Fibrocimento: Introdução, Produtos e Mercado no Brasil

FIBROCIMENTO E VIDRO Lauri Anderson Lenz Fibrocimento e Vidro 2 1 PRODUTOS DE FIBROCIMENTO 11 INTRODUÇÃO O fibrocimento é um material à base de cimento com adições minerais pozolânicas eou calcíticas sem agregados e com fibras de reforço distribuídas discretamento pela matriz Normalmente no mercado nacional o fibrocimento envolve o uso da matriz de cimento Portland e fibras minerais de amianto ou fibras sintéticas como reforço para produção de telhas de cobertura caixas dágua tubos e placas planas O fibrocimento tem sido largamente produzido desde o início do século passado com o advento do processo Hatschek Desde 1938 telhas de cobertura feitas de fibrocimento são utilizadas no Brasil Em meados da década de 1960 o fibrocimento já participava com 25 da área coberta por ano no país Mas foi no inícioo dos anos 1970 que ele se firmou na indústria da construção civil brasileira o que perdura até os dias de hoje As indústrias do fibrocimento brasileiro geram cerca de 10 mil empregos diretos e 200 mil indiretos No Brasil o fibrocimento é considerado a melhor solução para as habitações destinadas ao segmento da população de menor poder aquisitivo em razão do seu menor custo frente a outras soluções construtivas convencionais para coberturas Com efeito há um grande esforço em normalizar as técnicas de produção e caracterização dos produtos de fibrocimento Na Associação Brasileira de Normas Técnicas ABNT existem normas técnicas relacionadas com o fibrocimento No mercado brasileiro a produção de telhas e caixas dágua de fibrocimento com amianto abrange dimensões da ordem de 19 milhões de tano o que corresponde a 77 da capacidade instalada de 25 milhões de tano estimada para 2006 Essa produção está concentrada em 12 empresas detentoras de 25 fábricas que alcançam uma rede de distribuição de aproximadamente 25 mil pontos de venda em todo o país empregando mais de 170 mil pessoas e movimentando R 2 bilhões ao longo de toda a cadeira produtiva ETERNIT 2006 12 MATÉRIASPRIMAS 121 AGLOMERANTES E CARGAS MINERAIS Fibrocimento e Vidro 3 O cimento Portand constitui o ingrediente de maior proporção em massa dentre os que compõem as matériasprimas do fibrocimento Os cimentos no Brasil diferenciamse de acordo com a proporção de clínquer sulfatos de cálcio e adições tais como escórias pozolanas e material carbonático acrescentados no processo de moagem ISAIAS 2003 Em tempos recentes o termo pozolana tem sido utilizado para definir todos os materiais sílicoaluminosos que na forma finamente dividida e na presença de água reagem com o hidróxido de cálcio CH para formar compostos que possuem propriedades cimentícias Essa definição generalizada engloba produtos recicláveis tais como cinza volante cinza de casca de arroz metacaulim caulim e sílica ativa Esses produtos possuem impacto ambiental menor que o da produção de clínquer sendo assim desejáveis também do ponto de vista ambiental A adição de minerais com granulometria reduzida resulta em um material mais denso que apresenta resistência elevada e é mais durável A presença de minerais ultrafinos aumenta a densidade de empacotamento da pasta de cimento em particular na zona de transição entre os agregados ou fibras de reforço e a pasta de cimento Promovemse assim o preenchimento dos poros e a redução da permeabilidade As formulações clássicas de cimento com celulose e fibras sintéticas utilizam entre 5 e 10 de sílica ativa com o objetivo adicional de melhorar as propriedades reológicas da mistura e aumentar a plasticidade da massa no momento da conformação dos perfis corrugados No entanto é um material de difícil dispersão especialmente se disponível para consumo na forma préadensada Além disso tem elevado preço no mercado brasileiro por ser predominantemente importada Como consequência está sujeita à instabilidade de preços atrelados ao dólar norteamericano 112 Fibras minerais As principais finalidades de se reforçar a matriz frágil com fibras são o aumento das resistência à tração e ao impacto a maior capacidade de absorção de energia e a possibilidade de uso no estágio pósfissurado O tipo a distribuição a relação comprimentodiâmetro e a durabilidade da fibra assim como o seu grau de aderência com a matriz determinam o comportamento mecânico do compósito e o desempenho do componente fabricado Fibrocimento e Vidro 4 O amianto ou abesto é uma fibra mineral natural sedosa que por suas propriedades físicoquímicas alta resistência mecânica incombustibilidade boa qualidade isolante durabilidade flexibilidade resistência ao ataque de álcalis e bactérias facilidade de ser tecida dentre outras abundante na natureza e principalmente baixo custo tem sido largamente utilizada na indústria É extraído fundamentalmente de rochas compostas de silicatos hidratados de magnésio nas quais apenas de 5 a 10 se encontram em forma fibrosa de interesse comercial Existem dois tipos de amianto as crisotilas com alta concentração de magnésio e composição química 3MgOSiO2H2 de coloração clara com fibras curvas e sem ponta alta concentração de magnésio biopersistência de 2 dias e meio e os anfibólios com alta concentração de ferro cuja composição química é Na2OFe3O3SiO2 A Figura 01 ilustra as fibras de amianto As principais características da fibra de amianto crisotila são listadas na Tabela 01 Figura 01 Micrografia de fibras de amianto Fonte Bernstein 2004 Tabela 01 Principais características físicas e mecânicas do amianto crisotila Fibras Módulo de Young GPa Tensão máxima MPa Deformação máxima mmmm PVA 50 A 15 1004 010 PP 47 727 024 Fonte Bernstein 2004 Problemas com o anfibólio foram reportados desde a década de 1970 no Brasil No entanto o uso de anfibólios no país foi somente abordado e discutido na Organização Internacional do Trabalho OIT na convenção 162 promulgada pelo decreto n 126 de 22 de maio de 1991 Finalmente o Congresso Nacional decretiou a Fibrocimento e Vidro 5 proibição desse material pela Lei Federal n 9055 de 1 de junho