Borrachas na Construção Civil

"Aplicação de manta asfáltica a partir de borracha de pneu." 

DEFINIÇÃO DE ELASTÔMERO

Um elastômero é um polímero que tem a característica de ter propriedades muito elásticas e podendo até recuperar sua forma após ter sido deformado. Mais especificamente, um elastômero é um conjunto químico constituído de milhares de moléculas chamadas monômeros que se unem para formar grandes cadeias, denominada polímeros. Estas grandes cadeias é que conferem aos polímeros flexibilidade e resistência.

Quando um elastômero é esticado, as moléculas entram em alinhamento, permitindo que se tenha uma aparência cristalina. Porém, ao cessar esta força, ele rapidamente retorna ao seu estado original de desordem elástica. Esta característica é muito importante na distinção dos polímeros plásticos dos elásticos.

A maioria dos elastômeros é formada por hidrocarbonetos, ou seja, são compostos basicamente por hidrogênio e carbono. Sua obtenção pode ser tanto naturalmente, a partir da extração do látex polisopreno oriundo da seringueira, quanto de forma “industrializada”, através da síntese do petróleo e do gás natural.

Para dar maior uso prático aos elastômeros, estas passam por um processo chamado de vulcanização – consiste na aplicação de calor e pressão a uma composição de borracha, a fim de alterar e atribuir propriedades para determinadas necessidades.  Através da aplicação de átomos de enxofre e de solventes orgânicos, o elastômero se torna mais resistente, aumenta sua capacidade de aderência, sua durabilidade e resistência à corrosão.

PROPRIEDADES DOS ELASTÔMEROS

• Propriedades mecânicas

As propriedades mecânicas dos elastômeros, ao se comparar com outros materiais metálicos, são muito mais sensíveis a alterações na temperatura.

• Propriedades térmicas

Uma vez que as propriedades mecânicas de polímeros sejam sensíveis às mudanças de temperatura, as várias seções seguintes são devotadas a discussões de características térmicas e termomecânicas destes materiais. Pontos importantes na escolha de determinados polímeros incluem a condutividade térmica e coeficientes de dilatação térmica linear.

• Resistência a intempéries e ações químicas

As características mecânicas dos elastômeros são muitos sensíveis à natureza química do ambiente, através da presença de água, oxigênio, solventes orgânicos, etc. Dentre as propriedades químicas mais importantes, estão a resistência a oxidação, ao calor, às radiações ultravioleta, a água, a ácidos e bases, a solventes e reagentes.

• Adesão e coesão

A adesão é uma propriedade da matéria pela qual se unem duas superfícies de substâncias iguais ou diferentes quando entram em contato, e se mantêm juntas por forças intermoleculares. No caso de um elastômero em relação a um substrato, relaciona-se diretamente com sua elasticidade. Se um material não adere no substrato, significa que nunca terá chance de esticar e provar que tem esta característica. Logo, conclui-se que sua elasticidade é irrelevante.

A coesão é a força molecular entre as partículas dentro de um corpo ou substância que age para uni-las. Especificamente, é a propriedade do elastômero de suportar tensões internas e deformações sem sofrer ruptura em seu corpo. A ruína por coesão pode ser causada por movimentos excessivos no corpo do elastômero.

APLICAÇÕES NA CONSTRUÇÃO CIVIL

• Impermeabilização

Impermeabilização na construção civil tem como objetivo impedir a passagem indesejável de águas, fluidos e vapores, podendo contê-los ou escoá-los para fora do local que necessitamos proteger. A importância da impermeabilização é relevada no objetivo de proteger a edificação de inúmeros problemas patológicos que poderão surgir com infiltração de água, integrada ao oxigênio e outros componentes agressivos da atmosfera (gases poluentes, chuva ácida, ozônio).

Os materiais podem ser pré-fabricados ou moldados no local ou então a utilização de materiais auxiliares, sob forma de telas, tecidos, filmes ou feltros, que são utilizados em alguns sistemas de impermeabilização, tanto pré-fabricados como moldados no local. São inseridos dentro dos materiais impermeáveis e têm função de resistir aos esforços de tração que venham a solicitar a manta ou a membrana impermeável, além de evitar o escorrimento do material e garantir a homogeneidade da espessura. Esses materiais são conhecidos como armaduras, reforços, estruturações ou armações.

