Materiais de Construção
PLÁSTICOS
série MATERIAIS
rui santos
joão guerra martins
2.ª edição / 2010
Apresentação
No final do processo de pesquisa e compilação, o presente documento acaba por ser,
genericamente, o repositório da Monografia do Eng.º Rui Santos.
Pretende, contudo, o seu teor evoluir permanentemente, no sentido de responder quer à
especificidade dos cursos da UFP, como contrair-se ainda mais ao que se julga pertinente e
alargar-se ao que se pensa omitido.
Esta sebenta insere-se num conjunto que perfaz o total do programa da disciplina, existindo
uma por cada um dos temas base do mesmo, ou seja:
1. Movimentos de terras.
2. Desmontes.
3. Demolições.
4. Rochas.
5. Ligantes.
6. Colas e mástiques.
7. Argamassas e rebocos.
8. Betões.
9. Metais.
10. Execução de estruturas metálicas.
11. Execução de estruturas de betão armado e/ou pré-esforçado.
12. Plásticos.
13. Distribuição de água (fria e quente) e drenagem de águas residuais (domésticas e
pluviais).
14. Climatização (aquecimento e refrigeração) e ventilação.
Embora o texto tenha sido revisto, esta versão não é considerada definitiva, sendo de supor a
existência de erros e imprecisões. Conta-se não só com uma crítica atenta, como com todos os
contributos técnicos que possam ser endereçados. Ambos se aceitam e agradecem.
João Guerra Martins
Os plásticos na Construção Civil
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ÍNDICE DE TEXTO
INTRODUÇÃO ........................................................................................................................ 9 I. GENERALIDADES ............................................................................................................ 11
1.1. Introdução ........................................................................................................................ 11
1.2. Histórico ........................................................................................................................... 11 II. MATERIAIS PLÁSTICOS .............................................................................................. 18
2.1. Os polímeros ..................................................................................................................... 18 2.1.1. Origem ................................................................................................................... 19 2.1.2. Natureza química .................................................................................................. 22 2.1.3. Classificação .......................................................................................................... 27
2.2. Características genéricas dos materiais plásticos ......................................................... 30 2.2.1. Massa volúmica ..................................................................................................... 31 2.2.2. Peso molecular ...................................................................................................... 32 2.2.3. Cristalinidade e amorfismo ................................................................................. 32 2.2.4. Características mecânicas .................................................................................... 34 2.2.5. Características térmicas ....................................................................................... 36 2.2.6. Características eléctricas ..................................................................................... 39 2.2.7. Características acústicas ...................................................................................... 39 2.2.8. Resistência à corrosão .......................................................................................... 39 2.2.9. Absorção de água .................................................................................................. 39 2.2.10. Resistência à degradação e durabilidade ......................................................... 40 2.2.11. Características óptico-visuais ............................................................................ 40 2.2.12. Vantagens e desvantagens .................................................................................. 40
III. PROCESSAMENTO DE MATERIAIS PLÁSTICOS ................................................. 43
3.1. Introdução ........................................................................................................................ 43
3.2. Processos industriais de polimerização ......................................................................... 43 3.2.1. Polimerização em volume (massa) ...................................................................... 43 3.2.2. Polimerização em solução .................................................................................... 43 3.2.3. Polimerização em suspensão ................................................................................ 44 3.2.4. Polimerização em emulsão ................................................................................... 44
3.3. Processamento de termoplásticos ................................................................................... 45 3.3.1. Extrusão ................................................................................................................. 45 3.3.2. Injecção .................................................................................................................. 46 3.3.3. Calandragem ......................................................................................................... 47 3.3.4. Termomoldagem ................................................................................................... 47 3.3.5. Moldagem por sopro ............................................................................................ 48
3.4. Processamento de termoendurecíveis ............................................................................ 48 3.4.1. Moldagem por compressão .................................................................................. 48 3.4.2. Moldagem por transferência ............................................................................... 48
3.5. Processamento de compósitos ......................................................................................... 49 3.5.1. Laminação manual ............................................................................................... 49 3.5.2. Projecção simultânea ............................................................................................ 49
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3.5.3. Moldagem por injecção ........................................................................................ 50 3.5.4. Moldagem em contínuo ........................................................................................ 50 3.5.5. Pultrusão ............................................................................................................... 51 3.5.6. Centrifugação ........................................................................................................ 51 3.5.7. Moldagem por enrolamento filamentar ............................................................. 52
3.6. Principais aditivos ........................................................................................................... 52 3.6.1. Adjuvantes ............................................................................................................. 53 3.6.2. Cargas .................................................................................................................... 55
3.7. Técnicas de união de materiais plásticos ....................................................................... 55 3.7.1. Uniões por peças acessórias ................................................................................. 55 3.7.2. União por colagem ................................................................................................ 56 3.7.3. União por soldadura ............................................................................................. 56 3.7.4. Uniões em plásticos reforçados com fibras ........................................................ 56
IV. PRINCIPAIS MATERIAIS PLÁSTICOS USADOS NA CONSTRUÇÃO CIVIL ... 58
4.1. Materiais plásticos e respectivas siglas .......................................................................... 58
4.2. Polietileno (PE) ................................................................................................................ 59
4.3. Polipropileno (PP) ........................................................................................................... 61
4.4. Policloreto de vinilo (PVC) ............................................................................................. 62
4.5. Poliacetato de vinilo (PVAC) .......................................................................................... 63
4.6. Poliestireno (PS) ............................................................................................................... 64 4.6.1. Poliestireno butadieno (SB) ................................................................................. 64 4.6.2. Poliestireno acrilonitrilo (SAN) ........................................................................... 64 4.6.3. Acrilonitrilo butadieno estireno (ABS) ............................................................... 65 4.6.4. Espuma de poliestireno expandido (EPS) .......................................................... 65 4.6.5. Espuma de poliestireno extrudido (XPS) ........................................................... 66
4.7. Polimetacrilato de metilo (PMMA) ................................................................................ 66
4.8. Policarbonato (PC) .......................................................................................................... 67
4.9. Poliamida (PA) ................................................................................................................. 67
4.10. Polibutileno (PB) ............................................................................................................ 68
4.11. Poliuretanos (PUR) ........................................................................................................ 68
4.12. Resinas epoxídicas (EP) ................................................................................................ 69
4.13. Resinas Fenólicas (PF) .................................................................................................. 70
4.14. Resinas de ureia formaldeído (UF) e de melamina formaldéido (MF) ..................... 70
4.15. Poliéster insaturado (UP) .............................................................................................. 71
4.16. Silicones (SI) ................................................................................................................... 72
4.17. Plásticos compostos ....................................................................................................... 73 4.17.1. Plásticos compostos de fibra de vidro (PRFV) ................................................. 73
V. UTILIZAÇÃO DOS MATERIAIS PLÁSTICOS NA CONSTRUÇÃO CIVIL .......... 75
5.1. Tubagens .......................................................................................................................... 76 5.1.1. Tubagem para água fria no interior e exterior dos edifícios ............................ 77
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5.1.2. Tubagem para água quente no interior dos edifícios ........................................ 79 5.1.3. Tubagem para drenagem de águas residuais e ventilação ................................ 83 5.1.4. Tubagem para distribuição de gás ...................................................................... 84
5.2. Perfis ................................................................................................................................. 85
5.3. Isolamento térmico e acústico ......................................................................................... 86
5.4. Revestimentos e Impermeabilizações ............................................................................ 89 5.4.1. Revestimentos de pavimentos .............................................................................. 89 5.4.2. Revestimentos de paredes .................................................................................... 91 5.4.3. Impermeabilizações .............................................................................................. 93
5.5. Geotêxteis ......................................................................................................................... 96 5.5.1. Noções gerais ......................................................................................................... 96 5.5.2. Aplicações .............................................................................................................. 99
5.6. Vidro sintético .................................................................................................................. 99
5.7. Artigos sanitários ........................................................................................................... 102
5.8. Aditivos para betão ........................................................................................................ 102
5.9. Elementos auxiliares no trabalho com betão .............................................................. 103
5.10. Instalações eléctricas ................................................................................................... 104 CONCLUSÃO ....................................................................................................................... 105 BIBLIOGRAFIA .................................................................................................................. 107 ANEXO I ............................................................................................................................... 110 ANEXO II .............................................................................................................................. 117 ANEXO III ............................................................................................................................ 117
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ÍNDICE DE FIGURAS
Fig. 1.1. Alexander Parkes, inventor da Parkesine (1862) [46]............................................... 12 Fig. 1.2. John Wesley Hyatt [46] ............................................................................................ 13 Fig. 1.3. Relógio de resina fenólica (baquelite) e celulóide (1920) [46] .................................. 14 Fig. 1.4. Hermann Staudinger [54] .......................................................................................... 15 Fig. 2.1. Plataforma petrolífera [http://www.galpenergia.com/] .............................................. 19 Fig. 2.2. Refinação do petróleo bruto [37] ............................................................................... 21 Fig. 2.3. Relação monómero-polímero [41] ............................................................................ 22 Fig. 2.4. Poliadição e policondensação [41] ............................................................................ 23 Fig. 2.5. Homopolímero e copolímeros [32] ............................................................................ 25 Fig. 2.6. Copolímero de inserção (ramificado) [25] ................................................................. 26 Fig. 2.7. Polímero de estrutura linear (ex: Polietileno de alta densidade - PEAD) [32] .......... 26 Fig. 2.8. Polímero de estrutura ramificada (ex: Polietileno de baixa densidade - PEBD) [32] 27 Fig. 2.9. Polímero de estrutura em rede (ex: Resina fenol formaldeído) [32] .......................... 27 Fig. 2.10. Classificação dos plásticos segundo a sua origem [43] ........................................... 28 Fig. 2.11. Volume vs temperatura para dois polímeros, um amorfo e um semicristalino [32] 33 Fig. 2.12. Aparelho para ensaio de choque Izod e choque Charpy [25] ................................... 35 Fig. 3.1. Polimerização em emulsão [32] ................................................................................. 44 Fig. 3.2. Esquema de uma extrusora, mostrando as diversas zonas funcionais [27] ................ 45 Fig. 3.3. Extrusor de Polietileno [20] ....................................................................................... 46 Fig. 3.4. Esquema de uma máquina injectora [12] ................................................................... 47 Fig. 3.5. Projecção simultânea [3] ............................................................................................ 50 Fig. 3.6. Vista geral do processo de pultrusão [3] .................................................................... 51 Fig. 3.7. Vista geral do processo de centrifugação [3] ............................................................. 52 Fig. 3.8. Vista geral do processo de enrolamento [3] ............................................................... 52 Fig. 4.1. Estrutura química do polietileno [30] ........................................................................ 60 Fig. 4.2. Protecção de obra em polietileno [15] ....................................................................... 60 Fig. 4.3. Estrutura química do polipropileno [30] .................................................................... 61 Fig. 4.4. Estrutura química do policloreto de vinilo [30] ......................................................... 62 Fig. 4.5. Estrutura química do poliacetato de vinilo [8] ........................................................... 63 Fig. 4.6. Estrutura química do poliestireno [30] ....................................................................... 64 Fig. 4.7. Construir com EPS [33] ............................................................................................. 65 Fig. 4.8. Isolar com poliestireno extrudido [44] ....................................................................... 66 Fig. 4.9. Estrutura química do polimetacrilato de metilo [8] ................................................... 66 Fig. 4.10. Estrutura química do policarbonato [30] .................................................................. 67 Fig. 4.11. Estrutura química da poliamida [8] .......................................................................... 68 Fig. 4.12. Estrutura química do polibutileno [8] ...................................................................... 68 Fig. 4.13. Estrutura química do poliuretano [8] ....................................................................... 69 Fig. 4.14. Estrutura química das resinas epoxídicas [8] ........................................................... 69 Fig. 4.15. Estrutura química das resinas fenólicas [8] .............................................................. 70 Fig. 4.16. Estrutura química da melamina [8] .......................................................................... 70 Fig. 4.17. Estrutura química de um póliester insaturado [8] .................................................... 71 Fig. 4.18. Estrutura química de um silicone [8] ....................................................................... 72 Fig. 4.19. Amostra de fibra de vidro [15] ................................................................................. 73 Fig. 5.1. Acessórios em PVC [http://www.asc.pt/poliresine.htm] ........................................... 79 Fig. 5.2. Tubos e acessórios de polipropileno copolímero random (PP-R) [40] ..................... 81 Fig. 5.3. Técnicas de união de tubos de polietileno para condução de gás [50] ....................... 84 Fig. 5.4. Perfis em PVC [49] .................................................................................................... 85
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Fig. 5.5. Revestimento de pavimentos em PVC [49] ............................................................... 90 Fig. 5.6. Revestimento plástico contínuo de paredes [http://www.imperbor.pt/] ..................... 91 Fig. 5.7. Papel de parede em PVC [49] .................................................................................... 92 Fig. 5.8. Membrana de impermeabilização polietileno de alta densidade[http://www.sigsa-sa.com] ...................................................................................................................................... 93 Fig. 5.9. Membrana de impermeabilização em PVC [49] ........................................................ 94 Fig. 5.10. Silicones [http://www.plastimix.pt/] ....................................................................... 95 Fig. 5.11. Geosintéticos [35] .................................................................................................... 98 Fig. 5.12. Cobertura em chapas acrílicas [http://www.dicopesa.com.br/].............................. 100 Fig. 5.13. Cobertura em policarbonato [http://www.poliwork.com.br/] ............................... 101 Fig. 5.14. Espaçadores plásticos para pilares, vigas e paredes [45] ....................................... 104 Fig. 5.15. Calhas e caixas plásticas [49] ................................................................................. 104
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ÍNDICE DE QUADROS
Quadro 1 – Desenvolvimento histórico da produção dos principais polímeros sintéticos [8]. .................................................................................................................................................. 16 Quadro 2 – Diferenças entre as polimerizações em cadeia e em etapas [41].......................... 24 Quadro 3 – Comparação das três categorias de polímeros [8]. ............................................... 29 Quadro 4 – Valores indicativos da massa volúmica de alguns dos materiais com aplicação na construção civil [8]. .................................................................................................................. 31 Quadro 5 – Valores indicativos de algumas propriedades mecânicas de alguns dos materiais com aplicação na construção civil [8]. ..................................................................................... 36 Quadro 6 – Valores indicativos de algumas propriedades térmicas de alguns dos materiais com aplicação na construção civil [8]. ..................................................................................... 37 Quadro 7 – Identificação física de alguns materiais plásticos através da combustão [12]. .... 38 Quadro 8 – Principais vantagens e desvantagens dos materiais plásticos [15]. ...................... 41 Quadro 9 – Comparação dos sistemas de polimerização [41]. ............................................... 45 Quadro 10 – Vantagens e desvantagens das uniões por colagem de materiais compostos de fibra de vido [2]. ....................................................................................................................... 57 Quadro 11 – Principais materiais plásticos e respectivas siglas [8]. ....................................... 58 Quadro 12 – Principais aplicações de materiais plásticos na construção civil [25]. ............... 75 Quadro 13 – Características físicas dos polietilenos de média e de alta densidade [8]. ......... 77 Quadro 14 – Vantagens e desvantagens dos tubos de polietileno. .......................................... 77 Quadro 15 – Características físicas do policloreto de vinilo rígido [8]. ................................. 78 Quadro 16 – Vantagens e desvantagens dos tubos de policloreto de vinilo. .......................... 78 Quadro 17 – Vantagens e desvantagens dos tubos de poliéster reforçado com fibra de vidro. .................................................................................................................................................. 79 Quadro 18 – Características físicas do polietileno reticulado [8]. .......................................... 80 Quadro 19 – Vantagens e desvantagens dos tubos de polietileno reticulado. ......................... 80 Quadro 20 – Características físicas do polipropileno homopolímero e copolímero [8]. ........ 81 Quadro 21 – Vantagens e desvantagens dos tubos de polipropileno. ..................................... 81 Quadro 22 – Características físicas do policloreto de vinilo clorado [8]. ............................... 82 Quadro 23 – Vantagens e desvantagens dos tubos de policloreto de vinilo clorado. ............. 82 Quadro 24 – Vantagens e desvantagens dos tubos de parede composta por plástico e metal. 83 Quadro 25 – Vantagens e desvantagens dos tubos de polietileno. .......................................... 85 Quadro 26 – Vantagens do policloreto de vinilo para perfis................................................... 86 Quadro 27 – Vantagens e desvantagens do poliestireno expandido. ...................................... 87 Quadro 28 – Vantagens e desvantagens do policloreto de vinilo. .......................................... 87 Quadro 29 – Vantagens do uso de espumas rígidas de poliuretano em isolamentos [26]. ..... 88 Quadro 30 – Vantagens das resinas de fenol formaldeído. ..................................................... 88 Quadro 31 – Vantagens das resinas de fenol formaldeído de célula fechada. ........................ 88 Quadro 32 – Vantagens e desvantagens das resinas de ureia formaldeído. ............................ 89 Quadro 33 – Propriedades isolantes de alguns materiais usados em isolamento [26]. ........... 89 Quadro 34 – Vantagens e desvantagens do PVC em revestimento de pavimentos. ............... 90 Quadro 35 – Vantagens e desvantagens do PVC em revestimento de paredes....................... 92 Quadro 36 – Comparação das propriedades dos polímeros sintéticos, para igual peso [14]. . 97
Os plásticos na Construção Civil
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INTRODUÇÃO
Pretendeu-se com o presente trabalho fazer uma análise dos materiais plásticos mais
utilizados em construção civil, bem como, avaliar a sua utilidade e importância face às
necessidades e exigências da construção civil actual.
Para a sua concretização, numa fase inicial, utilizou-se fundamentalmente como método o
recurso a literatura técnica sobre a matéria. No decorrer do processo de pesquisa verificámos
que em relação a outros temas, aquela, sobretudo a de autores nacionais ou em língua
portuguesa, é escassa. No entanto, estávamos longe de imaginar existir uma tão grande
profusão de páginas na Internet, à qual acabaríamos por recorrer, sobre os materiais plásticos,
ou com eles relacionadas. Aqui a quantidade de informação é imensa, embora nem sempre
utilizável porque, não raras vezes, é duvidosa por falta de referências, quer quanto aos autores
quer quanto às fontes.
Ao longo do trabalho fomos verificando que, fruto de intensa investigação no sector, em
resposta às necessidades de consumo e às necessidades concorrenciais das empresas, mal um
livro é posto nas bancas rapidamente fica desactualizado. Na verdade, este facto deve-se à
quantidade e variedade de produtos plásticos que frequentemente são lançados no mercado,
não sendo possível uma actualidade duradoura de qualquer publicação. Assim, entendemos
por bem evitar fazer referências comerciais específicas, falar de características peculiares que
dão originalidade ou diferenciação a determinados produtos, mas cuja existência é muitas
vezes efémera, fazendo antes o enfoque de características genéricas comuns aos polímeros
base para alguns materiais plásticos de maior interesse para o sector da construção civil,
tentando deste modo produzir um documento, que se espera, útil no imediato e susceptível de
ser melhorado no futuro.
O trabalho desenvolve-se em cinco capítulos.
No primeiro capítulo, intitulado “Generalidades”, depois de uma breve introdução, é feita uma
ligeira resenha histórica, na qual se entendeu não dever ser feita uma referência cronológica
exaustiva da evolução dos materiais plásticos. Isto porque, se por um lado não era esse o
propósito do trabalho, também se apercebeu que seria difícil evitar erros de datação, uma vez
que no decorrer da pesquisa se foram encontrando divergências entre os vários autores
referenciados, no que às datas de aparecimento dos diversos materiais plásticos diz respeito.
Privilegiou-se então, situar apenas aqueles que, no nosso entender, terão sido os momentos
Os plásticos na Construção Civil
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chave no seu processo evolutivo, da origem aos nossos dias. Assim sendo, fica desde já
ressalvada a eventualidade da existência de incorrecções nas datas referidas no texto.
No capítulo seguinte, designado por “Materiais Plásticos”, é feita uma abordagem sucinta aos
polímeros sintéticos, no que à origem, natureza química, classificação e características
genéricas essenciais, diz respeito (evitando-se referências a fórmulas químicas, ou aprofundar
o estudo das estruturas moleculares, por nos pareceu possuir pouco valor prático para
profissionais da construção civil, em particular para os engenheiros civis e arquitectos).
O terceiro capítulo, intitulado “Processamento de Materiais Plásticos”, trata do fabrico, das
técnicas de união e dos principais aditivos usados nos materiais plásticos.
No quarto capítulo, “Principais Materiais Plásticos Usados na Construção Civil”, é feita uma
descrição das características dos materiais plásticos com maior utilização no sector da
construção civil, tendo-se procurado focalizar a atenção para os aspectos mais relevantes e,
sobretudo, mais interessantes para os profissionais da área.
No quinto e último capítulo, sob o título “Utilização dos Materiais Plásticos na Construção
Civil”, é feita uma referência sintética às principais utilizações possíveis dos materiais
plásticos com maior implantação no actual mercado nacional da construção civil, quer pela
quantidade de uso quer pela qualidade da utilidade.
Em anexo apresenta-se um quadro resumo das características médias, físicas, mecânicas,
térmicas, ópticas, químicas e tecnológicas dos principais materiais plásticos usados na
construção civil e um quadro com a indicação de algumas classes de plásticos, bem como as
correspondentes designações comerciais, propriedades, aplicações e, a título indicativo, os
preços praticado em meados de 1994 nos EUA (entendemos que não seria correcto, e
necessário, efectuar o seu câmbio para a realidade e moeda corrente europeia).
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I. GENERALIDADES
1.1. Introdução
Ao falar-se de plásticos1 é difícil não associar de imediato a ideia de um saco de compras, ou
um “tupperware” doméstico. Esta é, no entanto, uma imagem demasiado redutora de um
material cuja popularidade pode levar os menos avisados a associá-lo a produtos de pouco
valor. Pelo contrário, o elevado desenvolvimento tecnológico, associado à crescente evolução
no mundo da química orgânica, tem permitido um notável nível de procura, descoberta e
utilização de materiais plásticos. De facto, as suas extraordinárias propriedades, versatilidade
de tipologia e formas, possibilitam um vasto leque de aplicações, tornando-o num produto
moderno, apetecível e cada vez mais importante.
Sectores como os de utilidades domésticas, brinquedos e construção civil, até aos que
empregam tecnologias mais sofisticadas, como os de saúde, informática, electrónicos,
automóveis e aviação, entre outros, vêm ampliando a utilização desta matéria-prima nos seus
produtos.
No caso particular da construção civil e no decurso do século XX, com destaque para a sua
segunda metade e início deste século, alguns dos materiais convencionais utilizados foram
progressivamente sendo substituídos por materiais poliméricos. Pode-se dizer que se verifica,
hoje em dia, que nos países mais industrializados cerca de 25 % dos polímeros produzidos são
utilizados nesta indústria.
De facto, desde as instalações hidráulicas e eléctricas até ao acabamento de uma obra (como
em revestimentos de pavimentos e caixilharias), o plástico tem-se revelado como elemento
fundamental para o sector de construção civil. Embora nem sempre aparente (caso das
tubagens que se escondem atrás das paredes) e em certos casos disfarçados (como em pisos ou
telhas que imitam peças de cerâmica), o plástico vem aumentando a cada ano a sua
importância e peso, sobretudo no segmento dos edifícios.
Hoje em dia, já é possível construir uma casa utilizando apenas materiais plásticos.
1.2. Histórico
DuBois e Jonh atribuem a primeira moldagem de materiais plásticos deliberada aos índios
malaios em 1843 (cit. In Throne 1979). 1 Do gr. plástikós, «relativo a obras de barro», pelo lat. Plastìcu-, «plástico; relativo à modelação». [54]
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Após tomar conhecimento de uma substância chamada nitrato de celulose ("descoberta" em
1845, em Basileia, Suíça, por C. F. Schönbein) [43;54], Alexander Parkes desenvolveu um
novo material que podia ser usado em estado sólido, plástico ou fluído, por vezes duro como
marfim, opaco, flexível, impermeável, durável, colorável e ser empregue em utensílios e
ferramentas. Este material, que se viria a designar por Parkesine (c. 1855, com patente
registada em 1861) [54], divulgado por toda a Grã-Bretanha a partir da Grande Exposição de
Londres de 1862 [46;48], foi quimicamente obtido a partir de uma mistura de clorofórmio e
óleo de rícino, processo esse que conduziria ao desenvolvimento do primeiro material semi-
sintético: o celulóide2.
Fig. 1.1. Alexander Parkes3, inventor da Parkesine (1862) [46]
Seria contudo John Wesley Hyatt o verdadeiro impulsionador da introdução deste novo
produto no mercado. Na realidade, pese embora não ter sido o seu verdadeiro inventor, foi
Hyatt quem desenvolveu a produção e aplicação industrial do celulóide de Parkes, quando em
1869 se propôs encontrar um substituto do marfim das bolas de bilhar [5;54]. Este produziu
uma bola a partir de nitrocelulose, que no entanto não funcionou graças à grande instabilidade
do material, altamente inflamável e explosivo [48]. Não teria sido, portanto, um bom começo
para um material que, embora nos anos seguintes tenha vindo a resolver o problema da
escassez de marfim nos Estados Unidos e mesmo substituísse com êxito alguns materiais
tradicionais, estava longe de conseguir o estatuto de qualidade que nos anos vindouros os
materiais plásticos granjeariam. De facto, e conforme Guedes e Filkauskas (1987, p. 13)
2 O termo celulóide só aparece em 1872 como designativo de todos os materiais plásticos obtidos a partir da celulose, estendendo-se a outros plásticos não derivados desta matéria-prima. [54] 3 Químico, metalúrgico e inventor britânico (1813-1890), notabilizou-se pelo estudo laboratorial e científico, bem como no desenvolvimento de vários processos e materiais industriais [54].
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13
argumentam, “Não era um material estável, decompunha-se facilmente quando exposto à luz
ou ao calor e era altamente inflamável.”.
Em 1870 os irmãos John e Isaías Hyatt começaram a fabricar o celulóide na Albany Dental
Plate Company, cuja curiosa designação derivava do facto daquele material ter sido
inicialmente utilizado pelos dentistas, para substituição da borracha vulcanizada4 utilizada
pelas marcas dentárias. Este produto era obtido através da adição, ao nitrato de celulose, de
um plastificante à base de cânfora (substituía o óleo de rícino usado na Parkesine) [41] que
lhe reduzia a fragilidade, aumentando a sua utilidade, desse modo.
Fig. 1.2. John Wesley Hyatt5 [46]
Dois anos mais tarde a Albany Dental Plate Company daria origem à Celluloid Manufacturing
Company, com uma fábrica em Newark no New Jersey, sendo nessa altura que surgiria pela
primeira vez a designação Celulóide (marca que obterá um sucesso tão grande, nos anos
seguintes, que virá a ser o nome que definirá as matérias plásticas feitas de celulose, mas não
somente estas).
Na prática, o celulóide, acima de tudo, veio substituir a borracha vulcanizada, muito onerosa
em certas aplicações industriais. Seria, no entanto, a partir deste material desenvolvido por
Hyatt que outros polímeros surgiram.
4 Vulcanização é o processo (estudado pelo químico americano Charles Goodyear em 1839) que impede a separação das cadeias da borracha natural, interligando-as com enxofre, usando um catalizador de óxido de zinco [8]. 5 Inventor norte-americano (1837-1920) que ficou conhecido, fundamentalmente, por ter desenvolvido o celulóide descoberto por Alexander Parkes e ser o fundador da moderna indústria de polímeros (plásticos) [54].
Os plásticos na Construção Civil
14
Até ao limiar do século XX os materiais plásticos evoluiriam muito pouco em virtude do
reduzido conhecimento científico sobre materiais poliméricos.
A partir da década de trinta, daquele século, assistiu-se a um incremento inusitado na
comercialização de produtos plásticos, como foi dito na revista "Busines Week", em 1935, "as
tendências modernistas impulsionaram o uso de plásticos em edifícios, mobílias e decoração,
e os plásticos, pela sua beleza, impulsionaram o modernismo" (cit. In A Era do plástico) [29].
Tudo graças ao facto de, em 1909, Leo Hendrik Baekeland6 ter concebido uma resina plástica
pelo processo de condensação, que seria o primeiro plástico completamente artificial,
baptizado em sua homenagem com o nome de baquelite.
A baquelite era um material sintético, totalmente produzido em laboratório, ao contrário do
celulóide que era feito a partir da celulose e de outras matérias vegetais.
Fig. 1.3. Relógio de resina fenólica (baquelite) e celulóide (1920) [46]
O plástico artificial de Baekeland, ou baquelite, largamente usado até ao presente, era algo de
formidável, com um considerável potencial de negócio, pelo que rapidamente proliferaram
imitações com o propósito de serem concorrenciais. Desta situação surgiram uma série de
conflitos de patentes a que Baekeland sentiu necessidade de pôr cobro, pelo que propôs a
fusão de todos os produtores, formando uma grande concentração empresarial da qual esteve
à frente.
A baquelite tornar-se-ia o material de base a milhares de novos produtos, como ainda hoje
sucede, tendo o plástico destronado o aço no papel de símbolo da indústria.
6 Inventor norte-americano (1863-1944), de origem belga, que se notabilizou pelo facto de ter concebido, ao fim de várias experiências, o primeiro plástico totalmente artificial, que baptizou de baquelite (de Baekeland), ou poli-oxibenzilmetileno-glicol anidro [54].
Os plásticos na Construção Civil
15
Foi, contudo, com o contributo de um dos pioneiros no estudo dos polímeros, Hermann
Staudinger, que se abriu caminho para o seu desenvolvimento, a partir do reconhecimento de
que estes são constituídos por moléculas gigantes de milhares de átomos unidos por ligações
covalentes, as quais apelidou de macromoléculas. Embora inicialmente mal aceites por alguns
cientistas, gerando inclusive discussão ao longo dos anos vinte do século passado [13;46], as
teorias de Staudinger acabariam por vingar junto da comunidade cientifica de então, até
porque, ao contrário dos percursores Parkes e Hyatt cujas invenções foram casuais, ele
provaria que a razão estava do seu lado através de demonstrações experimentais com raios X
dos vários polímeros existentes na altura.
Fig. 1.4. Hermann Staudinger7 [54]
No segundo quartel do século XX, em virtude dos conhecimentos entretanto apurados e do
estímulo de desenvolvimento inerente às Grandes Guerras, começaram a ser produzidos, em
grande variedade, produtos sintéticos constituídos por macromoléculas (que obtiveram, e
continuam a obter, grande sucesso comercial).
