Os materiais de construção são materiais utilizados nos setores da construção : edifícios e obras públicas (frequentemente referidos pela sigla BTP ). Eles cobrem uma ampla gama de materiais que incluem principalmente madeira , vidro , aço , alumínio , têxteis , plásticos (especialmente isolantes) e materiais resultantes da transformação de produtos de pedreira, que podem ser mais. Ou menos elaborados (incluindo concreto e vários derivados de argila como tijolos, ladrilhos, ladrilhos e vários artigos sanitários).
Por razões de economia e face às crises ecológicas e climáticas , uma tendência geral (que também afecta a engenharia civil ) é poupar recursos naturais e energéticos e limitar as emissões de gases com efeito de estufa . Assim, no quadro do desenvolvimento de uma economia circular e de uma transição energética , surgem (ou reaparecem) novos materiais alternativos ( ecomateriais , materiais de base biológica para " edifícios de base biológica ", sedimateriais, etc.), incluindo materiais reciclados ou integração de resíduos industriais ou de construção (demolição / desconstrução, em particular há várias décadas com Cascalho de Betão Reciclado ou GBR) e Betão com conteúdo reciclado ; essas tendências logo poderão se beneficiar das contribuições da inteligência artificial e dos chamados materiais "inteligentes". A sua implementação também pode evoluir rapidamente com, por exemplo, a impressão 3D de edifícios (ou elementos pré-fabricados de edifícios e infraestruturas).
Em França , de acordo com uma Directiva Europeia que prevê a recuperação de 70% dos resíduos de construção antes de 2020, impõe-se a lei TECV, bem como o seu decreto de execução. distribuidores de materiais de construção, produtos e equipamentos de construção destinados a profissionais para organizar a coleta de resíduos de canteiros de obras (72% da massa total de resíduos produzidos na França).
A madeira , a pedra , a argila crua e a terracota são os materiais tradicionais que têm condicionado a forma de desenhar edifícios. Se as primeiras estão disponíveis diretamente no solo, a terracota é a primeira pedra artificial usada. Posteriormente, desde a Antiguidade, foram utilizados outros materiais que requerem preparação e processos de transformação complexos, como a cal ou o gesso , obtidos por aquecimento do calcário ou do gesso . Somados à pozolana ou ao tijolo triturado, eles permitiram à Roma antiga fazer o primeiro concreto à base de cal, opus caementicium . Até a revolução industrial , o ferro , o ferro fundido e o vidro eram usados apenas marginalmente.
Os templos antigos são originalmente feitos de madeira, cobertos com argila cozida brilhantemente pintada, destinada a proteger a madeira, depois gradualmente construídos em mármore (nas Cíclades ) ou em calcário cinza concha (no Peloponeso ) atingindo assim uma dimensão monumental. Nesta nova arquitectura, inteiramente em pedra, incluindo a moldura , ganham um valor puramente decorativo os elementos funcionais, como os metálicos e os tríglifos do friso dórico, que originalmente eram placas de terracota que protegiam a moldura de madeira da humidade. O mesmo vale para os cachos das colunas, que originalmente eram a amarração das colunas de madeira. O templo é revestido de azulejos, coríntios ou laconianos, retilíneos ou curvilíneos, em terracota ou pedra, entre 60 cm e 1 m , estampados com as datas das letras ou destino. Segundo o autor grego Pausânias , o inventor dos ladrilhos de mármore é um certo bizzes de Naxos. Atenção especial é dada às esquadrias reforçadas, pois suportam ladrilhos de pedra. Eles são feitos de pinheiro macedônio, carvalho do Peloponeso, cedro ou cipreste da região de Sícion ou mesmo do Egito. Carpinteiros, pintores e escultores são itinerantes. Ao contrário da imagem de mármore branco que o tempo nos deixou, os templos gregos foram pintados. Ocorre uma coloração canônica: as linhas horizontais são vermelhas, as verticais em azul ou preto-azulado, os eixos das colunas permanecem claros.
Péricles na vida de homens ilustres de Plutarco consagra o uso das seguintes matérias-primas: pedra , latão , marfim , ouro , ébano , cipreste .
Em 1859, na França, o enciclopédico de Roret menciona os seguintes materiais: pedra , cascalho , pedra de moinho , gesso , gesso azulejos , gesso , cal , argamassa , areia , cimento , pozolana , a lama , o barro , o salitre , o tijolo , os ladrilhos de cerâmica , a cerâmica , o mármore , o granito , o estuque , o arenito , o giz , o branco encher a terra forno , a madeira de carvalho , madeira de árvore , a noz , o amieiro , o linden , a bordo , o ferro , o ferro fundido , o aço , o chumbo , o estanho , o zinco , os controles , o latão (o latão ), o vermelho cobre , o país da telha , a telha Burgundy , a telha de Altkirch , o betume - asfalto , as cores , os tecidos de linho a seda e algodão , a cortina de papel , os vidros das janelas , etc.
