PATOLOGIAS EM PISOS INDUSTRIAISEM PISOS INDUSTRIAIS - ANAPRE

PATOLOGIAS EM PISOS INDUSTRIAIS Marcel Aranha Chodounsky Dezembro / 2010

Importância â dos Pisos Industriais 9

Elevado custo de construção 9 15 a 35% do d valor l da d obra b

9

Elevado custo de manutenção ç e reparo p 9 Interrupção parcial da atividade (produtiva (produtiva//logística)

9

Grande evolução tecnológica 9 9 9 9 9

Modelagem de cálculo Fibras estruturais (metálicas e sintéticas) Pisos no sistema “joint “joint less” less” (25 m x 25 m, 35 m x 35 m) Pisos protendidos (25 m x 100 m, 50 m x 80 m) Novos revestimentos superficiais / Pisos decorativos

Importância â dos Pisos Industriais

Patologias – Importância â do tema Pisos de concreto

sem revestimento

própria superfície do concreto fica sujeita as solicitações das cargas (desgaste por abrasão, impacto, etc.) desgaste prematuro, uma fissuração acentuada e o empenamento t das d bordas, b d podem d reduzir d i seriamente i t o valor estético e funcional do piso.

Patologias – Importância â do tema Da mesma forma, a umidade ascendente pode conduzir a redução d ã da d vida id útil ú il de d um revestimento, i ficando fi d a superfície sem proteção.

Recalques imediatos ou lentos, também podem trazer grandes transtornos para utilização da instalação comercial ou industrial, gerando enormes prejuízos operacionais e logísticos. logísticos

Patologias Foco na redução de custo e não na qualidade

Falta de controle tecnológico

Contratos inadequados e Mau uso

Especificações inadequadas q

Falta de projeto

Procedimentos executivos inadequados

PATOLOGIAS

Ausência de normas

Principais patologias 9

Fissuração (por retração)

9

Esborcinamento de juntas

9

D Desgaste t por abrasão b ã

9

Problemas relacionados à umidade ascendente

9

Empenamento das bordas (curling (curling))

9

D l i ã (delamination Delaminação d l i ti ) delamination)

9

Borrachudo (crusting (crusting))

Fissuração – Esborcinamento – Desgaste por abrasão Umidade ascendente – Empenamento – Delaminação – Borrachudo

Há dois tipos de fissuras em pisos de concreto: fissuras estruturais 9 fissuras de retração 9

diferem entre si, quanto as suas causas e suas conseqüências na vida útil da estrutura.


Fissuração por retração Tipos: 9 9 9

Fissuras de retração plástica

Fissuras de retração hidráulica

Microfissuras i fi tipo i “pé“pé “ é-de d -galinha” deli h ”


Fissuração por retração plástica fissuras

juntas


Fissuras de retração plástica Surgem na superfície do concreto ainda fresco ( fase (na f dde enrijecimento, ij i t o concreto t é bastante b t t susceptível tí l à fissuração devido a sua baixíssima resistência)

rápida perda de umidade induzida por uma combinação de fatores qque inclui: a temperatura p do ar e do concreto umidade relativa do ar velocidade do vento


Fissuras de retração plástica


Fissuras de retração por secagem

fissuras

juntas


Fissuras de retração por secagem Causas usuais: 9

concretos com características de elevada retração

9

quantidade e posicionamento inadequados das juntas

9

armadura d iinsuficiente fi i ou mall posicionada i i d

9

atraso no corte / protensão


Fissuras de retração por secagem Causas usuais: cura deficiente 9 vinculação da placa em elementos rígidos 9

9 crítico em pisos protendidos ou pisos tipo “joint “joint less” less” 9

grande variação da espessura da placa 9 altera pposição ç das armaduras 9 seção enfraquecidas fora da posição das juntas 9 aumento do atrito da placa com a base






Fissuras de retração por secagem g


Fissuras de retração por secagem g


Fissuras de retração por secagem Cura

úmida ou química q

não elimina a retração apenas retarda sua ocorrência

ª Apesar da cura não eliminar a retração, ela é fundamental para a redução dos seus efeitos (fissuração). (fissuração)


Armadura de combate à retração A armadura de retração, composta por barras ou tela soldada, deve ser posicionada próximo à face superior da placa, a menos de 5 cm da superfície, a fim de permitir adequado controle da fissuração.