Nos últimos cinquenta anos a indústria das matérias plásticas desenvolveu-se imenso, vindo
mesmo a superar a indústria do aço. Materiais como o poliestireno, o polietileno, o policloreto
de vinilo (PVC), a poliamida (Nylon), ou o polipropileno, fazem parte do quotidiano de todos,
independentemente da sua condição social, e estão presentes quer nas mais remotas aldeias
quer nas grandes cidades.
O desenvolvimento da indústria dos plásticos foi de tal maneira vertiginoso que se assistiu à
substituição progressiva dos materiais tradicionais, o que tornou possível a realização de
7 Químico alemão (1881-1965), nascido em Worms e falecido em Freiburg em Breisgau, foi galardoado com o Prémio Nobel da Química em 1953, pelo contributo que deu para o desenvolvimento dos plásticos. [54]
Os plásticos na Construção Civil
16
aplicações absolutamente fantásticas, como, por exemplo, um motor de combustão interna
feito de plástico, ou uma barreira transparente contra raios X.
No quadro 1 apresenta-se o ano aproximado do lançamento dos principais plásticos
industriais, conforme Esgalhado e Rocha (2002, p. 2). De notar que vários autores apontam
datas diferentes para o aparecimento desses diversos materiais plásticos. Como exemplo,
verifica-se que para o silicone se aponta a data de origem para 1900 [30]; 1930 [31]; 1943
[13;25;32;43;46] e 1945 [5].
Quadro 1 – Desenvolvimento histórico da produção dos principais polímeros sintéticos [8]. Plástico
Ano de lançamento
Celulóide Baque1ite Acetato de celulose Ureia formaldeído Polimetacrilato de metilo Polic1oreto de vinilo Poliacetato de vinilo Poliestireno Polietileno (baixa densidade) Poliamida (nylon 6-6) Melamina Poliéster insaturado Silicone Politetrafluoretileno Po1ietilenoteraftalato Acrilonitrilo butadieno estireno Resinas epoxídicas Poliuretanos Po1ietileno (alta densidade) Policarbonato Po1ipropileno Po1iacetal Poliéter clorado Resinas fenoxídicas Polioxifenileno Polibutileno Poli 4-metilpenteno Polissulfona Polissulfureto de etileno Polissulfureto de fenileno Politereftalato de butileno Poliamidas aromáticas Poliéster aromático Poliarilato Poliéter-éter cetona Poliéterimida Poliésteres termotrópicos
1870 1909 1927 1928 1931 1936 1938 1938 1939 1939 1939 1942 1943 1943 1945 1946 1947 1953 1954 1958 1959 1959 1959 1962 1964 1965 1965 1965 1966 1968 1971 1972 1974 1978 1982 1982 1984
Os plásticos na Construção Civil
17
Da análise do quadro 1 verifica-se que a partir de 1984 não há referência ao aparecimento de
qualquer tipo de novo material plástico, isso porém, não se deve a uma estagnação industrial,
ou a nada mais haver para inventar, mas sim ao facto de que, depois dos anos setenta, se ter
dado um certo amadurecimento da tecnologia dos polímeros. Por outro lado, o ritmo dos
desenvolvimentos diminui, enquanto se procura aumentar a escala comercial dos avanços
conseguidos. Ainda assim, pode-se ressaltar algumas inovações tais como:
• Os polímeros de cristal líquido;
• Os polímeros condutores de electricidade;
• Os polisilanos;
• Os novos polímeros de engenharia, ver em 2.2.2., como poli(eter-imida),
poli(éter-éter-cetona) nele referidos.
Na última década do século passado assiste-se ao aparecimento dos catalisadores de
metaloceno, dos biopolímeros, do uso em larga escala dos elastómeros termoplásticos e
plásticos de engenharia e sobretudo a uma preocupação com a reciclagem dos plásticos. Este
processo de conservação ambiental torna-se quase uma obsessão, pois dele depende a
viabilização comercial dos polímeros e daí a reciclagem em grande escala de garrafas de PE
(polietileno) e PETB (politereftalato de etileno).
Os plásticos na Construção Civil
18
II. MATERIAIS PLÁSTICOS
2.1. Os polímeros
Embora apenas se tenha começado a sintetizar polímeros no século XIX, eles já eram usados
pelo homem desde a pré-história. De facto os polímeros naturais, assim designados por se
formarem naturalmente, sempre tiverem um papel importante ao longo dos tempos na medida
em estão presentes, entre outras coisas, no suporte essencial da vida, a alimentação. As
proteínas, os polissacarídeos, os ácidos nucleícos, a celulose e a borracha são exemplos de
polímeros naturais.
Os materiais que são constituídos à base de polímeros apresentam-se sob as mais variadas
formas, que vão desde os materiais sólidos e flexíveis, às fibras e aos materiais celulares
rígidos ou não, aos filmes, às pinturas, aos adesivos, etc. e tem propriedades tão diferentes
como, por exemplo:
• Uns podem-se fundir por aquecimento, enquanto outros endurecem pelo calor;
• Outros são solúveis na água ou em solventes apropriados, enquanto que outros
são insolúveis;
• Muitos decompõem-se pelo calor, a baixas temperaturas, enquanto que outros
resistem ao aquecimento, sem decomposição nem qualquer alteração química.
Esta possibilidade de dar aos materiais uma grande variedade de características, torna-os
particularmente interessantes nas suas diversas utilizações e é uma das principais causas da
sua enorme divulgação.
Nos últimos anos, o conhecimento das relações existentes entre a estrutura e as propriedades
dos polímeros, e ainda o aparecimento de novas técnicas de fabrico destes novos materiais,
permitiu que se lograsse atingir o objectivo de se sintetizarem produtos com características
previamente estabelecidas.
Perante este cenário diríamos que os polímeros sintéticos são o material ideal, tecnicamente
perfeitos. Mas, na verdade, existe um grande senão, um problema de vital importância para o
futuro do planeta e que se tem vindo a agravar com o decorrer dos anos em função do
aumento progressivo do consumo dos plásticos é que, estes polímeros, desenvolvidos para
durar eternamente e resistirem a todas as formas de degradação são de difícil colocação
quando deixam de ser úteis.
Os plásticos na Construção Civil
19
Apenas um tipo de polímeros sintéticos, os termoplásticos (ver referência em 2.1.3), são
recicláveis, pelo que, não será de estranhar que hoje a preocupação com a reciclagem seja
assunto da máxima importância. O desenvolvimento e uso dos materiais plásticos será
inviável caso este problema não seja adequadamente resolvido. O futuro poderá passar, quase
seguramente, pelos nos plásticos biodegradáveis.
2.1.1. Origem
Os materiais poliméricos, vulgarmente designados por plásticos, abrangem uma extensa gama
de materiais fabricados pelo homem a partir de dois elementos: o carbono e o hidrogénio.
Estes são provenientes de um produto natural: o petróleo bruto. Este é constituído por uma
mistura complexa de hidrocarbonetos a que se associam certas impurezas tais como,
compostos de enxofre, azoto ou oxigénio.
De facto, a matéria-prima que dá origem aos polímeros são os monómeros, ver em 2.1.2., e
estes por sua vez são normalmente obtidos a partir do petróleo ou gás natural. Esta não é,
contudo, a única forma de os obter. Embora com acréscimo de preço, que os torna menos ou
nada competitivos, os monómeros podem ser obtidos a partir da madeira, álcool, carvão e até
do CO2, uma vez que todas essas matérias-primas são ricas em carbono, o átomo principal que
constitui os materiais poliméricos.
No passado, os monómeros eram obtidos de resíduos do refino do petróleo. Porém, hoje o
consumo de polímeros é tão elevado que esses “resíduos” tem de ser produzidos
intencionalmente nas refinarias, para dar conta do consumo.
Fig. 2.1. Plataforma petrolífera [http://www.galpenergia.com/]
Os plásticos na Construção Civil
20
É do petróleo bruto que se obtém um elevado número de produtos, que lhe são derivados, e de
grande interesse económico, como: combustíveis, óleos base, óleos lubrificantes, ceras do
petróleo, parafinas, betumes e as matérias-primas para a indústria petroquímica, usualmente
classificadas em olefinas8 (etileno, propileno, butilenos, butadieno, etc.) e aromáticos9
(benzeno, tolueno e xileno), que através de processamentos característicos, darão origem a
vários materiais intermediários, tais como: o polietileno, o polipropileno, o polibuteno, etc., e,
subsequentemente, a diversos produtos acabados.
A proveniência e as características das ramas de petróleo bruto são factores preponderantes no
programa de fabrico das refinarias, que é concebido para fazer face às exigências qualitativas
e quantitativas do mercado consumidor. De referir que a génese do petróleo bruto é complexa
e ainda não completamente conhecida, embora a teoria orgânica aceite e considere que os
petróleos resultaram da decomposição em ambiente anaeróbico, e sob a acção de
microrganismos, de componentes gordos do sapropel10, acumulados no fundo de certas
lagunas [54].
Antes de ser consumido na forma de produto final, o petróleo bruto tem que passar por uma
refinação, figura 2.2, que consiste numa série de tratamentos físicos e químicos que visam a
separação em numerosos componentes, os chamados derivados.
A diversidade de produtos derivados e as suas características implicam uma grande
complexidade nas operações a efectuar na refinaria, as quais se podem reunir em três grupos
fundamentais:
1. As operações físicas de separação, que incluem:
i. A destilação;
ii. O fraccionamento;
iii. A extracção por solvente;
8 Nome genérico dos hidrocarbonetos acíclicos, de fórmula geral Cn H2n, homólogos do etileno ou eteno C2 H4) [54]. 9 Compostos orgânicos, de estrutura cíclica, em que se admite a existência de ligações deslocalizadas por todos os átomos do ciclo (alguns destes compostos - benzeno, naftaleno, fenantreno, antraceno, piridina, etc. - podem ser obtidos do alcatrão da hulha) [54]. 10 Lodo castanho, escuro ou negro, com aspecto gelatinoso, rico em substâncias betuminosas, resultante da putrefacção de matéria orgânica constituída essencialmente por organismos aquáticos. [54]
Os plásticos na Construção Civil
21
2. As operações químicas de conversão molecular, que se destinam a alterar a estrutura
molecular dos compostos de forma a obter produtos com determinadas características;
3. As operações físicas e químicas, destinadas a melhorar a qualidade dos vários
derivados do petróleo por eliminação de certas impurezas [37;42].
O processo de refinação consiste, basicamente, em submeter inicialmente o petróleo bruto a
uma destilação fraccionada, isto é, a uma separação puramente física das diferentes
substâncias nele misturadas. Este processo não altera a estrutura das moléculas e, assim
sendo, as substâncias conservam a sua identidade química. Para a obtenção de maior número
e variedade de produtos, as fracções mais pesadas são partidas em fracções leves pelo
processo de Cracking (processo oposto à polimerização), que consiste, essencialmente, em
decompor, pelo calor e/ou por catálise (uso de um catalisador), as moléculas grandes das
substâncias pesadas. O ponto de ebulição destas substâncias é elevado.
Para obter substâncias constituídas por moléculas de tamanho menor, às quais correspondem
substâncias mais voláteis, o ponto de ebulição mais baixo. As fracções assim obtidas podem,
posteriormente, ser misturadas umas às outras para a obtenção de produtos com as
propriedades desejadas [37].
Fig. 2.2. Refinação do petróleo bruto [37]
Os plásticos na Construção Civil
22
2.1.2. Natureza química
Um polímero11 é uma molécula de grandes dimensões (macromolécula), natural ou artificial,
constituída por unidades moleculares mais pequenas (monómeros) que se repetem um grande
número de vezes.
Na figura 2.3 o etileno é o monómero que, após reagir com várias outras moléculas iguais a
ele, forma o polímero polietileno. A reacção química para obtenção do polímero é
denominada polimerização.
Fig. 2.3. Relação monómero-polímero [41]
Na reacção de polimerização em cadeia do monómero etileno em polietileno, à subunidade de
repetição (isto é: que se repete) chama-se mero. No exemplo apresentado na figura 2.3 o mero
é o CH 2 e n o número de subunidades, ou meros da cadeia molecular do polímero, a que se
chama grau de polimerização (GP) da cadeia polimérica [8;27;30;41].
Em 1929, Wallace Carothers12 dividiu as polimerizações em dois grupos, de acordo com a
composição ou estrutura dos polímeros. Segundo esta classificação, as polimerizações podem
ser por adição em cadeia (poliadição) ou por condensação (policondensação), figura 2.4
[25;41].
A poliadição é um tipo de reacção em que as moléculas de monómero se ligam entre si sem
qualquer modificação da sua composição e caracteriza-se fundamentalmente pela existência
de três fases:
A fase da iniciação, que consiste na quebra de uma ligação química na molécula de
monómero, com formação de um grupo reactivo, através da junção de um aditivo que
funciona como catalizador da reacção. Podem ser usados vários tipos de catalizadores,
11 Polímero (do grego: poli - muitas, mero - partes). [16;27;41] 12 Químico norte-americano (1896-1937), foi pioneiro no desenvolvimento comercial de polímeros, tendo produzido a borracha sintética - o neopreno - e o nylon. Sintetizou muitos polímeros condensados, especialmente, poliésteres, poliéteres e uma poliamida [54].
Os plásticos na Construção Civil
23
tais como os peróxidos orgânicos (que actuam como formadores de radicais livres13)
[25;41];
A fase de propagação, que é aquela em que se dá o crescimento da cadeia molecular
por adição sucessiva de unidades de monómero [25;41];
A fase de finalização (terminação), que corresponde ao crescimento as cadeias
moleculares que reagem entre si, conduzindo ao fim da reacção [25;41;54].
Fig. 2.4. Poliadição e policondensação [41]
A policondensação é um tipo de reacção em que duas ou mais moléculas de monómeros, que
podem ser idênticas ou diferentes, reagem entre si, com eliminação de pequenas moléculas
[25].
Em 1953 esta classificação foi aperfeiçoada por Paul Flory14, que utilizou como critério o
mecanismo de reacção envolvido na polimerização, para dividir as reacções características em cadeias
e em etapas, a que correspondem, respectivamente, às poliadições e policondensações. 13 Pode definir-se um radical livre como um grupo de átomos que tem um electrão desemparelhado (electrão livre), que se pode ligar covalentemente a outro electrão desemparelhado (electrão livre), de outra molécula. [27]
Os plásticos na Construção Civil
24
As polimerizações em cadeia e em etapas possuem características diferentes, como é mostrado no
quadro 2.
Quadro 2 – Diferenças entre as polimerizações em cadeia e em etapas [41].
POLIMERIZAÇÃO EM CADEIA POLIMERIZAÇÃO EM ETAPAS
Apenas o monómero e as espécies propagantes podem reagir entre si.
Quaisquer duas espécies moleculares presentes no sistema podem reagir.
A polimerização possui no mínimo dois processos cinéticos. A polimerização só possui um processo cinético.
A concentração do monómero decresce gradativamente durante a reacção.
O monómero é todo consumido no início da reacção, restando menos de 1% do monómero ao fim da reacção.
A velocidade da reacção cresce com o tempo até alcançar um valor máximo, a partir do qual permanece constante.
A velocidade da reacção é máxima no início e decresce com o tempo.
Polímeros com um alto peso molecular formam-se desde o início da reacção, não
se modificando com o tempo.
Um longo tempo reaccional é essencial para se obter um polímero com elevado peso molecular, que cresce
durante a reacção.
A composição percentual do polímero é igual à do mero que lhe dá origem.
A composição percentual do polímero é diferente do mero que lhe dá origem.
Com esta nova classificação, alguns polímeros, como os poliuretanos (que não libertam
moléculas de baixo peso molecular, mas são caracteristicamente obtidos por uma reacção de
condensação), passaram a ser classificados de forma mais precisa, sendo considerados
provenientes de polimerizações em etapas [41]. Antes eram incorrectamente considerados
como produtos de poliadição,
Durante um processo polimerização o número de moléculas que se unem é variável, daí que o
polimerizado resultante tenha também, consequentemente, um peso molecular variável. Na
verdade, e segundo Throne (1979, p. 74), “(…) a maioria dos polímeros comerciais não tem
peso molecular idêntico (…)”. Quanto maior for o grau de polimerização, mais elevado será o
peso molecular do polímero (ver 2.2.3.), sendo esta uma característica particularmente
importante, se atentarmos que um peso molecular alto afecta significativamente as suas
propriedades químicas e físicas. De facto, e segundo McCrum et al. (1999, p. 19), “Há dois
factores moleculares que governam as propriedades mecânicas dum polímero. O primeiro é o
comprimento da molécula, (…). O segundo é a forma da molécula.”. 14 Químico e físico norte-americano (1910-1985) nascido no Illinois e falecido na Califórnia. Recebeu o Prémio Nobel da Química em 1974, pelas investigações que realizou sobre as macromoléculas sintéticas e naturais [54].
Os plásticos na Construção Civil
25
Se somente um único tipo de monómeros está presente na estrutura do polímero, este designa-
se homopolímero. Se os polímeros são constituídos por dois ou mais tipos de monómeros
denominam-se copolímeros (ou heteropolímeros [25]) e constituem uma sequência mais ou
menos desordenada das unidades monómeras, em função das quantidades respectivas de
monómeros ligados e da sua reactividade em relação à cadeia que se forma [25;27;32;41;54].
Podem obter-se diferentes tipos de copolímeros em função da forma como as moléculas de
monómeros se unem entre si. Assim, as unidades podem ser distribuídas aleatoriamente
(“randomicamente”), alternadas, em blocos, ou ramificadas, permitindo estas combinações
dar origem a polímeros com diferentes propriedades, baseados nas estruturas obtidas.
Na figura 2.5 estão representadas formas esquemáticas de um homopolímero, de um
copolímero aleatório (“randômico”), de um copolímero alternado e de um copolímero em
bloco.
Fig. 2.5. Homopolímero e copolímeros [32]
Na figura 2.6 está representado um copolímero de inserção (ramificado), em que A e B
representam moléculas de dois monómeros diferentes.
Os plásticos na Construção Civil
26
Fig. 2.6. Copolímero de inserção (ramificado) [25]
Em função da natureza química dos monómeros, e da técnica empregada para a
polimerização, os polímeros podem exibir diferentes tipos de arquitecturas. Os mais comuns
são os de estrutura linear, ramificada ou em rede.
A figura 2.7 ilustra o polietileno de alta densidade (PEAD), uma molécula de cadeia longa e
linear, feita pela polimerização do etileno, um composto cuja fórmula estrutural é CH2=CH2
[32].
Fig. 2.7. Polímero de estrutura linear (ex: Polietileno de alta densidade - PEAD) [32]
A indústria também produz uma outra variedade de polietileno, que possui cadeias
ramificadas. Este é conhecido como polietileno de baixa densidade (PEBD) e está ilustrado na
figura 2.8. O impedimento espacial provocado pelas ramificações dificulta um
"empilhamento" das cadeias poliméricas. Por esta razão, as forças intermoleculares que
mantém as cadeias poliméricas unidas tendem a ser mais fracas em polímeros ramificados.
Por isso o PEBD é bastante flexível e pode ser utilizado como filme plástico para embalagens,
enquanto que o PEAD é bastante duro e resistente, sendo utilizado em garrafas, brinquedos,
etc. [32].
A figura 2.9 mostra um polímero cujas cadeias estão entrelaçadas numa complexa rede de
ligações covalentes. O exemplo da figura é a resina fenol formaldeído, onde moléculas de
fenol são unidas pelo formaldeído [32].
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27
Fig. 2.8. Polímero de estrutura ramificada (ex: Polietileno de baixa densidade - PEBD) [32]
Fig. 2.9. Polímero de estrutura em rede (ex: Resina fenol formaldeído) [32]
2.1.3. Classificação
Os polímeros podem ser classificados tendo em conta vários factores, como por exemplo:
Quanto à sua natureza química, tal como vimos em 2.1.2;
Quanto à sua estereoquímica15 - Os que têm todos os resíduos orgânicos orientados
para o mesmo lado da cadeia chamam-se isotácticos, enquanto aqueles que possuem
os grupos alternados regularmente de ambos os lados da cadeia tomam a designação
de sindiotácticos. Ainda os que necessitam de uma estereoquímica definida, por
possuírem os resíduos orgânicos orientados ao acaso, designam-se atácticos [27];
15 Parte da química que trata da estrutura e propriedades dos estereoisómeros (isómero, semelhante a outro pelo que respeita às ligações, mas que difere dele pelo modo como os núcleos atómicos se encontram orientados no espaço) [54].
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28
Quanto à sua morfologia - Os polímeros exibem 2 tipos de morfologia no estado
sólido: o amorfo e o semicristalino [25;27;32], ver em 2.2.4;
Segundo o tipo de aplicação, isto é, se são plásticos de uso geral (polímeros utilizados
nas mais variadas aplicações, como o polietileno, o polipropileno, o poliestireno, o
polimetacrilato de metila, o policloreto de vinilo, baquelite, etc.), ou se são plásticos
de engenharia (polímeros, tais como o poliacetal, o policarbonato e o
politetrafluoretileno, empregados em substituição de materiais clássicos usados na
engenharia, como por exemplo a madeira e os metais);
Quanto ao comportamento mecânico; etc.
A figura 2.10 apresenta uma classificação dos polímeros em função da sua origem.
Fig. 2.10. Classificação dos plásticos segundo a sua origem [43]
O método mais usual de agrupar os polímeros é, segundo Esgalhado e Rocha (2002, p. 3),
“(…) de acordo com a sua estrutura e sistema de ligação, consequentemente, em termos do
Os plásticos na Construção Civil
29
seu comportamento mecânico e térmico.”. De acordo com aquela classificação, as principais
categorias de polímeros são os termoplásticos16, os termoendurecíveis17 e os elastómeros.
De notar que os termoplásticos e os termoendurecíveis pertencem ao grupo de polímeros
vulgarmente designado por plásticos18 e os elastómeros ou borrachas a outro grupo de
polímeros [27]. No quadro 3 encontram-se representações esquemáticas dessas três categorias
de polímeros.
Quadro 3 – Comparação das três categorias de polímeros [8].
Comportamento Estrutura Diagrama
Termoplástico Cadeias lineares flexíveis
Termoendurecível Rede tridimensional rígida
Elastómero Cadeias lineares interligadas
O facto de um polímero estar incluído na classe dos termoplásticos ou na classe dos
termoendurecíveis está intimamente relacionado com a funcionalidade do monómero, isto é,
com o número de ligações covalentes que cada uma das suas moléculas pode estabelecer
(ligações químicas que unem entre si os átomos constituintes das cadeias moleculares) [25].
Os termoplásticos, produzidos por poliadição ou policondensação, são plásticos que
necessitam de calor para serem enformados (temperaturas elevadas podem causar degradação
ou decomposição) e que mantém estável a forma adquirida durante a enformação, assim que
se dá o seu arrefecimento. Estes materiais podem, teoricamente, ser várias vezes reaquecidos
e reenformados em novas formas, sem que ocorra alteração significativa das suas
propriedades. Contudo, na prática, deve haver o cuidado de definir um limite de
reprocessamento destes materiais, já que este processo pode levar à degradação [8;27].
16 Plástico que amolece sempre que é aquecido [55]. 17 Plástico que amolece ao calor e endurece quando submetido a um segundo aquecimento [55]. É comum também designar esta categoria de plásticos por termofixos [43] ou termoestáveis [53]. 18 A palavra plástico enquanto substantivo pode assumir o significado de classe de materiais que podem ser moldados ou enformados por efeito do calor ou da pressão, de modo a adquirirem uma determinada forma, e como adjectivo pode significar capacidade de ser moldado. De notar que plástico pode ainda ter o significado de deformação contínua e permanente de um aço sem que se dê a rotura [27].
Os plásticos na Construção Civil
30
A maior parte dos termoplásticos é constituída por cadeias principais, muito longas, de
átomos de carbono ligados covalentemente. Porém, e eventualmente, podem haver ainda
átomos de azoto, oxigénio ou enxofre também ligados covalentemente na cadeia molecular
principal. Pode haver, ainda, átomos ou grupos de átomos pendentes ligados covalentemente
aos átomos da cadeia principal. As cadeias moleculares longas dos termoplásticos estão
ligadas umas às outras através de ligações secundárias [27].
Os termoendurecíveis, produzidos por policondensação, são plásticos enformados para uma
determinada forma permanente e depois curados (ou endurecidos). Durante o processo de
solidificação, através da adição de determinados agentes químicos, formam uma massa
estável que não pode voltar a amolecer sob pena de se degradar ou decompor. Estes plásticos
são geralmente mais rígidos, são também mais frágeis e não podem ser reciclados [8;27].
Para se obter um plástico termoendurecível na sua forma permanente é necessário calor (a
palavra grega que designa calor é therme). Todavia, existem muitos plásticos designados por
termoendurecíveis cuja cura ocorre à temperatura ambiente, através de uma simples reacção
química.
A maior parte dos plásticos termoendurecíveis é constituída por uma rede de átomos de
carbono ligados covalentemente uns aos outros, de modo a formar um sólido rígido. Podem,
por vezes, haver ainda átomos de azoto, oxigénio, enxofre e outros, também ligados
covalentemente na sua estrutura reticular [27].
Os elastómeros são polímeros que podem receber elevadas deformações elásticas sem que se
deformem permanentemente, isto é, podem sempre readquirir a sua forma original [27].
Segundo Esgalhado e Rocha (2002, p. 4), “A importância da borracha natural hoje em dia, tem
decrescido consideravelmente e muitas das borrachas comercializadas são termoplásticos. Consequentemente a
distinção entre borrachas e plásticos está a desvanecer-se (…)”.
2.2. Características genéricas dos materiais plásticos
A quantidade de materiais poliméricos já disponíveis, bem como, a possibilidade de em
laboratório alterar a forma de se combinarem, criando portanto produtos novos e
consequentemente diferentes, aliada à procura incessante da satisfação das necessidades de
mercado, quer introduzindo materiais com características inovadoras, quer criando produtos
mais eficientes justificados por razões de natureza económica (materiais mais baratos), por
razões de natureza estética (materiais modernos adequados às tendências da moda), ou outras,
faz com que não seja tarefa fácil identificar todos os polímeros e em particular as suas
Os plásticos na Construção Civil
31
características intrínsecas. Assim torna-se necessário definir algumas características base que
facilitem a identificação e agrupamento dos materiais poliméricos.
No âmbito restrito da construção civil, e atendendo à cada vez maior importância dos
materiais plásticos, quer pela quantidade com que aparecem em obra, particularmente nos
edifícios, quer pela qualidade que os torna cada vez mais apetecíveis, importa referenciar
algumas características que possibilitem aos interessados um melhor conhecimento do
material em si e das suas vantagens e desvantagens, de modo a adequar a cada caso a solução
mais próxima do ideal. Neste sentido referir-se-ão em seguida algumas das características
genéricas dos materiais plásticos mais relevantes para a construção civil.
Em anexo apresenta-se um quadro resumo das características médias, físicas, mecânicas, térmicas,
ópticas, químicas e tecnológicas dos principais materiais plásticos usados na construção civil (anexo I)
e um quadro com a indicação de algumas classes de plásticos, as correspondentes designações
comerciais, propriedades, aplicações e a título comparativo os preços praticados em meados de 1994
nos EUA (anexo II).
2.2.1. Massa volúmica Uma característica comum a todo o tipo de plásticos é a sua pequena massa volúmica. Esta
característica confere-lhes uma leveza apreciável, tornando-se por vezes numa vantagem em
relação aos outros materiais vulgarmente utilizados em construção civil. No quadro 4
comparam-se valores indicativos das massas volúmicas de alguns dos materiais mais
utilizados na construção civil actual.
Quadro 4 – Valores indicativos da massa volúmica de alguns dos materiais com aplicação na construção civil [8].
MATERIAL MASSAVOLUMICA
( g/cm3)
Materiais plásticos
Plásticos reforçados
Plásticos rígidos não reforçados
Espumas rígidas
Outros materiais
Aço
Betão
Madeira
Alumínio
1,2 - 2,3
0,8 - 2,2
0,01 - 0,1
7,8 -7,9
2,5 - 2,8
0,27 - 0,97
2,56 - 2,80
Os plásticos na Construção Civil
32
2.2.2. Peso molecular
Referiu-se em 2.1.2 que durante um processo polimerização o número de moléculas que se
unem é variável. De facto, um polímero é uma substância heteromolecular no que respeita ao
comprimento das cadeias moleculares, isto é, estas tem diferentes comprimentos resultantes
de circunstâncias aleatórias que ocorrem durante a polimerização [25].
Assim, da polimerização dum monómero não se obtêm moléculas com o mesmo peso
molecular, mas antes moléculas cujo peso molecular abrange uma gama de valores, logo o
valor do peso molecular dum dado polímero, que se determina, não pode ser mais do que um
valor médio, conforme Ehrenstein (2001, p. 50), “(…) materiais poliméricos não têm um peso
molecular uniforme. Isto porque o processo da polimerização origina macromoléculas de
comprimento diferente.”.
Estas médias estão relacionadas com as propriedades dos polímeros (em particular mecânicas)
mediante relações empíricas, daqui deriva a importância daquela característica estrutural (as
propriedades dependem, além disso, do modo de distribuição dos valores do peso molecular).
Polímeros de peso molecular muito baixo não têm propriedades convenientes, mas por outro
lado, os de peso molecular muito elevado são difíceis de processar. Polímeros com variações
de índice de heterogeneidade, de amostra para amostra, apresentam significativas variações
nas suas propriedades [25].
2.2.3. Cristalinidade e amorfismo
Outra característica estrutural que influencia as características mecânicas dos polímeros é a
cristalinidade. Os polímeros quando em estado sólido podem ter dois tipos de morfologia: o
amorfo19 e semicristalino.
Num polímero as cadeias moleculares não se dispõem no espaço de forma rectilínea, mas
antes estão orientadas aleatoriamente e entrelaçadas facilitando o amorfismo. Efectivamente,
a ordenação das moléculas, ou dos segmentos duma mesma molécula, implica um estado
cristalino.
Devido às suas dimensões, as moléculas dos polímeros não atingem um grau de cristalinidade
equivalente à das substâncias cristalinas de pequeno peso molecular. A razão desta diferença é
que os fenómenos de enrolamento, dobragem e entrelaçamento das longas cadeias, que se dão
19 Smith (1998, p. 347) chama ao estado amorfo não cristalino e ao estado semicristalino parcialmente cristalino [27].
Os plásticos na Construção Civil
33
tanto mais quanto maior for o seu comprimento, ou seja o peso molecular, originam na
disposição dessas cadeias uma certa desordem. Esta desordem das moléculas significa
estrutura amorfa.
