José Carvalho
Jcm_carvalho@ipcb.pt
Ano Lectivo de 2011/2012
MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO
1. Generalidades 2. Composição 3. Propriedades Físicas 4. Propriedades Mecânicas 5. Propriedades Térmicas 6. Cores 7. Processos de produção 8. Tipos de Vidro
9. Sustentabilidade do vidro na construção 10. Reciclagem do vidro
MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO
1. Generalidades 2. Composição 3. Propriedades Físicas 4. Propriedades Mecânicas 5. Propriedades Térmicas 6. Cores 7. Processos de produção 8. Tipos de Vidro
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MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO
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O Vidro
Generalidades
Pensa-se que a 1ª peça de vidro tenha sido fabricado há cerca de 5000 anos. Os primeiros objectos de vidro foram encontrados nas necrópoles egípcias.
Os primeiros vidreiros estrangeiros, consta que se fixaram em Portugal no séc. XVI. Deve-se, ao Marquês de Pombal o maior impulso na indústria vidreira nacional.
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O Vidro
Generalidades
O vidro é um material comum nas nossas vidas.
Basta olharmos à nossa volta com um pouco de atenção e vamos encontrá-lo nas janelas, nas lâmpadas, na mesa de refeições, em garrafas, copos, pratos, travessas. Além disso, muitos estarão a ver tudo isso através de óculos com lentes de vidro. Mas, o que é o vidro
?
E o que faz este material ter tantas aplicações
?
Continuar a ser usado em tão larga escala ao longo de estes milhares de anos
?
Material duro, frágil e transparente?
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O Vidro
Generalidades
“O vidro é um produto inorgânico, de fusão, que foi resfriado até atingir a rigidez, sem formar cristais.”
“O vidro é uma substância inorgânica, amorfa e fisicamente homogénea, obtida por resfriamento de uma massa em fusão que endurece pelo aumento contínuo de viscosidade até atingir a condição de rigidez, mas sem sofrer cristalização.”
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O Vidro
Composição
Na construção são utilizados os vidros silíco-sodo-cálcicos são compostos por:
um vitrificante a sílica introduzida sob a forma de areia 70 a 72 % um fundente a soda sob a forma de carbonato e sulfato cerca de 14% um estabilizante o óxido de cálcio sob a forma de calcário cerca de 10% outros óxidos o alumínio e o magnésio, etc. melhoram as propriedades físicas do vidro para determinados
tipos de vidro
incorporação de diversos óxidos
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O Vidro
Composição
Têm uma composição química muito parecida com a da crosta terrestre:
Óxido % na crosta terrestre % nos vidros comuns
SiO2 (sílica) 60 74 Al2O3 (alumina) 15 2 Fe2O3 (Óxido de Ferro) 7 0,1 CaO (cálcio) 5 9 MgO (magnésio) 3 2 Na2O (sódio) 4 12 K2O (potássio) 3 1
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O Vidro
Composição
SiO2 SiO42-
Si4+(no tetraedro) ligação covalente aos 4 iões de oxigénio
Estrutura ordenada (cristalina) – cristobalite
A matéria-prima do vidro é a areia, razão pela qual a produção vidreira se circunscreveu às regiões de bons areais (o SiO2 representa 60% dos componentes da crosta terrestre).
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O Vidro
Composição
Óxidos modificadores do Vidro:
o Sílica pura é cara e difícil de processar.
o Óxidos que partem a cadeia molecular, tais como o Na2O, K2O, CaO e MgO, reduzem a viscosidade (η) da mistura e tornam o vidro menos rígido e denso. o Os átomos de oxigénio entram na rede da sílica, quebrando a rede molecular
por junção aos tetraedros, originando átomos de oxigénio com um electrão não partilhado.
o Os iões Na+e Ka+ficam nos interstícios da rede como iões metálicos ligados iónicamente. Por preenchimento de alguns dos interstícios, estes iões promovem a cristalização.