de 1995 Quase todos os países europeus o Japão e os Estados Unidos descontinuaram o uso de qualquer tipo de amianto desde o início da década de 1990 Como justificativa alegamse graves problemas de saúde com incidência preocupante sobretudo nos trabalhadores da indústria da construção O Brasil está entre os cinco maiores produtores de amianto do mundo e é também um grande consumidor A liderança do mercado nacional de fibrocimento com amianto pertence à empresa proprietária da maior mina de amianto em exploração no Brasil Essa mina situada no município de Minaçu Estado de Goiás é a terceira em tamanho no mundo e respondeu em 2005 por 11 da produção mundial desse minério 113 Fibras poliméricas sintéticas Em diversos países inclusive no Brasil há uma crescente tendência de se rever a utilização do amianto no fibrocimento segmento responsável por mais de 70 do consumo mundial dessa fibra mineral O avanço da legislação restritiva ao uso do amianto tem sido o principal indutor de novas tecnologias substitutivas as quais via de regra têm conseguido manter com base em soluções tecnológicas inovadoras a presença dos fibrocimentos sem amianto no mercado da construção de diversos países Como existe no Brasil uso considerável de fibrocimento nas coberturas das habitações destinadas à população de baixa rena buscase cada vez mais o aprimoramento de uma alternativa durável e tecnicamente compatível com esse mercado consumidor As fibras sintéticas usualmente empregadas são as de polivinilálcool PVA e polipropileno PP ilustradas na Figura 02 e em menor escala as fibras de poliacrinolitrila PAN As fibras sintéticas são cortadas com comprimento entre 6 mm e 12 mm empregamse em pequenas porcentagens em volume e se distribuem aleatoriamente ou com certo grau de orientação na matriz dependendo do processo utilizado A Tabela 02 apresenta algumas características mecânicas de fibras sintéticas comerciais No caso do processo Hatschek as fibras são orientadas longitudinalmente Esse reforço que pode ser bi ou tridimensional deve resistir a solicitações estáticas ou dinâmicas além de ter de resistir aos esforços em certa e em região específica da peça estrutural Fibrocimento e Vidro 6 Figura 02 a Micrografia de fibras de polipropileno PP e b da respectiva seção transversal c Micrografia das fibras de polivinilálcool PVA e d da respectiva seção transversal Fonte Bernstein 2004 Tabela 02 Propriedades mecânicas de fibras poliméricas de polivinilálcool PVA e de polipropileno PP comerciais Fibras Módulo de elasticidade GPa Tensão máxima MPa Deformação máxima mmmm PVA 50 a 15 1004 010 PP 47 727 024 Fonte Bernstein 2004 As fibras de polivinilálcool PVA possuem elevada resistência mecânica são duráveis em meio alcalino têm alta adesão à matriz cimentícia graças à sua maior molhabilidade As fibras de polipropileno PP comum apresentam baixa resistência mecânica à tração baixo módulo de Young e fraca adesão à matriz de cimento Esses fatores são desfavoráveis para emprego em fibrocimentos Várias pesquisas têm sido desenvolvidas com o intuito de desenvolver fibras de PVA e PP com características mais apropriadas para matrizes cimentícias e de menor custo As fibras poliméricas de PVA e PP representam parcela elevada do custo final do componente produzido apesar dos pequenos teores utilizados geralmente inferiores a 6 em volume Para tanto as fibras vegetais tem sido muito estudadas principalmente para reforço de componentes para construções de interesse social em Fibrocimento e Vidro 7 virtude de seu baixo custo ao serem empregadas na própria região de origem ou como rejeitos de outras aplicações 114 Fibras vegetais O estudo sistemático de fibras vegetais com finalidade de reforço de matrizes começou na Inglaterra em 1970 No Brasil uma das pesquisas pioneiras coube ao Centro de Pesquisa e Desenvolvimento Ceped Camaçari Bahia com início em 1980 AGOPYAN et al 2005 SAVASTANO JR et al 1998 analisaram o processo de cultivo extração beneficiamento e industrialização de fibras vegetais tendo em vista a identificação e a quantificação dos resíduos gerados Algumas fontes foram identificadas norte do Paraná regiões produtoras e processadoras de rami Boemmiria nivea Vale do Ribeira SP produção de banana cultivar nanicão Musa cavendishii Aracruz ES fábrica de polpa de celulose de eucalipto Eucalyptus grandis clones para produção de papel Bahia e Paraíba produção e processamento da fibra de sisal Agave sisalana Pernambuco Sergipe Ceará e interior de São Paulo produção de coco Cocos nucifera e processamento da fibra extraída do fruto Valença BA extração e processamento da fibra de piaçava Attalea funifera Pará regiões produtoras e processadoras de malva Urena lobata Com base em pesquisa de campo foram préselecionados alguns resíduos em condições de disponibilidade imediata para uso na construção civil a Bucha de campo do sisal Grande disponibilidade e pequeno interesse comercial além de ser alternativa de complementação de renda para os produtores agrícolas Existe a necessidade de a fibra passar por limpeza peneira cilíndrica gaiola b Bucha de máquina da produção de baler twine Fibras isentas de pó residual e produção concentrada em pequeno número de empresas o que facilita sua utilização Porém o tratamento utilizado é à base de óleo mineral podendo afetar as propriedades mecânicas da fibra e a aderência fibramatriz c Fibrinhas extraídas do pó residual do coco Valor de mercado reduzido com grande possibilidade de produção e aproveitamento atual quase nulo Entretanto necessita de separação do pó cerca de 50 em massa e secagem d Rejeito de celulose de eucalipto Valor de mercado quase nulo e grande disponibilidade Desvantagem o pequeno comprimento das fibras da ordem de 1 a 2 Fibrocimento e Vidro 8 mm e Fibra do pseudocaule da bananeira Grande disponibilidade desde que extraída por processos elementares Possível fonte alternativa de renda em região de pouco desenvolvimento econômico do estado de São Paulo e ao mesmo tempo próxima a grandes centros urbanos