Face ao que ficou dito, poder-se-ia pensar que todos os polímeros são consequentemente
amorfos. No entanto, observações usando a técnica dos raios X possibilitam verificar que em
certos polímeros existe alguma cristalinidade, que se manifesta pela existência de zonas em
que as cadeias estão orientadas entre si (cristalites), embora imersas numa massa amorfa. Este
é, aliás, o comportamento mais comum em polímeros lineares. A este tipo de polímeros
chama-se semicristalinos ou parcialmente cristalinos [25;27;32].
Devido às fortes interacções intermoleculares, os polímeros semicristalinos são mais duros,
resistentes e, como as regiões cristalinas espalham a luz, mais opacos que os polímeros
amorfos, que são normalmente transparentes [32].
Em baixas temperaturas, tanto as moléculas dos polímeros amorfos como dos semicristalinos
vibram com baixa energia. Dir-se-ia que se encontram congelados numa situação de estado
sólido, conhecida como "estado vítreo". À medida que o polímero é aquecido as moléculas
vibram com mais energia e dá-se a transição do estado vítreo para o estado “rubbery”. Neste
estado, o polímero possui um maior volume, maior dilatação térmica e maior elasticidade. O
ponto onde esta transição ocorre é conhecido como temperatura de transição vítrea e está
denotado no gráfico da figura 2.11 como Tg. Quando aquecidos, os polímeros podem vir a
derreter. A temperatura de fusão ou de amolecimento dos polímeros é indicada naquele
gráfico como Tm. No estado líquido, os polímeros podem ser moldados ou divididos em
micro-fibras, por exemplo. Somente alguns polímeros, os termoplásticos, podem ser
derretidos [27;32].
Fig. 2.11. Volume vs temperatura para dois polímeros, um amorfo e um semicristalino [32]
Os plásticos na Construção Civil
34
Os polímeros amorfos são constituídos, em geral, por moléculas assimétricas e por isso têm
menos tendência a empilharem-se ou disporem paralelamente. Um polímero linear tem mais
facilidade em cristalizar que um polímero da mesma natureza, mas de estrutura ramificada
(por exemplo o polietileno). Se um polímero cristalizável, fundido ou amolecido, for
arrefecido bruscamente a uma temperatura inferior ao seu ponto de fusão, será solidificado
com uma estrutura própria do estado líquido, isto é, desordenada e por isso amorfa. Se as
moléculas forem mantidas a uma temperatura tal que sejam possíveis deslocamentos, embora
limitados, dos seus segmentos, pode com o tempo desenvolver-se a cristalinidade.
A cristalinidade também pode ser desenvolvida por meios mecânicos. Assim, as moléculas
dum polímero submetido a esforço de tracção podem ser orientadas, em maior ou menor grau,
na direcção do estiramento. No processo de extrusão (ver 3.2.1) também a isotropia20 do
material é, em geral, eliminada. Num ou noutro caso as características mecânicas
consideradas na direcção das moléculas, assim alinhadas, diferem das mesmas características
quando relativas a outras direcções.
2.2.4. Características mecânicas
O comportamento mecânico dos materiais plásticos não pode ser dissociado da temperatura
ambiente, estes materiais manifestam comportamentos díspares ao calor e ao frio, podendo
em condições estremas ser rígidos e quebradiços ou flexíveis e elásticos.
Para além desta característica os materiais plásticos possuem propriedades comuns aos sólidos
de Hooke21, segundo Ogorkiewicz (1969, p. 36) “(…) os plásticos não tem um módulo de
young definido (…)”, e aos fluidos Newtonianos22, designando-se frequentemente este
comportamento por viscoelástico, o que significa que é fortemente afectado pela temperatura
e pelo tempo de actuação das solicitações a que está sujeito [8;19;25].
Assim, quando se quantificam valores de características mecânicas de um material plástico
eles devem vir sempre associados às condições em que foram determinados, isto é, o tempo
de actuação das solicitações e a temperatura a que foram realizados os ensaios [25].
20 Característica de certos meios cujas propriedades físicas são as mesmas, qualquer que seja a direcção em que forem medidas [54]. 21 A lei de Hooke foi descoberta e enunciada em 1678 pelo cientista inglês Robert Hooke. Segundo esta lei, a tensão aplicada a qualquer sólido é directamente proporcional ao alongamento relativo que lhe é produzido dentro dos limites elásticos do sólido. A constante de proporcionalidade é designada por módulo de elasticidade ou módulo de Young [54]. 22 Fluidos em que a deformação é proporcional à tensão e ao tempo [54].
Os plásticos na Construção Civil
35
Mas não só a temperatura e o tempo de actuação das solicitações influencia o comportamento
mecânico dos materiais plásticos, como este também é afectado por outros factores externos
que dependem do meio ambiente.
De facto, agentes como a radiação solar, o oxigénio, a humidade e os poluentes, também o
influenciam. Para além disso ele é ainda afectado por factores intrínsecos ao próprio material,
tais como: a sua estrutura química, o grau de cristalinidade, a presença de grupos polares e
grupos volumosos, a massa molecular, os aditivos utilizados e a natureza da copolímerização
quando presente [25].
Os materiais plásticos apresentam características de resistência mecânica muito diversas, além
disso o mesmo material pode também dar origem a valores de resistência diferentes, quer seja
no seu comportamento sob tracção, sob compressão, ou sob flexão. Esta diversidade
representa, naturalmente, uma dificuldade no estudo das características mecânicas destes
materiais considerados na sua generalidade, ao contrário do que sucede com os materiais
tradicionais, para os quais essas características são praticamente constantes.
Em consequência disso as curvas de tensão-deformação que os ensaios fornecem são de difícil
interpretação, visto que os valores das tensões de rotura ou de cedência neles indicados podem
não representar as suas verdadeiras capacidades funcionais.
Assim como no caso da resistência, também a rigidez dos materiais plásticos é muito variável.
Encontram-se plásticos com valores praticamente insignificantes, tais como os filmes e
plásticos flexíveis, bem como outros com valores de rigidez relativamente elevados [19].
Fig. 2.12. Aparelho para ensaio de choque Izod e choque Charpy [25]
A resistência ao impacto dos materiais plásticos é também variável. Plásticos há que
apresentam tenacidade elevada, isto é, conseguem absorver energia e deformar-se
Os plásticos na Construção Civil
36
plasticamente sem fracturar, enquanto outros se mostram bastante quebradiços, sem qualquer
capacidade de oposição ao choque.
No que respeita à dureza, pese embora existirem plásticos bastante duros, quando comparados
com o aço ou até com vidro os seus valores de dureza ficam aquém dos manifestados por
estes materiais, riscando mais facilmente.
No quadro resumo em anexo (I) poder-se-ão aferir as características mecânicas dos principais
materiais plásticos usados na construção civil.
No quadro 5 comparam-se valores indicativos de algumas propriedades mecânicas de alguns
dos materiais mais utilizados na construção civil actual [8].
Quadro 5 – Valores indicativos de algumas propriedades mecânicas de alguns dos materiais com aplicação na construção civil [8].
MATERIAL
Propriedades mecânicas
RESISTÊNCIA
À TRACÇÃO
( MPa )
MÓDULO DE
ELASTICIDADE
( MPa )
RESISTÊNCIA
AO IMPACTO
( cm.kg/cm² )
Materiais plásticos
Plásticos reforçados
Plásticos rígidos não reforçados
Espumas rígidas
Outros materiais
Aço
Betão
Madeira
200-1000
10-150
0,2-2
370-800
1,5-3,5
٭3-7 / 90-140
10000
120-9500
-
190000-224000
5000-21000
٭٭7500-16000
200
2-15
-
2000
-
-
respectivamente no sentido paralelo / perpendicular às fibras٭ no sentido paralelo às fibras٭٭
A relaxação e a fluência são também características deste material, contudo o seu valor varia
significativamente entre tipos diferentes, não existindo valores que possam ser apontados
como indicativos de um média genérica.
2.2.5. Características térmicas
As propriedades térmicas dos materiais plásticos, tal como em geral acontece com as restantes
propriedades físicas, estão intimamente condicionadas pela estrutura e pela composição
molecular do material [25]. “Se, por um lado, o aumento da temperatura de utilização dos materiais
plásticos pode conduzir a uma diminuição da sua resistência mecânica, por outro, uma diminuição torná-los-á
mais frágeis e quebradiços”, Esgalhado e Rocha (2002, p. 9).
Os plásticos na Construção Civil
37
Muito embora as temperaturas, a que se encontram expostas as construções, estarem
normalmente abaixo do limite recomendado para uso contínuo, o seu conhecimento torna-se
importante [8], porquanto a escolha do material a usar depende do seu comportamento
térmico.
Se para temperaturas baixas os plásticos são frágeis e quebradiços, adquirindo uma certa
elasticidade à medida que a temperatura aumenta, também é certo que continuando este
incremento térmico se quebram as ligações inter-moleculares e não só. De facto, também as
próprias cadeias moleculares se movem livremente, até que se atinge o estado de fundido. A
temperaturas suficientemente elevadas as ligações covalentes das cadeias moleculares
quebram-se dando-se a decomposição do plástico [19;25]. Daí que a escolha do material
plástico a utilizar não deva ser indiferente à temperatura de serviços que terão de suportar,
atendendo ao nível a que os comportamentos referidos acontecem. Aliás, segundo
Ogorkiewicz (1969, p. 48), “A temperatura é obviamente um parâmetro que deve ser estudado
em qualquer apresentação de dados para projecto de selecção de material”.
Comparativamente a outros materiais, a maioria dos plásticos tem elevados coeficientes de
dilatação térmica. Contraem ou dilatam de acordo, respectivamente, com a diminuição ou
aumento de temperatura (como seria expectável).
Quadro 6 – Valores indicativos de algumas propriedades térmicas de alguns dos materiais com aplicação na construção civil [8].
MATERIAL
Propriedades térmicas
TEMPERATURA DE UTILIZAÇÃO
Máx. (ºC)
COEFICIENTE DE DILATAÇÃO
TÉRMICA LINEAR
( x 610− /ºC)
CONDUTIVIDADE TÉRMICA
(kCal/ºC.h.m)
Materiais plásticos
Plásticos reforçados
Plásticos rígidos não reforçados
Espumas rígidas
Outros materiais
Aço
Betão
Madeira
Vidro
Fibra de vidro/mineral
Cortiça
150-250
٭60-150
70
400-500
250
-
-
-
-
15-30
50-250
100-200
10,6-12,4
10-12
٭٭5/0,5
9
-
-
0,18-0,20
0,12-0,32
0,017-0,034
35-45
1,3-1,6
0,1-0,3
0,8
0,035-0,039
0,033-0,038 no caso do PTFE o valor é de 250ºC٭ respectivamente no sentido paralelo / perpendicular às fibras٭٭
Os plásticos na Construção Civil
38
Da observação do quadro 6, no qual se comparam valores indicativos de algumas
propriedades térmicas de diversos materiais, entre os mais utilizados na construção civil
actual, verifica-se que existe uma enorme diferença no comportamento à dilatação térmica
linear dos materiais plásticos, pelo que, as dilatações destes materiais, produzidas pelo
aumento de temperatura, não devem ser menosprezadas aquando do dimensionamento dos
equipamentos e, sobretudo, quando da sua instalação em obra. Verifica-se ainda que a
condutividade térmica dos materiais plásticos é relativamente baixa, pelo que estes materiais
apresentam boas propriedades de isolamento.
No que respeita à incombustibilidade pode-se afirmar que os materiais plásticos não são de
todo recomendados, se esta característica for importante na escolha do material a utilizar. De
acordo com Esgalhado e Rocha (2002, p. 10) “(…) não existe nenhum material plástico que
seja incombustível, isto é, que permaneça inalterado ao contacto com a chama”.
Quadro 7 – Identificação física de alguns materiais plásticos através da combustão [12].
Tipo de Termoplástico
Propagação da Chama
Extinção da chama
Características da chama
Comportamento do material durante e após a Combustão
Odor
Acetato de Celulose
rápida não há
cor amarela escura desprende pouca fumaça preta durante a queima e fumaça branca após a queima
Funde, goteja e as gotas com-tinuam a queimar
Açúcar queimado
Acetal lenta não há
Cor azul claro, sem fumaça Funde, goteja e as gotas com-tinuam a queimar
formaldéido, ape- nas após a queima
Acrílico rápida não há
Cor amarela no topo e azul nos cantos da base, fumaça preta, crepita
Amolece e apresenta pouca carbonização superficial
Característico do monómero acrílico (frutas)
ABS rápida não há
Cor amarela com fuligem preta Amolece e carboniza superfi-cialmente, evidência de porosidade
Característico adocicado levemente ardido no final
Nylon lenta há
Cor azul na base com topo ama-relo, sem fumaça
Funde, goteja e espuma
Proteínas queimadas
Poliestireno rápida não há
Cor amarela alaranjada, fuma- maça preta densa com fuligem
Amolece, forma bolhas e carboniza superficialmente, após esfriar a superfície fica aperolada
Característico de monómero estireno
Polietileno lenta não há
Cor azul da base com topo ama-relo, desprende fumaça durante e após a queima
Funde e goteja Parafina queimada (vela)
Polipropileno lenta não há
Cor azul da base com topo ama-relo, desprende fumaça durante e após a queima
Funde e goteja Parafina queimada com um leve toque ardido
Policarbonato difícil há Cor amarela desprende fuma-ça cinza durante a queima
Amolece, forma bolhas e carboniza
Característico de medicamentos
PVC difícil há Cor amarela, verde nos cantos da base, fumaça branca, crepita
Amolece e carboniza superficialmente
Característico de cloretos
SAN rápida não há
Cor amarela com forte fuligem preta
Funde borbulha e carboniza superficialmente, evidência de poros após esfriar
Característico de monómero estireno
Os plásticos na Construção Civil
39
Há plásticos que ardem lentamente e que após o fim da chama, que provoca a combustão,
continuam a arder, tais como o polietileno e o polimetracrilato de metilo e que, por isso, são
considerados combustíveis. Outros existem que ardem rapidamente, tal como o poliestireno
expandido e que libertam gases tóxicos durante a sua combustão, considerados inflamáveis. E
ainda outros considerados auto-extínguiveis, já que se incendeiam em contacto com a chama,
mas cuja combustão se extingue logo após o fim daquela, como por exemplo o policloreto de
vinilo, o policarbonato e a poliamida [8].
O quadro 7 dá indicações quanto à forma de identificação física de alguns materiais plásticos
durante a combustão.
2.2.6. Características eléctricas
Os materiais plásticos possuem, devido à sua estrutura orgânica, boas propriedades de
isolamento eléctrico, o que contudo não significa que não existam plásticos condutores
eléctricos, como se refere em 3.6.1..
2.2.7. Características acústicas
Alguns materiais plásticos, como por exemplo o poliestireno extrudido e o poliestireno
expandido, devido à sua estrutura celular, apresentam boas propriedades de isolamento
acústico.
2.2.8. Resistência à corrosão
O facto de a maior parte dos materiais plásticos serem de superfície lisa e sem poros, o que
impede a penetração e acumulação de impurezas, e da sua estrutura orgânica impedir reacções
iónicas, faz com que estes materiais sejam resistentes à absorção de água (impermeabilidade)
e à reacção com muitos dos agentes químicos mais comuns (inalterabilidade).
2.2.9. Absorção de água
Segundo Rocha (1990, p. 33), “Apesar de a maior parte dos materiais plásticos ser insolúvel
em água, eles podem absorvê-la, afectando de forma variável algumas das suas propriedades.
O efeito mais nefasto verifica-se na resistência eléctrica”.
A absorção de água provoca em alguns plásticos, como as poliamidas e os poliésteres,
alteração de propriedades mecânicas e noutros, tal como as poliamidas, uma alteração
Os plásticos na Construção Civil
40
significativa na tensão e extensão na rotura, quando se passa de um ambiente seco para um
ambiente saturado [25].
No quadro resumo em anexo poder-se-à avaliar a capacidade de absorção de água dos
principais materiais plásticos usados na construção civil.
2.2.10. Resistência à degradação e durabilidade
A resistência dos materiais plásticos à degradação provocada pelas condições ambientais varia
de plástico para plástico. Factores como o clima (se é seco ou húmido), a acção dos raios
solares e a temperatura (alternância entre o calor e o frio), podem provocar degradação e levar
ao envelhecimento do material plástico, pelo que nem todos os plásticos podem ser usados em
aplicações exteriores.
Tal como a maior parte dos compostos orgânicos, os materiais plásticos são sensíveis aos
raios ultravioleta e sabe-se que o Sol é a principal fonte deste tipo de raios [3]. Para obstar a
esta contrariedade torna-se necessário que na formulação dos materiais plásticos seja
necessário juntar aditivos (ver em 3.6.1.) [22] que evitem, atenuem ou retardem a sua
degradação e envelhecimento.
2.2.11. Características óptico-visuais
Tanto os termoplásticos como os termoendurecíveis podem apresentar-se transparentes,
translúcidos ou opacos, tal como se refere em 2.2.4..
Existem aditivos que alteram as características dos polímeros de forma a que os materiais
plásticos, a que dão origem, tenham características programadas. Entre estas encontram-se
certos corantes que dão ao produto final uma transparência colorida, ou pigmentos que podem
diminuir a transmissão da luz tornando o produto final totalmente opaco.
2.2.12. Vantagens e desvantagens
Vimos já que estes materiais poliméricos assumem cada vez maior importância na construção
civil, a justificação para tal reside nas suas vantagens em relação aos materiais tradicionais.
Assim, vejamos [5;15;22]:
• Os materiais plásticos têm baixo peso;
• Aparência agradável;
• Uma resistência mecânica adequada a um conjunto considerável de aplicações;
Os plásticos na Construção Civil
41
• Elevada resistência à corrosão;
• Moldabilidade;
• Maleabilidade;
• Flexibilidade arquitectónica.
Por outro lado estes materiais têm também algumas desvantagens, sendo as principais
[5;15;22]:
• Fraca resistência ao fogo e a temperaturas elevadas;
• Preço;
• Baixo módulo de elasticidade/alta deformabilidade;
• Perda de qualidades (como a tonalidade) resultante da deterioração produzida pela
radiação ultravioleta e pela fluência;
• Baixa dureza.
Existem, contudo, aditivos (ver à frente em 3.4.) que se não eliminam estas deficiências pelo
menos atenuam-nas.
No quadro 8 indicam-se as principais vantagens e desvantagens dos materiais plásticos
segundo a perspectiva de Martinho (1996, p. 101).
Quadro 8 – Principais vantagens e desvantagens dos materiais plásticos [15].
Vantagens Desvantagens
• Fácil utilização • Baixa densidade • Resistente à corrosão • Isolante eléctrico • Isolante térmico
• Fraca resistência mecânica (em geral) • Dimensões instáveis • Termicamente instáveis • Baixa resistência ao calor e intempéries • Dificuldade de reparação quando danificados • Custo elevado (eventualmente)
Relativamente ao factor custo, quiçá aquele que, na indústria da construção civil, tem maior
peso tem na escolha do material a adoptar, quando existe mais que uma solução, verifica-se
que se considerarmos o custo por unidade de massa, os plásticos continuam a ser mais caros
que os seus concorrentes. Contudo, se os analisarmos em função do custo por unidade de
volume útil verificamos o contrário. De qualquer modo, o preço dos plásticos tende a
diminuir, pelo menos tem sido esta a tendência de mercado até aos dias de hoje, em virtude de
Os plásticos na Construção Civil
42
uma produção cada vez mais eficiente em resultado do relevante desenvolvimento que se tem
vindo a verificar na indústria dos plásticos [8].
Os plásticos na Construção Civil
43
III. PROCESSAMENTO DE MATERIAIS PLÁSTICOS
3.1. Introdução
Uma das mais importantes características dos plásticos é a facilidade com que podem ser
processados. Em alguns casos, artigos semi-acabados, tais como chapas ou varões, são
produzidas usando métodos convencionais como o caldeamento. No entanto, na maior parte
dos casos, o artigo acabado, que pode ter de uma forma complexa, é produzido numa única
operação. As etapas de processamento, de aquecimento, de moldagem e arrefecimento podem
ser contínuas, como no caso da produção de tubos por extrusão, ver à frente em 3.3.1., ou um
repetido ciclo de acções, mas na maioria dos casos os processos podem ser automatizados e
por isso são particularmente adequados a produção em massa [6].
Há um sem número de métodos de processamento (fabrico) que podem ser usados para os
plásticos. Na maior parte dos casos a escolha do método baseia-se na forma do componente e
se é um termoplástico ou um termoendurecível. É importante, no entanto, que durante o
processo de criação o projectista tenha uma compreensão básica da gama de métodos de
processamento para plásticos, já que uma forma inconcebível, ou um detalhe do desenho,
podem limitar a escolha de métodos por moldagem [6].
Far-se-á de seguida referência aos principais métodos de processamento de plásticos.
3.2. Processos industriais de polimerização
A produção industrial de plásticos pode ser feita recorrendo a processos diferentes nos quais
existe uma dinâmica de alteração constante devida ao desenvolvimento permanente de novas
tecnologias. Existem, contudo, alguns processos de polimerização que assumem maior
relevância que os restantes, como são os casos que a seguir se apresentam.
3.2.1. Polimerização em volume (massa)
Neste processo, muito utilizado na polimerização por condensação, o monómero e o activador
são misturados num reactor que é aquecido e arrefecido consoante as exigências do processo
[27;41].
3.2.2. Polimerização em solução
A polimerização em solução é um processo em que o monómero é dissolvido num solvente
não reactivo que contém um catalizador [27;41].
Os plásticos na Construção Civil
44
3.2.3. Polimerização em suspensão
O processo consiste em misturar o monómero com um catalizador e em seguida dispersá-lo
numa solução aquosa [27;41].
3.2.4. Polimerização em emulsão
O processo de emulsão é semelhante ao processo de suspensão, uma vez que envolve uma
emulsão estável de água, todavia adiciona-se um emulsionante (surfactante) para dispersar o
monómero sob a forma de partículas pequenas [27;32;41].
Fig. 3.1. Polimerização em emulsão [32]
O quadro 9 compara as características das polimerizações em massa, solução, suspensão e
emulsão.
Os plásticos na Construção Civil
45
Quadro 9 – Comparação dos sistemas de polimerização [41].
TIPO VANTAGENS DESVANTAGENS
Volume (Massa) Alto grau de pureza Requer equipamentos simples
Difícil controlo de temperatura Distribuição de peso molecular larga
Solução Fácil controlo da temperatura A solução polimérica formada pode ser directamente utilizada
O solvente reduz o peso molecular e a velocidade da reacção Dificuldades na remoção dos solventes
Emulsão Polimerização rápida Obtenção de polímeros com alto peso molecular Fácil controlo da temperatura
Contaminação do polímero com agentes emulsionantes e água
Suspensão Fácil controlo da temperatura Obtenção do polímero na forma de pérolas
Contaminação do polímero com agentes estabilizantes e água Requer agitação contínua
3.3. Processamento de termoplásticos
3.3.1. Extrusão
Este processo, representado esquematicamente na figura 3.2., consiste na colocação da
matéria-prima numa tremonha, que a conduz a um parafuso de extrusão, onde é sujeita a
temperatura elevada. De seguida a matéria fundida e comprimida passa por uma cabeça
extrusora onde lhe é dada a forma desejada [13;19;25;27;43].
Fig. 3.2. Esquema de uma extrusora, mostrando as diversas zonas funcionais [27]
Os plásticos na Construção Civil
46
Através deste processo podem produzir-se tubos, perfis, chapas, filmes, revestimentos de
cabos eléctricos, etc., e todos os termoplásticos podem ser trabalhados com maior ou menor
dificuldade. No entanto, aqueles mais vulgarmente trabalhados por extrusão são o policloreto
de vinilo (PVC), o polietileno, as poliamidas e os acrílicos.
Fig. 3.3. Extrusor de Polietileno [20]
3.3.2. Injecção
O processamento por injecção (figura 3.4.) consiste em fundir a matéria-prima para que possa
ser injectada num molde com a geometria da peça desejada, onde permanece até se atingir um
arrefecimento que permita a sua desmoldagem. Quando isso acontece o molde abre-se e a
peça é expelida, reiniciando-se então a o processo para criação de uma nova peça
[12;13;19;25;27]. Ao contrário da extrusão, a injecção é um processo descontínuo.
Este processo tem algumas vantagens, tais como [27]:
i. Podem produzir-se peças de elevada qualidade com velocidade de produção alta;
ii. O processo tem custos laborais relativamente baixos;
Os plásticos na Construção Civil
47
iii. Pode atingir-se um bom acabamento superficial na peça moldada;
iv. O processo pode ser grandemente automatizado;
v. Podem fabricar-se formas complicadas.
E algumas desvantagens, tais como [27]:
i. O elevado custo do equipamento faz com que seja necessário produzir um grande
volume de peças, de modo a compensar o custo da máquina;
ii. O processo tem de ser rigorosamente controlado, para que se obtenham produtos de
qualidade.
Plásticos como o policloreto de vinilo, o polietileno, o poliestireno e os acrílicos são
produzidos por este processo.
1. Reservatório para matéria-prima 2. Canhão 3. Cilindro de injecção 4. Bico de injecção 5. Sistema de fecho e abertura do molde 6. Molde
Fig. 3.4. Esquema de uma máquina injectora [12]
3.3.3. Calandragem
Este é um processo em que a matéria-prima é forçada a passar entre cilindros aquecidos que
rodam a diferentes velocidades e é usado na produção de filmes e chapas [25].
3.3.4. Termomoldagem
A termomoldagem, ou termoenformação, de folha é um modo de processamento de
termoplásticos que consiste em impelir contra a superfície do molde, por acção de uma
pressão mecânica (quando se trata de moldes fechados), ou usando vácuo (quando se trata de
moldes abertos), uma folha de plástico aquecida. Esta técnica é usada fundamentalmente para
fabrico de chapas onduladas de PVC [25;27].
Os plásticos na Construção Civil
48
3.3.5. Moldagem por sopro
Neste processo, utilizado na produção de objectos de formas cilíndricas, tais como garrafas,
tambores e cântaros, um cilindro ou tubo de plástico aquecido, a que vulgarmente se chama
pré-forma, é colocado entre as mandíbulas dum molde, que depois é fechado prendendo as
extremidades do cilindro. A forma do objecto é adquirida injectando-se ar comprimido que
empurra o plástico contra as paredes do molde [27].
3.4. Processamento de termoendurecíveis
3.4.1. Moldagem por compressão
É um processo de moldagem que consiste em introduzir a resina termoendurecível, que pode
ser pré-aquecida, num molde quente contendo uma ou mais cavidades na parte inferior. A
parte superior, vulgarmente designada por molde macho, desce e comprime a resina plástica.
Pode ser feito a frio ou a quente, por via húmida ou por via seca, e é basicamente usado para
processamento de peças lisas para aplicar no fabrico de carroçaria para indústria automóvel
[25;27].
Este processo tem algumas vantagens, tais como [27]:
i. Devido à sua relativa simplicidade os custos de produção dos moldes são baixos;
ii. O fluxo relativamente curto do material reduz o desgaste e a abrasão dos moldes;
iii. É mais viável a produção de peças de grandes dimensões;
iv. Dada a simplicidade do molde é possível a utilização de moldes mais compactos;
v. Os gases libertados durante a reacção de cura podem libertar-se durante o processo de
moldagem.
E algumas desvantagens, como, por exemplo [27]:
i. Neste processo a produção de formas complicadas é difícil;
ii. É difícil que os componentes de uma peça mantenham tolerâncias apertadas;
iii. É necessário retirar as rebarbas às peças moldadas.
3.4.2. Moldagem por transferência
Este é também um método de moldagem de plásticos termoendurecíveis, como as resinas
fenólicas, ureias, melaminas e resinas alquilamidas [27], que difere da moldagem por
Os plásticos na Construção Civil
49
compressão no modo como o material é introduzido nas cavidades do molde. Neste método o
material não é introduzido directamente na cavidade do molde, mas sim numa câmara exterior
(câmara de carga). Depois do molde estar fechado, o material previamente aquecido é
transferido da câmara de carga por um êmbolo que o injecta através de canais apropriados no
molde. Após o material moldado ter tempo para que cura ocorra, de modo a formar-se um
material polimérico rígido reticulado, a peça é ejectada do molde [27].
Este processo tem algumas vantagens, tais como [27]:
i. Em relação à moldagem por compressão a moldagem por transferência tem a
vantagem de não se formarem rebarbas durante o processo, pelo que as peças
necessitam de menos operações de acabamento.
ii. Podem produzir-se muitas peças ao mesmo tempo, usando um sistema de gitagem.
iii. A moldagem por transferência é especialmente útil para fazer peças pequenas com
formas complicadas, que seriam difíceis de produzir por moldagem por compressão.
Por este processo é também possível moldar termoplásticos.
3.5. Processamento de compósitos23
3.5.1. Laminação manual
Neste processo é feita uma impregnação da fibra de vidro com resina de forma manual e em
camadas sucessivas A resina é aplicada à trincha ou rolo, ou ainda por meio de um
pulverizador, como se se tratasse de uma pintura, sendo os moldes normalmente de madeira
ou em poliéster reforçado com fibra de vidro e a polimerização realizada à temperatura
ambiente [25].
Fabricam-se por este processo, por exemplo, peças sanitárias, chapas para coberturas e
revestimento de paredes, revestimento de barcos e de aeronaves, etc.
3.5.2. Projecção simultânea
Este processo consiste em cortar em pequenos troços fibra de vidro, na forma de fio contínuo,
e projectá-los simultaneamente com resina sobre a superfície do molde. Os moldes são
idênticos aos usados na laminação natural.
23 Compósito é um material formado por uma mistura ou combinação de dois ou mais micro ou macroconstituintes, que diferem na forma e na composição química e que, na sua essência, são insolúveis entre si [27].
Os plásticos na Construção Civil
50
Tal como na laminação natural, a projecção simultânea permite fabricar peças de grandes
dimensões, mas com a vantagem de obterem cadências de produção mais rápidas [3;25].
Fig. 3.5. Projecção simultânea [3]
3.5.3. Moldagem por injecção
Trata-se de um processo de moldagem em que a resina é injectada no reforço de fibra de
vidro, e que, dependendo do molde utilizado, tanto pode ser realizado à temperatura ambiente
(moldes de poliéster reforçado com fibras de vidro), como a temperaturas elevadas (máximo
de 120 ºC) se o molde for metálico.
Através deste método de moldagem são criadas peças quer para a indústria náutica (pranchas
de vela), quer para a indústria automóvel (carroçarias).
3.5.4. Moldagem em contínuo
Neste processo as fibras de vidro são depositadas sobre um filme termoplástico, previamente
coberto com resina, o mesmo acontecendo na superfície superior (também ela coberta com
resina, para que da moldagem resulte uma espécie de sandwich que irá adquirir a forma
pretendida, numa câmara de formatação e polimerização a quente).