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O Vidro
Composição
Óxidos intermédios:
o São óxidos que sozinhos não formam vidro mas que podem ser adicionados a uma rede de vidro.
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O Vidro
Propriedades físicas
Densidade:
As densidades são muito variáveis, assim temos: Cristal ordinário ……….. 3.33 Vidro para óculos ……… 2.46 Vidro ordinário ……. ….. 2.56 Vidro para garrafas …….2.64
Normalmente aceita-se o valor 2.5, o que dá uma massa de 2,5 kg por m2 e por
mm de espessura para os vidros planos. Dureza:
Para determinar a dureza superficial, isto é, a resistência a ser riscado por outro material, utiliza-se a escala de MOHS.
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O Vidro
Propriedades mecânicas
Elasticidade:
O vidro é um material perfeitamente elástico: nunca apresenta deformação permanente.
No entanto é frágil, ou seja, submetido a uma flexão crescente, parte sem apresentar sinais precursores.
E = 72 x 10 10 Pa ν = 0,22
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O Vidro
Resistência à tracção:
A resistência à tracção varia de 30 a 70 MPa e depende de: o Duração da carga
o Humidade
o Temperatura
o Estado da superfície Resistência à compressão:
A resistência do vidro à compressão é muito elevada, cerca de 1000 MPa e não limita praticamente o campo das suas aplicações.
Em termos práticos significa que para quebrar um cubo de 1cm de lado, a carga necessária será na ordem das 10 toneladas.
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O Vidro
Resistência à flexão:
Um vidro submetido à flexão tem uma face a trabalhar à compressão e a outra à tracção. A resistência à rotura por flexão é da ordem de:
o 40 MPa para um vidro recozido polido; o 120 a 200 MPa para um vidro temperado. Propriedades mecânicas comparativas de alguns materiais:
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O Vidro
Propriedades térmicas
Calor específico:
Para o vidro, o calor específico é: C=795 J/Kg.⁰C = 0.22W.h/Kg.⁰C = 0.19 Kcal/.Kg.⁰C Condutividade térmica:
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O Vidro
Propriedades térmicas
Dilatação linear:
No intervalo de 20 ⁰C a 220 ⁰C, o coeficiente de dilatação linear é de 9x10 -6.
Exemplo:
Um vidro com 2m de comprimento, ao ser aquecido 30 ⁰C, sofrerá um aumento de comprimento de l x Δl x Δt =2000 x 9 x 10-6 x 30 = 0,54 mm.
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O Vidro
Propriedades térmicas
Tensões Térmicas:
A fraca condutibilidade térmica do vidro
+
O reaquecimento ou o arrefecimento parcial do vidro Resistência ao choque térmico:
Depende do módulo de elasticidade, da resistência à tracção e do coeficiente de dilatação.
o Para o vidro recozido considera-se para o seu valor 60 ⁰C;
o Para o vidro temperado este valor é da ordem de 240 ⁰C. a 300 ⁰C.
quebras designadas por térmicas.
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O Vidro
C
ore
s
Uma das características mais interessantes do vidro é a sua cor.
Os vidros podem-se apresentar desde o mais puro incolor até infinitas cores.
Quando um vidro apresenta uma determinada cor é porque ele contém na sua composição química alguns elementos que interferem ou filtram a luz que sobre ele está a incidir.
Uma garrafa é verde porque a luz do sol ou a luz artificial que incide nela, que contém todas as cores, ao atravessar o vidro, que no caso contém cromio, é filtrada, passando somente a porção verde da cor sendo as demais retidas.
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O Vidro
C
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O efeito do ferro na cor:O ferro encontra-se no vidro no estado tri-valente (Fe2O3), que é o mais oxidado (+) e no estado bi-valente (FeO) que é o mais reduzido (-).