Mantas sintéticas

Podem ser de dois tipos, de butil (isobutileno-isopropeno) e EPDM (etilenopropileno-dieno). Trata-se de um sistema não armado, onde a manta é aplicada sobre um berço de amortecimento, possuindo espessura variando de 0,8 a 1,0 m. A manta sintética butílica exige proteção mecânica, sendo fundamental que exista uma camada de amortecimento entre a manta e a proteção mecânica. Isto se faz necessário por que os elastômeros apresentam um comportamento inferior do que outros tipos de mantas. As mantas de butil são geralmente utilizadas com espessura muito fina, de modo que se tornam facilmente perfuradas, sendo utilizada mais restritamente. Sua aplicação se dá como impermeabilizantes de modo geral, especialmente em coberturas pré-moldadas, lajes mistas, estruturas fissuráveis, calhas, baldrames, etc.

Em geral as mantas de borracha EPDM têm boa resistência ao calor e ao envelhecimento, boa resistência à baixa temperatura e à luz solar, boa elasticidade, bom poder isolante e excelente resistência a intempéries. No que diz respeito à resistência química, destacaram a resistência à água quente e ao vapor, a muitos ácidos orgânicos e inorgânicos diluídos, a soluções salinas. As mantas de EPDM têm baixa absorção de água e é indicada para impermeabilização.

Membranas sintéticas

A membrana é o conjunto impermeabilizante, moldado no local, com ou sem armadura, podendo ser aplicada nas membranas a frio. Nas membranas sintéticas, estão as soluções elastoméricas, como a utilização de materiais mais comumentes chamados de neoprene – o neoprene é resultado de um composto de borracha sintética que possui como características principais a flexibilidade, elasticidade, resistência, proteção térmica e acústica.

A borracha líquida impermeabilizante é um impermeabilizante formulado com emulsão de elastômeros orgânicos com alto teor de sólidos. Após sua cura, forma uma membrana ou uma manta monolítica de adequada impermeabilidade, elasticidade, resistência e estabilidade físico-química.

É indicada para impermeabilização de baldrames, muros de arrimo, lajes de concreto, jardineiras, piscinas, reservatórios, áreas frias, calhas metálicas ou de concreto, paredes externas pré-moldadas de concreto, telhas metálicas, além de recuperar impermeabilização já existente, proteção de poliuretano expandido e outros.

Oferece alto poder de recobrimento, devido à elevada quantidade de sódios (65% a 70%), adequada aderência sobre diversos materiais e boa resistência a ácidos e álcalis. Atóxico e não inflamável, não agride o meio ambiente.

Manta asfáltica com polímeros

A modificação da manta asfáltica com os polímeros tem como objetivo incorporar melhores características físico-químicas ao asfalto. As principais características do asfalto polimérico são:

• maior coesão entre as partículas;
• excelente elasticidade;
• melhora a resistência a fadiga;
• melhora da resistência aos raios ultravioletas solares.

O asfalto modificado pode ser aplicado a quente ou a frio (em emulsão ou solução), mas sua maior aplicação é feita na industrialização de mantas com armaduras.

• Rejuntes

As juntas de assentamento (ou rejuntes) atuam no sentido de aliviar as tensões decorrentes não só das movimentações da cerâmica como também de todas as camadas que envolvem o revestimento. Deve oferecer relativo poder de acomodação às movimentações da base e das peças cerâmicas.

Por este motivo são utilizados alguns rejuntes flexíveis à base de cimento e elastômero. Desses, os que vêm com aditivos colantes são indicados para rejuntar porcelanatos.

Ao contrário das argamassas à base de cimento, os selantes são materiais ditos impermeáveis e flexíveis, sendo normalmente empregados produtos à base de silicones e poliuretanos (ou adiprene).

Outra propriedade dos selantes é a durabilidade, pois ela estabelece as previsões para as atividades de manutenção da fachada, uma vez que a sua vida útil é bastante inferior a dos revestimentos cerâmicos.

Para o emprego em revestimentos porosos (placas de rocha e cerâmica), recomendam-se os silicones de base neutra que, ao contrário das de base acética, não apresentam manchas provenientes de reações com os materiais porosos. O selante de silicone é utilizado em vedações de caixilhos, de peças sanitárias, rejunte de pias, de box, de banheiras, de azulejo, de piso, de pias de cozinha. Os selantes de silicone são oferecidos em várias cores, contudo não podem ser pintados com tintas acrílicas ou PVA. Já os poliuretanos apresentam uma menor disponibilidade de cores, porém podem receber pintura e não apresentam manchas.

As juntas de movimentação têm por função limitar as dimensões do painel de alvenaria a fim de que não ocorram elevadas concentrações de tensões em função das deformações intrínsecas do mesmo. Estas deformações podem ter sua origem em movimentações higroscópicas (capacidade dos materiais de absorver e liberar água), modificando o volume quando varia o conteúdo de umidade; em variações de temperatura; ou em processos químicos, como reações de expansão de materiais presentes nas juntas e ou blocos.