A Tabela 03 contém as principais informações de interesse a respeito dos resíduos estudados Tabela 03 Características físicas e mecânicas de algumas fibras naturais e do polipropileno Fibras Propriedades Massa específica kgm3 Absorção Máxima Alongamento na ruptura Resist à tração MPa Módulo de Elasticidade GPa Coco 1177 938 239 a 514 95 a 118 28 Sisal 1370 1100 49 a 54 347 a 378 152 Malva 1409 1822 52 160 174 Amianto 2200 a 2600 20 560 a 750 164 Polipropileno 913 223 a 260 250 20 Polpa de celulose eucalipto 1609 6430 700 10 a 40 Fonte Apaeb Associação dos Pequenos Agricultores do Município de Valente Como produto natural as características das fibras vegetais podem apresentar grande variabilidade com coeficiente de variação frequentemente maiores que 40 12 PROCESSOS DE FABRICAÇÃO PROCESSO MAGNANI O processo de fabricação industrial de caixas dágua com formato similar ao cilíndrico baseiase no método conhecido como Magnani modificado Essas caixas no mercado nacional têm altura máxima na faixa de 595 mm a 797 mm e diâmetro máximo entre 733 mm e 1234 mm A massa utilizada nesse processo é consistente visto que a concentração de sólidos é de aproximadamente 11 em relação à água e é aplicada em uma única camada sobre o molde As matériasprimas normalmente usadas neste processo são o cimento Portland material carbonático polpa de celulose reciclada e fibras poliméricas ou de amianto A caixa é formada pela rotação de um molde com Fibrocimento e Vidro 9 retirada não só do excesso de água de sucção a vácuo e conformação lateral como também do fundo por meio de roletes Figura XX Algumas amostras são preenchidas com água e permanecem assim por 96 h para conservação da ocorrência de eventuais manchas ou vazamentos A avaliação do desempenho na indústria na condição endurecida ocorre por amostragem antes da expedição das caixas com idade aproximada de 14 duas e é composta pelos seguintes ensaios físicos permeabilidade NBR 138582 ABNT 2009 densidade aparente absorção de água e porosidade aparente NBR 9778 2009 Figura 03 a Método Magnani para produção industrial de caixas dágua b Acabamento da superfície externa da caixa dágua por meio de roletes Fonte Savastano Jr Santos 2007 Processo Hatschek O processo original chamado de processo úmido foi desenvolvido para produção de uma grande variedade de placas planas Posteriormente foi desenvolvido um processo chamado de seco para competir com o processo úmido Atualmente o processo mais utilizado é o processo úmido mecânico um dos mais conhecidos é o processo Hatschek Rosato 1959 O processo Hatschek é empregado na fabricação de papel e de telhas onduladas Neste processo uma suspensão de água cimento alguns minerais e fibras são misturados 1 e introduzidos em uma cuba contendo cilindros envolvidos por uma tela Estes cilindros recolhem uma quantia desta mistura e o excesso de água fica retido no interior do cilindro As finas camadas formadas nestes cilindros são agrupadas em um feltro 2 que passa ao longo de caixas de vácuo 3 para retirar o restante da água As Fibrocimento e Vidro 10 camadas acumuladas seguem para um cilindro 4 que prensa uniformizando o produto 5 Negro et al 2005 Figura 04 Esquema do processo Hatschek para a produção de telhas de fibrocimento Fonte Negro et al 2005 2 VIDRO O vidro é tão comum em nosso dia a dia que muitas vezes não notamos a sua presença graças à sua principal característica a transparência No entanto é importante sabermos que existem vários tipos de vidro Assim para garantir a segurança dos usuários eles devem ser empregados de acordo com as determinações da norma ABNT NBR 7199 Vidros na construção civil Projeto execução e aplicações e também conforme as normas técnicas de cada sistema como Boxes de banheiro ABNT NBR 14207 Espelhos ABNT NBR 15198 Envidraçamento de Sacadas ABNT NBR 16259 Prateleiras ABNT NBR 14564 Tampos ABNT NBR 14488 e Guarda corpos ABNT NBR 14718 21 CARACTERÍSTICAS E PROPRIEDADES Mas o que é o vidro E o que faz este material ter tantas aplicações e continuar a ser usado em tão larga escala ao longo de todos este milhares de anos Segundo a definição aceite internacionalmente o vidro é um produto inorgânico de fusão que foi resfriado até atingir a rigidez sem formar cristais Fibrocimento e Vidro 11 O vidro é uma substância inorgânica amorfa e fisicamente homogénea obtida por resfriamento de uma massa em fusão que endurece pelo aumento contínuo de viscosidade até atingir a condição de rigidez mas sem sofrer cristalização Barsa Para Morey vidro é uma substância inorgânica obtida por fusão que se encontra em uma condição contínua e análoga ao estado líquido Substância mas que devido a uma variação reversível da viscosidade durante o resfriamento possui uma viscosidade tão elevada que pode ser considerado rígido fins práticos Para entender isso é preciso atender ao fato de que as substâncias sólidas quando submetidas a altas temperaturas fundem Depois de esfriar tem uma curva de resfriamento típica mostrada na Figura 05 a No primeiro trecho há simplesmente diminuição da temperatura até a temperatura de fusão t enquanto a massa toda solidifica ela permanece constante na linha cd E ela é constante porque nesse patamar o calor perdido é compensado pelo calor de cristalização formamse cristais ou fibras ou grãos Depois que toda a massa solidifica a temperatura começa a descer o patamar correspondente à transformação de estado líquido em estado sólido Figura 05 a Curva de resfriamento de substâncias sólidas depois de fundidas e b do vidro Fonte Negro et al 2005 Já o vidro entretanto apresenta a curva de resfriamento mostrada na Figura 05 b não há o patamar de cristalização e o vidro realmente não tem cristais nem fibras nem grãos Em suma ele não abandona o estado líquido por isso a definição de Morey que significa ser o vidro um líquido com tal viscosidade que pode ser considerado sólido para fins práticos Fibrocimento e Vidro 12 21 COMPOSIÇÃO Na construção são utilizados os vidros silícosodocálcicos são compostos por um