O documento discute as propriedades físicas, químicas e mecânicas dos materiais de construção. As propriedades físicas incluem densidade, porosidade e permeabilidade. As propriedades químicas incluem reações químicas. As propriedades mecânicas incluem resistência, deformação, tensão e módulo de elasticidade. O documento fornece exemplos de como essas propriedades afetam o comportamento estrutural dos materiais.

1. Professora: Camila Campos Gómez Famá
Professora IFPB – Campus João Pessoa
Mestre em Engenharia Civil – UFRGS
Engenheira Civil- UFCG
MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO
CAMPUS JOÃO PESSOA

2. • As propriedades físicas são propriedades específicas de determinada
matéria. São aquelas que podem ser observadas quando há ação
mecânica ou do calor (energia térmica).
• Ex: Densidade, dureza, ponto de fusão, ponto de ebulição, calor
específico, permeabilidade, condutibilidade.
PROPRIEDADES FÍSICAS
INTRODUÇÃO AOS MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO
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3. • Referem-se àquelas que, quando são coletadas e analisadas, alteram a
composição química da matéria, ou seja, referem-se a uma capacidade
que uma substância tem de transformar-se em outra por meio de
reações químicas.
• Ex: a combustão é uma propriedade que a gasolina possui. Quando
esta queima, sua composição química muda, transformando-se em
novas substâncias. Além da combustão, outros exemplos de
propriedades químicas são: oxidação, redução e reatividade.
PROPRIEDADES QUÍMICAS
INTRODUÇÃO AOS MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO
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4. • Definem o comportamento do material (resposta) quando sujeito a
cargas externas, sua capacidade de resistir ou transmitir esses esforços
sem se fraturar ou deformar de forma incontrolada.
• Ex: um elevador que é “sustentado” por um cabo de aço, uma simples
brincadeira de criança o “cabo de guerra” ambas as situações
obviamente submetendo a esforços que tendem a alongar estes cabos.
• Todos os materiais (estrutura) estão sujeito a algum tipo de esforço,
são eles; tração, compressão, cisalhamento, flexão e torção.
PROPRIEDADES MECÂNICAS
INTRODUÇÃO AOS MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO
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5. PROPRIEDADES FÍSICAS

6. A DENSIDADE APARENTE é a relação entre a massa do material e o
volume total (incluindo o volume dos poros)
DENSIDADE APARENTE E DENSIDADE REAL
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7. A DENSIDADE REAL é a relação entre a massa do material e o volume do
material (não inclui o volume de poros)
DENSIDADE APARENTE E DENSIDADE REAL
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8. Pode ser definida como a relação entre o volume de poros no material
(vazios) e o volume total do material (incluindo o volume de poros).
POROSIDADE
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9. A porosidade pode ser relacionada com as densidades aparente e
real pela seguinte expressão:
POROSIDADE
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10. Poros podem ter diversas formas:
Podem ser fissuras, vazios
irregulares, ou esféricos... Mas são
sempre formados pela penetração de
gases durante o estado fresco de
formação do material.
A porosidade pode ser determinada
com intrusão de mercúrio (alta
precisão) ou com balança hidrostática
(pouca precisão) – pela determinação
do volume de água absorvido pelo
material (volume de vazios) e do
volume real de material determinado
através do empuxo.
POROSIDADE
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11. A permeabilidade está relacionada com a passagem de gases ou líquidos
através dos poros do material e resulta da interconexão entre os poros.
A permeabilidade depende do estado físico (gás ou líquido) do fluido e de
suas propriedades moleculares. Grandes moléculas, por exemplo, têm
acesso mais limitado aos vazios menores.
A permeabilidade do material tem influência na sua
durabilidade, porém outros fatores estão envolvidos.
PERMEABILIDADE
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12. A permeabilidade do material poroso a líquidos pode ser definida pela
expressão:
O termo gradiente hidráulico define a taxa de redução da pressão com
a espessura do material. O gradiente de pressão que direciona o fluido.
PERMEABILIDADE
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13. • Porosidade:
– Totalidade de vazios em um concreto endurecido.
• Permeabilidade:
– Interconexão dos vazios através de canais;
– Continuidade dos canais entre duas superfícies
opostas;
– É importante para:
• Concretos em ambientes agressivos:
– Água, ar, solos;
• Concreto armado e aparente;
• Estruturas hidráulicas.
PERMEABILIDADE x POROSIDADE
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14. ABSORÇÃO
• Relaciona-se com os vazios que têm
comunicação com
o exterior.
• É o processo físico pelo qual o concreto retém
água nos poros e condutos capilares.
• Indica diferenças de pressão ou de
concentração de substâncias em diferentes
meios.
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15. • Ponto de
Fusão
• Ponto de Ebulição
• Solubilidade
• Cond.
Elétrica
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PROPRIEDADES FÍSICAS