Ytterbergg ((1987))[1] sugere g uma taxa mínima de armadura de 0,15%, , , de forma a minimizar bastante o risco de empenamento. [1] Robert F. Ytterberg: Ytterberg: Shrinkage and Curling of Slabs on Grade – Part I of III (Shrinkage problems: causes and cures), Concrete International, April, 1987.


Armadura de reforço


Armadura de reforço


Correção


Microfissuras tipo “pé“pé-dede-galinha” Essas fissuras, conhecidas às vezes como fissuras “pé“péde--galinha” (em inglês, chamadas de crazing cracks), de cracks), são caracterizadas por apresentarem: pequena profundidade (fissuras superficiais com profundidade inferior a 3 mm) 9

9

abertura reduzida (microfissuras)

9

pequeno espaçamento t entre t sii (cerca ( de d 50 mm))


Microfissuras tipo “pé“pé-dede-galinha”


Microfissuras tipo “pé“pé-dede-galinha” Na maioria das vezes são pouco visíveis, sendo melhor notadas durante a secagem da superfície após sua molhagem. Tornam--se bastante visíveis com o tempo, em pisos Tornam expostos a sujeira excessiva pois há acúmulo de pó nas microfissuras que ficam, então, ressaltadas do restante do piso.


Microfissuras tipo p “pé“pé p -dede-ggalinha” Apesar da má aparência e da má impressão que causa ao usuário á i do d piso, i esse tipo ti de d fissuração fi ã não ã acarreta t em comprometimento estrutural da placa e não necessariamente indica o início de uma deterioração do piso. (ACI 302, 2004) 2004)[1] (PCA, 2001) 2001)[2] [1]

American Concrete Institute ACI 302.1R302.1R-04: Guide for Concrete Floor and Slab Construction – Causes of floor and slab surface imperfections p (chapter ( p 11). )

[2]

James A. Farny Farny:: Concrete floors on ground – Problems, maintenance and repair (chapter 10). PCA Portland Cement Association, Skokie, 2001.


Microfissuras tipo “pé“pé-dede-galinha” O desempeno contínuo, principalmente com acabadoras mecânicas, induz a subida excessiva de material fino (essencialmente cimento) à superfície, o que torna essa região do concreto mais susceptível à retração e à fissuração.


Microfissuras tipo “pé“pé-dede-galinha” Entretanto, sabesabe-se que outros fatores podem contribuir para a ocorrência ê i das d fissuras fi tipo ti “pé“pé “ é-de d -galinha”: deli h ” 9 9 9 9

condição de exposição (baixa umidade relativa do ar, elevada temperatura do ar e do concreto, concreto exposição direta ao sol e vento); operações de acabamento (trabalho excessivo de desempeno e aspersão de água no piso durante o acabamento); concretos com elevados teores de finos e agregados com excesso de impurezas (torrões de argila e material pulverulento); cura deficiente (atraso da cura, ciclos de secagem e molhagem e utilização de água com temperatura muito inferior a do concreto). concreto)

Esborcinamento

Fissuração – – Desgaste por abrasão Umidade ascendente – Empenamento – Delaminação – Borrachudo

Esborcinamento de Juntas Quebra das bordas das juntas causada pelo impacto das rodas de veículos ou esmagamento no interior da junta de materiais incompressíveis: 9

ausência ou perda do selante

9

tipo de selante inapropriado (selamento (selamento x proteção)

9

forma incorreta de tratamento

9

movimentação relativa entre as placas

Esborcinamento

Fi Fissuração ã – – Desgaste D por abrasão b ã Umidade ascendente – Empenamento – Delaminação – Borrachudo

dureza e elasticidade

h/3

Esborcinamento


Esborcinamento


Esborcinamento


Prazo para tratamento das juntas Retração em função do tempo (ACI 209R, 1992) 1992)[1]: ε (t ) t t t ε (t ) = × ε∞ ⇒ = ⇒ 75% = ⇒ t = 105 dias ε∞ 35 + t t + 35 35 + t

⎛ ⎞ 0,27 ⎞⎟ × ε × L ⇒ R ⎜⎜ w + ε × L × R ⎛ ⎞ ⎟⎟ × 10% = ⎛⎜ 1 − R = 0,91 0 91 − ⎛% ⎞ i (%) ⎠ ⎜% ⎟ ⎜ ⎟ ⎝ ε×L ⎝ ⎠ ⎠ ⎝ ⎠ ⎝

εt 0,27 , t R ⎛ ⎞ = 0,91 0 91 − = 87,4% 87 4% R ⎛ ⎞ = = = 0,874 ⇒ t ≅ 243 dias di % ⎜ %⎟ ⎜ ⎟ 0,5 ×15 ε ∞ 35 + t ⎠ ⎝ ⎝ ⎠ [1] American A i C Concrete IInstitute i ACI 209R209R-92: 92 Prediction P di i off Creep, C Shrinkage and Temperature Effects in Concrete Structures.