vitrificante a sílica introduzida sob a forma de areia 70 a 72 um fundente a soda sob a forma de carbonato e sulfato cerca de 14 um estabilizante o óxido de cálcio sob a forma de calcário cerca de 10 vários outros óxidos tais como o alumínio e o magnésio melhoram as propriedades físicas do vidro especialmente a resistência à ação dos agentes atmosféricos para determinados tipos de vidro a incorporação de diversos óxidos metálicos permitem a coloração na massa Uma das razões de o vidro ser tão popular e duradouro talvez esteja na sua análise pois os vidros mais comuns aqueles usados para fazer os vidros planos e embalagens e que tecnicamente são denominados silícosodocálcicos têm uma composição química muito parecida com a da crosta terrestre Tabela 02 Comparação na composição entre crosta terrestre e vidro Fonte Negro et al 2005 23 PROPRIEDADES FÍSICAS Densidade As densidades são muito variáveis assim temos Óxido na crosta terrestre nos vidros comuns SiO2 sílica 60 74 Al2O3 alumina 15 2 Fe2O3 Óxido de Ferro 7 01 CaO cálcio 5 9 MgO magnésio 3 2 Na2O sódio 4 12 K2O potássio 3 1 Fibrocimento e Vidro 13 Tabela 03 Densidades de vidros Fonte Negro et al 2005 Dureza Para determinar a dureza superficial isto é a resistência a ser riscado por outro material utilizase a escala de MOHS O vidro tem a dureza 65 entre a ORTOSE 6 e o quartzo 7 Resistência à abrasão É 16 vezes mais resistente que o granito PROPRIEDADES MECÂNICAS Elasticidade O vidro é um material perfeitamente elástico nunca apresenta deformação permanente No entanto é frágil ou seja submetido a uma flexão crescente parte sem apresentar sinais precursores Resistência à tração A resistência à tração varia de 300 a 700 daNcm² e depende de Duração da carga para cargas permanentes a resistência à tração diminui em cerca de 40 Umidade diminui em cerca de 20 Temperatura a resistência diminui com o aumento de temperatura Estado da sua superfície função de polimento Corte e estado dos bordos Os componentes e suas proporções Resistência à compressão A resistência do vidro à compressão é muito elevada cerca de 1000 Nmm2 1000 MPa e não limita praticamente o campo das suas aplicações Em termos práticos significa que para quebrar um cubo de 1cm de lado a carga necessária será na ordem das 10 toneladas Fibrocimento e Vidro 14 Resistência à flexão Um vidro submetido à flexão tem uma em face de trabalhar à compressão e a outra à tração A resistência à rotura por flexão é da ordem de 40 MPa Nmm2 para um vidro recozido polido 120 a 200 MPa Nmm2 para um vidro temperado segundo a espessura manufatura dos bordos e tipo de fabrico O elevado valor da resistência do vidro temperado devese à operação de têmpera que coloca as superfícies do vidro em forte compressão Tendo em conta os coeficientes de segurança as tensões de segurança σ habitualmente utilizadas são as indicadas na tabela 1 em daNcm2 24 CLASSIFICAÇÃO DOS VIDROS Os vidros podem se classificar das seguintes maneiras quanto ao TIPO quanto a FORMA quanto a TRANSPARENCIA quanto ao ACABAMENTO DA SUPERFÍCIE e quanto as CORES A NB 226 adota as seguintes divisões Quanto ao tipo Quanto à forma e a transparência Fibrocimento e Vidro 15 incolor colorido Quanto ao acabamento da superfície Quanto à cor A seguir exemplificaremos com mais detalhes os principais vidros utilizados na construção civil DIFERENÇAS ENTRE VIDRO ESTIRADO FLOAT E CRISTAL Poucas são as diferenças entre o vidro estirado o cristal e o vidro float tanto no que diz respeito à sua composição química quer à sua resistência mecânica Grandes diferenças residem na aparência e nas propriedades ópticas O vidro estirado e o vidro float principalmente em espessuras maiores apresentam ondulações que são visíveis e que produzem distorções de imagens No cristal não são visíveis ondulações superficiais porque têm menor percentagem de defeitos e por sua vez também não produzem distorção de imagens devido ao paralelismo das suas faces O verdadeiro cristal é empregue no fabrico de artigos de decoração e não na indústria da construção civil devido às suas características É um vidro com excelentes características de brilho e transparência Este brilho é consequência do chumbo que aumenta grandemente o índice de refracção do Fibrocimento e Vidro 16 vidro Contudo a tecnologia atual de fabrico limita a níveis quase imperceptíveis os inconvenientes dos vidros estirados e float Figura 06 Processo de fabricação do vidro Fonte Negro et al 2005 VIDRO IMPRESSO Este tipo de vidro surgiu quando se desenvolveu o processo pelo o qual o vidro emerge do forno e passa através de dois rolos um dos quais possui um desenho gravado na superfície Esse desenho transmitese ao vidro e dáse o recozimento o arrefecimento e em seguida é cortado Este tipo de vidro tem uma similar composição química é translúcido com figuras ou desenhos numa só ou em ambas as faces A resistência mecânica deste vidro é aumentada se também for temperado A utilização deste tipo de vidro é destinada a locais ou situações que necessitem de privacidade sem comprometer a quantidade de luz no local que o vidro deixa passar A facilidade de manutenção e limpeza são pontos a ter em conta aquando da escolha do vidro Este vidro é muitas vezes utilizado em portas janelas divisórias fachadas casas de banho entre outros As duas tabelas que se podem consultar no anexo I mostram a variedade de tipos e acabamentos existentes no mercado VIDRO PLANO POLIDO Fibrocimento e Vidro 17 É um vidro transparente cujas faces são polidas e sem distorção de visão isto é é possível ver os objetos através dele ou refletidos pela sua superfície em qualquer ângulo Diferenciase do vidro plano liso pela perfeição das suas superfícies polidas isentas de ondulações permitindo uma visão indeformada dos objetos através dele VIDROS COLORIDOS OU TERMO ABSORVENTES Além do aspecto estético podem reduzir o consumo energético de uma construção Estes vidros reduzem a energia radiante transmitida pelo sol quer refletindo a radiação solar antes de entrar na habitação