Fe2O3 FeO
O efeito do crómio na cor:
O óxido crómio (Cr2O3) é agente corante primário para todos os vidros verdes, uma vez que o crómio dá uma grande coloração de verde ao vidro branco.
impacta ao vidro uma tonalidade ligeiramente amarela esverdeada dá uma tonalidade mais azulada, somente mais intensa para a
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O Vidro
C
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Descoloração do vidro branco:A descoloração do vidro branco, na realidade, é uma mistura das tonalidades verdes impregnadas pelo ferro e cromo com materiais.
Existem materiais descolorantes, os mais comuns são:
o o selénio, o qual por ele próprio dá um aspecto rosado ao vidro; o e o cobalto que dá ao vidro uma tonalidade azulada.
Cor âmbar:
A cor âmbar é formada pela combinação dos iões Fe3+ e S- junto com os iões Na+.
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O Vidro
Processos de produção
Processo Float:
Os chamados vidro planos, fabricados em chapas, são consumidos principalmente pela construção civil.
Desenvolvido em 1952 por Alastair Pilkington, ao serviço da Pilkington Brothers (UK), revolucionou a indústria do vidro plano.
É o processo mais utilizado pelos fabricantes mundiais.
o vidro fundido corre para o banho de flutuação e sob uma atmosfera devidamente controlada a faixa de vidro flutua (float) num banho de estanho fundido, produzindo uma perfeita planimetria das faces.
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O Vidro
Processos de produção
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O Vidro
Processos de produção
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O Vidro
Processos de produção
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O Vidro
Processos de produção
O vidro estirado:
Existem vários processos de produção de vidro estirado, sendo o processo Fourcault o mais utilizado.
A – debiteuse
B – resfriadores da lâmina de vidro C – máquina de estirar e recozimento vertical
O sistema deste método consistia na estiração vertical da lâmina de vidro através de uma barra de refractário com uma ranhura, cujo nome era debiteuse, por onde o vidro sobe até 10/15m de altura.
O início do estiramento é feito atirando-se uma lança no vidro fundido e elevando-a verticalmente.
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O Vidro
Tipos de Vidro
Vidro Temperado:
Tem a sua resistência aumentada pela têmpera, um processo que consiste em aquecer o material até uma temperatura crítica e depois resfriá-lo rapidamente. A têmpera no vidro produz um sistema de tensões que aumenta a resistência, induzindo tensões de compressão na sua superfície.
Este vidro tem como característica partir-se em pequenas partículas, não apresentando, no entanto, ângulos cortantes. Assim, é classificado de não estilhaçável e como tal é considerado um vidro de segurança.
Aplicações: cabinas de duche, elementos
corta-fogo, janelas, montras, caixas de bancos, fachadas-cortina, campos de squash, colectores solares, painéis acústicos, paragens de autocarro..
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O Vidro
Tipos de Vidro
Têmpera do Vidro:
Inventado em 1929, este procedimento consiste em colocar o vidro recozido, num forno suspenso por pinças - têmpera vertical - ou colocado sobre rolos - têmpera horizontal - sendo submetido a um aquecimento uniforme a uma temperatura entre os 650ºC e os 715ºC, em função da espessura do vidro.
Seguidamente, é provocado o arrefecimento rápido por jactos de ar nas faces externas do vidro a uma pressão controlada. Este processo provoca uma compressão das faces externas e uma expansão da zona interna. Desta forma, o vidro adquire maior resistência mecânica.
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O Vidro
Tipos de Vidro
Vidro Laminado:
O vidro laminado é um vidro constituído por duas chapas de vidro intercaladas por um plástico chamado Polivinil Butiral (PVB), a principal característica desse vidro, é que em caso de quebra, os fragmentos ficam presos ao PVB.
Aplicações: protecção anti-vandalismo, protecção contra impacto de objectos - portas, janelas, pavimentos, coberturas, aquários.
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O Vidro
Tipos de Vidro
Folheamento do vidro – Vidro Laminado:
Descoberto em 1909 por Edouard Benedictus, este vidro teve a primeira designação de vidro Triplex.