As juntas de movimentação apresentam dois componentes distintos: o material de enchimento e o selante, aplicado no interior e na superfície, respectivamente. Ambos devem possuir uma grande flexibilidade, a fim de não se oporem às solicitações a que estarão sujeitos, podendo ser executados com vários tipos de materiais diferentes.

O enchimento pode ser preenchido com materiais deformáveis, como espumas de polietileno expandido, cortiça, aglomerado de madeira, borracha alveolar, entre outros. Um fato importante é que esse material não se oponha a movimentação do selante superficial.

Para que a junta vedada funcione adequadamente, o elastômero deverá deformar em resposta aos movimentos de abertura e fechamento da junta, comportando-se de maneira tanto elástica quanto plástica. Os elastômeros para juntas de movimentação entre panos do revestimento nas fachadas são do tipo moldado no local e aplicados na forma líquida ou semilíquida.

Existe uma enorme variedade de revestimento que apresentam, cada um deles, propriedades únicas como porosidade, coeficiente de dilatação térmica e características de colagem ou adesão. A junta deverá ser estanque de modo a não permitir a penetração da chuva, vento, fuligem e toda sorte intempéries. Esta propriedade do elastômero, de dilatar e contrair, é função de sua elasticidade, que nada mais é do que seu poder de ser esticado e por um fator essencial que é a quantidade de polímero, além de outros fatores, como:

• baixa dureza;
• alongamento;
• capacidade de adesão;
• coesão.   

 

• Adições no concreto

O cimento Portland é um excelente material de construção devido ao seu fácil manuseio, produzindo uma massa plástica que pode ser moldada de forma e tamanho pré-determinados quando endurecido.

Entretanto, sua utilização tem demonstrado certas limitações com relação à resistência à tração na flexão, ataques de agentes agressivos, abrasão, absorção de água, entre outros. Para minimizar estes problemas, novos materiais de construção estão sendo desenvolvidos, entre eles o concreto polimérico, onde a tecnologia do concreto é combinada com polímeros. As aplicações de elastômeros para a impermeabilização do concreto são:

• impermeabilidade e resistência ao ataque de substâncias contaminantes presentes na água;
• resistência a determinados produtos químicos;
• durabilidade;
• custo acessível;
• resistência ao calor, em determinados casos.

A implementação de polímeros nos concretos pode ser feito das seguintes formas:

• Impregnação de um concreto normal de cimento Portland endurecido por monômero, seguido de polimerização, obtendo-se concreto de resina;
• Introdução direta do polímero no concreto fresco durante a mistura seguida de cura e polimerização após moldagem e adensamento;
• Mistura de monômeros com agregados, seguido de polimerização após moldagem e adensamento.

O concreto de cimento polimérico se vê mais promissor na aplicação de pisos industriais e pavimentos. Testes mostraram que um concreto com adição de estireno-butadieno, comparando-se com outro concreto de mesma trabalhabilidade, obtiveram uma relação menor de água/cimento, um concreto coeso e sua retração diminui. O que aumenta a probabilidade de um concreto com esta adição ser mais durável.

Em todos os concretos modificados com a adição, a resistência a flexão aumenta com o aumento da adição do estireno-butadieno em cerca de 35%, quando se comparadas aos concretos produzidos sem esta adição.

A absorção de água na imersão reduz-se drasticamente. A sua resistência a ácidos saiu-se muito bem, como também em hidróxido de sódio e a solventes orgânicos. Em vista destes resultados, o concreto com adição de estireno-butadieno é adequado para pisos industriais, sujeito a ação de agentes agressivos, bem como a recuperação de partes danificadas.

• Concreto DI (deformável e isolante)

O concreto DI, é um tipo especial de concreto utilizado para a construção de barreiras rodoviárias do tipo “New Jersey”, aumentando sua capacidade elástica e, com isso, absorvem mais o impacto em casos de acidentes.

O diferencial do concreto DI está em sua composição. A reutilização de pneus já sem utilidade em substituição à brita é misturada ao concreto, o que lhe confere mais resistência à compressão. Possuem característica de semirrigidez, com maior capacidade de absorver a energia do impacto das colisões de veículos, diminuindo danos físicos e materiais nos acidentes de trânsito.

• Incorporação de borracha de pneu em asfaltos

Existem dois métodos de incorporação dos pneus nas misturas asfálticas. No processo úmido são adicionadas partículas finas de borracha ao cimento asfáltico, produzindo um novo tipo de ligante denominado asfalto-borracha. No processo seco, objeto desse estudo, partículas de borracha substituem parte dos agregados pétreos na mistura. Após a adição do ligante, formam um produto denominado concreto asfáltico modificado com adição de borracha.