Esborcinamento


Prazo para tratamento das juntas Incompatibilidade

prazo tratamento – obra/operação

O trabalho do CSTR 34 (2003) (2003)[1] reconhece esta limitação do sistema, indicando a possibilidade de aparecimento de algumas f lh no tratamento das falhas d juntas j mesmo após ó 12 meses.

9

9

Perenchio (1997)[2] também relata não existir uma solução eficiente para o problema. [1] Concrete C t Society S i t Technical T h i l Report R t 34: 34 Concrete C t industrial i d t i l groundd floors fl A guide to their design and construction (Joint sealing). Third edition, 2003. [2] William F. Perenchio: Perenchio: The drying shrinkage dilemma, Concrete Construction Magazine, April, 1997.

Esborcinamento


Prazo para tratamento das juntas Recomendação: 9

Tratamento provisório com material mais flexível

Tratamento definitivo após 01 ano com material de elevada dureza dureza 9

Execução de reforço de borda com argamassa epóxi/uretânica epóxi/uretânica nas áreas críticas 9

Desgaste por abrasão

Fi Fissuração ã – Esborcinamento Eb i – Umidade ascendente – Empenamento – Delaminação – Borrachudo

A ação de desgaste por abrasão da superfície: tráfego de pessoas 9 solicitação das rodas dos veículos 9

pneumáticas maciças

arraste dos garfos das empilhadeiras 9 arraste t de d pallets ll t ou racks k metálicos táli 9









Problemas de resistência à abrasão inadequada: q 9

características dos materiais do concreto

9

proporção (traço) entre esses materiais

9

procedimentos executivos e ec ti os

9

cura


Fissuração – Esborcinamento – Umidade ascendente – Empenamento – Delaminação – Borrachudo

Resistência à abrasão Chaplin (1987)[1] analisou a influência destes parâmetros â t na resistência i tê i à abrasão, b ã através t é da d realização de ensaios em amostras extraídas de placas executadas com acabamento mecânico, na tentativa de simular as condições de execução dos pisos de concreto para áreas industriais. [1]

R. G. Chaplin: The Influence of Cement Replacement Materials, Fine Aggregates and Curing on the Abrasion Resistance of Concrete Floor Slabs Slabs. In International Colloquium on Industrial Floors, Technische Akademie Esslingen, January, 1987.



Conclusões de Chaplin (1987) Concretos curados ao ar apresentaram resistência à abrasão b ã muito it inferior i f i em relação l ã às à amostras t curadas d pela saturação com água da superfície; 9

Amostras curadas com a aplicação de agente de cura (cura química) apresentaram intensidade de desgaste semelhante às amostras curadas com água, água indicando que a aplicação de produtos de cura (dependendo do tipo p e teor)) é um meio eficiente de pproteger g o concreto durante a fase inicial de endurecimento;

9



Conclusões de Chaplin (1987) 9

A execução da cura, ainda que tardia, pode minimizar o prejuízo j í de d resistência i tê i à abrasão; b ã

9

A resistência ao desgaste g aumenta com o aumento da resistência à compressão do concreto (redução da relação águaágua-cimento);

A intensidade (número de passagens das acabadoras) e qualidade (passagem em tempo correto, não aspersão d áágua, etc.)) das de d operações õ de d desempeno d mecânico â i (espelhamento) influenciam fortemente a resistência à abrasão;

9



Conclusões de Chaplin (1987) Concretos elaborados com agregados g g miúdos oriundos da britagem de rocha (agregados artificiais), qquando apresentam p elevados teores de finos, tendem a aumentar o desgaste do concreto em relação aos agregados g g naturais. Esta tendência é válida desde que q os agregados naturais não apresentem impurezas em excesso ((material ppulverulento, torrões de argila g e matéria orgânica). 9