quer absorvendoa no corpo do vidro Os vidros termo absorventes são produzidos pela introdução de óxidos metálicos na massa do vidro que produzem cores variadas e reduzem a transmissão solar aumentando a absorção do vidro Figura 07 Vidro colorido Fonte Negro et al 2005 O espectro solar é composto de três partes distintas ultravioleta luz ou espectro visível e infravermelho A energia ultravioleta representa apenas 2 da energia solar e causa descoloração de tapetes cortinas móveis queimaduras solares entre outros sendo invisível Por outro lado a luz que representa 45 da energia solar é a porção de energia à qual a retina é sensível Em último a energia infravermelha que compreende comprimentos de onda elevados em relação às outras energias corresponde a 53 da energia solar e também é invisível Todas elas são convertidas em calor Concluise que a escolha do vidro é importante para minimizar o consumo de energia eléctrica para iluminação e refrigeração ou aquecimento No anexo V poderseá ver uma figura que mostra como os raios solares atingem uma vidraça e as suas repercussões Fibrocimento e Vidro 18 ESPELHOS Em tempos antigos os espelhos consistiam em metais polidos geralmente o bronze Alguns espelhos de vidro revestidos de estanho e prata também foram encontrados Na Idade Média embora o processo de revestimento do vidro com finas camadas metálicas fosse conhecido predominavam quase que exclusivamente os espelhos de metais polidos como o aço a prata ou ouro Alguns espelhos de vidro foram fabricados em Nurenberg em 1373 e pequenos espelhos foram produzidos antes de 1500 A fabricação de espelhos como conhecemos hoje teve início em Veneza Em 1507 dois cidadãos de Murano obtiveram o privilégio exclusivo de produzir espelhos por um período de 20 anos Em 1564 os fabricantes de espelhos de Veneza uniramse formando uma associação e pouco tempo depois os espelhos de vidro passaram a substituir os espelhos metálicos No início os espelhos eram fabricados soprandose um cilindro de vidro cortandoo longitudinalmente ao meio e alisandoo sobre uma superfície de pedra O vidro era em seguida polido cuidadosamente Ao lado numa superfície plana uma lâmina de estanho polido era colocada sobre uma manta e despejavase mercúrio sobre ela aplicandose posteriormente uma folha de papel sobre o mercúrio Em seguida o vidro polido era cuidadosamente assentado sobre o conjunto retirandose antes a folha de papel a fim que uma superfície limpa de mercúrio entrasse em contato com o vidro Pesos eram colocados sobre o vidro e o excesso de mercúrio eliminado fazendo com que um amálgama liga líquida de estanho e mercúrio aderisse à superfície do vidro A invenção e a fabricação do vidro polido cristal em 1691 na França marcou um outro avanço na produção de espelhos Todos os espelhos eram fabricados utilizando o processo anteriormente descrito até que Liebig em 1835 descobriu o processo químico de revestimento de vidros com prata Atualmente a espelhação é um processo pelo qual compostos prataamônia são quimicamente reduzidos à prata metálica A maioria dos espelhos é fabricada desse modo Outro processo consiste em fazer passar o vidro limpo por entre uma esteira no interior de uma câmara onde soluções convenientemente preparadas encontramse em forma de spray depositando se prata diretamente sobre o vidro Muitos vidros entretanto são ainda hoje espelhados quimicamente por processos manuais Fibrocimento e Vidro 19 A película de prata pode ser protegida por uma camada de verniz laca ou tinta Para uma proteção quase permanente uma camada de cobre electrodepositado pode ser aplicada O chamado vidro espião opaco por uma face e transparente por outra é produzido em câmaras onde vácuo parcial é criado um décimo de ar permanece Ligas de cromo em partículas são aplicadas num filamento e quando uma corrente eléctrica atravessa esse filamento o metal evapora e as partículas metálicas depositamse sobre o vidro formando um filme metálico resistente e aderente Figura 08 Espelhos Fonte Negro et al 2005 VIDRO ARAMADO As pesquisas de materiais resistentes ao fogo levaram ao desenvolvimento do vidro de segurança aramado que em 1899 foi testado e aprovado nos Estados Unidos para esta finalidade O processo de fabricação consiste em fazer passar o vidro em fusão juntamente com uma malha metálica através de um par de rolos de tal modo que a malha fique posicionada aproximadamente no centro do vidro Neste processo um mecanismo alimenta a malha metálica a uma velocidade e tensão predeterminadas compatíveis com a velocidade de alimentação da massa de vidro fundente proveniente do forno A principal característica desse vidro é a sua resistência ao fogo sendo considerado um material antichama Ele reduz também o risco de acidentes pois caso quebre não estilhaça e os fragmentos mantêmse presos à tela metálica É resistente à corrosão não se decompõe nem enferruja Figura 09 Vidro aramado Fonte Negro et al 2005 Fibrocimento e Vidro 20 Podemos encontrar vidros aramados transparentes coloridos com diversos tipos de acabamento superficial e malhas metálicas hexagonais e em forma de losango O vidro aramado como material resistente ao fogo pode ser utilizado em portas cortafogo janelas dutos de ventilação vertical e passagens para saídas de incêndio Para essas aplicações deverão ser estudados caixilhos calços e juntas especiais O vidro aramado é recomendado também em locais sujeitos a impacto e abusos bem como onde a queda de lascas de vidros represente um risco para os usuários da instalação Como exemplo podemos citar peitoris sacadas divisórias e coberturas VIDRO TEMPERADO O vidro temperado tem esse nome por analogia ao aço temperado Ambos têm a sua resistência aumentada pela têmpera um processo que consiste em aquecer o material até uma temperatura crítica e depois resfriálo rapidamente Aqui termina a analogia porque os efeitos desse tratamento são muito diferentes para os dois materiais No aço um novo balanço de dureza e resistência é produzido pela precipitação de