As pedras usadas em Paris provêm das pedreiras de Bagneux, Sèvres, Vaugirard , Châtillon , Montrouge , Arcueil , Saint-Leu-d'Esserent (a Pedra de Saint-Leu ), L'Isle-Adam , Conflans-Sainte-Honorine , Gentilly , Nanterre , Montesson , Saillancourt , perto de Meulan , Louvres , Tonnerre e Château-Landon .
A partir da revolução industrial , e especialmente a partir do XIX ° século, o alcance de determinados materiais, como ferro, ferro fundido, o aço ou o vidro , com um monte de combustíveis fósseis , mudança para a construção.
Ocorre então uma mudança na construção quando cessa o uso da pedra natural como material estático. Coincide com o surgimento do concreto de cimento e mais geralmente de pedras artificiais (tijolos, blocos, etc.), menos caro de produzir, mais fácil de usar.
Novos materiais de construção estão surgindo como resultado dos avanços na química e na ciência dos materiais . A partir da década de 1930, os plásticos, baseados na exploração de derivados do petróleo , criaram novos materiais por síntese química , os plásticos , cuja grande adaptabilidade (leveza, resistência, deformabilidade, facilidade de limpeza) fez sucesso em muitas áreas incluindo a construção.
Isso levanta a questão, pela primeira vez na história, do ciclo de vida destes materiais, no final da sua conservação, reciclagem ou destruição, uma vez que estes materiais não existem no seu estado natural, não existem. Não sendo biodegradável e tendo um caráter mais ou menos prejudicial.
Existe uma estreita correlação entre o produto nacional bruto (PNB) de um país e seu consumo de polímeros .
Parte do atual trabalho de pesquisa em materiais visa produzir materiais mais eficientes, com menor custo de energia e menor impacto ambiental . Por outro lado, um certo interesse popular retorna aos materiais tradicionais originais.
A impressão 3D de grandes volumes, o BIM , os materiais inteligentes , a cidade inteligente exigem novos materiais e / ou alternativas cujo desenvolvimento é muitas vezes dificultado pela falta de padrões e, às vezes, de feedback .
Aprendizado de Máquina (Aprendizado de Máquina ) e várias ferramentas já disponíveis para modelagem de otimização complexa e suporte à decisão, por exemplo com base em Algoritmos Genéticos (GA) e Programação Genética (PG e MGGP para programação genética multigênica são propostas, por exemplo, por Sadok em 2016 para ajudar desenvolver essas novas abordagens (materiais / formulação, redes inteligentes, meios de implementação, etc.)
Quer os classifiquemos de acordo com sua estrutura atômica ou de acordo com uma classificação de design , chegamos aproximadamente a uma classificação que se parece com esta:
Nas economias rurais e agrícolas que até XVII th século, o lote de 80% da população francesa (ou 16 milhões. O declínio começou com a revolução industrial e, especialmente, a partir do XIX ° século. Em 1968, apenas 15% da população ainda make viver da agricultura.), a construção de edifícios está intimamente ligada ao terroir :
Ainda cedo XIX th século, em todas as localidades nem sempre encontrar todos os materiais que seriam necessários, ou o melhor deles em outro lugar. Às vezes nos falta totalmente um ou outro, seja porque as florestas estão longe e a madeira rara e cara; esta é a pedra lapidada cujas pedreiras só podem ser encontradas a grandes distâncias e que deve ser dispensada por falta de meios suficientes; noutros locais faltam entulhos, bem como areia e cascalho, ou ainda faltam ladrilhos . Deve ser substituído por lava ou telhas ou outros materiais, etc. O proprietário que deseja construir deve saber quais os materiais disponíveis, seu preço e transporte, sua fabricação e, finalmente, saber a melhor forma de utilizá-los. Os materiais mais necessários são madeira , ferro , pedra , terra , areia . Com a terra fazemos tijolos , ladrilhos , ladrilhos , cimento , adobe . Com as pedras se faz cal , que com a areia produz argamassas quase sempre indispensáveis. No entanto, as argamassas também são feitas com uma espécie de argila (A loam) que tem muita aderência e por vezes dispensamos totalmente a argamassa que produz paredes secas boas para vedações mas passíveis de reparação.
Todas essas escolhas são ditadas pela economia. Por economia, falamos da circunspecção sábia e iluminada, por meio da qual se atinge o seu objetivo com o menor custo possível, sem comprometer a integridade ou a conveniência de qualquer parte do trabalho.
A revolução industrial é caracterizada pela transição de uma sociedade predominantemente agrícola e artesanal para uma sociedade comercial e industrial cuja ideologia é técnica e racionalista. Um modelo de sociedade então se desenvolve no modelo de crescimento . Crescimento populacional, crescimento dos meios de produção, crescimento do consumo de matérias-primas ( carvão e minério de ferro primeiro), crescimento dos meios de comunicação, bem como o gosto pela exploração que se expressa a partir de 1851 nas exposições universais .