O processo consiste em colar duas folhas de vidro por uma folha plástica que faz do vidro um produto de segurança. Após um choque violento, esta folha faz com que os fragmentos de vidro continuem colados a ela, de forma a não projectar os estilhaços.
Esta técnica é usada para o fabrico dos pára-brisas dos automóveis e para diversas aplicações na construção civil.
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O Vidro
Tipos de Vidro
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O Vidro
Tipos de Vidro
Vidro Impresso:
Este tipo de vidro surgiu quando se desenvolveu o processo pelo o qual o vidro emerge do forno e passa através de dois rolos, um dos quais possui um desenho gravado na superfície.
Aplicações:
Este vidro é muitas vezes utilizado em portas, janelas, divisórias, fachadas, casas de banho, entre outros.
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Tipos de Vidro
Vidro Espelhado:
Em tempos antigos, os espelhos consistiam em metais polidos, geralmente o bronze.
Constituído por uma base de vidro comum, à qual são adicionadas camadas de prata reflectiva, cobre protector, pintura anti-corrosiva e pintura cinzenta de acabamento. O vidro apresenta elevadas reflexões luminosa e visual.
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O Vidro
Tipos de Vidro
Vidro Polarizado:
Permite ser hora transparente e hora translúcido, bloqueando a visão quando desejado.
É constituído por duas chapas de vidro, entre as quais é colocado um filme de cristais líquidos (LCD) no qual actua um campo eléctrico (modificando a sua orientação) .
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O Vidro
Tipos de Vidro
Vidro Aramado:
As pesquisas de materiais resistentes ao fogo levaram ao desenvolvimento do vidro de segurança aramado.
Reduz também o risco de acidentes, pois, caso quebre, não estilhaça, e os fragmentos mantêm-se presos à tela metálica. É resistente à corrosão, não se decompõe, nem enferruja.
O vidro aramado é recomendado, também, em locais sujeitos a impacto e abusos, bem como onde a queda de lascas de vidros represente um risco para os usuários da instalação.
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O Vidro
Tipos de Vidro
Tijolos ou bloco de Vidro:
São fabricados por um processo algo complexo:
1) Duas peças de vidro rectangulares ou quadradas são fabricadas.
2) Essas metades são unidas por fusão a altas temperaturas, sendo o ar no espaço entre os vidros evacuado, de modo a criar-se um vácuo.
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9. Sustentabilidade do vidro na construção
10. Reciclagem do vidro
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O Vidro
Sustentabilidade do vidro na construção
o A reutilização é uma das abordagens mais sustentáveis e de estabelecimento a longo prazo para a minimização de resíduos.
o De acordo com a FEVE (www.feve.org), em 2007, enquanto a Suécia e Suiça reciclaram cerca de 95% dos seus recipientes de vidro, Portugal apenas reciclou 46%. A Alemanha, o maior produtor da Europa, recicla 86% dos recipientes de vidro.
o Existe uma série de problemas associados com a reutilização e reciclagem de vidro colorido, que resulta numa necessidade para usos alternativos.
o O vidro é um material rígido, relativamente inerte e, portanto, naturalmente, pode ser usado como um agregado, no entanto o impacto ambiental da sua utilização tem-se mostrado superior à obtida pelo uso da areia como um agregado.
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9. Sustentabilidade do vidro na construção
10. Reciclagem do vidro
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O Vidro
Reciclagem do vidro
o Uma das principais vantagens do vidro está o facto deste ser 100% reciclável, ou seja, pode ser usado e posteriormente utilizado como matéria-prima na fabricação de novos vidros infinitas vezes sem perda de qualidade ou pureza do produto.
o No processo de reciclagem os produtos devem ser separados por tipo e cores. Por exemplo, as embalagens de compotas e os copos comuns não devem ser misturados com os vidros de janelas. As cores mais comuns são o âmbar (garrafas de cerveja e produtos químicos), o translúcido ou "branco" (compotas), verde (refrigerantes) e azul (vinho).
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Ano Lectivo de 2011/2012
