Polímeros na Construção Civil

De fácil aplicação e acabamento fosco. A tinta esmalte é uma tinta 

á base de resinas  sintéticas e polímeros.

• Nas últimas décadas, os polímeros têm sido cada vez mais solicitados na Construção Civil, e de forma concomitante, a eficiência desses materiais está invadindo os projetos de edifícios, buscando substituir materiais considerados até então, de maior nobreza como o aço, a madeira, o barro e o concreto na execução das obras. 

Para ter-se ideia da importância dos polímeros (plásticos) na construção civil, estes materiais detêm seu segundo maior mercado neste setor, perdendo apenas para o de embalagens, quanto à utilização como matéria-prima. Os polímeros desempenham um papel de importância crescente na construção civil, quer quantitativa quer qualitativamente. 

• Os materiais plásticos têm um leque vasto de aplicações, por exemplo, o revestimento de pavimentos, acabamento interior de paredes, canalizações, artigos sanitários, colas e mastiques, estores, corrimãos, acessórios de iluminação, puxadores, fechos, caixilharias ou em cofragens. 

No início do século XX, ficou provado que alguns materiais, produzidos pela Química incipiente do final do século e que até então eram considerados como coloides, consistiam na verdade de moléculas gigantescas, que podiam resultar do encadeamento de 10.000 ou mais átomos de carbono. 

• Quando suas estruturas químicas não apresentavam unidades estruturais regularmente repetidas, essas moléculas foram chamadas macromoléculas. Os memoráveis trabalhos de Staudinger, considerado pai dos polímeros, corroborados pelas investigações de outros pesquisadores, como Mark e Marvel, comprovaram que a natureza dessas macromoléculas era semelhante à das moléculas pequenas, já conhecidas, e possibilitaram o desenvolvimento dos materiais poliméricos de modo muito acentuado (Mano, 2000). 

O primeiro polímero sintético foi produzido por Leo Baekeland em 1912, obtido pela reação entre fenol e formaldeído. Essa reação produzia um produto sólido (resina fenólica), hoje conhecido por baquelite, termo derivado do nome de seu inventor (Canevarolo, 2002). Muitos dos plásticos, borrachas e materiais fibrosos que nos são úteis nos dias de hoje consistem em polímeros sintéticos. De fato, desde o fim da Segunda Guerra Mundial, o campo dos materiais foi virtualmente revolucionado pelo advento dos polímeros sintéticos. 

• Os materiais sintéticos podem ser produzidos de maneira barata, e as suas propriedades podem ser administradas num nível em que muitas delas são superiores às suas contrapartes naturais (Callister, 2002).

Propriedades dos Polímeros:

• A palavra polímero origina-se do grego poli (muitos) e mero (unidade de repetição). Assim, um polímero é uma macromolécula composta por muitas (dezenas de milhares) de unidades de repetição denominadas meros, ligados por ligação covalente. 

A matéria-prima para a produção de um polímero é o monômero, isto é, uma molécula com uma (mono) unidade de repetição (Canevarolo, 2002). Dependendo do tipo de monômero (estrutura química), do número médio de meros por cadeia e do tipo de ligação covalente, poderemos dividir os polímeros em três grandes classes: 

1. Plásticos, Borrachas (ou Elastômeros) e Fibras (Canevarolo, 2002). 
2. Uma classificação mais abrangente cita ainda os Revestimentos, os Adesivos, as Espumas e as Películas (Callister 2002). 
3. Muitos polímeros são variações e/ou desenvolvimentos sobre moléculas já conhecidas podendo ser divididos em quatro diferentes classificações (Canevarolo, 2002): 

• Quanto à estrutura química; 
• Quanto ao método de preparação; 
• Quanto ao comportamento mecânico;
• Quanto ao desempenho mecânico

Propriedades dos Mecânicas:

• As propriedades mecânicas dos polímeros são especificadas através de muitos dos mesmos parâmetros usados para os metais, isto é, o módulo de elasticidade, o limite de resistência à tração e as resistências ao impacto e à fadiga, sendo que para muitos polímeros, utiliza-se de gráficos tensão deformação para a caracterização de alguns destes parâmetros mecânicos. 

Propriedades dos térmicas:

• Além das propriedades térmicas que caracterizam os polímeros como termoplásticos ou termofixos e das transições térmicas dos polímeros, pontos importantíssimos na escolha dos materiais adequados para a aplicação como materiais de engenharia, citados nos itens anteriores, destacam-se a baixa condutividade térmica e altos coeficientes de dilatação térmica linear quando comparados a materiais não poliméricos, quatro a cinco vezes maiores, da ordem de 0,2 a 2,3 x 10-4 ºC-1 (Mano, 2000).