Resistência à abrasão A resistência à abrasão pode ser reduzida ainda pela exsudação excessiva, que por sua vez pode ocorrer:

misturas com abatimento muito elevado agregados com deficiência de finos ou mal graduados traços pobres (baixo consumo de cimento e adições) concretos com tempo de início de pega muito longo



Exsudação



Sistemas de tratamento superficial Pisos novos: 9 Endurecedores cimentícios (salgamento ou dry dry--shake) ª Agregados Minerais ª Agregados Metálicos 9

Endurecedores químicos

ª Silicatos / Siliconatos / Fluorsilicatos ª Epóxi (impregnação) 9

Argamassas (cimentícias (cimentícias//resinadas resinadas)) de alta resistência



Recuperação de pisos desgastados Para pisos que já apresentam desgaste acentuado, o processo de d deterioração d t i ã pode d ser minimizado, i i i d através t é do polimento e impregnação da superfície com: 9

Densificadores químicos Resinas metacrílicas (polimetilmetacrilato polimetilmetacrilato)) Resina epóxi de baixa viscosidade

ª Esses tratamentos não compensam as perdas de

resistência à abrasão, causadas pelo emprego de materiais e pprocedimentos executivos inadequados. q

Fissuração – Esborcinamento – Desgaste por abrasão

Umidade ascendente – Empenamento – Delaminação – Borrachudo

Compatibilidade de revestimentos com umidade: 9 na aplicação 9 após a instalação

Umidade estática ≠ Umidade dinâmica


Umidade ascendente – Empenamento – Delaminação – Borrachudo


Umidade ascendente – Empenamento E t – Delaminação D l i ã – Borrachudo B h d

Fluxo de umidade / vapor Força ç motriz para p indução ç do fluxo de umidade: gradiente de umidade e temperatura entre o ambiente e o concreto 9

Continuidade do fluxo: 9

fonte de umidade

interna ou externa

9

permeabilidade do concreto (relação águaágua-cimento)



Tempo de secagem do concreto Taxa de emissão de vapor (lbs / 1.000 sq ft / 24 hrs) 70 60 50

a/c = 0,70

40 30 20

a/c / = 0,40 0 40

10

7

14

28

60

90

180

365



Minimização / bloqueio do fluxo Sistemas qque auxiliam para p redução ç ou eliminação ç do fluxo de umidade ascendente em caso de fonte externa de umidade: 9

barreira ao vapor

9

camada granular lona de polietileno (grande espessura)

drenagem



Tempo de secagem do concreto Tempo de secagem (dias), para amostras de 10 cm de espessura, expostas a uma temperatura de 23oC e umidade relativa de 50%, atingirem uma taxa de emissão de vapor p menor q que 3 lbs / 1.000 sq. q ft. / 24 hrs

Relação água-cimento

0,9

Amostra selada

0,8 0,7

Amostra exposta 0,6 0,5 Fonte: H. W. BREWER, “Moisture Migration – Concrete Slab on Ground Construction”, Bulletin D89, Portland Cement Association, 1965.

0,4

50

100

150

200 Tempo (dias)

250

300

350



Medidas preventivas O emprego p g simultâneo de: concreto de alta qualidade e 9 camada(s) de barreira ao vapor 9

parece ser a medida mais segura e eficaz de controle do fluxo de umidade e redução do tempo de secagem permitindo que o revestimento possa ser secagem, aplicado mais cedo.


O empenamento (curling) pode ser definido como a distorção das bordas e cantos da placa para cima, cima gerado por um gradiente de umidade entre as faces, superior e inferior da placa.


Fissuração – Esborcinamento – Desgaste por abrasão U id d ascendente Umidade d t – Empenamento – Delaminação D l i ã – Borrachudo B h d

Conseqüências do empenamento O empenamento excessivo pode conduzir para outros problemas (Garber ((Garber, Garber Garber, 1991) 1991)[1]: Perda de aderência de revestimentos; 9 Fissuras estruturais devido à perda de contato da placa com a sub sub--base; 9 Piora do nivelamento do piso; 9 Mau funcionamento das jjuntas, pela p movimentação relativa entre placas adjacentes. 9

[1]

George g Garber: Design g and Construction of Concrete Floor – Curlingg ((chapter p 14). ) Edward Arnold, London, 1991.