Este método é utilizado para o fabrico de chapas planas ou onduladas [25].
Os plásticos na Construção Civil
51
3.5.5. Pultrusão
A pultrusão, ou extrusão por tracção, é um processo utilizado no fabrico de plásticos
reforçados por fibras, com a forma de perfis de secção constante, tais como vigas, calhas,
tubos cilíndricos ou mesmo com outras secções. Consiste em impregnar de resina um fio
contínuo de fibra de vidro. A mistura passa depois por um dispositivo que lhe dá a forma
(conformador) e numa câmara aquecida onde se dá a polimerização da resina. Obtém-se um
perfil que depois de puxado é cortado nas dimensões desejadas [3;25;27].
Fig. 3.6. Vista geral do processo de pultrusão [3]
Este processo tem algumas vantagens [3], tais como:
i. A produção é feita em contínuo e a cadência elevada;
ii. Pouca necessidade de mão-de-obra;
iii. Grande variedade de formas de perfis;
iv. Grande variedade de propriedades mecânicas, em função da natureza e percentagem
de reforço utilizado.
E algumas desvantagens [3], nomeadamente:
i. Os investimentos necessários são muito elevados;
ii. A conclusão da instalação deve ser feita por pessoal muito qualificado;
iii. O trabalho manual necessita determinada qualificação.
3.5.6. Centrifugação
Utiliza-se no fabrico de peças circulares de grandes diâmetros, tais como tubos e cisternas em
plásticos reforçados [3;11;25]. O material finamente dividido é colocado num molde
Os plásticos na Construção Civil
52
cilíndrico animado de movimento de rotação e aquecido do exterior. O material por acção
centrífuga distribui-se na superfície interior do cilindro, segundo uma espessura constante.
Após arrefecimento é feita a desmoldagem.
Fig. 3.7. Vista geral do processo de centrifugação [3]
3.5.7. Moldagem por enrolamento filamentar
Neste tipo de moldagem o material, fio contínuo, manta ou tecido, depois de impregnado de
resina termoendurecível, é enrolado em torno de um mandril que lhe dá a forma [3;25].
Este processo é usado no fabrico de tubos ou outras peças de grandes dimensões com forma
de revolução [3;25].
Fig. 3.8. Vista geral do processo de enrolamento [3]
3.6. Principais aditivos
No fabrico de materiais plásticos os polímeros são os constituintes básicos, mas não únicos,
em geral. Juntam-se-lhes normalmente aditivos em concentrações variadas cujas funções são
muito diversificadas, algumas de enorme relevância, destinando-se fundamentalmente a
melhorar as condições de processamento, as propriedades e a apresentação estética do produto
acabado.
Os plásticos na Construção Civil
53
Efectivamente, alguns aditivos têm por finalidade facilitar as operações de moldagem, outros
destinam-se a proteger o material contra alterações provocadas pelo calor durante aquela
operação, outros a limitar o seu envelhecimento durante a utilização, outros promovem um
desejado ajustamento de algumas das suas propriedades às funções a exercer, outros ainda
têm funções estéticas, modificando-lhes a cor e melhorando a sua apresentação, etc.
[3;8;21;34;43;53].
Na utilização dos aditivos é necessário ter em atenção alguns factores, tais como a
compatibilidade entre o aditivo e o polímero, grau de dispersão dos aditivos e a possibilidade
de antagonismos (ou sinergismos24) de acções. Na realidade, um aditivo pode
simultaneamente melhorar uma dada característica num polímero e modificar, de forma
indesejável, uma outra propriedade base desse polímero [21]. De notar que a utilização de
aditivos não é apenas fruto de formulações dos polímeros e respectivas utilizações, “mas
também da legislação, da pressão dos consumidores, de factores ambientais e toxicológicos e
do desenvolvimento tecnológico”, Real (1999, p. 9).
Os aditivos para plásticos subdividem-se em adjuvantes e cargas. “Os adjuvantes são todas as
substâncias não poliméricas introduzidas num polímero, em pequenas quantidades, com o objectivo de facilitar o
seu processamento, modificando ou melhorando o seu comportamento reológico e/ou as suas propriedades
físicas e para lhe conferir estabilidade ao longo do tempo, fundamentalmente à acção do calor, da radiação
ultravioleta, à oxidação e ao impacto. Estas substâncias são normalmente, produtos orgânicos ou
organometálicos e possuem, geralmente, baixo peso molecular quando comparadas com os próprios polímeros.
As restantes substâncias são geralmente minerais, utilizadas em concentrações elevadas e designam-se por
cargas. No entanto, certos produtos minerais podem também classificar-se como adjuvantes, desde que a sua
função assim o justifique. Exemplo disso são os carbonatos mistos de alumínio e magnésio, usados na
estabilização térmica do PVC, ou o negro de carbono, usado também como pigmento, protector à radiação
ultravioleta e antioxidante em poliolefinas”, Real (1999, p. 9).
A aditivação faz-se após a polimerização, muitas vezes na fase de granulação ou durante a
transformação do polímero em produto acabado [8;21].
3.6.1. Adjuvantes
Este tipo de aditivos classifica-se em categorias, de acordo com a sua função [21]. Os tipos de
aditivos da classe dos adjuvantes usados com maior frequência são os corantes ou pigmentos,
os lubrificantes, os estabilizantes, os antioxidantes, os plastificantes, os retardadores de
chama, os agentes anti-estáticos e os agentes de formação de espumas [8;12]. 24 Sinergia, acção conjunta de coisas, pessoas ou organizações, especialmente quando o efeito é superior ao que é obtido através da totalidade das acções separadas de cada uma das partes [54].
Os plásticos na Construção Civil
54
Os corantes (substâncias solúveis) ou pigmentos (substâncias não solúveis) são aditivos que
permitem alterar a cor e melhorar a aparência estética do plástico [8;25].
Os lubrificantes externos são utilizados para o processo de desmoldagem de modo a evitar ou
atenuar as consequências do contacto directo entre o polímero e as partes metálicas quentes da
máquina. Os lubrificantes internos são usados para aumentar a facilidade com que as
moléculas do polímero deslizam umas sobre as outras [8;12;21;25].
Os estabilizantes são aditivos utilizados para proteger o polímero da degradação provocada
principalmente pela luz ultravioleta e pelo calor [3;8;12;21;25]. Neste tipo de aditivos podem-
se encontrar os absorventes de raios ultra violeta, que se utilizam para proteger os plásticos da
nefasta acção dos raios solares. São aditivos que absorvem selectivamente este tipo de raios
mais enérgicos, devolvendo a energia absorvida em forma de radiações menos nocivas,
Antequera et al. (1994, p. 70).
Os antioxidantes são aditivos usados para evitar ou retardar a degradação dos termoplásticos
causada pela oxidação25 das suas cadeias, por influência atmosférica ou por altas temperaturas
atingidas durante o seu processamento, tanto na fase de fabrico (na extrusão após a
polimerização), quanto durante a sua transformação [12].
Os plastificantes são produtos químicos utilizados para modificar as propriedades mecânicas
dos polímeros, no sentido de lhes suprimir ou reduzir o carácter frágil e vítreo e lhes
transmitir ductilidade e flexibilidade [8;12;21;25].
Os Retardadores de chama são aditivos incorporados aos plásticos com o objectivo de
modificar o seu comportamento quando expostos à chama, quer impedindo-os de pegar fogo,
quer impedindo a propagação da chama, a formação de fumo, ou ainda de pingar quando
estão a arder [8;12].
Os agentes anti-estáticos são aditivos que têm por finalidade impedir a criação ou
armazenamento de electricidade estática na superfície das peças ou produtos fabricados de
termoplásticos [8;12;21]. De referir que, pese embora a maioria dos termoplásticos serem
bons isolantes eléctricos26, não evita que sob determinadas condições estes materiais
25 Na presença de oxigénio dão-se reacções de fotoxidação que originam novas espécies químicas, geralmente radicais, que por sua vez podem iniciar reacções químicas secundárias (de propagação ou de terminação), as quais são fortemente dependentes da natureza e concentração daqueles radicais e também da temperatura [23]. 26 Em 2000, o prémio Nobel da Química foi atribuído a um trio de investigadores, Hideki Shirakawa, do Japão, Alan Heeger e Alan MacDiarmid, dos Estados Unidos. Estes investigadores colaboraram nos anos 70 no estudo das propriedades de polímeros orgânicos, como o poliacetileno, isto é, plásticos e demonstraram que estes
Os plásticos na Construção Civil
55
adquiram facilmente, mas não percam com a mesma facilidade, cargas de electricidade
estática.
Os agentes de formação de espumas são espumas obtidas a partir dos polímeros que contém
no seu seio um aditivo capaz de, por volatilização, produzir um gás que actua como agente
espumante, ou o aditivo participa numa reacção química que gera um gás responsável pela
formação de espuma [8;25].
3.6.2. Cargas
Existe uma grande variedade de cargas, quer de uso frequente, quer de uso específico em
determinadas situações para resolver problemas pontuais. De qualquer modo, é sempre
necessário que as cargas utilizadas reúnam uma série de condições indispensáveis para a sua
correcta aplicação, em especial a neutralidade e a compatibilidade com a resina e resistência
dos agentes químicos [3].
As cargas podem ser inactivas, se o seu objectivo é a redução dos custos do produto acabado
sem induzir grandes alterações nas propriedades dos plásticos, ou funcionais se o seu
objectivo é a introdução de uma alteração específica nas propriedades do plástico tal como,
um aumento de resistência ao impacto, ou um melhoramento superficial. Este tipo de cargas,
de acordo com Real (1999, p. 10), “(…) normalmente acarretam um aumento de preço do
polímero”.
3.7. Técnicas de união de materiais plásticos
Os materiais plásticos podem ser unidos entre si através de um dos três processos
fundamentais a seguir indicados, ou por combinações entre eles.
3.7.1. Uniões por peças acessórias
A ligação de materiais plásticos por peças acessórias resulta da adopção, neste domínio, das
concepções utilizadas com os materiais tradicionais.
Este processo de união tem sobre os outros dois processos, a que a seguir se faz referência, a
vantagem de utilizar dispositivos desmontáveis, sendo a execução relativamente independente
da instabilidade das condições atmosféricas, o que nem sempre sucede com aqueles. materiais, usualmente isolantes eléctricos, podem ser transformados em condutores eléctricos ([31]) através de tratamentos apropriados. Por exemplo, oxidando alguns desses polímeros com iodo, aumenta a sua condutividade eléctrica 10 milhões de vezes. Esta descoberta abriu uma área de possibilidades infinitas, que está em grande expansão [38].
Os plásticos na Construção Civil
56
No âmbito da construção civil é corrente a união de materiais por meio de acessórios.
3.7.2. União por colagem
No âmbito da indústria da construção o processo de colagem é utilizado de preferência dentro
de oficinas, onde existem em geral melhores condições, sobretudo de carácter ambiental. No
entanto, a colagem pode também ser feita nos estaleiros, onde os adesivos podem ser também
utilizados na reparação de materiais, para além de ser utilizados em uniões.
A indústria de síntese põe à disposição dos construtores uma gama extensa de adesivos à base
de polímeros, que naturalmente devem ser devidamente escolhidos em função das condições
de uso.
3.7.3. União por soldadura
O processo de união por soldadura está, evidentemente, reservado aos materiais
termoplásticos.
A soldadura por meio de gás aquecido inspira-se na soldadura dos metais. Utilizam-se,
também neste domínio, varetas de material de adição, em geral idêntico ao material a soldar,
que por fusão preenche os sulcos criados por corte conveniente nos materiais a unir. O gás
deve ser quimicamente inerte (como o azoto), para que não possa originar alterações químicas
no material. Este processo é utilizado, sobretudo, para unir peças relativamente espessas. O
aquecimento dos materiais a soldar pode também ser feito por meio de ferramenta aquecida a
temperatura conveniente.
3.7.4. Uniões em plásticos reforçados com fibras
A ligação deste tipo de materiais plásticos é normalmente feita por uniões aparafusadas ou por
colagem.
De um modo geral, os métodos aplicados para uniões estruturais nos metais podem ser
aplicados aos materiais plásticos reforçados com fibras (PRF). Não obstante, a natureza física
dos PRF introduz problemas que não existiam com aqueles materiais e, embora determinadas
tendências possam estabelecer-se, não é normalmente possível para um determinado material
composto generalizar o comportamento.
A rigidez e a resistência anisotrópica, a baixa resistência ao corte inter-laminar e as
resistências de tracção ao longo da espessura produzem modos de rotura inesperados. O
comportamento da união pode também estar condicionado pelo tipo e forma da fibra, tipo de
Os plásticos na Construção Civil
57
resina e pela percentagem de fibra. Para além disso, a resistência é influenciada pelo tipo de
união, dimensões da união, etc. Logo, estas características fazem com que cada caso tenha
que ser analisado individualmente, sempre que se opta por uniões aparafusadas [2].
As ligações por colagem utilizam-se cada vez mais, uma vez que a qualidade dos adesivos e o
conhecimento técnico que se possui sobre o seu comportamento, tem vindo a aumentar nos
últimos anos. O quadro 10 foi elaborado de acordo as vantagens e desvantagens das uniões
por colagem, segundo Antequera et al. (1993, p. 10-28).
Quadro 10 – Vantagens e desvantagens das uniões por colagem de materiais compostos de fibra de vido [2].
Vantagens Desvantagens
A concentração de tensões pode ser minimizada.
A eficiência da união é alta, obtendo-se economia de peso relativamente às uniões mecânicas.
Não é possível eliminar a união sem danificar os componentes.
A união pode ficar debilitada de forma grave por efeitos ambientais.
As superfícies a colar requerem preparação.
A integridade da união é dificilmente observável por inspecção.
Os plásticos na Construção Civil
58
IV. PRINCIPAIS MATERIAIS PLÁSTICOS USADOS NA CONSTRUÇÃO CIVIL
4.1. Materiais plásticos e respectivas siglas
No quadro 11 indicam-se alguns dos principais materiais plásticos e elastómeros, bem como
as respectivas siglas usualmente utilizadas para os indicar.
Quadro 11 – Principais materiais plásticos e respectivas siglas [8]. Designação do material plástico SiglaTERMOPLÁSTICOSPolietileno Polietileno de baixa densidade Polietileno de alta densidade Polietileno reticulado Polipropileno Policloreto de vinilo Poliacetato de vinilo Poliestireno Polimetacrilato de metilo Policarbonato Poliamida Polibutileno (Polibuteno-l) Polioxifenileno Politereftalato de butileno Politereftalato de etileno Polioxirnetileno Politetrafluoretileno Politriclorofluoretileno
PE PEBD PEAD PER / PEX PP PVC PVAC PS PMMA PC PA PB PPO PBTB PETB POM PTFE PTC
TERMOENDURECÍVEISPoliuretanos * Resina epoxídica Resina de fenol formaldeído Resina de ureia formaldeído Resina de melamina formaldeído Poliéster insaturado Silicone
PUR EP PF UF MF UP SI
ELASTÓMEROSSilicone Poliestireno butadieno Poliestireno acrilonitrilo Acrilonitrilo butadieno estireno Polibutadieno Poliisobutileno Policloropreno (ou Neopreno) Poliisopreno
SI SB SAN ABS PBD PIB - PIP
podem também apresentar-se como termoplásticos ou elastómeros ٭
De notar que existe uma norma portuguesa sobre esta matéria [52], a qual contempla alguns
plásticos e respectivas siglas não indicados no quadro em questão. Como curiosidade referira-
se ainda que Guedes e Filkauskas (1987, p. 93) acrescentam outros plásticos e respectivas
Os plásticos na Construção Civil
59
siglas em função da padronização feita pela norma ASTM27 D 1600 e que Hall (1981, p. 2)
apresenta outras siglas para alguns elastómeros.
Dos plásticos indicados no quadro 11 far-se-á, de seguida, uma abordagem sucinta daqueles
que mais interesse têm para a construção civil, referindo-se a forma de processamento, a
respectiva estrutura química e as principais características e aplicações.
4.2. Polietileno (PE)
O polietileno é um termoplástico pertencente ao grupo dos polímeros poliolefínicos, sendo
uma das matérias plásticas mais desenvolvidas e conhecidas. De aspecto transparente ou
opaco, incolor ou colorido em diversas cores e tonalidades, embora a sua cor natural seja o
branco leitoso, de sensação ao tacto semelhante à cera, é obtido, tal como se faz referência em
2.1.1., a partir da polimerização do gás etileno, que resulta da desidratação do álcool etílico ou
da destilação do petróleo. Possui propriedades que podem variar em função da temperatura e,
sobretudo, das condições de pressão a que reacção ocorre [8;12;25].
Os tipos de polietileno obtidos de acordo com as condições da reacção são usualmente
distinguidos entre polietileno de baixa densidade ramificado (a reacção ocorre a alta pressão,
entre os 120 e 300 MPa e a temperaturas da ordem dos 150 a 300ºC), polietileno de baixa
densidade linear (produto recente produzido por processos diversos), ambos conhecidos pela
sigla PEBD, e o polietileno de alta densidade (a reacção ocorre a baixa pressão, entre os 2 e 5
MPa e a temperaturas da ordem dos 50 a 100ºC), conhecido pela sigla PEAD.
A partir do polietileno de alta densidade, usando determinados processos físicos ou químicos
para sujeitar as macromoléculas a reticulação, obtém-se um polietileno reticulado de sigla
PER, cuja resistência térmica é superior aos demais [8;25]. Segundo Esgalhado e Rocha
(2002, p. 15) argumenta ”O polietileno pode, em função do seu grau de cristalinidade, ter diferentes
densidades que permitem classificá-lo como polietileno de baixa densidade PEBD (densidade entre 0,910 e
0,925), polietileno de média densidade PEMD (densidade entre 0,926 e 0,940) e polietileno de alta densidade
PEAD (densidade entre 0,941 e 0,970) “.
Segundo Smith (1998, p. 333) “O GP médio do polietileno pode variar entre cerca de 3 500 e
25 000, correspondendo a massas moleculares médias entre 100 000 e 700 000 g/mol.”.
A estrutura química do polietileno é do tipo representado na figura 4.1.
27 ASTM é a sigla que identifica a “American Society For Testing And Material”.
Os plásticos na Construção Civil
60
Fig. 4.1. Estrutura química do polietileno [30]
As principais características do polietileno podem ser resumidas a um baixo custo, facilidade
de ser trabalhado, isolante eléctrico, combustível e sensível à radiação solar, intumescência
em contacto com gorduras, colagem difícil, propriedades mecânicas dependentes do grau de
polimerização e cristalinidade, boa resistência ao choque, embora sensível à fissuração sob
tensão, inodoro, atóxico, o que segundo Guedes e Filkauskas (1987, p. 102) “(…) implica o
uso de pigmentos exclusivamente orgânicos”, permeável a certos gases ou vapores, como,
por, exemplo o dióxido de carbono, o oxigénio, o azoto e o vapor de água, boa resistência aos
ácidos fracos e fortes não oxidantes, às bases e à maioria dos solventes orgânicos e quando
reticulado tem boa resistência térmica, [8;12;25;27;30].
As principais aplicações genéricas do polietileno são as embalagens, garrafas, brinquedos e
conservantes de madeira. No sector da construção civil o polietileno é aplicado em filmes
geotêxteis, geomembranas, barreiras de humidade, protecção temporária de paredes contra a
chuva, cobertura de materiais depositados ao ar livre, coberturas protectoras para
equipamentos, protecção contra poeira em obras de construção, isolantes de cabos eléctricos,
canalizações de água, de esgoto e de gás.
Fig. 4.2. Protecção de obra em polietileno [15]
O Polietileno, quando reticulado, pode ainda ser utilizado em condução de água quente e no
fabrico de material hospitalar com necessidade de esterilização [8;15;25;27;30;43].
Os plásticos na Construção Civil
61
4.3. Polipropileno (PP)
O polipropileno é também um termoplástico com origem no grupo dos polímeros
poliolefínicos, sendo um dos mais importantes plásticos de massa, devido às suas inerentes
versatilidades, aliadas a um custo adequado a um consumo em larga escala. De aspecto
transparente ou opaco, incolor ou colorido em todas as cores e tonalidades, embora a sua cor
natural seja o branco leitoso, é obtido a partir da polimerização do propileno, que resulta da
destilação do petróleo, num procedimento semelhante ao do polietileno de alta densidade, isto
é, sob pressão e na presença de catalizadores [8;12;25].
É um polímero com enorme mercado devido às propriedades que lhe são inerentes, aliado à
possibilidade de ser adicionado com inertes (cargas), ou ser reforçado com fibras de vidro, ou
ainda copolimerizado de etileno e propileno (polipropileno copolímero) originando materiais
com características muito apreciadas do ponto de vista técnico comercial [8;12;25].
A estrutura química do polipropileno é do tipo representado na figura 4.3.
Fig. 4.3. Estrutura química do polipropileno [30]
O polipropileno possui propriedades muito semelhantes às do polietileno de alta densidade,
todavia tem uma menor densidade, mas uma maior rigidez e dureza, bem como um ponto de
amolecimento mais elevado.
Das suas principais características há a destacar o baixo custo, elevada resistência química,
excepto a ácidos oxidantes, fácil moldagem, fácil coloração, alta resistência à fractura por
flexão ou fadiga, boa resistência ao impacto acima de 15oC, boa estabilidade térmica, maior
sensibilidade à luz UV e agentes de oxidação, sofrendo degradação com maior facilidade que
o polietileno. É o mais rígido entre os polímeros poliolefinicos e mantém esta característica se
submetido a mais de 100°C, tem resistência à fluência superior ao PEAD, possui muita
resistência a abrasão e ao calor, tem excelentes qualidades dieléctricas e de isolamento, uma
muito especial resistência às repetidas dobragens (10 milhões de flexões), uma colagem
difícil, é combustível e permeável a gases e solventes orgânicos [8;12;25;27;30;43].
Os plásticos na Construção Civil
62
As principais aplicações genéricas do polipropileno são os brinquedos, calçados, utensílios
domésticos, componentes de electrodomésticos, embalagens, componentes para a indústria do
automóvel, artigos de desporto, isolamento de cabos eléctricos, etc. Na construção civil
utilizam-se materiais de polipropileno em sistemas de tubagem para distribuição de água e
drenagem de águas residuais a temperatura elevada (é um forte concorrente do PER), em
sistemas de aquecimento a água e na drenagem exterior de águas residuais [8;12;25;27;30].
4.4. Policloreto de vinilo (PVC)
O policloreto de vinilo, ou abreviadamente PVC, é um termoplástico de massa de uso e forma
de apresentação diversificada. É o único material plástico que não é 100% originário do
petróleo. O PVC contém, em peso, 57% de cloro (derivado do cloreto de sódio - sal de
cozinha) e 43% de eteno (derivado do petróleo). Obtido pela reacção de polimerização do
cloreto de vinilo sob a acção do calor e na presença de catalizadores apropriados. Existem
algumas variantes do PVC, tais como o PVCH, o PVCW e o PVCC, sendo esta última a
variante mais conhecida. Denominada por policloreto de vinilo colorado, obtém-se
provocando a fixação de átomos de cloro sobre o PVC [8;12;25;47].
São poucas as aplicações em que o PVC é utilizado sem que haja necessidade de adicionar
compostos ao material base, de modo a permitir o seu processamento e conversão em
produtos finais. Os componentes a adicionar podem ser plastificantes, estabilizadores de
temperatura, lubrificantes, materiais de enchimento e corantes orgânicos e inorgânicos [27].
A estrutura química do policloreto de vinilo é do tipo representado na figura 4.4.
Fig. 4.4. Estrutura química do policloreto de vinilo [30]
O PVC é um material de elevada resistência química e grande capacidade de se misturar com
aditivos, o que permite a produção de uma vasta gama de produtos com diferentes
propriedades físicas e químicas. Podem-se, no entanto, generalizar a todas as variantes
características como: versatilidade, leveza (1,4 g/cm3), o que facilita seu manuseio e
aplicação, fabricado com baixo consumo de energia, solidez e resistência a choques,
Os plásticos na Construção Civil
63
impermeabilidade a gases e líquidos, boa resistência à abrasão, à acção de fungos, bactérias,
insectos e roedores, boa estabilidade dimensional, bom isolamento térmico, eléctrico e
acústico, sensibilidade ao choque a baixas temperaturas, não propaga a chama, sendo auto-
extinguível, quimicamente inerte à maioria dos produtos químicos, não resiste bem a
temperaturas superiores a 70ºC (o PVCC resiste bem a temperaturas até 100 ºC) e decompõe-
se a temperaturas superiores a 150 ºC, sendo ainda sensível à radiação solar
[8;12;25;27;30;47].
O PVC tem variadas aplicações que vão desde os isoladores eléctricos, mangueiras, sapatos e
malas de mão, aos discos áudio. No sector da construção civil, o PVC é de todos os plásticos
utilizados o mais conhecido e mais facilmente identificável, quer por leigos quer por
entendidos, sendo principalmente usado em redes de distribuição de água potável domiciliar e
pública, redes de saneamento básico domiciliar e público, revestimento de paredes,
revestimento de piscinas, calhas técnicas, esquadrias, portas e janelas, recobrimento de fios e
cabos eléctricos, forros e divisórias, mantas de impermeabilização, persianas e venezianas,
papel de parede e chapas onduladas para coberturas [8;12;25;27;47].
4.5. Poliacetato de vinilo (PVAC)
O poliacetato de vinilo, ou abreviadamente PVAC, obtém-se por copolimerização do acetato
de vinilo resultante da reacção entre o acetileno e o ácido acético glacial, na presença de
catalizadores [8;25]. A sua estrutura química é do tipo representado na figura 4.5.
Fig. 4.5. Estrutura química do poliacetato de vinilo [8]
O PVAC é um material de grande plasticidade, com poder de aderência, solúvel a frio (o que
o torna adequado para entrar na composição de copolímeros e polímeros pouco solúveis), boa
resistência a óleos e gorduras e uma resistência térmica superior à do PVC [8;25].
O PVAC é utilizado na preparação de soluções ou emulsões para revestimentos ou
impregnações para impermeabilizações [8;25].
Os plásticos na Construção Civil
64
4.6. Poliestireno (PS)
O poliestireno standard, de sigla PS, obtém-se a partir da polimerização do estireno, sendo
este obtido a partir do etilbenzeno, depois de sofrer desidrogenação, vaporização e
condensação. Termoplástico duro e quebradiço, com transparência cristalina, sem odor e sem
sabor [8;12;25;27], a sua estrutura química é do tipo representado na figura 4.6.
Fig. 4.6. Estrutura química do poliestireno [30]
De um modo geral, os poliestirenos têm boa estabilidade dimensional, baixa retracção na
moldagem e são fáceis de processar a um baixo custo, baixa densidade, elevada resistência à
absorção de água e à difusão do vapor de água, baixa resistência a óleos e solventes
orgânicos, e baixa resistência à radiação solar, calor e intempéries, boa resistência à tracção e
má resistência ao choque [8;12;25;27].
O Poliestireno é um plástico límpido utilizado em utensílios de cozinha. Na forma de espuma
serve para isolamentos (nomeadamente térmicos) e coberturas.
Existem no mercado vários tipos de poliestireno, indicam-se a seguir alguns desses tipos.
4.6.1. Poliestireno butadieno (SB)
O poliestireno butadieno obtém-se por copolimerização do estireno com o butadieno. Este
tipo de poliestireno tem, em relação ao standard, a vantagem de ser mais resistente ao impacto
[25;27].
4.6.2. Poliestireno acrilonitrilo (SAN)
O poliestireno acrilonitrilo é um copolímero aleatório e amorfo de estireno e acrilonitrilo. Este
tipo de poliestireno tem, em relação ao standard, a vantagem de ser mais resistente
quimicamente, tem temperaturas de deflexão superiores, maior tenacidade e maior capacidade
de suportar cargas [25;27].
As principais aplicações são as lentes, instrumentos para automóveis, seringas etc. No sector
da construção civil utilizam-se na substituição de vidros.
Os plásticos na Construção Civil
65
4.6.3. Acrilonitrilo butadieno estireno (ABS)
É um termoplástico, obtido por copolimerização do estireno com o acrilonitrilo e com o
butadieno. Este tipo de poliestireno tem, em relação ao standard, a vantagem de ser mais
resistente ao impacto e ter maior resistência mecânica [25;27].
As principais aplicações são as tubagens e acessórios, em particular tubos para esgotos de
edifícios.
4.6.4. Espuma de poliestireno expandido (EPS)
O poliestireno expandido é um plástico celular e rígido, que se pode apresentar numa grande
variedade de formas e aplicações. Trata-se de uma espuma de poliestireno moldada,
constituída por um aglomerado de grânulos produzida por polimerização inicial do monómero
estireno, por aquecimento numa suspensão de água. Durante o processo de polimerização é
introduzido um agente de formação de espumas que provoca a expansão das esferas, criando
um favo de esferas fechadas que depois de colocadas num molde e aquecidas de novo dão
origem a uma espuma inodora, inerte e atóxica [8;33]
Fig. 4.7. Construir com EPS [33]
O EPS é versátil, fácil de manusear e colocar, apesar de muito leve tem uma resistência
mecânica elevada, baixa condutibilidade térmica, isolante térmico, amortecedor de impactos,
resistente à compressão, totalmente inócuo, impermeável e resistente à humidade, resistente
quimicamente (é compatível com a maioria dos materiais correntemente utilizados na
construção de edifícios, tais como cimento, gesso, cal, água, etc.), baixa absorção de água e
insensível à humidade, sendo resistente ao envelhecimento.
As aplicações do EPS na construção civil são extraordinariamente variadas, para além de ser
um excelente material de isolamento térmico, pode também ser um sistema construtivo.
Os plásticos na Construção Civil
66
As suas principais características tornam-no num material especialmente apropriado para uma
utilização como isolante, elemento de aligeiramento e enchimento, substrato para a realização
de formas decorativas de acabamento.
4.6.5. Espuma de poliestireno extrudido (XPS)
O poliestireno extrudido é também uma espuma rígida de poliestireno, mas diferencia-se do
EPS por ser obtida por um processo de extrusão em contínuo e por empregar outros gases
expansores. A sua única aplicação corrente é como isolamento na construção civil,
apresentando-se sob a forma de placas coloridas, existindo no entanto um sucedâneo, O PSP
(poliestireno papel), que é também uma espuma rígida de poliestireno extrudida produzida
com uma fraca espessura (2 - 3 mm) e cuja aplicação básica são as bandejas e tabuleiros para
acondicionar produtos alimentares [33].
O XPS tem elevada resistência térmica e grande resistência à compressão.