16. • Maleabilidade
• Magnetismo • Viscosidade
PROPRIEDADES FÍSICAS
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• Densidad
e

17. PROPRIEDADES MECÂNICAS

18.  Propriedades de um material associadas com a
capacidade que ele tem de resistir a esforços mecânicos.
São exemplos de propriedades mecânicas:
 RESISTÊNCIA,
 ELASTICIDADE,
 DUCTILIDADE,
 FLUÊNCIA,
 DUREZA,
 TENACIDADE.
PROPRIEDADES MECÂNICAS
Para melhor entender
estas propriedades, é
necessário conhecer a
definição de TENSÃO e
DEFORMAÇÃO.
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19. Tensão é a relação entre a carga aplicada e a área resistente.
 A tensão é expressa em kgf/cm² ou N/m² (Pascal).
 Na indústria do concreto, as tensões geralmente são
expressas em Mpa = N/mm².
TENSÃO
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20. Muitos materiais, tais como cerâmicas, vidros, concreto e alguns metais têm
comportamento frágil.
 Isto geralmente significa que o ponto de ruptura está próximo do limite de
elasticidade (a ruptura é drástica, e não dúctil!)
As estruturas devem ser dimensionadas de forma que atue sobre os
componentes uma tensão aceitável de trabalho.
A TENSÃO ACEITÁVEL, PARA CADA MATERIAL, ÉOBTIDA
PELA TENSÃO DE RUPTURA MINORADA POR UM
COEFICIENTE DE SEGURANÇA.
TENSÃO
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21. Deformação é definida como a relação entre a variação de
comprimento (após a aplicação de determinada carga) e o
comprimento inicial de um material, conforme a seguinte equação:
Onde L0 é o comprimento inicial e
Lf é o comprimento final, após aplicada
determinada solicitação no material.
DEFORMAÇÃO
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22. Alguns materiais, a partir de determinada carga, deformam-se excessivamente
(sem romper) e não retornam para a sua forma e posição originais depois de
retirada a carga. São exemplos disso os metais e alguns polímeros.
OBVIAMENTE, É INACEITÁVEL QUE OCORRAM DEFORMAÇÕES
EXCESSIVAS NAS CONSTRUÇÕES.
Por isso, a tensão de trabalho para estes tipos de materiais é determinada a
partir da tensão em que a deformação passa a ser excessiva (tensão de
escoamento), e não a partir da tensão de ruptura.
DEFORMAÇÃO
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23. O escoamento plástico antes da ruptura é vantajoso pelo fato de que o
escoamento do aço não causaria uma ruptura total de uma viga de
concreto armado, somente flecha excessiva, alertando os usuários
sobre uma possível carga além do limite.
Geralmente, a resistência dos metais aumenta pelo trabalho em
conjunto com o concreto.
Materiais que deformam plasticamente são classificados de DÚCTEIS.
A ductilidade é normalmente medida por uma quantidade de
alongamento antes da ruptura.
DEFORMAÇÃO
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24. Tensão x deformação
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25. Resistência pode ser definida como a capacidade de um material ou
componente suportar cargas sem se romper ou apresentar excessiva
deformação plástica.
Materiais são normalmente testados de maneira a simular sua operação
na construção, embora as tensões in-situ sejam freqüentemente
complexas.
As principais formas de teste são:
 COMPRESSÃO,
 TRAÇÃO,
 FLEXÃO E
 CISALHAMENTO.
RESISTÊNCIA
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26. As forças de compressão em materiais agem da mesma maneira que a
ligação atômica, forçando os átomos a se aproximarem, e esta ação, em
geral, não causa a ruptura.
 Entretanto, a compressão induz a esforços de cisalhamento, e a
deformações que conduzem a esforços de tração por efeito do coeficiente
de Poisson.
RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO
Cisalhamento
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27. Dependendo do tipo de material, da forma e tamanho do corpo-de-
prova e da forma de carregamento, a compressão pode causarruptura
por cisalhamento ou por tração, ou mesmo pela combinação dos dois.
O teste de compressão é muito realizado por ser de fácil execução e
porque os componentes da construção estão freqüentemente
submetidos a esforços de compressão
(Concreto, blocos cerâmicos, etc.).
IMPORTANTE:
São necessários procedimentos padrões para realização dos testes.
Vários fatores (forma e dimensões do corpo-de-prova, velocidade de
carregamento, etc.) podem influenciar nos resultados obtidos durante o ensaio
de compressão.
RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO
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28. A resistência à compressão do material ensaiado é determinado
com a seguinte expressão:
Onde P é a carga de ruptura e A é a área da
seção transversal resistente.
RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO
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29. RESISTÊNCIA À TRAÇÃO DIRETA
Testes de tração são utilizados em componentes metálicos ou
fibrosos
projetados para trabalhar sob tensões de tração.
São também, ocasionalmente, utilizados em materiais não
trabalham principalmente comprimidos, como o concreto,
quando alguma performance à tração é requerida.
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30. RESISTÊNCIA À TRAÇÃO POR COMPRESSÃO DIAMETRAL