carbides A têmpera no vidro produz um sistema de tensões que aumenta a resistência induzindo tensões de compressão na sua superfície Isto acontece porque o vidro como a maior parte dos materiais frágeis tem grande resistência à compressão porém pouca resistência à tração Figura 10 Vidro temperado Fonte Negro et al 2005 Como a fratura geralmente ocorre por um defeito na superfície que provoca uma concentração de tensões a précompressão da superfície permite uma resistência muito maior Uma distribuição típica das tensões na espessura de uma peça de vidro temperado é exibida na figura 11 A distribuição é aproximadamente parabólica sendo a Fibrocimento e Vidro 21 compressão na parte externa compensada pela tração no interior Como geralmente não existem defeitos na parte interna do vidro que atuariam como elevadores de tensões a tração interna não representa problema especial Qualquer carga aplicada no vidro temperado antes de tracionar as camadas externas deverá primeiramente neutralizar as tensões de compressão ali induzidas A resistência do vidro recozido pode ser tomada como 400kgfcm2 A tensão de compressão de um vidro temperado é tipicamente de 1000 kgfcm2 100 MPa logo a resistência efetiva do vidro temperado será de 1400 kgfcm2 140 MPa entre três e cinco vezes a resistência do vidro comum recozido Devido às tensões induzidas no vidro temperado quando este rompe em qualquer ponto toda a chapa se quebra em pequenos fragmentos sem arestas cortantes e lascas pontiagudas menos susceptíveis de causar ferimentos Deste modo o vidro temperado pode ser designado como um vidro com características de segurança O vidro temperado é indicado para locais que requerem resistência como boxes de chuveiro portas de vidro ou frontões de lareira seu uso em fachadas está restrito a entre vãos de pequenas dimensões dentro de caixilhos O vidro temperado oferece segurança por evitar ferimentos graves ao ser quebrado devido a seus pequenos fragmentos arredondados pois possuem furações e recortes especiais que não fragilizam a peça tendo excelente efeito estético pela ausência de esquadrias baixo custo comparado com o vidro comum O vidro temperado quando fraturado se fragmenta em pequenos pedaços com arestas menos cortantes que o vidro comum Tem resistência mecânica cerca de quatro a cinco vezes superiores LAMINADO O vidro de segurança laminado consiste em duas ou mais lâminas de vidro fortemente interligadas sob calor e pressão por uma ou mais camadas de polivinil butiralPVB resina muito resistente e flexível ou outra resina plástica aprovada Na produção do laminado devese ter uma sala bem vedada com temperatura e humidade controladas onde o PVB é deixado algum tempo para atingir a humidade dentro dos limites previstos pelo fabricante Se ela ficar fora desses limites o laminado produzido terá sérias deficiências pouca ou excessiva aderência aparência de embasamento Fibrocimento e Vidro 22 pouca resistência à penetração etc Por outras palavras se não for empregada a humidade adequada o laminado produzido poderá não ser realmente um vidro de segurança A produção do vidro laminado é feita do seguinte modo As chapas de vidro preparadas isto é cortadas lavadas e secas são montadas na sala especial juntamente com o butiral Transportadas para uma estufa que proporciona uma primeira aderência entre vidro e butiral Submetidas a uma préremoção de ar feita por uma calandra que comprime o laminado expulsando parte do ar que ficou entre as duas chapas de vidro Posteriormente o conjunto vidrobutiral é enviado para a autoclave onde é submetido a um ciclo que atinge 10 a 15 atmosferas de pressão a mais de 100º C de temperatura Após o ciclo de autoclave as lâminas de vidro e butiral estão firmemente unidas constituindo o laminado FIGURA 11 VIDRO LAMINADO FONTE NEGRO ET AL 2005 O laminado mais usado consiste em duas lâminas de float de 3 mm e uma película de PVB 0015 038 mm ou 0030 076 mm Em caso de quebra do vidro laminado os fragmentos ficarão presos ao butiral inimizando o risco de lacerações ou queda de vidros Mesmo depois de quebrado o vidro resiste ao atravessamento do PVB que pode ser distendido mais de cinco vezes da sua medida inicial sem se romper Além do aspecto segurança o vidro laminado apresenta propriedades que o diferenciam dos vidros recozidos ou temperados Os vidros de segurança laminados são excelentes filtros de raios ultravioleta reduzindo em 996 ou mais a transmissão desses raios Fibrocimento e Vidro 23 Os laminados simples são adequados para locais onde se queira diminuir o risco de quedas de objetos ou fissurações Os coloridos ou termoreflectores reduzem a incidência térmica Encontramos este tipo de vidro em automóveis fachadas de edifícios caixas de escadas vitrinas entre outros Por outro lado os laminados múltiplos são adequados para locais de exigência maior como por exemplo os para brisas nos carros blindados torres de segurança como especificidade de vidros anti bala instalações hidráulicas aeroportos FIGURA 12 VIDRO LAMINADO FONTE NEGRO ET AL 2005 VIDRO CURVO LAMINADO Visando oferecer segurança os vidros curvolaminados proporcionam também beleza e modernidade Depois de recozidos são laminados sendo unidos por intercalcário plástico que os torna seguros Podem ser utilizados nas portas de segurança de bancos estações de autocarros coberturas As cores disponíveis são várias VIDRO CURVO Correspondendo à necessidade do seu ambiente é um vidro com um desenho moderno São aquecidos a uma temperatura de aproximadamente 650 graus e depositados em moldes de aço onde passam por um processo lento de cozedura Podem ser utilizados em indústrias de móveis e de refrigeração e podem ser vistos em incolor e em várias cores LÃ DE VIDRO Fibrocimento e Vidro 24 É produzida fazendo passar o vidro fundido através de pequenos furos ou orifícios à medida que os filetes de vidro fundido escorrem através dos orifícios eles são atingidos por jactos de ar ou vapor a alta pressão fazendo com que o produto seja produzido A temperatura do