Fig. 4.8. Isolar com poliestireno extrudido [44]
4.7. Polimetacrilato de metilo (PMMA)
O polimetacrilato de metilo (plástico acrílico) é um termoplástico homopolímero, cuja
principal característica é a transparência. Obtém-se a partir da reacção de polimerização do
metacrilato de metilo na presença de catalizadores [8;12;25;27]. A estrutura química do tipo
representado na figura 4.9.
Fig. 4.9. Estrutura química do polimetacrilato de metilo [8]
Os plásticos na Construção Civil
67
As principais características deste plástico são a transmissão de luz (92%), leve, brilhante,
combustível, não estilhaça, é resistente à intempérie, pode fissurar sob tensão, tem um
coeficiente de dilatação térmica linear elevado e uma resistência química limitada pela acção
dos ácidos oxidantes [8;12;25;27;48].
Na construção civil o PMMA é utilizado em vidros sintéticos anti-vandalismo (conhecido por
vidro acrílico), sinalizadores de tráfego, clarabóias e banheiras [8;12;25;27].
4.8. Policarbonato (PC)
Importante plástico de engenharia, da família dos poliésteres aromáticos, acidentalmente
descoberto em 1898 na Alemanha, mas cujo desenvolvimento apenas seria retomado em
1950, passando a ser comercializado a partir de 1958 [12]. O policarbonato obtém-se a partir
da reacção de policondensação entre o fosfogeno e o bisfenol-A. Termoplástico sólido, de
estrutura amorfa, apresenta-se transparente no seu estado original, podendo ser tingido com
qualquer tipo de corantes [8;12;25;27]. Tem estrutura química do tipo representado na figura
4.10.
Fig. 4.10. Estrutura química do policarbonato [30]
A excelente resistência à fluência e ao impacto, a boa transparência (85%), estabilidade
dimensional e térmica, resistência aos raios ultravioleta, alta temperatura de deflexão, boas
características de isolamento eléctrico são as suas principais propriedades [8;12;25;27;30;48].
O policarbonato é aplicado em compact-discs (CD’s/DVD’s), janelas e óculos de segurança,
carcaças para ferramentas eléctricas, computadores, copiadoras e impressoras, frascos,
escudos de polícia anti-choque, aquários, etc. Na construção civil também é usado como vidro
sintético anti-vandalismo e telhas para coberturas transparentes/translúcidas com propriedades
de isolamento térmico (por introdução de almofada de ar entre duas lâminas deste material)
[8;12;25;27;30].
4.9. Poliamida (PA)
As poliamidas, comercialmente conhecidas por nylons, são termoplásticos aromáticos obtidos
por polimerização e condensação de um diácido orgânico com uma diamina alifática
[8;12;25;27]. A estrutura química é do tipo representado na figura 4.11.
Os plásticos na Construção Civil
68
Fig. 4.11. Estrutura química da poliamida [8]
As poliamidas podem ser reforçadas com fibra de vidro, com o objectivo de melhorar o seu
desempenho mecânico e térmico. Podem ainda ser copolimerizadas de forma diversificada.
As principais características são a elevada resistência ao desgaste, ao choque e à tracção,
resistência à fadiga e à riscagem, baixo coeficiente de atrito, boa resistência térmica,
excelentes propriedades eléctricas, auto-extinguíveis, bastante higroscópicas e resistentes ao
ataque químico da maioria dos produtos químicos [8;12;25;27].
As principais aplicações são o fabrico de componentes de engenharia, tais como parafusos,
porcas, buchas, acessórios para portas e janelas, etc. [8;12;25;27].
4.10. Polibutileno (PB)
O polibutileno é obtido a partir da polimerização do monómero butileno, cuja estrutura
química é do tipo representado na figura 4.12.
Fig. 4.12. Estrutura química do polibutileno [8]
Este termoplástico é leve, apresenta resistência elevada, é flexível, dúctil e tenaz, resistente a
temperaturas elevadas, possui boa resistência química, embora atacado por alguns ácidos
fortes e algumas bases fortes, de preço elevado, é sobretudo aplicado em tubagem para
distribuição de água quente [8].
4.11. Poliuretanos (PUR)
Os poliuretanos obtêm-se da reacção de compostos de isocianato com compostos que
possuem hidrogénios reactivos [8;25;27]. A estrutura química é do tipo representado na figura
4.13.
Os plásticos na Construção Civil
69
Fig. 4.13. Estrutura química do poliuretano [8]
Além do seu extraordinário coeficiente de transferência de calor, tenacidade, resistência à
abrasão, desgaste e envelhecimento, os poliuretanos também são isolantes eficazes contra
chuva, vento, neve, poeira e correntes de ar, absorvem barulho e vibrações estruturais. As
espumas de poliuretano para coberturas industriais são resistentes e podem ser feitas em
várias cores [8;25;27;36].
Os poliuretanos são usados em engenharia civil como isolantes térmicos e acústicos em
estruturas de coberturas, janelas, persianas e vários tipos de telhados, além de equipamentos
de aquecimento e refrigeração, incluindo enchimento de espaços ao redor de oleodutos para
transportes de energia e outras tubagens, preenchimento de cavidades e fendas, ajuste de pré-
fabricados, fixação de batentes e de guarnições de portas e janelas, colchões e estofos.
Quando preparados na forma líquida servem para tintas ou vernizes, e na forma de espuma
para estofos e enchimentos [8;25;27;36].
4.12. Resinas epoxídicas (EP)
As resinas epoxídicas constituem uma família de materiais poliméricos termoendurecíveis,
obtidas a partir de diferentes compostos químicos. Os plásticos epoxídicos obtêm-se a partir
de epoxídos adicionados com compostos com átomo de hidrogénio reactivo [8;25;27]. A
estrutura química é do tipo representado na figura 4.14.
As características deste tipo de materiais dependem do grau de reticulação das cadeias
moleculares do polímero, podem contudo considerar-se como comuns a todos eles algumas
características genéricas, tais como boa resistência química (excepto para acetonas, bases e
ácidos fortes), boas propriedades eléctricas, grande poder de aderência, boa resistência à
humidade e aos agentes atmosféricos, boas propriedades mecânicas, elevada dureza e
flexibilidade e boa resistência à temperatura [8;25;27].
Fig. 4.14. Estrutura química das resinas epoxídicas [8]
Os plásticos na Construção Civil
70
As resinas epoxídicas são utilizadas em tintas, vernizes, na laminação da madeira e cola,
cisternas e tubagens e adesivos para reparação de betão e outros materiais pétreos.
4.13. Resinas Fenólicas (PF)
Os plásticos fenólicos, também conhecidos por fenoplásticos, resinas fenólicas, resinas de
fenol-formal ou pela designação comercial baquelite, obtêm-se por reacção de polimerização
de um aldeído (normalmente o formaldeído) com um fenol [8;25;27]. A estrutura química é
do tipo representado na figura 4.15..
Fig. 4.15. Estrutura química das resinas fenólicas [8]
Os fenoplásticos são extremamente duros, possuem boas propriedades mecânicas, elevado
módulo de elasticidade, boa estabilidade dimensional, resistem a elevadas temperaturas
(podem suportar continuamente temperaturas da ordem dos 150 ºC) e tem um coeficiente de
dilatação térmica linear reduzido, quimicamente inertes excepto para ácidos e bases fortes e
quando expostos à radiação solar tendem a escurecer gradualmente [8;25;27].
Aplicam-se na indústria eléctrica no fabrico de diversos tipos de isolantes, quadros eléctricos
e cabos de ferramentas, são também utilizados no fabrico de colas (metal-metal e metal-
madeira) usadas em aeronáutica e ainda na imitação do marfim e tartaruga (depois de
coloridos) para fabrico de brinquedos. Na construção civil são usados para isolamento térmico
e como aglomerantes de diversos materiais [8;25].
4.14. Resinas de ureia formaldeído (UF) e de melamina formaldéido (MF)
Os aminoplásticos são obtidos pela policondensação da ureia e formol, ou de melamina com
formol e são termoendurecíveis, tal como os fenoplastos [8;25;27]. A estrutura química é do
tipo representado na figura 4.16.
Fig. 4.16. Estrutura química da melamina [8]
Os plásticos na Construção Civil
71
Estas resinas são incolores, inodoras, transparentes, duras e de bom acabamento superficial.
Podem suportar temperaturas até 120 ºC em regime contínuo, resistem bem a ácidos e bases
fracas, são excelentes isolantes eléctricos, têm resistência ao impacto medíocre e boa
resistência aos agentes atmosféricos [8;25;27].
Têm como principais aplicações o fabrico de colas para contraplacados e madeira, fabrico de
corpos moldados para electrodomésticos (misturadores, máquinas de barbear, etc.), de
vernizes para soalho. Devido à sua grande dureza e transparência, os aminoplásticos de
melamina-formol são muito utilizados no fabrico de laminados decorativos, em mesas e
cadeiras e outros móveis para cozinhas e restaurantes [8;25;27].
4.15. Poliéster insaturado (UP)
Os poliésteres resultam da policondensação de um ou vários ácidos dicarboxilicos (diácidos)
com um ou vários álcoois divalentes (diálcoois). Podem apresentar uma cadeia linear ou
tridimensional (esta conseguida pela adição de uma substância polimerizável como, por
exemplo, o estireno) e, consequentemente, podem ser termoplásticos ou termoendurecíveis
[8;25;27]. A estrutura química é do tipo representado na figura 4.17.
As características deste tipo de materiais dependem do monómero e do grau de reticulação.
Podem, contudo, considerar-se algumas características genéricas, tais como boa resistência
química, boas propriedades eléctricas, resistência à corrosão, combustibilidade reduzida,
possuem grande poder de absorção e amortecimento de vibrações sonoras, bons isolantes
térmicos, resistem bem à humidade e possuem boa resistência mecânica que pode ser
melhorada quando reforçados com fibra de vidro ou amianto [8;25;27].
Fig. 4.17. Estrutura química de um póliester insaturado [8]
Têm como principais aplicações a construção de tubos e recipientes para produtos químicos,
construção de grandes depósitos e tanques de camiões, carroçarias para automóveis, barcos de
Os plásticos na Construção Civil
72
recreio, etc. Na construção civil, quando reforçados, aplicam-se em chapas planas e onduladas
para coberturas, moldes para cofragens de betão, tubagem de grande diâmetro e louça
sanitária, quando não reforçados aplicam-se em mástiques, mármores sintéticos, vernizes e
gel-coats [8;25;27].
4.16. Silicones (SI)
Os silicones podem ser obtidos na forma de ceras, óleos lubrificantes, de resinas plásticas
termoendurecíveis e de elastómeros. São polímeros organo-silícicos nos quais o silício
substitui o carbono dos compostos orgânicos, obtendo-se pela hidrólise dos clorosilanos,
seguida da condensação do produto instável assim obtido [8;25;27]. A estrutura química é do
tipo representado na figura 4.18.
Fig. 4.18. Estrutura química de um silicone [8]
Os óleos lubrificantes possuem boas características, a sua viscosidade varia muito pouco com
a temperatura e apresentam pequena tensão superficial. Aplicam-se em agentes de
desmoldagem, lubrificantes e protecção contra a corrosão [8;25;27].
Os silicones plásticos possuem boa estabilidade térmica, podendo suportar temperaturas até
250 ºC, sendo bons isoladores eléctricos, principalmente quando prensados com amianto e
fibra de vidro. Por estas razões, são utilizados em revestimentos sujeitos a variações de
temperatura consideráveis, revestimentos anti-aderentes e, em electrotecnia, como isolantes
[8;25;27].
Os elastómeros possuem uma importante propriedade, que é a de manterem a sua elasticidade
e resistência à tracção num grande intervalo de temperaturas (-110 a +200 ºC). Apresentam,
ainda, grande inércia química e são antiaderentes. Usam-se como vedantes e isolantes em
situações térmicas severas, em correias de transporte para a indústria alimentar; na indústria
farmacêutica e aplicações cirúrgicas, em tubos para transformações e válvulas artificiais para
o coração [8;25;27].
Na construção civil utilizam-se para colagem e vedação in situ (bancas, banheiras,
caixilharias, fissuras, etc).
Os plásticos na Construção Civil
73
4.17. Plásticos compostos
Os compósitos são materiais fabricados expressamente para melhorar os valores e
propriedades que os materiais que os constituem apresentam individualmente. De um modo
geral, poder-se-á afirmar que nos compósitos as fibras suportam os esforços mecânicos e as
resinas a configuração final do produto acabado, por analogia com o betão armado, as fibras
desempenham o papel da armadura e as resinas o do betão [3].
Entre os compósitos distinguem-se os três tipos seguintes [3]:
i. Materiais compostos de matriz orgânica, em que a matriz utilizada tanto pode ser um
termoendurecível como os poliésteres, resinas epóxidicas, resinas fenólicas, entre
outros, ou um termoplástico, como o propileno, poliamida, ou como fibras são usadas
as de vidro, carbono, aramida, boro, etc.
ii. Materiais compostos de matriz cerâmica, em que a matriz é cerâmica, sendo a mais
utilizada o carboneto de silício de carbono, sendo as fibras de carbono, cerâmicas,
metálicas, etc.
iii. Materiais compostos de matriz metálica, em que as matrizes utilizadas são de
alumínio, de titânio, prata, cobre, entre outras, e as fibras usadas são de boro,
cerâmicas, carbono, alumínio, etc.
4.17.1. Plásticos compostos de fibra de vidro (PRFV)
Actualmente o mercado dos compósitos é quase totalmente formado por compostos de matriz
orgânica com diferentes tipos de fibras, sendo as mais comuns de vidro, os PRFV, também
conhecidos por GFRP (do inglês: Glass Fiber Reinforced Polymer [39]).
Fig. 4.19. Amostra de fibra de vidro [15]
Os plásticos na Construção Civil
74
A utilização em trabalhos de engenharia civil de polímeros reforçados com fibra de vidro data
de antes de 1950, segundo Gaylord (1974, p. 3), “(…) aplicação comercial (desde
aproximadamente 1946) (…)”, quando foram pela primeira vez estudados para uso estrutural.
No entanto, apenas após os anos setenta é que eles foram, finalmente, considerados para
aplicação em estruturas de engenharia e a sua superior performance sobre o aço foi
reconhecida [11;24].
Pese embora estes materiais terem sido aplicados com sucesso a uma grande variedade de
usos, isto não significa utilização indiscriminada para substituírem outros materiais, aliás de
acordo com Gaylord (1974, p. 4), “ Os plásticos reforçados têm sido mal aplicados e não é
legítimo afirmar que não têm limites”.
Os plásticos reforçados com fibras de vidro têm, em relação a outros materiais, algumas
vantagens, tais como: grandes e complexas formas, reparações ou substituições podem ser
rapidamente criadas ou fabricadas, laminados feitos por processos mecânicos apresentam
propriedades físicas, mecânicas e eléctricas facilmente reproduzidas, é possível maior
liberdade de projecto com plásticos reforçados com fibras de vidro do que com a maior parte
de outros materiais, maior relação força-peso, são extremamente elásticos e duros e não
amolgam como o metal, além de possuírem boas qualidades de resistência ao tempo não
corroem e são resistentes a ataques químicos assim como a fungos, sendo bons isolantes
eléctricos e térmicos. E, com certeza, algumas desvantagens, tais como: não podem ser
utilizados se a temperatura for superior a 400 ºF (aproximadamente 205 ºC), a rigidez não é
muito alta se comparada com alguns metais, as propriedades dos laminados manufacturados
são difíceis de reproduzir repetitivamente, o custo das matérias brutas é relativamente alto,
tendo contudo menores custos de instalação, de equipamento e menos trabalho, sendo que
alguns processos de laminagem são lentos se comparados com os usados para os metais [11].
Os plásticos na Construção Civil
75
V. UTILIZAÇÃO DOS MATERIAIS PLÁSTICOS NA CONSTRUÇÃO CIVIL
Tal como foi sendo dito ao longo do texto, os materiais plásticos têm vindo a crescer de
importância nos mais variados domínios. No quadro 12 é feita uma abordagem às
potencialidades destes materiais em relação ao tipo de aplicação pretendido no âmbito da
construção civil.
Quadro 12 – Principais aplicações de materiais plásticos na construção civil [25].
Designação do produto Aplicação Material plástico utilizado (a)
Tubagem
Condutas de água fria PVC, PEAD, PEBD Condutas de água quente e aquecimento
PER, PVCC, PP, PB, PEX (utilizáveis também em condutas de água fria)
Condutas de esgoto e ventilação PVC, PEAD, PEBD Perfis Persianas. caixilharia, rodapés PVC Moldes para cofragem
Construção de estruturas de betão
PS, PP, PUR
Betão com aditivos plásticos
Betão impregnado com plásticos: elementos resistentes a agentes químicos agressivos, e com boa resistência mecânica
PMMA, PVAC
Betão celular: prefabricados de grandes dimensões e elementos isolantes
PS (esferas pré-expandidas)
Tijolos cerâmicos celulares Substituição do tijolo tradicional PS (esferas pré-expandidas)
Placas delgadas (ladrilho e rolo) Revestimento de piso e de parede
PVC, PVAC Placas de mármore sintético UP (com granulado pétreo)
Painéis
Cobertura de fachadas UP, PVC (com ou sem alma em PS expandido)
Revestimento de tectos PS expandido Placas e espumas injectadas. em espaços confinados
Isolamento térmico e acústico PS expandido, PUR
Argamassas sintéticas
Impermeabilização Revestimento de piso
EP, SI, PUR PVAC, PUR (interiores) Epoxídicos e copolímeros EVAC (muito resistentes - estradas, naves industriais)
Chapa ondulada
Cobertura (horizontal e vertical)
PVC, UP:(reforçado com fibra de vidro)
Vidro sintético
Substituição do vidro-iluminação cobertura, clarabóias, divisórias
PMMA, PC
Telas Impermeabilização PVC, PEAD, PP, PA, propileno copolímero
Geotêxteis
Filtragem, drenagem, consolidação de terrenos PVC, PEAD, PP
Juntas
Absorção da dilatação de elementos de betão
PVC, neopreno, propileno copolímero
Mástiques
Estanquidade de uniões em carpintaria metálica e de madeira, em obras hidráulicas e em aeroportos
Borracha de silicone, PUR
Apoios
Apoios de estruturas para absorção de cargas e/ou facilidade de deslizamento
Borracha sintética, Neoprene
Louça sanitária (banheiras, bases de chuveiro, WC monobloco, etc.]
Instalações sanitárias
UP (reforçado com fibras de vidro)
(a) O significado das siglas está indicado no quadro 11.
Os plásticos na Construção Civil
76
Hoje, olhamos para um tubo de queda de águas pluviais em plástico e quase nos esquecemos
que não era este o material que ainda há pouco tempo se utilizava para este tipo de função. De
facto, a competitividade no que à qualidade versus preço diz respeito, não permite grandes
veleidades aos projectistas, pelo que estes apenas utilizam materiais tradicionais, no caso em
apreço, por exemplo o zinco, cujo preço é pouco convidativo, por razões meramente estéticas.
Contudo, os plásticos não se têm vindo a impor apenas pelo seu baixo custo, na realidade a
indústria dos materiais plásticos propõe-se oferecer produtos cujas potencialidades, embora
não respondam totalmente a todas as solicitações do sector da construção civil, constituem
alternativa para a resolução de alguns problemas para os quais os materiais tradicionais não
conseguem dar resposta cabal.
Indicam-se de seguida algumas das utilizações de materiais plásticos na construção civil.
5.1. Tubagens
A aplicação de tubagem de materiais plásticos no interior de edifícios surgiu em Portugal na
década de 60, não parando de crescer desde aí.
As vantagens dos tubos de materiais plásticos sobre os tubos de materiais tradicionais são, em
especial, a sua boa resistência química, a sua leveza e a consequente facilidade de transporte,
manuseamento e montagem. O seu baixo coeficiente de condutividade térmica é também uma
vantagem, na medida em que contribui para uma redução dos inconvenientes de circulação do
fluido circulante, aspecto que se reveste de interesse, em especial nas regiões frias.
Como desvantagens, aponta-se a sua pequena rigidez e o seu elevado coeficiente de dilatação
térmica, relativamente ao dos materiais estruturais usuais. A pequena rigidez dos materiais
plásticos pode ser compensada fabricando tubos de parede suficientemente espessa. Mas para
grandes diâmetros esse procedimento obrigaria à utilização de uma quantidade de material tão
elevada que os tubos passariam a ter pouco interesse económico. O aparecimento recente de
tubos de materiais plásticos reforçados com fibras de vidro pode vir a minimizar o
inconveniente acabado de referir. O elevado coeficiente de dilatação térmica obriga a ter
certos cuidados na montagem dos tubos, que se prendem com aspectos relativos a juntas de
dilatação e à distribuição dos pontos de fixação à estrutura (número, espaçamento, etc.).
São vários os materiais plásticos utilizados no processamento de tubagens e acessórios. Em
seguida é feita uma análise aos materiais plásticos mais utilizados para algumas funções mais
comuns, quer para o interior quer para o exterior dos edifícios.
Os plásticos na Construção Civil
77
5.1.1. Tubagem para água fria no interior e exterior dos edifícios
POLIETILENO (PE)
Existem no mercado dois tipos de tubos em polietileno usados em redes de distribuição de
água, o de média densidade (PEMD) e o de alta densidade (PEAD). Os tubos de baixa
densidade não são actualmente usados em distribuição de água. No quadro 13 indicam-se as
características físicas destes dois tipos de polietileno.
Quadro 13 – Características físicas dos polietilenos de média e de alta densidade [8].
Características Unidades Valor usual PEMD PEAD
Massa volúmica Coeficiente de dilatação térmica linear Tensão de rotura (tracção) Extensão na rotura (tracção) Módulo de elasticidade (tracção)
kgm3−
105−
x ºC1−
MPa
% MPa
926-940 18 18
600-1000 800
>940 20 18
1000 1000
A tendência actual vai no sentido de classificar os polietilenos em função da tensão de
segurança, em detrimento da classificação em função da densidade. Assim classificam-se
segundo as tensões de segurança de: σs = 5 MPa, σs = 6,3 MPa e σs = 8 MPa [8].
O quadro 14, elaborado segundo Esgalhado e Rocha (2002, p. 37 e 38), apresenta um
conjunto de vantagens e desvantagens dos tubos de polietileno.
Quadro 14 – Vantagens e desvantagens dos tubos de polietileno.
VANTAGENS DESVANTAGENS
• Leveza, o que constitui uma vantagem durante o manuseamento e a instalação;
• Boa resistência aos produtos químicos, com algumas excepções que no entanto não constituem problema para as aplicações em causa;
• Flexibilidade, particularmente nos pequenos diâmetros, o que facilita as mudanças de direcção sem recurso a acessórios especiais;
• Boa resistência aos entalhes superficiais (até 10% da espessura da parede do tubo);
• Pequeno coeficiente de atrito; • Facilidade de união por soldadura que, se bem executada, permite
obter uma união de muito boa qualidade; • Boa resistência ao choque, às vibrações e aos movimentos do
solo; • Facilidade de instalação em valas estreitas.
• Sensibilidade a solos contaminados com oxidantes, detergentes, solventes e hidrocarbonetos;
• Exigência de equipamento e pessoal especializado para a execução de uniões por soldadura;
• Degradação por radiação solar, no caso dos tubos azuis; • Difícil execução de ensaios de pressão interior de tubos de
grandes diâmetros, devido à fluência do material; • Difícil detecção de fugas; • Necessidade de serem complementados em obra com cintas
metálicas para detecção de tubos enterrados.
Os tubos de polietileno, fabricados por extrusão, são normalmente aditivados com negro de
carbono, que lhes dá cor preta, para protecção contra a degradação produzida pela radiação
Os plásticos na Construção Civil
78
solar [8]. Os seus diâmetros variam dos 12 até aos 1600 mm, contudo os diâmetros das classes
de maior pressão não ultrapassam os 500 mm.
POLICLORETO DE VINILO (PVC)
As características físicas mais relevantes do PVC encontram-se no quadro 15. Estas
características dizem respeito ao policloreto de vinilo sem plastificante, também designado
por policloreto de vinilo rígido e representado pela sigla PVC-U [8].
O policloreto de vinilo não plastificado, que constitui a maior parte os tubos de distribuição de
água, tem hoje vários tipos. As principais são duas e a que correspondem as tensões de
segurança de 10 MPa e de 6 MPa, que se identificam respectivamente por PVC 10 e PVC 6
(normalmente a primeira para distribuição de água fria e a segunda para drenagem de águas
pluviais). Os tubos fabricados por extrusão devem apresentar cor cinzenta e ser opacos. Os
seus diâmetros exteriores variam desde os 16 até os 315 mm [51].
Existem ainda na classe de 4 MPa, sendo usado para tubagens de águas residuais domesticas.
Quadro 15 – Características físicas do policloreto de vinilo rígido [8].
Características Unidades Valor usual
Massa volúmica
Coeficiente de dilatação térmica linear
Tensão de rotura (tracção)
Extensão na rotura (tracção)
Módulo de elasticidade (tracção)
kgm3−
105−
x ºC1−
MPa
%
MPa
1350-1460
6
55-65
200
2500-4200
O quadro 16, elaborado segundo Esgalhado e Rocha (2002, p. 40), apresenta um conjunto de
vantagens e desvantagens dos tubos de policloreto de vinilo.
Quadro 16 – Vantagens e desvantagens dos tubos de policloreto de vinilo.
VANTAGENS DESVANTAGENS
• Leveza, o que constitui uma vantagem durante o manuseamento e a instalação;
• Boa resistência aos produtos químicos, com algumas excepções que no entanto não constituem problema para as aplicações em causa;
• Técnicas de união de fácil execução;
• Pequeno coeficiente de atrito.
• Sensibilidade aos entalhes;
• Sensibilidade ao choque, em especial a baixas temperaturas;
• Sensibilidade a más condições de instalação, nomeadamente à má compactação do terreno envolvente;
• Sensibilidade à radiação solar;
• Sensibilidade a solos contaminados com solventes orgânicos, compostos halogenados e alguns derivados do petróleo;
• Necessidade de serem complementados em obra com cintas metálicas para detecção de tubos enterrados.
Os plásticos na Construção Civil
79
Fig. 5.1. Acessórios em PVC [http://www.asc.pt/poliresine.htm]
POLIÉSTER REFORÇADO COM FIBRA DE VIDRO (PRFV)
Os tubos de poliéster reforçado com fibras de vidro são produzidos, com vantagens técnicas e
económicas, pelos processos de moldagem por contacto, de enrolamento filamentar, ou de
centrifugação, nos diâmetros nominais de 100 a 3000 mm. Aplicam-se, em geral, em condutas
enterradas de abastecimento de água potável. Os acessórios a aplicar podem ser PRFV, de
ferro fundido e de aço [8;10].
O quadro 17, elaborado segundo Esgalhado e Rocha (2002, p. 43) apresenta um conjunto de
vantagens e desvantagens dos tubos de poliéster reforçado com fibra de vidro.
Quadro 17 – Vantagens e desvantagens dos tubos de poliéster reforçado com fibra de vidro.
VANTAGENS DESVANTAGENS
• Relativa leveza, o que constitui uma vantagem durante o manuseamento e a instalação;
• Boa resistência aos produtos químicos, com algumas excepções que não constituem problema para as aplicações em causa;
• Facilidade de fabrico de acordo com as exigências específicas relativas à lasse de pressão e à rigidez circunferencial;
• Disponibilidade em grandes dimensões.
• Sensibilidade ao choque, existindo a possibilidade de se iniciarem fissuras difíceis de detectar, que podem ser responsáveis por delaminação da parede do tubo;
• Sensibilidade à corrosão sob tensão em alguns ambientes orgânicos e inorgânicos;
• Comportamento a pressões cíclicas pouco estudado;
• Exigência de boas condições de compactação do terreno envolvente, para evitar deformações indesejáveis, em especial nos tubos de baixa rigidez circunferencial;
• Necessidade de serem complementados em obra com cintas metálicas para detecção de tubos enterrados.
5.1.2. Tubagem para água quente no interior dos edifícios
A tubagem para água quente que a seguir se faz referência, é constituída por materiais
plásticos com resistência térmica acrescida relativamente ao polietileno e ao policloreto de
vinilo e que pode naturalmente também ser usada para distribuição de água fria.
POLIETILENO RETICULADO (PEX)
O polietileno reticulado conhecido pelas siglas PER ou PEX, obtido conforme descrito em
4.2., processado por extrusão, é comercializado em tubos ou rolos, nos diâmetros que vão
desde os 12 mm até aos 110 mm. Os acessórios a aplicar são metálicos, geralmente fabricados
Os plásticos na Construção Civil
80
em latão [8]. No quadro 18 indicam-se algumas das características físicas do polietileno
reticulado.
Quadro 18 – Características físicas do polietileno reticulado [8].
Características Unidades Valor usual
Massa volúmica Temperatura de amolecimento de Vicat (1 Kg)28 Condutibilidade térmica Coeficiente de dilatação térmica linear Tensão de rotura (tracção) Extensão na rotura (tracção) Módulo de elasticidade (tracção)
kgm 3− ºC
W/mºC
10 5− x ºC 1− MPa
% MPa
940 133 0,38 14
20-26 500 1150
O quadro 19, elaborado segundo Esgalhado e Rocha (2002, p. 47), apresenta um conjunto de
vantagens e desvantagens dos tubos de polietileno reticulado.
Quadro 19 – Vantagens e desvantagens dos tubos de polietileno reticulado.
VANTAGENS DESVANTAGENS
• Leveza, o que constitui uma vantagem durante o manuseamento e a instalação;
• Boa resistência aos produtos químicos, com algumas excepções que não constituem problema para as aplicações em causa;
• Flexibilidade, particularmente nos pequenos diâmetros, o que facilita mudanças de direcção sem recurso a acessórios especiais;
• Boa resistência à temperatura, o que permite a sua utilização em sistemas de distribuição de água quente a temperaturas de operação até 70 ºC (para pressões de 4,6 e 10 bar); a temperatura máxima durante o uso pode atingir os 95 ºC desde que tal ocorra em períodos interpolados, que somados não excedam um ano, no total de 50 anos de funcionamento do sistema;
• Boa resistência à rotura frágil, mesmo a baixas temperaturas; • Boa resistência aos entalhes superficiais (até 10% da
espessura da parede do tubo); • Pequeno coeficiente de atrito; • Boa resistência ao choque, às vibrações e ao movimento da
envolvente (parede ou pavimento) em que estão instalados; • Facilidade de instalação dos tubos de pequeno diâmetro
dentro da manga corrugada.
• Sensibilidade à radiação solar; • Permeabilidade da parede ao oxigénio. Para evitar os
inconvenientes daqui resultantes os tubos podem ser fornecidos com uma camada que constitui uma barreira à entrada de oxigénio para o interior dos tubos.