31. RESISTÊNCIA À TRAÇÃO NA FLEXÃO
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32. RESISTÊNCIA À TRAÇÃO NA FLEXÃO
- Concretos
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Resultados, em geral,
maiores que os dos
demais ensaios de
resistência à tração.

33. • A rigidez pode ser definida como a capacidade de um material ou
componente resistir a deformação quando submetido a tensão.
•A rigidez é medida pelo módulo de elasticidade, que é a relação entre a
tensão aplicada no componente e a deformação resultante desta tensão.
Gráficos de Tensão x Deformação não lineares.
O módulo de elasticidade é obtido do gráfico tensão x deformação do
material, sendo E igual a inclinação da curva no trecho elástico.
Geralmente, trata-se de uma tensão baixa comparada a tensão de ruptura.
MATERIAIS ELÁSTICOS:
Lei de Hooke – Deformações proporcionais às tensões aplicadas.
MATERIAIS NÃO ELÁSTICOS:
RIGIDEZ
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34. A tenacidade de um material reflete sua capacidade de absorver
energias na forma de impactos. (carregamentos de duração
instantânea).
A tenacidade pode ser facilmente medida por uma máquina tipo pêndulo,
como o pêndulo Charpy.
A amostra é colocada em uma máquina e
submetida ao impacto por um pêndulo
pesado.
TENACIDADE
Vale ressaltar que alta tenacidade
não implica necessariamente em
alta resistência!
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35. A fluência é definida como a deformação com o tempo, resultado de
aplicações prolongadas de tensão. É considerada de produção muito
lenta. A fluência ocorre principalmente em três tipos de material:
· Metais submetidos a tensões sob temperaturas próximas ao ponto
de fusão.
· Materiais susceptíveis a umidade que, por exemplo, expandem com
a presença de água, são passíveis de exibir fluência relacionada com o
escoamento da umidade no material. (Materiais porosos, como o
concreto, estão sujeitos a fluência pela perda de umidade).
 · Materiais fibrosos. A fluência nestes materiais podem resultar do
escorregamento da fibra na matriz. (O maior exemplo disso é a madeira).
FLUÊNCIA
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36. Rupturas por fadiga resultam de aplicações
repetidas de tensão. A ruptura em muitos
materiais ocorre com tensões bem abaixo da
tensão de ruptura, se o carregamento for
aplicado repetidamente.
A resistência à fadiga pode ser medida. Em
materiais como madeira e concreto, os
testes são normalmente feitos com
carregamento repetido em vigas.
Rupturas por fadiga são raras em elementos
estruturais, mas em alguns componentes,
este tipo de ruptura é comum – Por exemplo,
em componentes metálicos como dobradiças.
Desenvolvimento de estruturas sujeitas ao
tráfego veicular, como estradas e pontes
devem levar em conta o efeito da fadiga.
FADIGA
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37. Dureza pode ser definida como a resistência ao entalhe (risco).
Testes para determinar a dureza normalmente envolvem a medida do
diâmetro da depressão permanente causada pela penetração de uma
esfera dura na superfície do material com uma carga padrão, como
por exemplo, o teste de dureza Brinell, usada em testes de metais.
DUREZA
O teste de dureza está bem relacionado
com a resistência dos metais. Assim, este
teste é utilizado para avaliar o efeito dos
tratamentos térmicos em metais.
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38. Alguns ensaios de avaliação da dureza são usados para estimar a
resistência à compressão de materiais, como o concreto.
Esclerômetro Martelo de Schmidt
DUREZA
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Testes de dureza são muito relevantes na avaliação da performance de
materiais para paredes e pisos.

39. DUREZA
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40. É definida como a capacidade de uma superfície resistir ao
desgaste devido ao atrito com objetos ou materiais em
movimento.
Superfícies duras geralmente são resistentes à abrasão, mas a
resistência à abrasão de superfícies moles pode também ser
aumentada com tratamentos superficiais que dependem do tipo de
tráfego.
RESISTÊNCIA ÀABRASÃO
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41. RESISTÊNCIA ÀABRASÃO
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42. PROPRIEDADES GERAIS DOS MATERIAIS DE
CONSTRUÇÃO
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