vidro a dimensão dos orifícios e a pressão dos jactos condicionam o tipo de fibra fabricada Elas podem ser longas curtas finas ou grossas As fibras são controladas em relação às dimensões e espessuras A lã de vidro é então transformada em chapas ou placas rígidas através de outro processo De seguida apresentamse três processos de produção de fibras A fibra de vidro é um material incombustível não absorvente quimicamente estável resiste ao ataque de insetos roedores e fungos As fibras de vidro são utilizadas para reforçar plásticos fitas tendo variadas aplicações Destacamse como isolante térmico e acústico e são produzidas a partir de vidros de baixa alcalinidade A lã de vidro atende aos mais exigentes requisitos do mercado Sempre proporcionando conforto ambiental e economia de energia aliados à segurança minimiza os riscos de incêndio e a sua propagação além da proteção pessoal contra altas temperaturas Encontrase na construção civil principalmente aplicada sob a forma de forros feltros para isolação de coberturas e de paredes Drywall somandose a uma completa linha de produtos destinada às construções residenciais as instalações de ar condicionado preserva a qualidade do sistema através da isolação térmica dos dutos de distribuição de ar atenuação dos ruídos gerados pelos equipamentos e até mesmo como elemento construtivo da rede de dutos É utilizada no segmento industrial na fabricação de fogões refrigeradores fornos e outros eletrodomésticos além de automóveis trens aviões etc FIGURA 13 PROCESSO DE COLOCAÇÃO DE LÃ DE VIDRO FONTE NEGRO ET AL 2005 FIBRA DE VIDRO Fibrocimento e Vidro 25 O vidro pode ser moldado em fibras de diâmetro ate de 01microm com grande comprimento Nestas condições apresenta enorme resistência a tração O processo de fabricação consiste de um tambor metálico com orifícios e que gira a alta velocidade Este tambor pode ter cerca de 100 orifícios de 1 a 2 mm de diâmetro que ficam colocados no fundo do mesmo próximo do forno Pelos orifícios escorrem os filetes que são retirados diminuindo o diâmetro e são enrolados em um cilindro FIGURA 14 PROCESSO DE COLOCAÇÃO DE LÃ DE VIDRO FONTE NEGRO ET AL 2005 Características mais importantes Leveza partes de plástico reforçadas ajudam a economizar peso comparadas às partes de aço até 30 mais leves com propriedades termomecânicas semelhantes Reciclagem Devido a métodos técnicos diferentes reciclagem de fibra de vidro é agora possível como também o reciclagem de termoplásticos ou reforços de vidro de thermoset Não apodrecimento Filamento de vidro não deteriora e não apodrece Não é afetado pela ação de insetos e roedores Baixa condutividade térmica Esta característica é altamente estimada na indústria de construção civil onde o uso de compostos de fibra de vidro torna possível eliminar passagens térmicas possibilitando economia de calor Higiene não é poroso Resistência alta a agentes químicos Quando combinada com resinas apropriadas compostos com esta característica podem ser feitos de filamento de vidro Força mecânica Filamento de vidro tem uma resistência específica mais alta resistência à tensãomassa volumétrica do que a do aço Esta característica é o Fibrocimento e Vidro 26 ponto de partida para o desenvolvimento de fibra de vidro para produzir compostos de alto desempenho Características elétricas Suas propriedades como um isolador elétrico excelente até mesmo a espessuras pequenas combinadas com sua força mecânica e comportamento a temperaturas diferentes formou a base das primeiras aplicações para o filamento de vidro Incombustibilidade Como um material mineral fibra de vidro é naturalmente incombustível Nem propaga nem mantêm uma chama Quando exposta ao calor não emite fumaça nem produtos tóxicos Estabilidade dimensional Filamento de vidro é insensível a variações em temperatura e higrometria e tem um baixo coeficiente de expansão linear Compatibilidade com matrizes orgânicas A habilidade da fibra de vidro para aceitar tipos diferentes de tamanho cria uma liga entre o vidro e a matriz possibilitando que seja combinada com muitas resinas sintéticas como também com certas matrizes minerais gesso cimento Permeabilidade de Dielétricos Isto é essencial em aplicações como radomes janelas eletromagnéticas etc Integração de funções Material composto de fibra de vidro pode ser usado para produzir partes de uma peça que integram várias funções e substituir diversas partes montadas TIJOLOS OU BLOCOS DE VIDRO São fabricados por um processo algo complexo Primeiro duas peças de vidro retangulares ou quadradas são fabricadas Essas metades são unidas por fusão a altas temperaturas sendo o ar no espaço entre os vidros evacuado de modo a criarse um vácuo Por fim as bordas são revestidas por plástico para melhor vedação FIGURA 15 TIJOLOS DE VIDRO FONTE NEGRO ET AL 2005 Fibrocimento e Vidro 27 Em obra o assentamento do tijolo de vidro fazse com argamassa à base de quatro partes de cal hidratada três partes de areia e uma parte de cimento comum Ao iniciar a aplicação deve se conferir o nível e o prumo da primeira peça Os tijolos são assentes com 1cm de distância entre eles e às paredes laterais São colocados também nas juntas de cada peça dois separadores para manter uma boa simetria As peças devem ser limpas antes que a massa fique seca e por fim fazse o reajustamento com cimento branco O limite de altura de paredes é de 250m a partir deste valor será necessário estruturar o painel Os blocos de vidros não podem estar sujeitos a cargas de construção apenas o seu peso próprio nem devem ser aplicados em locais sujeitos a impactos VIDROS DUPLOS Os vidros duplos são envidraçados termo acústicos compostos por duas ou mais chapas de vidros laminados temperados impressos refectivos ou float Os vidros e o perfil são unidos por dupla selagem A primeira feita com butil polisobutileno injectado na lateral do perfil A segunda que é externa pode ser feita com polisulfuro ou silicone estrutural Os dois vidros são normalmente espaçados de 6 8 10 12 e 20 milímetros O