POLIPROPILENO (PP)
Os tubos de polipropileno existentes no mercado são fabricados a partir do polipropileno
homopolímero, obtido pela reacção de polimerização do propileno, ou do polipropileno
28 Destina-se a avaliar as características de amolecimento dos materiais plásticos, pela determinação da temperatura à qual ocorre a penetração de uma agulha sob condições de ensaio controladas. [8]
Os plásticos na Construção Civil
81
copolímero, obtido pela reacção de polimerização do propileno com o etileno. Os
polipropilenos copolímeros podem ser em bloco (PP-B) ou em random (PP-R) [8].
Fig. 5.2. Tubos e acessórios de polipropileno
copolímero random (PP-R) [40]
No quadro 20 indicam-se algumas das características físicas do polipropileno homopolímero e
copolímero.
Quadro 20 – Características físicas do polipropileno homopolímero e copolímero [8].
Características Unidades Valor usual Homopolímero Copolímero
Massa volúmica Temperatura de amolecimento de Vicat (1 Kg) Condutibilidade térmica Coeficiente de dilatação térmica linear Tensão de rotura (tracção) Extensão na rotura (tracção) Módulo de elasticidade (tracção)
kgm3−
ºC
W/mºC
105−
x ºC1−
MPa
% MPa
915 149 0,22 15
31-42 100-600
1100-1600
912 147 0,22 15
23-38 500-1000 1000-1400
O quadro 21, elaborado segundo Esgalhado e Rocha (2002, p. 49), apresenta um conjunto de
vantagens e desvantagens dos tubos de polipropileno.
Quadro 21 – Vantagens e desvantagens dos tubos de polipropileno.
VANTAGENS DESVANTAGENS
• Leveza, o que constitui um factor favorável nas operações de manuseamento e a instalação. O polipropileno é, de entre os materiais plásticos presentemente usados nesta aplicação, o de menor densidade;
• Boa resistência aos produtos químicos, com algumas excepções que, no entanto, não constituem problema na utilização destes tubos para a distribuição de água quente e fria para aquecimento;
• Pequeno coeficiente de atrito; • Boa resistência à temperatura, o que permite a sua utilização
em sistemas de distribuição de água quente a temperaturas de operação de 70 ºC (para pressões de 4,6 e 10 bar); a temperatura máxima durante o uso pode atingir os 95 ºC desde que tal ocorra em períodos interpolados, que somados não excedam um ano, no total de 50 anos de funcionamento do sistema.
• Exigência de equipamentos e pessoal especializados para execução das uniões por soldadura. Em contra partida a esta particularidade, refere-se que as uniões, se convenientemente executadas, são de muito boa qualidade, uma vez que a soldadura funde o material do tubo com o material do acessório, originando uma única peça;
• Rigidez, o que impossibilita pequenas mudanças de direcção sem o recurso à execução de uniões por soldadura utilizando acessórios, eles também de polipropileno.
Os plásticos na Construção Civil
82
POLICLORETO DE VINILO CLORADO (PVCC)
O PVCC tem uma temperatura de transição vítrea superior à do PVC, consequentemente uma
temperatura de amolecimento superior. Por esta razão o PVCC é adequado para o fabrico de
tubagem para condução de água quente.
Os tubos de PVCC são fabricados nos diâmetros de 12 a 160 mm, a sua cor deve ser bege-
cinzento esverdeado (norma NF T54-090) e, em virtude da sua rigidez, são fornecidos em
varas [8;17].
No quadro 22 indicam-se algumas das características físicas do policloreto de vinilo clorado.
Quadro 22 – Características físicas do policloreto de vinilo clorado [8].
Características Unidades Valor usual Massa volúmica Temperatura de amolecimento de Vicat (1 Kg) Condutibilidade térmica Coeficiente de dilatação térmica linear Tensão de rotura (tracção) Extensão na rotura (tracção) Módulo de elasticidade (tracção)
kgm 3− ºC
W/mºC
10 5− x ºC 1− MPa
% MPa
1480-1560 110 0,14 6,8
50-60 50-300
2550-4000
O quadro 23, elaborado segundo Esgalhado e Rocha (2002, p. 51), apresenta um conjunto de
vantagens e desvantagens dos tubos de policloreto de vinilo clorado.
Quadro 23 – Vantagens e desvantagens dos tubos de policloreto de vinilo clorado.
VANTAGENS DESVANTAGENS
• Leveza, o que constitui um factor favorável nas operações de manuseamento e de instalação;
• Boa resistência aos produtos químicos, com algumas excepções que, no entanto, não constituem problema para a aplicação em causa;
• Pequeno coeficiente de atrito; • Boa resistência à temperatura, o que permite a sua utilização
em sistemas de distribuição de água quente a temperaturas de operação de 70 ºC (para pressões de 4,6 e 10 bar); a temperatura máxima durante o uso pode atingir os 95 ºC desde que tal ocorra em períodos interpolados, que somados não excedam um ano, no total de 50 anos de funcionamento do sistema.
• Sensibilidade aos entalhes; • Sensibilidade ao choque, em especial a baixas temperaturas; • Rigidez, o que impossibilita a execução de pequenas mudanças
de direcção sem o recurso a acessórios.
TUBO DE PAREDE COMPOSTA POR PLÁSTICO E METAL
O quadro 24, elaborado segundo Esgalhado e Rocha (2002, p. 52), apresenta um conjunto de
vantagens e desvantagens dos tubos de parede composta por plástico e metal.
Os plásticos na Construção Civil
83
Quadro 24 – Vantagens e desvantagens dos tubos de parede composta por plástico e metal.
VANTAGENS DESVANTAGENS
• Leveza, o que constitui uma vantagem nas operações de manuseamento e de instalação;
• Boa resistência aos produtos químicos, com algumas excepções que, no entanto, não constituem problema para a aplicação em causa;
• Pequeno coeficiente de atrito; • Boa resistência à temperatura, o que permite a sua utilização
em sistemas de distribuição de água quente a temperaturas de operação até 70 ºC e 10 bar de pressão;
• Técnica de união de fácil execução.
• Sensibilidade aos entalhes devido às pequenas espessuras da camada exterior da parede constituinte dos tubos;
• Morosidade no estabelecimento das condições de utilização, devido ao facto das curvas de regressão serem dependentes das variáveis atrás indicadas.
Os tubos de parede composta por plástico e metal são constituídos por três camadas, uma
interior de plástico, uma intermédia de alumínio e uma exterior de material plástico igual ou
diferente do que constitui a camada interior. Os materiais plásticos utilizados podem ser de
polietileno reticulado, de polipropileno, de polietileno de média e de alta densidade. Estes
tubos são fabricados de modo a garantir uma vida útil de 50 anos para pressões de operação
até 10 bar e temperaturas até 70 ºC, nos diâmetros 12, 16, 20, 6, 32, 40 e 50 mm [8].
5.1.3. Tubagem para drenagem de águas residuais e ventilação
Tubagem exterior enterrada sem pressão
Os tubos para este tipo de função são fabricados com diferentes materiais plásticos, sendo os
de utilização mais comum o policloreto de vinilo, o polietileno, o polipropileno
(homopolímero e copolímero) e poliéster reforçado com fibras de vidro [8].
Os tubos são geralmente dimensionados entre os 110 e os 1200 milímetros, dependendo as
ligações do tubo-tubo ou tubo-acessório e do tipo de material constituinte dos componentes a
ligar e do tipo de parede (lisa ou corrugada) [8].
Tubagem no interior dos edifícios, sem pressão, para fluidos de alta e baixa temperatura
Os tubos para este tipo de função são fabricados com diferentes materiais plásticos, sendo os
de utilização mais comum o policloreto de vinilo, o polietileno e o polipropileno [8].
Este tipo de tubos são geralmente fabricados com parede compacta e superfícies interna e
externa lisas, ou terem a parede constituinte estruturada, nos diâmetros entre 32 e 315 mm,
destinando-se a drenagem de águas residuais domésticas de baixa e alta temperatura,
ventilação e drenagem de águas pluviais [8].
A recolha de águas pluviais em coberturas e o seu escoamento em tubos de queda através de
caldeiras e acessórios em PVC, tem vindo a ser amplamente utilizada em edifícios.
Os plásticos na Construção Civil
84
5.1.4. Tubagem para distribuição de gás
Os tubos de plástico podem ser também empregues em redes de distribuição de gás, sendo os
mais utilizados o PE de alta ou média densidade, e num futuro próximo segundo Esgalhado e
Rocha (2002, p. 59) o PEX.
POLIETILENO (PE)
Os tubos de PE devem ser de cor amarela ou preta, devendo neste caso apresentar listas
longitudinais, de identificação amarelas (quatro no mínimo), co-extrudidas na superfície
exterior do tubo e uniformemente espaçadas da sua periferia. Os seus diâmetros vão dos 20
até aos 630 mm [8].
Os sistemas de união possíveis de usar na montagem de tubos e acessórios são a
electrossoldadura, a soldadura topo a topo e a junta mecânica [8].
A electrossoldadura, figura 5.3. a), é um processo de união por fusão através de uma
resistência eléctrica, incorporada num acessório. Os acessórios electrossoldáveis são
geralmente moldados por injecção e equipados com uma resistência eléctrica na superfície de
contacto com a peça a soldar [50].
A soldadura topo a topo, figura 5.3. b), é uma técnica de soldadura que consiste na ligação dos
topos dos tubos ou dos acessórios por pressão, depois de devidamente amolecidas as
superfícies de contacto [50].
Os acessórios dos sistemas de união podem ser fabricados em PE ou noutros materiais, desde
que adequados ao contacto com gases combustíveis. As peças metálicas dos acessórios
susceptíveis de sofrer corrosão devem ser protegidas [8].
a) electrossoldadura b) soldadura topo a topo
Fig. 5.3. Técnicas de união de tubos de polietileno para condução de gás [50]
Os plásticos na Construção Civil
85
O quadro 25, elaborado segundo Esgalhado e Rocha (2002, p. 60), apresenta um conjunto de
vantagens e desvantagens dos tubos de polietileno.
Quadro 25 – Vantagens e desvantagens dos tubos de polietileno.
VANTAGENS DESVANTAGENS
• Leveza, o que constitui um factor favorável nas operações de manuseamento e de instalação;
• Boa resistência aos combustíveis gasosos, como o gás natural, butano e propano;
• Boa resistência à corrosão; • Boa flexibilidade, permitindo ser encurvados, adaptando-se a
mudanças de direcção, conseguindo-se uma redução na quantidade de acessórios necessária à instalação de uma rede;
• Boa resistência aos entalhes superficiais (até 10% da espessura da parede do tubo);
• Pequeno coeficiente de atrito; • Facilidade de união por soldadura que, se bem executada,
permite obter uma união de muito boa qualidade; • Boa resistência ao choque, às vibrações e aos movimentos do
solo; • Boa resistência ao impacto; • Adequados para entubamento interior de condutas já
existentes; • Facilidade de instalação em valas estreitas.
• Sensibilidade a solos contaminados com oxidantes, detergentes, solventes e hidrocarbonetos;
• Exigência de equipamento e pessoal especializado para a execução de uniões por soldadura;
• Difícil execução de ensaios de pressão interior de tubos de grandes diâmetros, devido à fluência do material;
• Difícil detecção de fugas, • Necessidade de serem complementados em obra com cintas
metálicas para detecção de tubos enterrados.
POLIETILENO RETICULADO (PEX)
As propriedades inerentes ao PEX, tais como a boa resistência à rotura e a capacidade de
união por fusão, fazem prever que, num futuro próximo, venha a ser usado com elevado
desempenho em redes de distribuição de gás [8].
5.2. Perfis
Os materiais plásticos também podem ser utilizados em perfis, nomeadamente para caixilharia
de portas e janelas, persianas, estores e respectivas caixas de resguardo, coberturas diversas,
rodapés sob a forma de caixa (calhas técnicas), podendo acomodar componentes de instalação
eléctrica, informática, etc.
a) caixilharia b) persiana
Fig. 5.4. Perfis em PVC [49]
Os plásticos na Construção Civil
86
O material plástico mais utilizado no fabrico de perfis é o policloreto de vinilo rígido, contudo
recentemente têm vindo a ser utilizados outros materiais plásticos, tais como as resinas de
poliéster reforçadas com fibra de vidro [8].
O quadro 26, elaborado segundo Esgalhado e Rocha (2002, p. 85), apresenta um conjunto de
vantagens do policloreto de vinilo para perfis.
Quadro 26 – Vantagens do policloreto de vinilo para perfis.
VANTAGENS
• Leveza; • Boa estabilidade dimensional e resistência ao impacto; • Elevada rigidez entre – 30ºc e 60ºC; • Bom isolamento térmico, acústico e eléctrico (este ultimo particularmente útil no caso de perfis para caixas de rodapés que
acomodam material eléctrico); • Elevada estanquidade que, juntamente com o processo de termo-soldadura dos perfis, permite o melhoramento da
hermeticidade das juntas, • Resistência ao vento e às variações de humidade e temperatura; • Resistência à corrosão/poluição, • Auto-extinguibilidade da chama; • Ausência de manutenção; • Possibilidade de obtenção de perfis cada vez mais finos, conduzindo a uma iluminação mais ampla dos interiores; • Maleabilidade, permitindo a construção de perfis complexos; • Cor incorporada, dispensando a pintura; • Simplicidade de técnicas de instalação e montagem, • Reciclabilidade tanto ao nível do material em si como dos próprios perfis em fim de vida útil;, sendo para além disso um
material quimicamente inerte e insolúvel em água, não originando problemas de poluição quer sob o solo quer na atmosfera.
5.3. Isolamento térmico e acústico
Dadas as crescentes exigências ao nível do conforto, o isolamento acústico e térmico tem
adquirido uma importância cada vez maior. Consequentemente o número de soluções para
resolver este tipo de solicitações é também grande, tanto ao nível dos produtos como das
marcas.
Dos produtos plásticos utilizados em isolamento, com maior implantação no mercado
nacional, far-se-ão seguidamente algumas considerações.
POLIESTIRENO (PS)
O poliestireno é actualmente o material mais utilizado em isolamentos. Sob a forma
expandida ou extrudida, existem no mercado uma grande variedade de produtos, disponíveis
em blocos e placas. Das características genéricas deste tipo de materiais fez-se já referência
em 4.6.
Os plásticos na Construção Civil
87
No caso particular do isolamento acústico, o poliestireno expandido não absorve o som
através da massa e é menos eficiente em relação às espumas de PVC e de poliuretano [8].
O quadro 27, elaborado segundo Esgalhado e Rocha (2002, p. 68), apresenta um conjunto de
vantagens e desvantagens dos tubos de policloreto de vinilo clorado.
Quadro 27 – Vantagens e desvantagens do poliestireno expandido.
VANTAGENS DESVANTAGENS
• Boas propriedades térmicas; • Boas propriedades mecânicas; • Durabilidade; • Leveza; • Preço reduzido; • Facilidade de fabrico; • Facilidade de manuseamento.
• Apesar de existirem certas classes auto-extinguíveis, em caso de fogo o material amolece e colapsa rapidamente, embora a sua contribuição para a carga global total seja muito pouco significativa;
• Apesar da pequena permeabilidade ao vapor de água, torna-se necessária a utilização duma barreira de vapor de água, para evitar qualquer perda possível das propriedades de isolamento.
POLICLORETO DE VINILO (PVC)
Deste tipo de plástico fizeram-se já considerações em 4.4. As espumas de PVC são flexíveis e
resistentes, embora permeáveis à passagem de gás e de líquido. A espuma de PVC de célula
aberta possui boas propriedades de isolamento acústico [8].
O quadro 28, elaborado segundo Esgalhado e Rocha (2002, p. 69), apresenta um conjunto de
vantagens e desvantagens dos tubos de policloreto de vinilo.
Quadro 28 – Vantagens e desvantagens do policloreto de vinilo.
VANTAGENS DESVANTAGENS
• Pequena transmissão e absorção de vapor de água; • Auto-extinguibilidade em caso de fogo; • Elevada resistência mecânica; • Elevada rigidez.
• Sensibilidade à radiação solar.
ESPUMA RÍGIDA DE POLIURETANO (PUR)
A espuma rígida de PUR é uma estrutura de células predominantemente fechada preenchidas
com um gás inerte usado na formação de espuma [8]. Material com extraordinárias
propriedades isolantes, em virtude da sua baixa condutividade térmica, cuja baixa densidade
permite a obtenção de um isolamento de menor peso. A capacidade de moldagem, aliada à
simplicidade de fabrico e ao poder de adesão da espuma, permite a sua produção no próprio
local da obra, por vazamento dos componentes líquidos pré-misturados entre duas paredes a
isolar. A rapidez, a simplicidade de execução e o menor custo de exploração, tornam
vantajoso este processo de isolamento térmico sendo crescente a sua utilização, pese embora
Os plásticos na Construção Civil
88
os inconvenientes resultantes da ausência de caixa de ar: inexistência de ventilação e
drenagem das condensações [26].
No quadro 29 indicam-se as vantagens do uso de espumas rígidas de poliuretano em
isolamentos segundo Silva e Capelo (1981, p. 14).
Quadro 29 – Vantagens do uso de espumas rígidas de poliuretano em isolamentos [26].
VANTAGENS
- Alta eficiência: menores espessuras de isolamento; - Baixa densidade: menor peso do isolamento; - Reforço estrutural: em painéis-sanduiche a espuma contribui para reforçar a estrutura; - Capacidade de moldagem: a espuma pode ser fabricada no interior de moldes mesmo com formas complicadas; - Adesão: a espuma adere durante a formação à maioria dos materiais como metais, papel, madeira, grande número de plásticos
e minerais; - Simplicidade de fabrico: fabrico simples e rápido num só passo a partir dos componentes líquidos. Não necessita de qualquer
tratamento posterior.
ESPUMA FLEXÍVEL DE POLIURETANO (PUR)
A estrutura de células aberta da espuma flexível de PUR possibilita uma excelente absorção
acústica a elevadas frequências. Este tipo de espumas são resistentes ao ataque por fungos,
bactérias e bolores, tendo contudo a desvantagem de serem muito caras [8].
RESINAS DE FENOL FORMALDEÍDO (PF)
As espumas fenólicas encontram-se disponíveis em placas, blocos ou secções moldadas, quer
em estrutura de célula aberta, quer em estrutura de célula fechada [8].
O quadro 30, elaborado segundo Esgalhado e Rocha (2002, p. 71), apresenta um conjunto de
vantagens das resinas de fenol formaldeído.
Quadro 30 – Vantagens das resinas de fenol formaldeído.
VANTAGENS
• Elevada resistência mecânica; • Elevada resistência às temperaturas elevadas; • Baixo custo.
O quadro 31, elaborado segundo Esgalhado e Rocha (2002, p. 71), apresenta um conjunto de
vantagens das resinas de fenol formaldeído de célula fechada.
Quadro 31 – Vantagens das resinas de fenol formaldeído de célula fechada.
VANTAGENS
• Pequena absorção de água; • Pequena taxa de difusão de vapor de água.
Os plásticos na Construção Civil
89
RESINAS DE UREIA FORMALDEÍDO (UF)
O quadro 32, elaborado segundo Esgalhado e Rocha (2002, p. 71), apresenta um conjunto de
vantagens e desvantagens das resinas de ureia formaldeído.
Quadro 32 – Vantagens e desvantagens das resinas de ureia formaldeído.
VANTAGENS DESVANTAGENS
• Simples de obter; • Preço reduzido; • Pode ser aplicada in-situ.
• Resistência mecânica pequena; • Absorção de água; • Provoca irritabilidade no momento da sua aplicação.
No quadro 33 comparam-se as propriedades isolantes de alguns dos materiais mais usados em
isolamento. Da sua análise verifica-se que quando comparados com os materiais tradicionais
os plásticos são mais eficientes e económicos, isso deve-se a um conjunto de características
das quais se destaca o reduzido peso e baixo coeficiente de condutividade térmica
Quadro 33 – Propriedades isolantes de alguns materiais usados em isolamento [26].
MATERIAL
K TIP. (TEM. AMB.)
PESO ESPECIF.
TÍPICO (Kgm3)
GAMA DE
TEMPERAT.
DE TRABALHO
(ºC)
IGUAL ISOLAMENTO
W/m°C
Kcal/
hm ºC
ESPESSURA
EQUIVAL. PESO
EQUIVAL. CUSTOS
RELATIVOS
Espuma rígida de PU
Poliestireno expandido
Resina fenólica
Fibra de vidro
Lã mineral
Cortiça
Amianto (fibra)
Espuma de vidro
Betão celular
0,023
0,033
0,033
0,034
0,041
0,045
0,052
0,054
0,139
0,020
0,028
0,028
0,029
0,035
0,039
0,044
0,047
0,120
35
15
30
65
100
100
160
144
550
-180 a 110
- 150 a 70
- 200 a 130
-180 a 315
- 100 a 980
- 180 a 94
- 100 a 450
- 220 a 430
--
1
1,4
1,4
1,5
1,8
2,0
2,2
2,4
6,0
1,0
0,6
1,2
2,8
5,1
5,7
10,1
9,9
94,3
1
1,1
?
4,0
2,0
3,0
9,3
16,6
1,7
5.4. Revestimentos e Impermeabilizações
Os materiais plásticos têm vindo gradualmente a adquirir importância no campo dos
revestimentos e impermeabilizações.
5.4.1. Revestimentos de pavimentos
São inúmeros os materiais plásticos para revestimentos de pavimentos existentes no mercado.
Fabricados numa larga gama de cores, padrões e formas, apresentam algumas vantagens em
Os plásticos na Construção Civil
90
relação a outros materiais, nomeadamente a facilidade de colocação, a pequena necessidade
de manutenção, a resistência ao desgaste e à derrapagem, sendo ainda relativamente baratos e
duráveis [8].
POLICLORETO DE VINILO (PVC)
Pese embora alguma controvérsia em relação ao uso deste material em revestimentos de
pavimentos, devido ao facto da sua combustão gerar fumos tóxicos, a sua comercialização
continua em vigor [8].
Habitualmente designado simplesmente por vinil, o PVC é bastante utilizado para a confecção
de diversos tipos de pisos, tais como parquet, imitações de cerâmica, de madeira e de
mármore.
Fig. 5.5. Revestimento de pavimentos em PVC [49]
O quadro 34, elaborado segundo Esgalhado e Rocha (2002, p. 73), apresenta um conjunto de
vantagens e desvantagens do PVC em revestimento de pavimentos.
Quadro 34 – Vantagens e desvantagens do PVC em revestimento de pavimentos.
VANTAGENS DESVANTAGENS
• Resistência ao fogo, apesar do policloreto de vinilo arder em contacto com uma chama, a combustão auto-extingue-se, quando a chama é retirada;
• Flexibilidade, sendo de fácil aplicação; • Resistência à fluência por acção de cargas (melhorada com
um ligeiro aumento de temperatura); • Resistência adequada ao desgaste; • Resistência adequada à abrasão; • Vastas possibilidades de decoração (revestimentos impressos
com gravuras de diversas cores e padrões, com possibilidade infinita de combinações);
• Boa resistência a agentes químicos (excepto cetonas, ésteres, éteres e hidrocarbonetos clorados e intumescência na presença de hidrocarbonetos aromáticos);
• Comportamento adequado em locais onde a limpeza diária se faça por via húmida, suportando sem qualquer dano a presença de água.
• Resistência limitada às temperaturas elevadas(superiores a 70ºC; • Podem ocorrer pequenas marcas devido à acção dos cigarros
incandescentes; • A temperatura baixas, próximas dos 0ºC, podem tornar-se
quebradiços, sendo a fase de montagem a que pode oferecer maiores problemas.
Os plásticos na Construção Civil
91
OUTROS PLÁSTICOS
O peso que as preocupações ambientais têm na valorização dos materiais, fez com que se
tivessem procurado alternativas ao PVC. Assim as borrachas sintéticas para revestimentos
tem vindo a crescer de importância, nomeadamente as resinas epoxídicas (muito resistentes ao
desgaste e aos agentes químicos), as resinas de poliéster (possuem excelente resistência à
abrasão e ao desgaste, bem como aos agentes químicos e à água, além de boas propriedades
mecânicas e boa capacidade de isolamento térmico e acústico), as resinas acrílicas (possuem
boa resistência química e boa resiliência) e os poliacetato de vinilo (facilidade de aplicação à
temperatura ambiente, mas têm fraca resistência à humidade) [8].
5.4.2. Revestimentos de paredes
PAREDES EXTERIORES
As paredes exteriores podem ser revestidas com alguns materiais plásticos, nomeadamente
com pinturas e com emulsões sintéticas. As resinas que mais se empregam neste tipo de
aplicações são do tipo que formam filme por evaporação, ou do tipo que formam filme por
transformação química, isto é, necessitam dum processo de polimerização [8].
Na figura 5.6. estão representadas três amostras de revestimento de paredes, num produto à
base de polímeros sintéticos em emulsão aquosa com grãos de mármore nas cores naturais.
Fig. 5.6. Revestimento plástico contínuo de paredes [http://www.imperbor.pt/]
PAREDES INTERIORES
Existem no mercado imensos produtos de revestimento de paredes interiores, para além das
pinturas e emulsões sintéticas. Far-se-á seguidamente referência aos mais utilizados.
REVESTIMENTOS DE LIGANTES SINTÉTICOS
Conhecidos como “estuques sintéticos”, são executados a partir de produtos comercializados
em forma de pastas prontas a aplicar, constituídas essencialmente por resinas sintéticas em
Os plásticos na Construção Civil
92
dispersões aquosas, por cargas sílicas ou de calcite, por adjuvantes diversos e, eventualmente,
por um complemento de água e pigmentos, quando necessário.
POLICLORETO DE VINILO (PVC)
Encontram-se no mercado uma vasta gama de produtos de várias cores e padrões, sob a forma
de ladrilhos ou rolos, revestidos produzindo efeitos especiais, ou até mesmo um acabamento
acolchoado29, que contribui também para o isolamento acústico [8].
Os papéis de parede, figura 5.7, são fabricados pelo processo de espalmagem, podem ser
feitos com plastisol, uma pasta líquida de PVC, e constituem uma alternativa aos
revestimentos tradicionais.
Fig. 5.7. Papel de parede em PVC [49]
O quadro 35, elaborado segundo Esgalhado e Rocha (2002, p. 76), apresenta um conjunto de
vantagens e desvantagens do PVC em revestimento de paredes.
Quadro 35 – Vantagens e desvantagens do PVC em revestimento de paredes.
VANTAGENS DESVANTAGENS
• Facilidade de montagem; • Leveza; • Flexibilidade; • Grande variedade de cores, padrões e texturas; • Resistência à abrasão; • Resistência aos agentes de lavagem; • Resistência à formação de manchas; • Resistência ao fogo (auto-extinguibilidade), apesar da sua
combustão originar fumos tóxicos; • Boas características de isolamento acústico; • Durabilidade; • Higiénico, uma vez que agarra pouca sujidade e esta é fácil
de limpar; • Preços baixos comparativamente a certos materiais
tradicionais.
• Resistência mecânica relativamente baixa, daí o desenvolvimento das telas vínilicas com suporte têxtil ou de papel.
29 Normalmente consiste numa estrutura tipo sandwich de duas camadas estritas de filme, com uma camada de borracha entre elas, sendo o conjunto soldado na sua globalidade. [8]
Os plásticos na Construção Civil
93
5.4.3. Impermeabilizações
Os materiais plásticos vieram contribuir fortemente para a resolução de problemas de
impermeabilização de forma simples e económica.
Os materiais mais frequentemente utilizados são os filmes de polietileno e de policloreto de
vinilo, colocados em paredes, em pavimentos ou sob revestimentos de coberturas, bem como
os produtos à base de resinas de silicone aplicadas por pulverização para impermeabilização,
por impregnação, de substratos como o cimento, a pedra e a madeira [8].
Os materiais plásticos têm, em relação aos concorrentes, além da grande flexibilidade,
resistência mecânica e espessuras adequadas, a vantagem de serem resistentes aos bolores e
outros microorganismos.
FILMES DE POLIETILENO
Os filmes de polietileno são uma eficiente barreira contra a humidade. Leves e flexíveis,
quando enterrados podem durar indefinidamente, uma vez que não estão expostos à sua
principal causa de degradação: a radiação solar [8].
Podem ser usados como sub-cobertura na construção de estradas, como membranas de
impermeabilização em aterros sanitários, placas de pavimentos sujeitas a vapor ou a
esterilização de água quente (nomeadamente em hospitais e determinado tipo de fábricas), na
separação entre pisos flutuantes e o piso do pavimento (permitindo os movimentos do
primeiro), pavimentos com aquecimento embutido, para protecção de betão fresco em lajes
(tanto para protecção contra água pluviais, quer assegurando que a humidade que está na
superfície seja retida pelo período de tempo necessário a assegurar uma cura adequada), etc.
[8].
Fig. 5.8. Membrana de impermeabilização polietileno
de alta densidade[http://www.sigsa-sa.com]
Os plásticos na Construção Civil
94
FILMES DE POLICLORETO DE VINILO
As membranas são feitas pela técnica de impregnação de PVC plastificado, sobre telas
naturais ou sintéticas, podendo também ser feitas por calandragem ou extrusão “fat die” [49].
Fig. 5.9. Membrana de impermeabilização em PVC [49]
De fácil instalação, transporte e manipulação em obra, as membranas de impermeabilização
em PVC têm um tempo de vida útil elevado, excelente resistência à humidade, relativa boa
resistência ao impacto e boa resistência aos agentes químicos. Sua flexibilidade permite boa
resposta a movimentos de juntas, quer de origem térmica, quer de origem mecânica [8;49].
São aplicáveis em pavimentos e paredes, com elevado tempo de vida útil esperado e muito
usadas em fundações, protecção de estradas, encostas, lagos e efluentes.
TRATAMENTO HIDRÓFUGO DE PAREDES E TELHADOS COM RESINAS DE
SILICONE
As resinas de silicone têm uma grande capacidade de impermeabilizar, permitindo
simultaneamente a respiração dos suportes. Isto deve-se à pequena quantidade de material
necessário para hidrofugar uma superfície. O tratamento de fachadas com este tipo de
materiais evita a formação de sujidade, devido à pequena aderência do pó às paredes secas e
ao facto das águas da chuva escorrerem pelas superfícies [8].
MATERIAIS PARA SELAGEM DE JUNTAS
Para colmatar as fissuras provocadas pelas contracções e expansões estruturais, podem usar-se
materiais plásticos que sejam capazes de recuperar a posição inicial, após sofrerem
compressão. É desse tipo de produtos que se falará de seguida.