Propriedades dos Óticas:

• A principal propriedade ótica a ser considerada neste trabalho é a transparência, apresentada por polímeros amorfos ou com muito baixo grau de cristalinidade, quantitativamente expressa pela transmitância (razão entre a quantidade de luz que atravessa o meio e a quantidade de luz que incide perpendicularmente à superfície, podendo alcançar até 92% nos plásticos comuns). Materiais poliméricos muito cristalinos tornam-se translúcidos ou semitransparentes, ou mesmo opacos.

Resistência a intempéries e ações químicas:

• As características mecânicas dos polímeros são muito sensíveis à natureza química do ambiente, ou seja, na presença de água, oxigênio, solventes orgânicos, etc. (Callister, 2002). 

Dentre as propriedades químicas mais importantes estão a resistência à oxidação, ao calor, às radiações ultra-violeta, à água, a ácidos e bases, a solventes e reagentes (Mano, 2000), conforme descrito a seguir:

• Oxidação: Resistência aumenta em macromoléculas apenas com ligações simples entre átomos de carbono. Ex: PE, PP. Resistência é menor particularmente em borrachas rompendo as cadeias e na presença de ozônio. Ex: devido a centelhas elétricas nas imediações de tomadas se forma ozônio.
• Calor: Resistência é maior abaixo da temperatura de transição vítrea. Resistência é menor frequentemente com a presença de oxigênio pela ruptura das ligações covalentes dos átomos nas cadeias macromoleculares. Ex: PVC. 
• Raios Ultra-Violeta: Resistência é menor em macromoléculas com dupla ligação entre átomos de carbono. Ex: Fissuras e rachaduras com a fragmentação do PP ou LDPE, expostos à luz do sol.
• Umidade: Polímeros que absorvem água sofrem alteração de volume, podendo aumentar o peso do material. Resinas fenólicas, por exemplo, no caso de cura incompleta dos laminados, incham, mudam de tamanho e sofrem de laminação.
• Ácidos: O contato com ácidos em geral, em meio aquoso, pode causar a parcial destruição das moléculas poliméricas. Ex: Resinas melamínicas e produtos celulósicos sofrem alteração em meio ácido mesmo diluído.
• Bases: Soluções alcalinas, usualmente aquosas, em maior ou menor concentração, são bastante agressivas a polímeros cuja estrutura apresente certos agrupamentos como carboxila, hidroxila, fenólica e éster. Ex: Resinas fenólicas e epoxídicas.

Solventes e Reagentes: Quando as moléculas do solvente são mais afins com as do polímero do que com elas próprias, podem penetrar entre as cadeias macromoleculares, gerando interações físico-químicas. Forças inter-moleculares como pontes de hidrogênio, ligações dipolo-dipolo ou mesmo forças de Van der Waals, permitem a dispersão, a nível molecular, dos polímeros, isto é, sua dispersão.

As resinas epóxi Sílex são utilizados em manutenção industrial e como adesivo, 

calafetante, solda a frio etc.

Principais aplicações dos polímeros na construção civil:

Instalações hidráulicas prediais:

• A qualidade das instalações hidráulicas prediais, no seu conceito mais amplo, é fundamental para a qualidade da edificação como um todo. O usuário final deseja que a instalação hidráulica predial possa suprir as suas necessidades com baixo custo, durabilidade, manutenção fácil e barata. 

Por outro lado, o construtor ou o empreendedor de uma edificação deve procurar componentes e sistemas com qualidade, baixo custo, facilidade de execução e também de manutenção. (Manual OPP/TRIKEM, 1998, p. 08). 

• Os polímeros podem ser usados para instalações prediais de água, esgoto sanitário e captação e condução de águas pluviais. Em instalações hidráulicas prediais de água, há uma utilização cada vez maior dos seus componentes produzidos em polímeros. No caso do PVC (poli cloreto de vinila), segundo o manual TRIKEM (1988), é utilizado basicamente para a condução ou manuseio de água à temperatura ambiente e no caso da condução de água quente são indicadas às tubulações de CPVC (poli cloreto de vinila clorado), semelhante ao PVC, porém com maior estabilidade em relação à água quente. 

As tubulações baseadas em PVC são indicadas para aplicações em edificações residenciais, comerciais e industriais. Segundo ACETOZE (1996), e VANDERGORIN (1987) as características dos componentes, em PVC, são que estes possuem juntas estanques (soldadas ou rosqueadas), tem menor custo de material e de mão-de-obra em relação aos materiais tradicionalmente utilizados, são resistentes à corrosão, a lisura das paredes internas resulta em maior velocidade do fluxo e menos formação de depósito, não são condutores de eletricidade, coeficiente de expansão térmica muito maior que outros matérias, são praticamente imunes ao ataque de bactérias e fungos, possuem densidade menor que materiais tradicionais como cerâmica e ferro galvanizado.

