo e pressão (processo de célula vazia – creosote;

processo de célula cheia – preservante solúvel em água; processo de duplo vácuo –preservante solúvel em solventes orgânicos)

Autoclave – cilindros que se conseguem fechar hermeticamenteCélula cheia – a madeira é sujeita a um vácuo inicial antes de se introduzir o preservante

na autoclave para que o ar saia do interior das células e assim a penetração seja facilitada

Comportamento face ao fogo

- em termos de incêndio, a madeira não é um material desfavorável em relação às alternativas(ferro – elevadas dilatações e perda de resistência; betão – fracturas)- a deformação da madeira é pouco significativa. A perda de resistência mecânica é lenta. Istodeve-se à sua baixa condutibilidade térmica.- dada a sua elevada estabilidade dimensional por acção do tempo, isto permite que aintervenção dos bombeiros seja facilitada quer pelo factor tempo, quer pelo factor risco deruína- aumento inicial da capacidade de carga por perda de humidade- consegue-se prever a taxa de carbonização e assim dimensionar elementos com determinadonível de estabilidade ao fogo- as estruturas de madeira podem ser raspadas, lixadas e reacabadas no local do incêndio- a madeira é combustível mas resiste melhor a um incêndio que muitos outros materiaisincombustíveis

DERIVADOS DA MADEIRA

Tipologia:- aglomerado de fibras- aglomerado de partículas- contraplacados- placa lameada

AGLOMERADOS DE FIBRA- Têm comportamento isotrópico- comportam-se mal com a água (exterior não)- o claro usa-se quando se pretende pintar, uma vez que sobre um substracto escuro é maisdifícil- o castanho e o claro têm menor densidade que o MDF- o MDF permite o uso de ferramentas

- Platex (claro ou castanho)- a cor castanha é devido ao tanino (aglomerante natural) da casca dos troncos e ramos- a cor clara resulta de não utilizar a casca mas sim colas sintéticas- o aglomerado de cor castanha é mais barato e resistente que o de cor clara

- são fabricados por via húmida

- TPO (tratado por óleo)- à saída da prensa, o material é mergulhado em óleo natural, ficando mais denso e escuro- torna-se repelente da água e pode ser utilizado em exteriores desde que pintado- o aglomerado de cor castanha não pode ser utilizado no exterior porque em contacto com aágua amolece

- MDF (fibras de média densidade)- aglutinação feita com cola- pode ser trabalhado exactamente como a madeira- vantagens: isotrópico (não empena), fácil de trabalhar, reacção às tintas e vernizes igual àmadeira- desvantagens: vulnerável à agua (deve ser bem revestido para evitar), só comercializado empainéis

Processos de fabrico- Via húmida (Platex e TPO)- toros e ramos -> máquina de destroçamento (formação de estilhas) -> aquecimento emautoclave -> reservatórios com água -> moldes -> pré-prensagem 25 vezes -> prensagemhidráulicaVia húmida porque as fibras são secas depois da formaçã das mantas- Via seca (MDF)- as estilhas são sujeitas a vapor sob pressão -> entram numa destroçadora -> fibras -> as fibrashúmidas são secas ao longo de um tubo de secagem -> stockagem das fibras num silo ->aglutinação com cola -> colocação das fibras sobre um tapete móvel -> pré-prensagem damanta -> prensagem hidráulica -> arrefecimento dos painéisAs fibras são secas antes da formação das mantas

AGLOMERADOS DE PARTÍCULAS- de uma camada (“tabopan”)Aparas (acção da plaina) -> secagem das aparas -> aglomeração das aparas com cola ->deposição em moldes metálicos -> prensagem -> aglomerado- de uma camada e hidrófugo (aglomerado fenólico)Cola – resina fenólica, repelente da água- de 3 camadasMenos cola -> mais barato; a camada do meio corresponde à fibra neutra- Okal-JomarAparas perpendiculares às faces; revestido nas duas faces por contraplacado- Madeira-cimentoAs aparas são impregnadas de produtos minerais; são depositadas em moldes e polvilhadas decimento portland normal e com água; os moldes são prensados e aguarda-se a presa docimento. (divisórias e tectos falsos)

CONTRAPLACADOS

Caracterização e processo de fabrico:- exigem árvores de grande porte- são os aglomerados mais importantes- os toros são amolecidos a vapor para a madeira ficar mais branda- em tracção axial a folha é muito resistente, nas outras direcções é fraca- contraplacado de cofragem – uma das faces é impregnada de resina; material impermeável,pouco aderente, não empena (vantagem face aos metálicos devido ao calor de hidratação)- pelo menos com 3 camadas- são trabalháveis como a madeira maciça- mais isotrópico que a madeira

PLACAS LAMELADAS- matéria prima – zona central do toro que serviu para o fabrico de contraplacado- lamelados que se colocam (ou colam) lado a lado sendo cobertas superior e inferiormentepor 2 folhas de cada lado- resistência inferior à do contraplacado

Vantagens e desvantagens dos aglomeradosVantagens:- os resíduos da matéria prima são aproveitados- permitem superfícies de aplicação de grandes áreas que a madeira não permite- permitem a modulação- bom isolamento térmico e acústico- estão já preservados dos xilófagos mas não dos fungos- económica a sua aplicação em obraDesvantagens:- em contacto com a água só resistem se as colas resistirem- desenvolvem fungos com a humidade

Os painéis de fibras e de partículas têm tendência para substituir os contraplacados uma vezque estes exigem árvores de maior porte o que torna a sua exploração industrialeconomicamente inviável.

CORTIÇA – (casca do sobreiro)- tecido vegetal constituído por microcélulas mortas, com espaços intercelulares preenchidospor uma mistura gasosa

Processamento- repouso (mais de 6 meses) – a cortiça perde a seiva e seca- cozedura em água a ferver - matar os organismos vivos- repouso (mais de 3 semanas) – estabilização dimensional- triagem por espessura e qualidade: a qualidade revela-se pela porosidade e pelos defeitos

- objectivo: a cortiça, quando é retirada da árvore não tem elasticidade necessária para sertrabalhada e, além disso, traz consigo fungos e insectos. Pretende-se assim transformar acortiça num material mais elástico, sem organismos e mais plano.

Aplicações- betões leves –os grânulos de cortiça são vendidos envoltos em cimento porque a sua adesãoao cimento é fraca- aglomerados negros – servem para isolamento térmico e acústico

Propriedades da cortiça- muito pouco densa (d~0,2)- resiste à penetração da humidade- compressível e elástica: quando se comprime a cortiça não se verifica dilatação lateral- má condutora do calor- resiste aos efeitos do desgaste- bom isolante (térmico, acústico, vibratório)- arde dificilmente, com combustão lenta e sem libertação de gases tóxicos- imputrecível e não tóxicaNota: os pavimentos de cortiça não resistem à água porque as colas não conseguem manter acoesão do material

Aglomerados- brancos: aglutinados com cola, mas não a cola natural da cortiça- negros: a cola usada é a cola que existe naturalmente no material

Produção dos aglomerados negros:- trituração- autoclave – expansão do granulado e libertação das colas naturais que vão agregar ogranulado de cortiça- aquecimento em água a ferver- corte e embalagem