Os plásticos na Construção Civil
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Massas
Existem no mercado massas de um só componente, que se baseiam em elastómeros sintéticos
(normalmente o poliisobutileno), adequadas para vedação de juntas de dilatação em placas de
cimento e juntas entre vidro e perfis de janelas, selagem de chapas onduladas em telhados
com inclinação até 10º, selagem de perfis de caixilharia e selagem de pontos onde a parede ou
telhado sejam atravessados por tubos ou cabos [8].
Existem ainda massas de dois componentes, constituídas por um elastómero sintético líquido
ao qual se junta um elastómero no momento de utilização. Estas massas tem a vantagem de
possuir maior dureza e uma resistência à abrasão elevadas, sendo normalmente utilizadas na
reparação de pisos de cimento [8].
Fig. 5.10. Silicones [http://www.plastimix.pt/]
Cintas
As cintas são fabricadas em espumas de poliuretano impregnada com um material
betuminoso. São leves, extremamente flexíveis e completamente impermeáveis à água, ao pó
e ao vento quando comprimidas. São materiais que não sofrem envelhecimento por acção de
agentes climatéricos e as suas propriedades não se alteram entre os -10 ºC e 80 ºC. Para além
disso, recuperam a forma e dimensão original quando desaparece a compressão [8].
Perfis elásticos
Os perfis elásticos de elastómeros, ou plásticos, obtêm-se por extrusão, sendo os mais
utilizados o PVC e o neopreno. A utilização do neopreno é mais comum pelo facto de ser
mais resistente à temperatura e de suportar melhor os efeitos dos agentes atmosféricos.
Os plásticos na Construção Civil
96
Estes perfis têm elevada elasticidade e resiliência30, bem como a vantagem de não
necessitarem de adesivos para aplicação, o que facilita o seu emprego em uniões [8].
5.5. Geotêxteis
Os geotêxteis, designação dada aos produtos constituídos por fibras têxteis especialmente
empregues em Geotecnia, foram, na forma de tecido de algodão, utilizados pela primeira vez
entre 1926 e 1935, para reforço da super-estrutura de estradas nos Estados Unidos.
A primeira aplicação de um geotêxtil de fibras sintéticas aconteceu em 1950, nos EUA
(Florida), para protecção contra a erosão.
A primeira aplicação de geotêxteis não-tecidos teve lugar em 1969, em França, com o
objectivo de separar uma camada de solo mole de uma camada drenante [14].
Nas últimas décadas do século passado era já grande a aceitação deste tipo de plásticos,
sobretudo em obras geotécnicas, que foram substituindo os materiais tradicionais devido à sua
versatilidade, baixo custo e facilidade de aplicação. De acordo com Lopes (1997, p. 1), no
final do século passado havia “(…) pelo menos uma centena de produtores de geotêxteis e os
seus diferentes tipos, bem como os produtos afins (geogrelhas, georedes, etc.) devem
ultrapassar algumas centenas.”.
5.5.1. Noções gerais
Os geosintéticos (geotêxteis e produtos afins constituídos por fibras de polímeros sintéticos),
figura 5.11, são predominantemente de poliéster, poliamida, polipropileno e polietileno.
No quadro 36 comparam-se algumas das propriedades mais importantes destes polímeros
sintéticos.
Os tipos de geotêxteis mais correntes são [18]:
i. Tecidos, obtidos pelo interlaçamento de dois conjuntos de fios paralelos, podendo
aparecer como um verdadeiro tecido ou uma rede;
ii. Não-tecidos, por vezes chamados tapetes ou feltros, obtidos usando fibras de 5 a 15
cm de comprimento, formando flocos, e podendo ser ligados por agulhagem,
soldagem ou colagem;
30 Capacidade de resistência ao choque de um material definida e medida pela energia absorvida pela rotura de uma amostra de secção unitária desse material [54].
Os plásticos na Construção Civil
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a. Grelhas, obtidas por moldação, conseguindo-se uma espécie de chapa com
aspecto mais ou menos aberta.
Quadro 36 – Comparação das propriedades dos polímeros sintéticos, para igual peso [14]. POLÍMEROS PROPRIEDADES
POLIÉSTER POLIAMIDA POLIPROPILENO POLIETILENO
Resistência à tracção *** ** * *
Deformação na rotura ** ** *** ***
Taxa de fluência * ** *** ***
Massa surfácica *** ** * *
Preço *** ** * *
Resistência aos raios
ultra-violetas
Não estabilizado *** ** ** *
Estabilizado *** ** *** ***
Resistência aos álcalis * *** *** ***
Resistência aos microorganismos ** ** ** ***
Resistência aos óleos ** ** * *
Resistência aos detergentes *** *** *** ***
*** Grande ** Média * Fraca
As principais funções dos geotêxteis são a drenagem, filtração, separação, reforço, protecção
e contenção. Embora, quase sempre, estas funções sejam complementares, o geotêxtil deve
ser caracterizado apenas por uma dessas funções, aquela que for considerada principal
[14;18].
A função de drenagem consiste em evacuar a água do solo confinante. As exigências são,
portanto, ao nível hidráulico, isto é, o geotêxtil deve garantir uma certa permeabilidade
transversal e longitudinal, logo a permissividade e distribuição dos poros são propriedades
determinantes, devendo-se ainda assegurar a estabilidade mecânica, impedindo-se a lixiviação
dos finos e o seu arrastamento para o interior do geotêxtil [14;18].
A filtragem deve ser garantida através de uma boa permeabilidade, quer transversal quer
longitudinal, deve conseguir separar solos de diferentes granulometrias, permitindo o
escoamento da água e impedindo a colmatação, isto é, acumulação da água a montante do
filtro (originando um aumento de pressões neutras e a consequente perda de capacidade
resistente do solo), devendo efectuar a retenção dos finos do solo [9;14;18].
Os plásticos na Construção Civil
98
De notar que as funções de drenagem e filtragem estão inevitavelmente associadas, exigindo
que os filtros tenham características aparentemente contraditórias. Se, por um lado, a acção de
drenagem obriga o geotêxtil a ser mais permeável que o solo a drenar, implicando grandes
aberturas dos poros, por outro lado, a acção de filtragem implica que a abertura dos poros não
permita a passagem de partículas dos solos. Esta é contudo uma contradição aparente. De
facto, e de acordo com Ferreira (1988, p.2), “(…) a exigência de drenagem (permeabilidade) constitui
um limite inferior das dimensões das aberturas enquanto a exigência de filtro (retenção) constitui um limite
superior. A dimensão da abertura dos poros dos filtros é assim limitada pelas duas exigências referidas,
constituindo os dois critérios usuais cumulativos de dimensionamento de filtros”.
a) geotêxteis b) geogrelhas c) geomembranas e) geodrenos d) protecção
contra a erosão Fig. 5.11. Geosintéticos [35]
Na função de separação, o geotêxtil permite a demarcação física entre duas camadas de
materiais de natureza diferente, impedindo que, por efeito de solicitações mecânicas, a
camada superior se misture com a camada base, permitindo manter a integridade desta
[14;18].
Os geotêxteis, contrariamente aos solos, possuem resistência à tracção, podendo esta
característica proporcionar uma espécie de armadura que constitui uma interface que permite
assegurar uma boa transmissão e repartição das tensões na envolvente [14;18].
Os plásticos na Construção Civil
99
Os geotêxteis podem assegurar a transição entre dois meios diferentes, servido de protecção a
determinadas solicitações pontuais.
A função de anti-fissuras é uma característica dos geotêxteis que lhes permite fazer a
transição entre uma camada base, eventualmente fissurada e a necessitar de recobrimento, e a
nova camada de revestimento.
5.5.2. Aplicações
Os geotêxteis em geral são aplicados para funções de drenagem, filtragem, separação, reforço
e protecção em obras geotécnicas.
As geogrelhas bidireccionais são aplicadas em reforço (sub-bases, bases e pavimentos), uma
vez que permitem maior degradação de cargas com diminuição de assentamentos diferenciais.
As geogrelhas unidireccionais são aplicadas em contenção de terras/aterros armados, com
taludes inclinados até 90º e paramentos com revestimento vegetal ou pré-fabricados de betão.
As geomembranas são aplicadas em depósitos e reservatórios de água, ETAR's e aterros
sanitários, lagos artificiais e canais de rega.
As protecções contra a erosão têm como função proteger a camada superficial, onde são
aplicados e reter a terra vegetal.
Os geocompósitos para drenagem (geodrenos) são aplicados em drenagem de superfícies
verticais ou horizontais, caves de construções, muros de suporte, terraços, drenagem de
lixiviados em aterros sanitários, valas de drenagem ou encontros de pontes.
5.6. Vidro sintético
Todos os substitutos comuns do vidro são materiais plásticos, tais como o polimetacrilato de
metilo (acrílico), o policloreto de vinilo, o poliestireno, o policarbonato e o poliéster reforçado
com fibra de vidro [48].
Estes materiais possuem boas propriedades óptico-visuais, podendo apresentar-se
transparentes, translúcidos ou opacos, incolores, ou coloridos através da adição de corantes
que absorvam determinados comprimentos de onda e transmitam outros. A opacidade obtém-
se através da adição de pigmentos que diminuem a transmissão de luz, podendo ser reduzida
até à total obstrução. De salientar que os materiais plásticos possuem ainda algumas
características que os tornam mais apetecidos em relação ao vidro, tais como a sua leveza, boa
resistência e facilidade de adaptação a diversos tipos de aplicações [8].
Os plásticos na Construção Civil
100
Os materiais plásticos, dado o seu baixo peso específico, têm particular interesse para
aplicações em coberturas, existindo no mercado especificamente para este tipo de aplicação
variados produtos, quer quanto à transmissão de luz, cor e textura, quer quanto à forma e
geometria.
Assim, pode-se encontrar placas opacas planas ou onduladas em policloreto de vinilo, placas
translúcidas, planas ou onduladas, normalmente em poliéster reforçado com fibra de vidro ou
policloreto de vinilo e placas transparentes, como por exemplo clarabóias, ou outros
elementos de pequena superfície, normalmente em polimetacrilato de metilo, ou em
policarbonato [8].
ACRÍLICO
O polimetacrilato de metilo é produzido em placas moldadas, sendo a moldagem realizada
entre folhas de vidro, o que lhes garante excelente planimetria. Existem no mercado chapas
transparentes, ou translúcidas, de várias cores, com texturas superficiais diversas, nas
espessuras entre 1mm e 100 mm [8;48].
O vidro acrílico possui uma boa resistência à flexão, boa resistência química à maior parte dos
agentes químicos, insensibilidade aos agentes atmosféricos, não amarelecendo durante um
prazo de 10 anos, boa resistência à fractura, não tem tendência para estilhaçar, boa
estabilidade dimensional e temperatura máxima de serviço rondando os 80/85 ºC, para painéis
planos não sujeitos a cargas, e os 75/80 ºC, para produtos termomoldados. Possui ainda forte
resistência ao envelhecimento.
A figura 5.12. retrata uma vista geral do Estádio Olímpico de Munique, marco da arquitectura
alemã, todo coberto com chapas acrílicas.
Fig. 5.12. Cobertura em chapas acrílicas [http://www.dicopesa.com.br/]
Os plásticos na Construção Civil
101
Este tipo de materiais apresenta problemas de combustibilidade, pelo que, atendendo que a
resistência ao fogo é um factor de primordial importância em edifícios, o seu emprego em
construção pode não ser aconselhável [8;48].
O seu peso específico é quase idêntico ao dos policarbonatos, e menos de metade em relação
ao do vidro, podendo transmitir a luz de forma muito intensa (chegando a 92% para
espessuras entre 1 e 25mm), com reduções quando se trata de folhas coloridas [48].
POLICARBONATO
O policarbonato arquitectónico é produzido numa grande variedade de formas, podendo ser
utilizado em substituição do vidro, figura 5.13. É bastante leve em relação ao vidro normal,
fácil de instalar, aparecendo no mercado em placas com espessuras de 1mm à 12mm,
transparentes, coloridas e opacas e em diversas texturas de superfície [48].
Este material, a partir de 1960, começou a substituir o vidro e os acrílicos, mas a sua limitada
resistência à maioria dos produtos químicos e à radiação ultravioleta levou a que a sua
aplicação fosse progressivamente reduzida a partir de 1980 [8].
Os laminados de policarbonato plano, resistentes a balas, podem ser fabricados com
espessuras até 33mm. O revestimento da superfície com silicone proporciona à folha
resistência adicional à abrasão [48].
A transmissão da luz varia entre 82%, para 12mm, e 90%, para 1mm, de espessura do
material. O produto característico de 5 ou 6mm possui uma transmissão de 85%, semelhante
ao vidro (84%). Estes valores são reduzidos em 50% para a folha de cor bronze [48].
O policarbonato é recomendado para instalações industriais que necessitem de forte
iluminação natural [8].
Fig. 5.13. Cobertura em policarbonato [http://www.poliwork.com.br/]
Os plásticos na Construção Civil
102
POLICLORETO DE VINILO
O PVC rígido é ideal para a fabricação de chapas extrudidas flexíveis planas ou onduladas. As
telhas onduladas em PVC têm como vantagens a transparência, a resistência ao impacto e às
condições de tempo adversas.
POLIÉSTER REFORÇADO COM FIBRA DE VIDRO
As placas onduladas translúcidas de poliéster reforçado com fibra de vidro são muito
utilizadas em coberturas e telheiros, em que é importante assegurar níveis interiores de
iluminação natural adequados. Conseguem-se durações superiores a dez anos se as placas
forem devidamente fixadas, com as sobreposições aos limites efectuados correctamente e
desde que a qualidade da chapa seja certificada.
As características da resina poliéster utilizada na produção das placas, em particular a
resistência à radiação ultra-violeta, resistência ao fogo e propriedades mecânicas, são critérios
a utilizar na selecção e controle de qualidade das placas.
Estas apresentam normalmente transmissão de radiação visível superiores a 70%, mas
utilizando resinas com índice de refracção ajustado ao índice de refracção das fibras de vidro,
conseguem-se transmissões de luz superiores a 80%.
Para resistência das chapas aos elementos climáticos devem-se escolher resinas com
resistência à hidrólise e não devem ser utilizadas fibras com ligantes ou tratamentos
superficiais de emulsão.
5.7. Artigos sanitários
Algumas das propriedades dos materiais plásticos têm vindo a permitir a sua utilização numa
grande variedade de artigos e acessórios para instalações sanitárias, nomeadamente o poliéster
reforçado com fibra de vidro, utilizado no fabrico de banheiras, polibans, bacias de retrete,
lavatórios e lava louças.
O plástico acrílico utilizado em chapas rígidas separadoras para banheiras e polibans e a
resina fenólica (baquelite) utilizada em tampos de bacias de retrete e bidés [8;53].
5.8. Aditivos para betão
Apesar de, face às suas características mecânicas, não poderem ser usados como materiais
base para elementos estruturais, os plásticos podem ser aproveitados como aglomerantes nos
betões e argamassas [8].
Os plásticos na Construção Civil
103
POLIACETATO DE VINILO
A incorporação no betão de um aditivo, constituído por uma dispersão de PVAC, permite
melhorar apreciavelmente a resistência à flexão e compressão, proporcionando um aumento
da resistência ao impacto e à abrasão [8;53].
POLIESTIRENO EXPANDIDO
O poliestireno expandido, quando incorporado no betão, permite que este melhore a sua
capacidade de isolamento térmico, se torne mais leve e mais fácil de transportar e colocar [8].
RESINAS EPOXÍDICAS
As resinas epoxídicas aditivadas com um endurecedor possuem propriedades interessantes,
nomeadamente excelente aderência sobre materiais de construção e ausência de contracções
em relação ao momento da sua preparação. Podem, ainda, ser adicionadas cargas com o
objectivo de baixar o seu preço ou melhorar a resistência mecânica [8].
Aplicam-se em uniões entre estruturas de betão, protecção de betão, união de elementos pré-
fabricados e reparação de fendas e imperfeições.
5.9. Elementos auxiliares no trabalho com betão
Os materiais plásticos podem também ser utilizados como elementos auxiliares na técnica do
fabrico e colocação do betão, em diversas tarefas, tais como [8;53]:
Recobrimento do betão fresco com películas de polietileno para protecção contra a
secagem rápida;
Revestimento de cofragens para facilitar a desmoldagem (materiais que anulam os
inconvenientes da adesão de partes do betão às cofragens, em particular as de
madeira);
Moldes para cofragem em policloreto de vinilo e poliéster reforçado com fibras de
vidro;
Filmes de polietileno para revestimento interior de moldes;
Cofragem perdida das placas de poliestireno expandido para o isolamento térmico de
vigas e pilares;
Vedação de juntas de dilatação com perfis elásticos de PVC ou de espuma de
poliuretano impregnada de betuminoso.
Os plásticos na Construção Civil
104
Mais recentemente apareceram no mercado espaçadores, figura 5.14, de plástico para auxílio
na manutenção da posição das armaduras no decorrer das betonagens [45].
Fig. 5.14. Espaçadores plásticos para pilares, vigas e paredes [45]
5.10. Instalações eléctricas
Os materiais plásticos, dada a sua excelência em isolamento eléctrico, são aplicados no
fabrico de peças e acessórios diversos para instalações eléctricas, figura 5.15. Os mais
utilizados são o policloreto de vinilo, o polietileno, as resinas fenólicas de ureia formaldeído e
de melamina formaldeído [8].
Fig. 5.15. Calhas e caixas plásticas [49]
Os plásticos na Construção Civil
105
CONCLUSÃO
Os plásticos adquiriram em poucos anos, a nível mundial, estatuto próprio e uma notável
importância social, técnica e económica. Pouco a pouco, os mais diversos campos de
actividade foram invadidos por estes novos produtos, devido às suas características intrínsecas
e excelentes propriedades. Os plásticos ultrapassaram, nas suas aplicações, os materiais
tradicionais que fizeram a história da revolução industrial e ganharam rapidamente uma
posição de destaque.
O forte incremento que, a partir da segunda metade do século passado, se verificou na
indústria dos materiais plásticos, reflectiu-se com particular relevo no sector da construção
civil. No decorrer das últimas décadas alguns dos materiais convencionais utilizados foram
progressivamente sendo substituídos por materiais poliméricos. Hoje, algumas aplicações
destes materiais em engenharia civil são já tradicionais.
As características técnicas, e fundamentalmente económicas, dos materiais plásticos fazem
com que estes materiais se venham revelando como elementos fundamentais para o sector da
construção civil. Em aplicações mais nobres, tais como perfis utilizados em caixilharia,
estores e persianas, chapas de cobertura e elementos ornamentais, etc., ou menos visíveis
como, por exemplo, os aditivos para betões, os mástiques e os geotêxteis, os plásticos vêm
aumentando a cada ano a sua importância e peso, sobretudo no segmento dos edifícios.
Esta proliferação de utilizações, aliada à tradicional aplicação de materiais poliméricos em
produtos de consumo com baixa vida expectável, não deve induzir a sua aplicação sem
cuidados especiais em construção civil, em que os tempos de duração de projecto são quase
sempre superiores a quarenta anos. A este respeito, particular atenção deve ser dada aos níveis
de protecção contra a radiação ultra-violeta, hidrólise e migração de componentes.
A utilização precipitada de materiais poliméricos, como aliás quaisquer outros, pode resultar
em duração inferior à pretendida e em certas aplicações ocasionar riscos. De facto, a aplicação
dos materiais plásticos deve ser sempre antecedida de prévio estudo do fim específico a que se
destinam, verificando-se algumas condições particulares no que respeita a determinados
parâmetros, nomeadamente os relativos às condições ambientais que estarão presentes ao
longo do seu tempo de vida útil esperado. Paralelamente, há que dar especial atenção à
correcta instalação destes materiais. Na verdade, não existem plásticos bons e plásticos maus,
mas sim boas e más escolhas de produtos a utilizar e, ou, boas e más instalações desses
produtos.
Os plásticos na Construção Civil
106
Criados para durar “eternamente”, os plásticos têm colocado problemas ao nível da deposição
após tempo de vida útil. Se por um lado alguns destes materiais podem ser reciclados e
utilizados para produção de novos produtos, ou serem incorporados noutros materiais, por
outro lado, a toxicidade e nocividade que alguns deles comportam, aliadas às consequências
do excesso de sucata, podem ser preocupantes para o futuro da humanidade. Contudo, admite-
se que serão tomadas medidas preventivas eficazes, como a introdução maioritária dos
plásticos biodegradáveis (a alquimia das próximas gerações?).
Uma nota final para referir que temos consciência de que este trabalho poderia ser diferente,
quiçá ter explorado melhor determinadas matérias ou aflorado outras, mas fica a esperança
que ele seja, de alguma forma, um contributo e um instrumento auxiliar para futuros estudos
mais aprofundados sobre uma matéria, que fruto do enorme dinamismo provocado pela
evolução tecnológica, aliado à cada vez mais acentuada procura e utilização dos materiais
plásticos, nunca estará fechada.
Os plásticos na Construção Civil
107
BIBLIOGRAFIA
[1] Antequera, P. , Jiménez, L. , Mitavete, A. e Ullod, J. (1994), Procesos de Transformación de la Fibra de Vidrio (1) Contacto a Mano Proyección Simultánea. Zaragoça, Vetrotex España, S.A..
[2] Antequera, P. , Jiménez, L. e Mitavete, A. (1993), Calculo y Diseño de Estructuras de Materiales Compuestos de Fibra de Vidrio. Zaragoça, Secretariado de Publicaciones Ciudad Universitária (Geológicas) 50009 Zaraçoça (España).
[3] Antequera, P. , Jiménez, L. e Mitavete, A. (sem data), Los Materiales Compuestos de Fibra de Vidrio. Zaragoça, Secretariado de Publicaciones Ciudad Universitária (Geológicas) 50009 Zaraçoça (España).
[4] Askeland, D. R. (1996), The Science and Engineering of Materials. Londres, Chapman & Hall.
[5] Bauer, L. A. F. (2000), Volume 2, 5.ª Edição, Materiais de Construção. Rio de Janeiro, LTC-Livros Técnicos e Científicos.
[6] Crawford, R. J. (2002), 3.ª Edição, Plastics Engineering. Oxford, Butterworth Heinemann.
[7] Ehrenstein, G. W. (2001), Polymeric Materials. Munique, Carl Hanser Verlag.
[8] Esgalhado, H. e Rocha, A. (2002), Materiais Plásticos Para a Construção Civil Características e Tipos de Aplicação. Lisboa, Laboratório Nacional de Engenharia Civil.
[9] Ferreira, H. N. (1988), A Função de Filtro dos Geotêxteis. Lisboa, Laboratório Nacional de Engenharia Civil.
[10] Fonseca, S. B. C. (2003), Tubagem de Plástico Reforçado com Fibra de Vidro Baseado em Resinas de Poliéster Insaturado Para Aplicação em Condutas Enterradas de Abastecimento de Água Potável, Saneamento e Águas Residuais, com e sem Pressão. Lisboa, Laboratório Nacional de Engenharia Civil.
[11] Gaylord, M. W. (1974), Second Edition, Reinforced Plastics Theory and Pratice. Bos-ton, Cahners Publishing Company, Inc..
[12] Guedes, B. e Filkauskas, M. E. (1987), 2.ª edição, O Plástico. S. Paulo, Livros Érica Editora Ltda.
[13] Hall, C. (1981), Polymer Materials An Introduction for Technologists and Scientist. Londres, The Macmillan Press LTD.
[14] Lopes, M. G. D. A. (1997), Geotêxteis em Vias de Comunicação. Lisboa, Laboratório Nacional de Engenharia Civil.
[15] Martinho, J. B. (1996), Curso Tecnológico de Construção Civil Tecnologias 11.º ano. Porto, Porto Editora, Lda..
[16] McCrum, N. G., Buckley, C. P. and Bucknall, C. B. (1999), Second Edition, Principles of Polymer Engineering. New York, Oxford University Press Inc.
[17] Núcleo de Cerâmica e Plásticos – Departamento de Materiais de Construção – Relatório 264/84 – NCP. (1984), Estudo da Aplicação de Tubos de Poli(cloreto de vinilo) Clorado em Canalizações de Esgoto (alta e baixa temperatura). Características Exigidas. Lisboa, Laboratório Nacional de Engenharia Civil.
Os plásticos na Construção Civil
108
[18] Núcleo de Geotecnia Aplicada – Departamento de Vias de Comunicação – Relatório 105/85 – NGR. (1985), Os Geotêxteis Como Material de Construção. Lisboa, Laboratório Nacional de Engenharia Civil.
[19] Ogorkiewicz, R. M. (1969), Thermoplastics Effects of Processing. London, London Iliffe Books LTD.
[20] Patton, W. J. (1978), Materiais de Construção Para Engenharia Civil. São Paulo, E.P. U. – Editora Pedagógica e Universitária Ltda.
[21] Real, L. E. P. (1999), Aditivos Para PVC e Outros Plásticos. Lisboa, Laboratório Nacional de Engenharia Civil.
[22] Real, L. E. P. (2001), Degradação de Materiais Plásticos Usados em Aplicações Exteriores. Lisboa, Laboratório Nacional de Engenharia Civil.
[23] Real, L. P. (2004), Absorção e Emissão de Radiação Sua Interacção com os Materiais Poliméricos. Lisboa, Laboratório Nacional de Engenharia Civil.
[24] Rizkalla, S. e Mufti, A. (Setembro de 2001), Reinforcing Concrete Strutures with Fibre Reinforced Polymers Design Manual No. 3. ISIS Canada Corporation.
[25] Rocha, A. C. P. F. (1990), Materiais Plásticos Para a Construção Civil. Lisboa, Laboratório Nacional de Engenharia Civil.
[26] Silva A. G. e Capelo A. J. C. (1981). A Espuma Rígida de Poliuretano Como Material Isolante, Revista Portuguesa do Frio, N.º 15/Março/Ano 5, p. 13.
[27] Smith, W. F. (1998), 3.ª edição, Princípios de Ciência e Engenharia dos Materiais. Amadora, Mc Graw-Hill de Portugal, Lda.
[28] Throne J. L. (1979), Plastics Process Engineering. New York, Marcel Dekker INC..
[29] A Era do plástico. [Em linha]. Disponível em http://www.bricabrac.com.br/. [Consultado em 05/09/2004].
[30] A Evolução dos Materiais Poliméricos ao Longo do Tempo. [Em linha]. Disponível em http://www.gorni.eng.br/textpol.html. [Consultado em 05/09/2004].
[31] A Página da Química, Ano 1, número 14. [Em linha]. Disponível em http:// www.qmc.ufsc.br/qmcweb/ exemplar14.html. [Consultado em 10/09/2004].
[32] A Página da Química, Ano 2, número 29. [Em linha]. Disponível em http://www.qmc. ufsc.br/qmcweb/exemplar29.html. [Consultado em 10/09/2004].
[33] ACEPE - Associação Industrial do Poliestireno Expandido. [Em linha]. Disponível em http://www.acepe.pt/. [Consultado em 08/10/2004].
[34] Aditivos para plásticos. [Em linha]. Disponível em http://www.specialchem.com/ index.aspx [Consultado em 17/09/2004].
[35] Arco Sistems. [Em linha]. Disponível em http://www.arcosystems.pt/. [Consultado em 28/09/2004].
[36] BASF. [Em linha]. Disponível em http://www.basf.com/~. [Consultado em 28/09/2004].
[37] Breve História do Petróleo. [Em linha]. Disponível em http://histpetroleo.no.sapo. bpt/index.htm. [Consultado em 16/09/2004].
[38] Ciência J, Número 18 - Novembro/Dezembro 2000. [Em linha]. Disponível em http://www.ajc.pt/cienciaj/n18/abrir.php. [Consultado em 18/09/2004].
Os plásticos na Construção Civil
109
[39] Composites Basics: Materials (Part 1). [Em linha]. Disponível em http://www. mdacomposites.org/mda/psgbridge_cb_materials.html. [Consultado em 11/09/2004].
[40] Coprax. [Em linha]. Disponível em http://www.coprax.com/~. [Consultado em 28/09/2004].
[41] Curso Básico Intensivo de Plásticos. [Em linha]. Disponível em http://www. jorplast. com.br/. [Consultado em 10/09/2004].
[42] Do Petróleo Bruto ao Produto Final. [Em linha]. Disponível em http://www. galpenergia.com/. [Consultado em 06/09/2004].
[43] Instituto Avançado do Plástico. [Em linha]. Disponível em http://www. planeta plastico.com.br/. [Consultado em 05/09/2004].
[44] Isolar com Styrofoam. [Em linha]. Disponível em http://www.dow.com/styrofoam/ europe/pt/. [Consultado em 28/09/2004].
[45] Jeruel Plásticos. [Em linha]. Disponível em http://www.jeruelplast.com.br/. [Consultado em 30/09/2004].
[46] Museu do Plástico Sandretto. [Em linha]. Disponível em http://www.sandretto.it/. [Consultado em 04/09/2004].
[47] O PVC na Construção Civil. [Em linha]. Disponível em http://www. institutodopvc.org/. [Consultado em 11/09/2004].
[48] Plásticos Translúcidos. [Em linha]. Disponível em http://www.usp.br/fau/deptecnologia/ docs/bancovidros/. [Consultado em 10/09/2004].
[49] SOLVIN. [Em linha]. Disponível em http://www.solvinpvc.com/. [Consultado em 30/09/2004].
[50] UPONOR. [Em linha]. Disponível em http://www.uponor.pt/pt/solucoes/gas/ sistema _ligacao.htm. [Consultado em 29/09/2004].
[51] Norma Portuguesa NP-1487 (1977), Tubos de Poli(cloreto de vinilo) Não Plastificado Para Canalizações de Água e Esgoto.
[52] Norma Portuguesa NP-490 (1970), Plásticos. Siglas de Identificação.
[53] Ferreira, V. e Farinha, B. (1977), 8.ª edição, Tabelas Técnicas. Lisboa, Técnica – Associação dos Estudantes do I.S.T..
[54] Porto Editora Multimédia (2002). Diciopédia 2003 O Poder do Conhecimento. [DVD-ROM]. Porto, Porto Editora, Lda., compatível com Windows 98, 2000, Me, XP, ou Windows NT (SP6).
[55] Dicionário Mais-Da Ideia às Palavras. Edição Portuguesa (1996). Selecções do Reader’s Digest, S.A.. Lisboa, Lisboa Editora.
Os plásticos na Construção Civil
110
ANEXO I
Os plásticos na Construção Civil
111
Quadro Resumo - Características médias dos principais materiais plásticos usados na construção civil [8].