Instalações elétricas:

• Dentre os componentes elétricos, podem ser citados os eletrodutos para a passagem de fios e cabos, internamente às paredes das construções; perfis para instalações elétricas aparentes; fios e cabos com isolamento; e componentes terminais da instalação (caixas, espelhos, tomadas, interruptores e outros). 

Estes componentes elétricos são bastante difundidos por permitir um bom isolamento elétrico e por minimizar os efeitos de curto circuito originados dos fios descascados. Há ainda, os dutos e sub-dutos responsáveis pela passagem de calor. 

• Os polímeros mais largamente empregados para confecção destes materiais são: PVC (poli cloreto de vinila), PS (poliestireno), PE (polietileno), PP (polipropileno), PPO (polióxifenileno) e o PCTFE (politrifluorcloroetileno). O PVC é o único polímero aplicado na produção de todos os componentes elétricos; enquanto que o PS é aplicado com maior constância em cabos elétricos; o PE e PP em isolamento de cabos elétricos; o PPO em relés e interruptores e o PCTFE em diversos componentes para equipamentos elétricos. Os fios são filamentos formados por um condutor e os cabos, formados por vários condutores. 

No caso destes componentes em PVC, podem ser utilizados em instalações elétricas, telefônicas, antenas de televisão e FM, localizados em edificações residenciais, comerciais e industriais e subestações transformadoras. Os eletrodutos poliméricos são destinados ao alojamento e proteção dos fios elétricos e podem ser rígidos ou flexíveis e possuem em comum a elevada resistência à compressão, o que permite que sejam embutidos em lajes, paredes e pisos.

• Os dutos e sub-dutos de PVC são utilizados em instalações subterrâneas de redes elétricas e de telefonia, ou seja, têm a função de proteger cabos e fibras óticas. Conforme já mencionado existem ainda outros componentes como os relés e interruptores normalmente confeccionados em PPO.

A sustentabilidade dos polímeros na construção civil:

• Atualmente está sendo dada muita ênfase à preservação e conservação do meio ambiente como forma de garantir um desenvolvimento sustentável. Entre os diversos danos causados ao meio ambiente, um está relacionado com os resíduos plásticos. 

Esses resíduos em geral, levam muito tempo para sofrerem degradação espontânea e, quando queimados, produzem gases tóxicos. Os polímeros correspondem a 8% em massa do resíduo sólido urbano e 20% em volume deste mesmo universo segundo Agnelli (1996). 

• Os tipos de polímeros mais encontrados entre os resíduos estão o poli(cloreto de vinila) (PVC), o poli(tereftalato de estireno) (PET), o polietileno de alta e baixa densidade (PEAD), o poli(propileno) (PP), e o poli(estireno) (PS). 

Embora a indústria de embalagem seja a maior produtora de resíduos poliméricos encontrados dentro dos resíduos sólidos urbanos, a construção civil vem encontrando espaços para reutilização de materiais poliméricos provenientes de outras indústrias. É o caso do (PET) que depois das roupas, as garrafas usadas agora viram insumo para tintas, e até inusitado tubo para esgoto predial, além de revestimento. 

• Variedade de plástico mais procurado para revalorização, o PET descobre novas vocações num ritmo acelerado. Consolidado em diversos segmentos de mercado, o de vestuário inclusive, o PET reciclado avança agora na fabricação de tintas, tubos, pisos e revestimentos. Estes estudos ainda são recentes, e carentes de resultados comparativos entre materiais já consagrados no mercado e utilizados para a mesma finalidade. 

Entretanto, no caso da produção de tubos para esgoto predial, já existem empresas que detêm conhecimento e técnicas para fabricação deste componente a partir de (PET) reciclado, e que atendam as exigências encontradas na norma brasileira NBR 5688-99. Outras oportunidades de reciclagem vêm sendo exploradas dentro da construção civil, como a estudada pelo professor D’Abreu da Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro, que pretende substituir a areia utilizada na construção civil pelo plástico triturado. Segundo o professor D’Abreu, as primeiras experiências nesse sentido são promissoras. 

• O principal motivo para se adotar de vez a prática da reciclagem, na opinião de D’Abreu, é a causa ecológica. "O plástico, por exemplo, vem do petróleo e a areia que pretendemos substituir é tirada dos leitos dos rios. Com isso, a natureza é menos agredida", ensina. 

O PVC, um dos polímeros mais utilizados dentro da construção civil, principalmente para a fabricação de tubos e conexões hidráulicos para instalações prediais, também é passível de reciclagem, embora este polímero não gere volumes grandes de resíduo. Os resíduos de PVC representam em média 0,8% do peso total do lixo domiciliar. 