Com a Ferrovia , a extensão da oferta das regiões está aumentando. A exploração intensiva dos combustíveis fósseis, a máquina térmica , permite assim o transporte de materiais a grandes distâncias por estrada, via fluvial e por mar.Em Paris, por exemplo, as pedreiras históricas - as catacumbas - são abandonadas. Os calcários oolíticos da Borgonha ou da Lorena competem com as pedras que a navegação traz das pedreiras terciárias de Île-de-France e Vexin . No XX th século, na Europa, vamos olhar para os blocos de construção de cada vez mais distantes: China, Vietnã , etc.
O progresso da química , o desenvolvimento de fornos industriais, conduzem a novos materiais consumidores de energia ( aço , concreto de cimento ), ou deslocam os campos de aplicação de certos materiais que eram usados apenas marginalmente na produção. Os polímeros são quase inteiramente de origem petroquímica. Paradoxalmente, a crise do petróleo de 1973 favoreceu seu desenvolvimento, pois o custo energético de sua produção é significativamente inferior ao dos materiais tradicionais.
End XX th século, os choques do petróleo repetidamente, tomando consciência ecológica consecutivo em mudanças climáticas, levar a reconsiderar alguns destes materiais para o seu impacto ambiental . A energia incorporada , a quantidade de energia necessária para o ciclo de vida de um material ou produto - produção, extração, transformação, fabricação, transporte, implantação, uso, manutenção e reciclagem - é um indicador criado para esse fim.
A história está repleta de desastres de saúde. As doenças praga e pestilentos foram erradicadas do XIX ° século, melhorando a higiene incluindo higiene, água potável, ventilação , etc. ) O chumbo, cujos casos de intoxicação são observados desde a antiguidade até os dias atuais (Ver História de envenenamento por chumbo ), será encontrado usado em cachimbos (dará seu nome ao encanador ) ou em pinturas ( chumbo branco ). Apesar da proibição do chumbo em tintas e gasolina em muitos países, casos graves de envenenamento por chumbo persistem na maioria das grandes cidades (antigos assentamentos) e regiões industriais.
O desenvolvimento relativamente recente (início XIX th século) dado a produtos químicos sintéticos têm levantado novas preocupações. A química é um progresso extremamente quantitativo com Antoine Lavoisier que foi promovido à ciência exata (subsistente aceito por crenças comuns até 1850, os alquimistas continuando a busca pela pedra filosofal e continuando a alquimia em uma forma esotérica ). A química analítica então disseca a matéria e, sem cautela, rapidamente encontra aplicações industriais para os compostos que a descobriram. Já em 1800, por exemplo, gases manufaturados eram usados como gás de iluminação em todas as grandes cidades. O principal deles, um gás obtido pela destilação do carvão , é uma perigosa mistura de sulfeto de hidrogênio , monóxido de carbono e metano - no início do século XX os usuários ainda se queixam de odores, dores de cabeça e vômitos causados pelo gás - e leva à generalização da ventilação nos apartamentos. O gás de carvão foi "felizmente" substituído em todas as suas aplicações pela eletricidade a partir de 1880 e pelo gás natural a partir de 1945.
Debates mais recentes dizem respeito à toxicidade do pentaclorofenol e lindano , usados no tratamento de madeira, piretróides , repelentes de traça usados em tapetes de lã, bifenilos policlorados (PCBs) e formaldeídos , compostos orgânicos voláteis , tolueno (ver Envenenamento de tolueno ) e xileno clorado hidrocarbonetos usados em colas, vernizes, tintas, diluentes e decapantes, etc.
O uso anterior de clorofluorcarbonos (CFCs) pelo ar condicionado da indústria contribuiu em grande parte para a destruição gradual da camada de ozônio , o papel protetor é fundamental para os seres vivos. Observado no final da década de 1970 , o que foi chamado de “buraco na camada de ozônio” deu origem ao primeiro protocolo ambiental a alcançar a ratificação universal, o Protocolo de Montreal , em 1985: seu objetivo é reduzir e, eventualmente, eliminar completamente as substâncias que reduzem a camada de ozônio .
O amianto está proibido na França e em outros países desde 1996 após o escândalo do amianto , mas Quebec continua, após um acordo com produtores canadenses de amianto, para promover o uso garantido.
Todas as atividades de cloro industrial estão atualmente sob escrutínio. Na indústria de resinas, o PVC é o produto mais seriamente considerado, pois é o maior consumidor de cloro industrial.
Famílias inteiras de produtos químicos são ou devem ser testados para ver se eles perturbam ou não o sistema hormonal humano ou outras espécies ( desreguladores endócrinos ), como bisfenol A , abundante em policarbonatos , ou como ftalatos generalizados como plastificante de PVC e vários plásticos , como nonilfenol (aditivo para polímeros como poliestireno e PVC).
Um debate diz respeito à avaliação dos riscos associados à exposição a campos eletromagnéticos .