Muitas são as vantagens previstas em função da incorporação de borracha de pneus usados a um cimento asfáltico, dentre elas podemos citar:

• mistura final altamente resistente ao envelhecimento devido à incorporação de antioxidantes e inibidores de raios ultravioletas existentes na borracha de pneu;
• maior elasticidade da mistura, maior coesão e menor sensibilidade a temperaturas extremas;
• maior resistência ao trincamento (ruptura, fissuras, etc.);
• menor aparecimento de trilhas de roda;
• diminuição dos custos pelo aumento da vida útil do pavimento;
• possibilidade de utilizar camadas mais finas;
• redução do nível de ruído do tráfego em até 10 decibéis;
• maior resistência ao fraturamento por congelamento (climas frios);
• maior resistência à deformação permanente em altas temperaturas;
• diminuição da poluição e melhoria da qualidade ambiental;
• melhor conservação dos agregados e do cimento asfáltico.

   

• Silicones

No segmento da construção civil, o silicone pode ser aplicado em três linhas básicas: selantes, hidrofugantes e aditivos. O selante de silicone é utilizado em vedações de caixilhos, de peças sanitárias, rejunte de pias, de box, de banheiras, de azulejo, de piso, de pias de cozinha e de juntas de dilatação.

Quanto à função hidrofugante, o silicone é usado na proteção de tijolos, concreto, telhas, rejuntes e pedras naturais, impedindo a absorção de água e permitindo a saída de vapores. A novidade é um hidrofugante para ser usado em impermeabilizações externas da construção civil. Ele serve para proteção de paredes e revestimentos contra umidade, prolongando a vida útil dos materiais expostos a intempéries.

Como aditivo de tintas, o silicone funciona como ligante, reforçando a estrutura molecular, aumentando a aderência da tinta e agindo como antiespumante, evitando a formação de "bolhas" durante a aplicação.

• Muro solo-pneu

Há muitos anos que pneus inteiros ou processados são utilizados na construção civil nos EUA. Os pneus inteiros podem ser ligados por uma malha geotêxtil para contenção de encostas e áreas exposta nas margens de rodovias.

As técnicas de proteção de taludes têm evoluído significativamente nas últimas décadas, dando margem a uma série de soluções alternativas, por meio das quais os engenheiros procuraram tirar partido dos mais diversos materiais. Dessa forma, o muro de solo-pneu se enquadra como uma solução para a proteção de encostas que alia simplicidade, eficiência e custos reduzidos.

A construção desse muro é realizada em camadas. A cada camada, os pneus são cheios de material retirado no processo de definição do talude, na própria encosta. De cada pneu é retirada a aba superior, para facilitar o completo enchimento do seu corpo.

A utilização de pneu-resíduos para a construção de muros de contenção é altamente favorável do ponto de vista do comportamento mecânico da contenção e as deformações são mantidas em um nível compatível com as obras civis.

O pneu é um material que pode ser utilizado para esse tipo de obra, pois, são constituídos de borracha e são fortemente reforçados com fibras e metais, resultando em um material com elevada resistência a tensões radiais, além disso, as propriedades mecânicas dos pneus permanecem disponíveis mesmo depois de encerada a vida útil do pneu. É recomendável que os pneus a serem utilizados tenham aproximadamente o mesmo diâmetro.

Porém, dois aspectos devem ser ressaltados com relação ao material de amarração do muro: o arame confere um pequeno aumento de rigidez ao muro, porém, o custo da corda é aproximadamente cinco vezes inferior que do arame, sendo assim, a corda toma-se mais vantajosa economicamente.

Outro aspecto a ser ressaltado na construção do muro solo-pneu é a utilização dos pneus com uma das bandas laterais cortadas ou pneus inteiros. A remoção da banda lateral facilita a compactação do solo no interior dos pneus gerando um conjunto solo-pneu mais rígido. Porém o uso de pneus cortados determina a necessidade de um equipamento especifico para a retirada da banda lateral, principalmente no caso de pneus radiais (reforçados com aço). Entretanto, mesmo com esse custo adicional do equipamento a remoção da banda acelera o processo construtivo, devido a uma maior facilidade de amarração. 

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Assista a esse vídeo bastante interessante sobre a construção de edifícios através de pneus, feitas pelo empresário e borracheiro José Neto, em Goiatuba, no interior de Goiás, que há 15 anos ele usa a borracha e o aço para substituir tijolos e ferragem na construção civil. O próximo desafio é terminar a construção de um hotel, todo feito de pneus.