vidro duplo pode ser instalado em janelas fachadas portas coberturas entre outros sejam eles de madeira alumínio aço ou PVC O vidro duplo tem a característica de oferecer mais conforto ao ambiente e tem como objetivo resolver todos os problemas térmicos O vidro duplo dificulta as trocas térmicas entre os dois ambientes exterior e interior criando uma barreira ao frio e ao calor Por exemplo comparando com um vidro simples o coeficiente de calor é reduzido à metade FIGURA 16 VIDRO DUPLO FONTE NEGRO ET AL 2005 Fibrocimento e Vidro 28 O controle acústico além de tornar o ambiente mais harmonioso proporciona melhor qualidade de vida aos usuários protegendoos da possível poluição sonora Na sua composição são utilizados vidros laminados com resina acústica Proporciona uma redução de 30 a 50 decibéis Eis um dos fatores pelos quais este tipo de vidro é procurado para projetos de escolas hospitais e hotéis Devese contudo realçar que é recomendado um espaçamento entre as duas vidraças do vidro duplo o máximo possível Na verdade é mais eficaz para efeitos de isolamento acústico duas chapas de vidro simples afastadas de 7 cm caixilharia dupla do que um vidro duplo corrente VIDROS DE SEGURANÇA O vidro de segurança distinguese dos outros vidros recozidos comuns pela diferença fundamental de perante uma fratura não produz fragmentos que possam causar danos às pessoas em causa Este tipo de vidro pode dividirse em laminado temperado e aramado O vidro de segurança desenvolveuse em função de grandes avanços da indústria automobilística e em menor grau na indústria do plástico Isto fez com que toda a indústria do vidro se especializasse em vidros que tem uma capacidade diversificada de segurança Houve no vidro laminado a junção de nitrato de celulose depois o acetato de celulose e mais tarde foi e é utilizado o polivinil butiral Atualmente as instituições competentes assumem como necessário o vidro de segurança em portas de vidro laterais de vidro que possam confundirse com portas janelas baixas envidraçados de piscinas banheiras envidraçados de grandes alturas telhados vitrinas e vidraças que dão para o exterior em alguns casos entre outros FIGURA 17 TIJOLOS DE VIDRO FONTE NEGRO ET AL 2005 Fibrocimento e Vidro 29 Os vidros de segurança temperados podem ser lisos ou impressos Os lisos são o float incolor ou verde e os vidros bronze ou cinza Atualmente as cores cinza e bronze são obtidas em float Os vidros temperados impressos encontrados no mercado são o diáfano e o pontilhado É possível realizar opacação leve nos vidros temperados através de jactos de areia ou ácido hidrofluorídrico desde que o polimento atinja no máximo 03 mm de profundidade Convém ressaltar que nesses casos a resistência do vidro é consideravelmente reduzida As bordas dos vidros temperados podem ser simplesmente filetadas ou escantilhadas para aplicação em caixilhos ou lapidadas com lapidação reta ou redonda nas instalações autoportantes MATERIAIS EMPREGADOS NA FIXAÇÃO DA CHAPA DE VIDRO Massa de vidraceiro é utilizada para ligar o vidro a madeira ou ferro das esquadrias e eventualmente corrigir defeitos superficiais nas madeiras ou alvenarias que irão receber pintura É constituída por uma mistura de 180 a 200 gramas de óleo de linhaça com 1000gramas de gesso crê Quando a fixação é feita sobre ferro é conveniente que tenha um pouco de zarcão na sua constituição para que não cause ferrugem É um tipo de material que com o decorrer do tempo perde a elasticidade trinca enruga e muitas vezes soltase É um material de baixo custo por deixar muito a desejar em termos de qualidade e durabilidade Mastique é uma massa plástica de elasticidade permanente e excelente aderência e vedação É fornecida em latas ou em cartuchos que facilitam a aplicação Um cartucho rende aproximadamente 4m de junta de 1x1cm Aplicase com pistola Um material com características similares é a borracha de silicone fornecida em tubos com aplicação direta é incolor Fibrocimento e Vidro 30 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS CALLISTER W D Ciência e Engenharia de Materiais Uma Introdução John Wiley Sons Inc 2002 Associação Brasileira de Cimento Portland Tipos de cimento Disponível em httpwwwabcporgbrconteudo basicosobrecimentotiposaversatilidadedo cimentobrasileiro Acesso em 28 jul 2011 Associação Brasileira de Normas Técnicas NBR 5732 Cimento Portland comum Rio de Janeiro 1991 Associação Brasileira de Normas Técnicas NBR 5735 Cimento Portland de altoforno Rio de Janeiro 1991 Associação Brasileira de Normas Técnicas NBR 7215 Cimento Portland determinação da resistência à compressão Rio de Janeiro 1996 Associação Brasileira de Normas Técnicas NBR 11578 Cimento Portland composto especificação Rio de Janeiro 1991 OLIVEIRA HM Cimento Portland In BAUER LFA Org Materiais de Construção I 5 ed Rio de Janeiro LTC 2008 p 35 62 PETRUCCI E G R Materiais de Construção Porto Alegre Globo 1975 SILVA Moema Ribas Materiais de Construção São Paulo PINI 1985 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS Projeto 1840603 Placas planas de fibrocimento sem amianto 2006 COUTTS RSP A review of Australian research into natural fibre cement composites Cement and Concrete Composites v27 p518526 2005 GRAM HE GUT P Directives pour le controle de qualite St Gallen SkatBIT 1994 69p Serie Pedagogique TFMTVM Outil 23 SAVASTANO JR H AGOPYAN V NOLASCO AM PIMENTEL L Plant fibre reinforced cement components for roofing Construction and Building Materials v13 n8 p4338 1999 SAVASTANO JR H MALDONADO YJS JOHN VM DIAS CMR The potential of extrusion process for building fiber cement materials using FGM concept In Multiscale and functionally graded materials conference 2006 Proceeding Hononolu Hawaii October 15 th 18 th 2006 SAVASTANO JR H NOLASCO AM LUZ PHC Identificação e caracterização de resíduos agroindustriais para uso na construção civil In Encontro nacional de tecnologia do ambiente construído qualidade no processo construtivo 7 Florianópolis 1998 Anais Florianópolis AntacUFSC 1998 v 1 p 885892