• Isso ocorre porque o PVC é mais utilizado em produtos de longa duração, como tubos e conexões, fios e cabos para a construção civil segundo o Instituto do PVC. O PVC reciclado tem diversas aplicações. É utilizado na camada central de tubos de esgoto, em reforços para calçados, juntas de dilatação para concreto, perfis, cones de sinalização, etc. 

Embora seja muito importante utilizarmos materiais reciclados dentro da construção civil, um estudo de sustentabilidade do material envolve mais do que isto. Precisamos estar preocupados com a durabilidade do material, os impactos causados pela sua extração do meio ambiente, e sua industrialização. 

• Podemos dizer que o ciclo de vida deste material é muito importante quando pretendemos compara-lo a outros materiais. Em algumas aplicações, a utilização dos polímeros apresenta enormes vantagens a materiais mais tradicionais por sua durabilidade. Este é o caso do PVC. Segundo o Instituto do PVC este polímero apresenta ciclos de vida útil longos, que estão associados às suas aplicações. 

Podem ser divididos da seguinte forma: 12% dos produtos têm vida útil de até 2 anos, como as embalagens; 24% de 2 a 15 anos, como produtos utilizados na indústria automobilística e 64% de 15 a 100 anos, como produtos da construção civil. 

• Quando aplicado em tubos e conexões, apresenta uma vantagem em relação aos tubos de aço galvanizado, porque não são passíveis de oxidação. Como se encontram normalmente protegidos pela estrutura dos imóveis, estão livres das ações das intempéries o que prolonga suas características por muitos anos. 

Não podemos esquecer que o PVC, dentre todos os materiais usados na fabricação de esquadrias e portas é o único que não necessita de camada de proteção frente aos ambientes agressivos. O alumínio necessita de uma camada de anodização, a madeira precisa ser envernizada e o ferro precisa de pintura. 

• Os sistemas de pintura aplicados na madeira e no metal para garantir sua preservação e durabilidade são, em geral, à base de solvente, e levam para a atmosfera materiais voláteis, prejudiciais a natureza e a nossa saúde, como é o caso do xileno ou da águarraz encontrados em muitas formulações. 

As tintas apresentam uma parcela de materiais poluentes em sua formulação, sendo os principais os solventes, coalescentes, plastificantes, e os biocidas, que são os materiais lixiviados para o ambiente com maior facilidade. 

• Entretanto o polímero empregado na formação de filme das tintas não é um potencial gerador de impacto ambiental, considerando somente a aplicação do produto. Entretanto a aplicação da tinta gera um desperdício considerável nos canteiros de obra. 

Os valores encontrados em pesquisas são médios, porque as faixas de variação entre canteiros são muito grandes. Entretanto a conscientização da mão de obra quanto à diminuição do desperdício de materiais é muito importante para a diminuição destes valores

O Plastico:

• O plástico é um tipo de polímero sintético, similar em muitos aspectos às resinas naturais encontradas em árvores e outras plantas. A palavra polímero tem origem no grego: poli significa muitas e mero significa parte ou unidade. 

Os plásticos são produzidos a partir de monômeros, a unidade química básica que forma os polímeros. Mono significa um, o que explica a definição de monômero como unidade, ou parte fundamental para a existência de um polímero. Para se sintetizar um polímero é necessário combinar muitos monômeros.

• O termo polímero é aplicado quando há pelo menos 50 monômeros unidos uns aos outros por ligações covalentes numa cadeia, sempre com a participação de carbono e hidrogênio, no caso de polímeros orgânicos. Pode-se dizer, ainda, que polímeros são macromoléculas que consistem de unidades químicas repetidas, ligadas umas às outras. Quando é necessária uma diferenciação, o termo copolímero é utilizado para definir aqueles materiais que apresentam dois ou mais tipos diferentes de monômeros.

Os polímeros orgânicos são compostos de estruturas complexas que se unem em longas cadeias moleculares que podem ser moldadas, extrudadas, modeladas em vários formatos e transformadas em filmes ou em filamentos para serem usadas como fibras têxteis.

• Inicialmente eram conhecidos apenas os polímeros naturais, encontrados na natureza, como a celulose, o algodão e as resinas de origem natural. Depois vieram os polímeros naturais modificados, como a borracha vulcanizada. Os polímeros sintéticos, ou plásticos, como são usualmente chamados, começaram a ser desenvolvidos no final do século XIX, e ganharam grande importância na indústria, constituindo uma nova classe de materiais.

A resina é o material de base do polímero, e pode receber diversos aditivos, carga ou enchimento, para formar o produto chamado de plástico. O termo plástico frequentemente se confunde com polímero, embora esta identificação não seja rigorosa. O nome plástico vem do grego plastikós, que significa "adequado à moldagem". Nem todos os polímeros sintéticos são plásticos devido ao seu comportamento mecânico, e por isso não deveriam ser considerados "plásticos".

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