Propriedades Unidades Polietileno
Alta densidade (PEAD)
Polietileno Alta
densidade ramificado
(PEBD)
Polietileno baixa
densidade linear
(PEBD)
Polipropileno (PP)
FÍSICAS Massa volúmica gcm 3− 0,941 0,93-1,10 1,07-1,08 1,01-1,04 Absorção de água (24h) % <0,01 0,19-0,39 0,15-0,25 0,2-0,45 Permeabilidade a gases m²/Pa.s Vapor de água - 4,3 x10 16− Menos 0,37x10 17− Dióxido de carbono - 0,7 x10 16− permeável - Oxigénio - 0,2 x10 16− que 0,75 x10 16− Azoto - 0,06 x10 16− o 0,37x10 17− Hidrogénio - - PEBD ramif. 0,49 x10 16−
MECÂNICAS Comportamento em tracção Tensão de rotura MPa 21-38 4,1-15,9 13,1-27,6 31-41 Alongamento na rotura % 20-1000 90-800 100-950 100-600 Módulo de elasticidade 10³ Mpa 0,4-1,2 0,10-0,26 0,26-0,52 1,14-1,55 Comportamento em compressão Tensão de cedência MPa 21-35 15 - 37,9-55,2 Módulo de elasticidade 10³ Mpa 0,35-0,7 - - 1,03-2,07 Comportamento em flexão Tensão de cedência MPa 21-42 - - 41,4-55,2 Módulo de elasticidade 10³ Mpa 0,7-1,4 0,24-0,33 0,235-0,800 1,17-1,72 Impacto Izod (c/entalhe) Jm 1− 30-200 N quebra 53-Nquebra 21-53
Dureza D45-D70 Shore
D40-D60 Shore
D47-D58 Shore
R80-R102 Rockwell
TÉRMICAS Temp. máx de utilização ºC 80 40 90 100 Coef. dilatação linear 10 5− ºC 1− 6-8 16-18 16-20 8,1-10 Condutibilidade térmica Cal/s.cm.ºC 11-12x10 4− 8x10 4− - 2,8x10 4− Calor específico Cal/g.ºC 0,55 0,555 - 0,46 Temp. deformação sob carga ºC 66-79 40-49 - 99-110 Propagação da chama - Mto lenta Mto lenta Mto lenta Lenta
ÓPTICAS Índice de refracção - 1,54 1,51 1,51 1,49
Transmissão luminosa - Translúcido a opaco
Translúcido a opaco
Translúcido a opaco
Transparente a opaco
Possibilidades de coloração - Ilimitadas Ilimitadas Ilimitadas Ilimitadas QUÍMICAS
Acção da luz solar - Requer protecção
Requer protecção
Requer protecção
Requer protecção
Acção dos ácidos fortes - Atacado por
ácidos oxidantes
Atacado por ácidos
oxidantes
Atacado por ácidos
oxidantes
Atacado por ácidos
oxidantes Acção dos ácidos fracos - Mto resist. Resistente Resistente Mto resist. Acção das bases fortes - Mto resist. Mto resist. Resistente Mto resist. Acção das bases fracas - Mto resist. Mto resist. Resistente Nula
Acção de solventes orgânicos - Solúvel em (T>80ºC) em*
Solúvel em Solv. Aromát. Resistente Resistente
(T>80ºC) TECNOLÓGICAS
Possibilidades de moldagem - Muito boas Muito boas - Boas mto boas * Hidrocarbonetos (HC); hidrocarbonetos halogenados e aromáticos; principais ésteres alifáticos; di-n-amil éter.
Os plásticos na Construção Civil
112
Quadro resumo (continuação) - Características médias dos principais materiais plásticos usados na construção civil [8].
Propriedades Unidades Poliestireno (PS)
Poliestireno butadieno
(SB)
Poliestireno acrilonitrilo
(SAN)
Acrilonitrilo butadieno estireno (ABS)
impacto elevado FÍSICAS
Massa volúmica gcm 3− 1,04-1,065 0,93-1,10 1,07-1,08 1,01-1,04 Absorção de água (24h) % 0,03-0,05 0,19-0,39 0,15-0,25 0,2-0,45 Permeabilidade aos gases m²/Pa.s - - - -
MECÂNICAS Comportamento em tracção Tensão de rotura MPa 35,9-51,7 28-46 69-82 33-43 Alongamento na rotura % 1,2-2,5 10-60 2-3 5-70 Módulo de elasticidade 10³ Mpa 2,3-3,3 2,1-3,2 2,8-3,9 1,59-2,8 Comportamento em compressão Tensão de cedência MPa 82,8-89,7 28-6355-31 103-96,6 ٭ Módulo de elasticidade 10³ Mpa 3,31-3,38 - 3,7-4 0,97-2,07 Comportamento em flexão Tensão de cedência MPa 69-100,7 35-5775,9-55 103-75,9 ٭ Módulo de elasticidade 10³ Mpa 2,62-3,38 - 3,45-4 1,72-2,41 Impacto Izod (c/entalhe) Jm 1− 19-24 30-200 21-32 160-640
Dureza M60-M75 Rockwell
M65-M70 Rockwell
M80 Rockwell
R85-R105 Rockwell
TÉRMICAS Temp. máx de utilização ºC 70 70 90 80 Coef. dilatação linear 10 5− ºC 1− 6-8 3,4-21 6,5-6,8 9,5-11 Condutibilidade térmica Cal/s.cm.ºC 2,4-3,3x10 4− 1-3x10 4− 3x10 4− 3,4-6x10 4−
Calor específico Cal/g.ºC 0,32 0,32-0,35 0,32-0,34 0,35-0,38 Temp. deformação sob carga ºC 66-91 65-93 91-93 76-96 Propagação da chama - Lenta Lenta Lenta Lenta
ÓPTICAS Índice de refracção - 1,59-1,60 1,52-1,55 1,57 -
Transmissão luminosa - Transparente Transparente a opaco Transparente Transparente
a opaco Possibilidades de coloração - Ilimitadas Ilimitadas Ilimitadas Ilimitadas
QUÍMICAS
Acção da luz solar - Arnarelece Diminuição resis. mecâ.
Ligeiro amarelecim.
Nulo a ligeiro
amarelecim
Acção dos ácidos fortes - Atacado por ác. oxidantes
Atacado por ác. oxidantes
Atacado por ác. oxidantes
Atacado por ác. oxidantes
Acção dos ácidos fracos - Nula Nula Nula Nula Acção das bases fortes - Nula Nula Nula Nula Acção das bases fracas - Nula Nula Nula Nula
Acção de solventes orgânicos -
Solúvel em HC,
Aromáticos e cIorados
Solúvel em HC,
Aromáticos e cIorados
Solúvel em cetonas,
ésteres e HC cIorados
Solúvel em cetonas,
ésteres e HC cIorados
TECNOLÓGICAS Possibilidades de moldagem - Muito boas Muito boas Boas Boas mto boas
* determinados na rotura
Os plásticos na Construção Civil
113
Quadro resumo (continuação) - Características médias dos principais materiais plásticos usados na construção civil [8].
Propriedades Unidades Policarbonato (PC)
Polimetacrilato (PMMA)
Poliamida (PA)
“nylon 6,6” Polibutileno
(PB-1)
FÍSICAS Massa volúmica gcm 3− 1,2 1,17-1,20 1,13-1,15 0,910-0,925 Absorção de água (24h) % 0,15 0,3-0,4 1-1,3 <0,01-0,02 Permeabilidade aos gases m²/Pa.s - - - -
MECÂNICAS Comportamento em tracção Tensão de rotura MPa 65,5 48-76 62-83 26-30 Alongamento na rotura % 110 2-10 60-300 300-380 Módulo de elasticidade 10³ Mpa 2,38 2,62-3,10 1,3-2,9 0,207-0,276 Comportamento em compressão Tensão de cedência MPa 86,2 83-124 56-91 - Módulo de elasticidade 10³ Mpa 2,41 2,55-3,17 1,4-2,8 0,213 Comportamento em flexão Tensão de cedência MPa 93,1 90-131 56-98 14-16 Módulo de elasticidade 10³ Mpa 2,34 2,9-3,17 1,4-2,8 0,375-0,380 Impacto Izod (c/entalhe) Jm 1− 850 16-27 54-107 640-800
Dureza M 70 Rockwell
M85-M105 Rockwell
R120 Rockwell
D55-D65 Shore
TÉRMICAS Temp. máx de utilização ºC 100-135 75 120 - Coef. dilatação linear 10 5− ºC 1− 6,8 5-9 8 12,8-15 Condutibilidade térmica Cal/s.cm.ºC 4,6x10 4− 4,6x10 4− 5,8x10 4− 5,2x10 4−
Calor específico Cal/g.ºC - 0,35 0,55-0,56 - Temp. deformação sob carga ºC 138-143 66-99 149-182 -
Propagação da chama - Auto extinguível Lenta Auto
extinguível Arde
ÓPTICAS Índice de refracção - 1,586 1,49 1,53 1,50
Transmissão luminosa - Transparente (85%-inicial)
Transparente (92%-inicial)
Transparente a opaco -
Possibilidades de coloração - Ilimitadas Ilimitadas Ilimitadas - QUÍMICAS
Acção da luz solar - Ligeira Muito fraca Ligeira descoloração
Provoca o estalar
Acção dos ácidos fortes - Atacado Atacado por ác. oxidantes Atacado Atacado
Acção dos ácidos fracos - Resistente Pratica./nula Resistente Res. limitada Acção das bases fortes - Atacado Pratica./nula Nula Atacado Acção das bases fracas - Atacado Pratica./nula Nula Res. limitada
Acção de solventes orgânicos -
Solúvel em HC,
aromáticos e Em cetonas
Solúvel em Cetonas,
ésteres e HC, aromáticos
Resistente aos solventes
comuns
Resistência limitada
(T>100ºC)Solv. aromáticos
TECNOLÓGICAS Possibilidades de moldagem - Razoável/boas Boas Muito boas -
Os plásticos na Construção Civil
114
Quadro resumo (continuação) - Características médias dos principais materiais plásticos usados na construção civil [8].
Propriedades Unidades Policloreto de vinilo rígido (PCV-U)
Policloreto de vinilo
plastificado (PVC)
Poliacetato de vinilo
(PVAC)
FÍSICAS Massa volúmica gcm 3− 1,30-1,58 1,16-1,35 1,19 Absorção de água (24h) % 0,04-0,4 0,15-0,75 - Permeabilidade aos gases m²/Pa.s - - -
MECÂNICAS Comportamento em tracção Tensão de rotura MPa 41-52 48-76 62-83 Alongamento na rotura % 40-80 2-10 60-300 Módulo de elasticidade 10³ Mpa 2,4-4,1 2,62-3,10 1,3-2,9 Comportamento em compressão Tensão de cedência MPa 55-90 6,2-11,7 - Módulo de elasticidade 10³ Mpa - - - Comportamento em flexão Tensão de cedência MPa 69-110 - - Módulo de elasticidade 10³ Mpa 2,1-3,4 - - Impacto Izod (c/entalhe) Jm 1− 21-1068 - 102,4
Dureza D65-D85 Shore
A50-A100 Shore
82-85 Shore
TÉRMICAS Temp. máx de utilização ºC 60 35 - Coef. dilatação linear 10 5− ºC 1− 5-10 7-25 28-72 Condutibilidade térmica Cal/s.cm.ºC 3,5-5x10 4− 3-4x10 4− 3,8x10 4−
Calor específico Cal/g.ºC 0,2-0,28 0,3-0,5 - Temp. deformação sob carga ºC 54-74 - -
Propagação da chama - Auto extinguível
Auto extinguível -
ÓPTICAS Índice de refracção - 1,52-1,55 - 1,4669
Transmissão luminosa - Transparente a opaco
Transparente a opaco -
Possibilidades de coloração - Ilimitadas Ilimitadas - QUÍMICAS
Acção da luz solar - Requer protecção
Requer protecção Boa estabilidade
Acção dos ácidos fortes - Nula Nula a ligeira (ác.oxidantes)
Resistência limitada
(ác. carboxílicos) Acção dos ácidos fracos - Nula Nula
Resistência limitada (ác. carboxílicos)
Acção das bases fortes - Nula Limitada Não resistente Acção das bases fracas - Nula Nula Resistente
Acção de solventes orgânicos -
Solúvel em Cetonas, ésteres,
éteres, e HC colorados,
Intumescência em HC
aromáticos
Solúvel em Cetonas, ésteres,
éteres, e HC colorados,
Intumescência em HC
aromáticos
Solúvel em Cetonas, ésteres, éteres, álcoois, aromáticos, HC
halogenados, HC Aromáticos, entre
outros
TECNOLÓGICAS
Possibilidades de moldagem - Medíocres a boas - Boas
Os plásticos na Construção Civil
115
Quadro resumo (continuação) - Características médias dos principais materiais plásticos usados na construção civil [8].
Propriedades Unidades Poliuretano (PUR)
Poliéster insaturado S/reforço٭
(UP)
Poliéster insaturado S/reforço٭
(UP)
Silicone (SI)
FÍSICAS Massa volúmica gcm 3− 1,05 1,04-1,46 1,50-2,10 0,99-1,5 Absorção de água (24h) % 0,1-0,2 0,15-0,6 0,05-0,5 0,02 Permeabilidade aos gases m²/Pa.s - - -
MECÂNICAS Comportamento em tracção Tensão de rotura MPa 69-76 41-90 210-340 2,4-6,9 Alongamento na rotura % 3-6 <2,6 0-5 100-300 Módulo de elasticidade 10³ Mpa - 2,1-4,4 5,5-31 0,062 Comportamento em compressão Tensão de cedência MPa 86,2 83-124 - Módulo de elasticidade 10³ Mpa 2,41 2,55-3,17 0,213 Comportamento em flexão Tensão de cedência MPa 131 Módulo de elasticidade 10³ Mpa 4,2 Impacto Izod (c/entalhe) Jm 1− 21 Dureza 30-35
Barcol 35-75 Barcol
40-80 Barcol
A15-A65 Shore
TÉRMICAS Temp. máx de utilização ºC 65 - 157 260 Coef. dilatação linear 10 5− ºC 1− 11 5-5-10 1,5-3 30-80 Condutibilidade térmica Cal/s.cm.ºC 7,8x10 4− - - 3,5-7,5x10 4−
Calor específico Cal/g.ºC - - - - Temp. deformação sob carga ºC 70-90 - - - Propagação da chama - Arde Lenta Lenta Auto
extinguível ÓPTICAS
Índice de refracção - - 1,52-1,57 - 1,43 Transmissão luminosa - - - - - Possibilidades de coloração - - - - -
QUÍMICAS Acção da luz solar - Ligeira Amarelece Ligeira Nula Acção dos ácidos fortes
- Atacado (ácidos
oxidantes)
Atacado (ácidos
oxidantes)
Atacado (ácidos
oxidantes)
Atacado (ácidos
oxidantes) Acção dos ácidos fracos - Resistente
limitada Resistente Resistente Resistente
Acção das bases fortes - Resistente limitada Atacado Atacado Atacado
Acção das bases fracas - Resistente Resistente Resistente Resistente Acção de solventes orgânicos
-
Resistente a alguns
solventes orgânicos
Atacado Atacado
Não resistente a alguns solv. orgânicos
TECNOLÓGICAS Possibilidades de moldagem - Boas - Boas Medíocres
* reforço de fibra de vidro
Os plásticos na Construção Civil
116
Quadro resumo (continuação) - Características médias dos principais materiais plásticos usados na construção civil [8].
Propriedades Unidades Resinas
epoxídicas (EP)
Resinas fenólicas
(PF)
Resinas de ureia
formaldeído٭ (UF)
Resinas de melamina
formaldeído٭ (MF)
FÍSICAS Massa volúmica gcm 3− 1,11-1,40 1,24-1,32 1,47-1,52 1,47-1,52 Absorção de água (24h) % 0,08-0,15 0,1-0,36 0,48 0,1-0,6 Permeabilidade aos gases m²/Pa.s - - - -
MECÂNICAS Comportamento em tracção Tensão de rotura MPa 28-90 34-62 38-48 48-90 Alongamento na rotura % 3-6 1,5-2,0 0,5-1 0,6-0,9 Módulo de elasticidade 10³ Mpa 2,4 2,8-4,8 9-9,7 9,3 Comportamento em compressão Tensão de cedência MPa 103-172 83-103 172-310 228-310 Módulo de elasticidade 10³ Mpa - - - - Comportamento em flexão Tensão de cedência MPa 90-145 76-117 70-124 83-104 Módulo de elasticidade 10³ Mpa - - 9,7-10,3 7,6 Impacto Izod (c/entalhe) Jm 1− 11-53 12-21 14-28 13-19 Dureza M80-M110
Rockwell M93-M120 Rockwell
M110-M120 Rockwell
M120 Rockwell
TÉRMICAS Temp. máx de utilização ºC 120 200 77 99 Coef. dilatação linear 10 5− ºC 1− 4,5-6,5 6,8 2,2-3,6 2,0-5,7 Condutibilidade térmica Cal/s.cm.ºC 4-5x10 4− 3,5x10 4− 10x10 4− 7-10x10 4−
Calor específico Cal/g.ºC - - 0,4 - Temp. deformação sob carga ºC 46-288 - 132-138 204 Propagação da chama - Lenta Muito lenta Muito lenta Nula
ÓPTICAS Índice de refracção - 1,55 - 1,54-1,56 -
Transmissão luminosa - Translúcida - Translúcida a opaco Translúcido
Possibilidades de coloração - - - Ilimitadas Ilimitadas QUÍMICAS
Acção da luz solar - Nula Escureci-
mento
Ligeira modificação
de cor
Ligeira modificação
de cor Acção dos ácidos fortes
- Não resistente Atacado (ácidos
oxidantes) Decompõe-se Decompõe-se
Acção dos ácidos fracos - Nula Resistente Nula Nula a ligeira Acção das bases fortes
- Resistência limitada Não resistente Atacada
Nula a ligeiro ataque
Acção das bases fracas - Nula Resistente Nula
Nula a muito ligeiro ataque
Acção de solventes orgânicos - Geralmente
resistente Resistente Nula Nula
TECNOLÓGICAS Possibilidades de moldagem - - - Muito boas Boas
* carga: alfa-celulose
Os plásticos na Construção Civil
117
ANEXO II
Os plásticos na Construção Civil
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Quadro resumo II - Classes, designações comerciais, propriedades, aplicações e preços de alguns materiais plásticos para selecção de materiais [27].
Classe de material
Designações comerciais
Propriedades Aplicações Tipo Preços em Meados de 1994
(US$/kg) Parte I - Termoplásticos
Polietileno (varia entre os tipos de baixa e de alta densidade)
Dowlex Rexene Fortiflex Petrothene
Tenaz, baixa resistência mecânica; Baixo coeficiente de atrito; boa resistência química e eléctrica.
Filmes, tubos, chapas; moldagem por sopro; isolamento de fios e de cabos.
(Railcar) LDPE, utilização geral para moldagem HMW-HDPE, moldagem por sopro
1,21-1,32
1,32-1,39
Polipropileno
Pro-fax Rexene Fortilene
Tenaz, resistência mecânica relativa" mente baixa, mas melhor que a do polietileno; boa resistência à fadiga; baixa densidade; boa resistência química e eléctrica.
Recipientes, fechos, utensílios domés-ticos, brinquedos; fibras e isolamentos eléctricos; em automóveis, os copolí-meros são utilizados em painéis e decorações de interiores e baterias.
(Railcar) Homopolímero de utilização geral para injecção Copolímero aleatório para injecção
1,21-1,32
1,32-1,43
Poliestireno (transparente)
Styron Replay Ladene
Transparência óptica; fabrico fácil; boa estabilidade térmica e dimensional; excelente isolador.
Garrafas e tampas; brinquedos; dispositivos de utilização médica.
(Railcar) "Cristal" de utilização geral alta temperatura
1,32-1,46 1,39-1,46
Poliestireno (resistente ao impacto)
Styron VaItra
Facilidade de processamento; boa resistência ao impacto e rigidez; bom isolador; baixo custo.
Embalagens; descartáveis; consumíveis de electrónica; brinquedos.
HIPS: óptima resistência ao impacto Reforçado por fibras
1,59-1,61
2,00-2,10 Policloreto de vinilo (rígido)
Novablend
Resistência mecânica, alongamento; resistência química.
Tubos e condutas, canais e janelas de vinilo; pavimentos.
(Railcar) Homopolímero de utilização geral Tubos
0,82-0,84
0,79-0,82
Policloreto de vinilo (flexível)
Unichem Ultra Kohinn
Flexibilidade, resistência química e à humidade; colorabilidade; durabilidade; baixo custo.
Revestimentos; tecidos sintéticos, couro sintético; isolamento de fios eléctricos; folhas de vinilo; luvas.
Misturas cloretadas para tubos de PVC
3,02
Acrílicos
Plexiglass Acrylite Perspex
Transparência cristalina; boa dureza superficial; boa resistência química em vários meios; estabilidade mecânica; resistência às condições atmosféricas.
Substituição do vidro em janelas e utilizações com transmissão da luz; sinais de iluminação; luzes traseiras de automóveis.
Uso geral Impacto
2,58 3,35
Politereftalato de etileno (PET) (tipos para engenharia)
Valox Impet Petra
Reforçados ou tendo como materiais de enchimento fibras de vidro, Iamelas de vidro, minerais ou micas para melhorar o desempenho em termos de rigidez, resistência mecânica e ao calor; boa moldabilidade e resistência química.
Aplicações em automóveis, eléctricas/ /electrónicas e electrodomésticos; caixas de motores, casquilhos de lâmpadas, sensores, interruptores, relés e bobinas; peças em espiral para trans- formadores de fornos e micro-ondas. carcaças para pequenos aparelhos domésticos.
30% fibra de vidro 55% fibra de vidro Copolímero, PETG
3,88 4,42 2,16
Os plásticos na Construção Civil
119
Quadro resumo II - Classes, designações comerciais, propriedades, aplicações e preços de alguns materiais plásticos para selecção de materiais [27].
Classe de material
Designações comerciais
Propriedades Aplicações Tipo Preços em Meados de 1994
(US$/kg) Parte I - Termoplásticos (cont.)
Politereftalato butileno (PBT)
Valox Cleanex Ultradur
Facilmente obtido por moldagem por injecção; utilizado em ligações eléc- tricas devido às propriedades eléctricas, resistência ao calor e química, e facili- dade de vazamento em secções finas.
Dispositivos eléctricos de ligação, bobinas, blocos terminais e suportes de fusíveis; tampas dos distribuidores, componentes para portas e janelas de automóveis; peças de bombas.
Sem enchimento Resistência ao impacto alta 30% fibra de vidro
3,62-3,86 4,30-4,53 3,75-4,19
ABS (acrilonitrilo- -butileno-estireno)
Magnum Cycolac Lustran
O acrolinitrilo confere resistência quí- mica e estabilidade ao calor; o buta- dieno confere tenacidade e resistência ao impacto; o estireno confere rigidez e processabilidade a baixo custo.
Painéis de instrumentos e consolas de automóveis; grelhas de radiadores; caixas de faróis de automóveis; portas extrudidas e termoenformadas de electrodomésticos; pequenos aparelhos domésticos e caixas de computadores; tubos de drenagem e de escape.
Resistência ao impacto média Resistência ao impacto alta Tubos Liga ABS/PC
2,82-3,05
2,98-3,11
2,43-2,54 3,27-3,39
Acetal
Delrin (homopolímero) Celcon (copolímero) Tenac
Duro, resistente, rígido; alguma sensibilidade ao entalhe; boa resistência química; estabilidade dimensional; baixo coeficiente de atrito.
Componentes do sistema de combustível de automóveis, engre- nagens e mecanismos de elevação de janelas; puxadores e manivelas; engrenagens industriais, válvulas, excêntricos e bombas; roldanas, parafusos, porcas e elos de ligação; peças de canalização tais como válvulas e suportes.
Homopolímero 20% fibra de vidro Copolímero 25% fibra de vidro
3,97-4,06 4,04-4,35 3,97-4,06 4,19-4,44
Óxido de polifenileno (modificado)
Noryl Prevex
Boas propriedades eléctricas numa larga gama de condições de humidade e temperatura; boa resistência ao impacto e rigidez com reforço de fibras ou outro; boa processabilidade.
Painéis de instrumentos e encostos dos assentos de automóveis; caixas e teclados de computadores; caixas de bombas e impulsores.
Injecção 20% fibra de vidro 30% fibra de vidro Extrusão
3,09-4,86 4,72-4,98 4,42-4,86 3.75-5,29
Nylon (poliamida linear)
Zytel Nylamid
Resistência mecânica, tenacidade, rigidez, resistência ao desgaste e à abrasão elevadas; baixo coeficiente de atrito; absorve alguma humidade; elevada resistência ao impacto e rigidez.
Engrenagens, chumaceiras, peças anti- -atrito; peças submetidas a temperaturas elevadas e tendo que resistir a hidrocarbonetos e solventes; peças eléctricas submetidas a temperaturas elevadas; rodízios; caixas para ferramentas eléctricas.
Tipo 6,6 Reforço mineral 30% fibra de vidro Tipo 6 Reforço mineral 30% fibra de vidro
5,29-5,32 2,98-4,30 5,29-5,39 5,03-7,62 3,75-3,91 3,77-5,39
Os plásticos na Construção Civil
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Quadro resumo II - Classes, designações comerciais, propriedades, aplicações e preços de alguns materiais plásticos para selecção de materiais [27].
Classe de material
Designações comerciais
Propriedades Aplicações Tipo Preços em Meados de 1994
(US$/kg) Parte I - Termoplásticos (cont.)
Policarbonato
Lexan Makrolon Calibre
Transparência, excelente resistência ao impacto; elevada temperatura de deflexão pelo calor; estabilidade dimensional; boa resistência eléctrica.
Substituição do vidro; caixas de máquinas de escritório e painéis de instrumentos; dispositivos de ligação eléctrica e interruptores; CDs (compact disc) de leitura laser; lentes oftálmicas.
Moldagem por injecção 20% fibra de vidro 30% fibra de vidro Extrusão Reforçado por fibras Disco compacto (CO)
5,34-5,49
5,29-7,26 4,83-5,45 5,34-5,49 5,63-6,38
6,20 Polissulfona
Udel Ultrason
Transparente, resistente ao calor, baixa inflamabilidade; boas propriedades eléctricas até cerca de 190°C; boa rigidez e estabilidade a temperaturas elevadas; boa resistência ao impacto e resistência química.
Instrumentos médicos e tabuleiros para colocar instrumentos durante a esterilização; dispositivos de ligação eléctrica, bobinas e núcleos, componentes de TV; equipamento de processamento químico para tubagens, bombas, módulos de filtros, placas de suporte e torres de enchimento resistentes à corrosão.
Utilização geral 10% fibra de vidro 20% fibra de vidro
9,34-10,82 9,14-10,59 7,92-9,27
.Polissulfureto
Ryton Fortron Supec
Combinação excelente de resistência a alta temperatura, resistência química, fluidez, propriedades eléctricas e estabilidade dimensional.
Essencialmente para dispositivos de ligação eléctrica funcionando a alta temperatura; devido à resistência química utilizam-se em bombas, válvulas, uniões de tubos e peças de campos petrolíferos.
40% fibra de vidro 20% fibra de vidro/35% material de enchimento 35% fibra de vidro/35% material de enchimento
6,91-7,28 3,46
4,35
Polieterimida
Ultem
Resistência mecânica e rigidez elevadas a temperaturas elevadas; boas propriedades eléctricas, resistência química e processabilidade.
Boa resistência ao calor e química para peças a funcionar com fluidos e ao ar; utilizações eléctricas que requerem uma elevada resistência mecânica e estabilidade dimensional; dispositivos de ligação eléctrica e placas de circuitos impressos; sensores debaixo da tampa do motor em automóveis.
Não reforçado 30% fibra de vidro
10,26 8,39
Politetra- fluoroe-tileno
Teflon Neoflon Fluorocomp
Inerte quimicamente em muitos meios; propriedades mecânicas úteis desde temperaturas criogénicas até 260°C; baixo coeficiente de atrito.
Tubagens e válvulas químicas; vedantes e anéis; revestimentos não aderentes; revestimentos de tubos de combustível.
14,13-15,89
Os plásticos na Construção Civil
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Quadro resumo II - Classes, designações comerciais, propriedades, aplicações e preços de alguns materiais plásticos para selecção de materiais [27].
Classe de material
Designações comerciais
Propriedades Aplicações Tipo Preços em Meados de 1994
(US$/kg) Parte II - Termoendurecíveis
Fenólicos
Baquelite Durez Plenco Valite
Boa resistência ao calor até cerca de 150°C; boa estabilidade dimensional e resistência à fluência; boa resistência eléctrica.
Aplicações de resistência térmica e eléctrica a alta temperatura; acessórios de fixação eléctricos; adesivos.
Misturas para moldagem Tipos reforçados
1,37-2,21 2,54-6,62
Poliésteres (insaturados)
Rosite Premi Polyrite
Pode ser utilizado sem materiais de enchimento, com materiais de enchimento ou reforçado (fibra de vidro); rígido; resiliente; resistente à corrosão e às condições atmosféricas.
Assentos de cadeiras; peças exteriores de automóveis; barcos; portas protecto-ras de chuveiros; componentes eléc-tricos; reparação de automóveis; matriz de compósitos reforçados com fibra de vidro ou de carbono.
Orto de utilização geral (GP Ortho) Isoftálico Bis A
1,50-1,74
1,61-1,79 2,65-3,31
Epoxídicos Ciba-Geigy (RP-) Fiberite Farboset
Boas propriedades mecânicas; boa adesão e propriedades de isolamento eléctrico.
Revestimentos de protecção; adesivos; moldagem eléctrica; matriz de compó-sitos com fibras de carbono.
Resinas de utilização geral (GP resin) Semiconduc Novolac
2,82-3,02
4,26-5,03
Ureias e melaminas
Perstop Cymel Fiberite Plenco
Componentes moldados; boa durabilidade e dureza superficial; boa resistência a cargas aplicadas e resistência a solventes orgânicos; boa resistência eléctrica.
Os componentes moldados tendo como materiais de enchimento a celulose alfa são utilizados em aparelhos para insta-lações eléctricas, tais como placas para parede, receptáculos e interruptores de circuito, fechos, caixas, maçanetas e puxadores.
Misturas para moldagem Bk & Bw Wh * Iv
1,48-1,72
1,59
Silicones
Silastic Baysilon LIM (silicones GE)
Propriedades elastoméricas; bom isolador eléctrico; vedante; boa resistência química.
Revestimentos e adesivos, isoladores de alta temperatura.
Misturas para moldagem Tipo especial Silicone-epoxídica
12,82-14,12 19,67-69,49 12,82-14,12
Os plásticos na Construção Civil
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ANEXO III
Os plásticos na Construção Civil
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Os plásticos na Construção Civil
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Os plásticos na Construção Civil
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