Conseqüências do empenamento


Conseqüências do empenamento


Fatores envolvidos Fatores que influenciam na tendência ao empenamento d pisos dos i de d concreto t (Suprenant ((S S Suprenant, t, 2002) 2002)[1]: retração do concreto 9 características geométricas da placa 9

9

armadura

9

espessura (rigidez/ (rigidez/peso), comprimento e largura taxa e posição (antes e durante o lançamento)

condições di õ de d exposição i ã

[1] Bruce Suprenant Suprenant:: Why Slabs Curl, Curl Concrete International, International March, March 2002. 2002


A recuperação do piso empenado pode ser realizada através da: 9 estabilização das placas

9

injeção de calda de cimento e aditivos (sob pressão) furos ao longo da borda empenada polimento (retificação superficial)

remoção parcial e reconcretagem das bordas.

faixa com largura de 1 a 2 m armadura de retração


A delaminação caracterizacaracteriza-se pelo desplacamento da camada superficial do concreto, concreto muito densa e que é separada do restante da massa por uma fina película de água e/ou ar[1].

[1]

National Ready Mixed Concrete Association: What, why & how? Delamination of troweled l d concrete surfaces. f Technical T h i l informationConcrete i f i C in i Practice P i nº. º 20 (CIP 20), 20) 1992.


Fissuração – Esborcinamento – Desgaste por abrasão Umidade id d ascendente d – Empenamento – Delaminação D l i ã – Borrachudo h d

Importância da patologia visto como uma das mais sérias patologias de pisos de concreto com acabamento mecânico 9

9

ppelo número enorme de ocorrências verificadas em todo o mundo pela difícil tarefa de identificação das suas causas (em gerall mais i de d uma atuando t d simultaneamente) i lt t )

farta literatura sobre o assunto

não há um consenso sobre uma causa principal da delaminação. ç 9


Importância da patologia

CSTR 3434-2003


Ocorrência da delaminação Relacionada com o fenômeno de endurecimento dif diferencial i l entre t a base b e a superfície fí i do d concreto: t 9

fatores intrínsecos do concreto excesso de finos, de argamassa, atraso de pega, excesso de ar incorporado

9

condições di õ climáticas li áti adversas d elevada temperatura, baixa umidade relativa do ar, sol e vento excessivos, temperatura baixa da base

9

fatores ligados à execução entrada prematura ou tardia das acabadoras, uso de ferramentas e equipamentos não apropriados

Fissuração – Esborcinamento – Desgaste por abrasão Umidade ascendente – Empenamento – Delaminação –

Borrachudo

Esta patologia é caracterizada pelo enrijecimento prematuro t da d camada d superficial fi i l do d concreto t (daí (d í o termo t em inglês “crusting” que significa “casca”): camadas inferiores sem a mesma rigidez ou resistência 9 grandes deformações da “casca” superficial com a entrada das acabadoras mecânicas 9 fissuras generalizadas 9

Este fenômeno conhecido como “borrachudo” borrachudo descreve o comportamento elástico do concreto, semelhante ao que ocorre na compactação de solos com excesso de umidade.

Fissuração – Esborcinamento – Desgaste por abrasão Umidade ascendente – Empenamento – Delaminação –

Borrachudo

Fissuração – Esborcinamento – Desgaste por abrasão U id d ascendente Umidade d – Empenamento E – Delaminação D l i ã –

Borrachudo

Ocorrência do borrachudo Borrachudo

Delaminação

Concretos com baixa taxa de exsudação tendem a favorecer o aparecimento desta patologia (Suprenant, 1997,a) 1997,a)[1] A exsudação do concreto é reduzida com incorporação de ar, elevado teor de finos, uso de sílica ativa (metacaulim) e com a utilização de concretos com consistência mais seca (às vezes associado ao emprego de aditivos superplastificantes). [1] Bruce A A. Suprenant: Troubleshooting crusted concrete concrete. Concrete Construction Magazine, April, 1997(a).

Comentários finais A qualidade do piso depende: 9 Projeto específico de empresa especializada 9

Critério / Controle na preparação do solo e da base

9

Materiais adequados

9

Procedimentos executivos apropriados

9

Uso correto do piso

Abrangência ê do projeto do piso 9

Análise do solo 9 Ensaios de caracterização e controle tecnológico

9

Levantamento das cargas 9 Distribuída, Empilhadeiras, Racks, Racks, PortaPorta-pallets pallets,, Equipamentos 9 Cargas eventuais (fase de montagem / manutenção)

9

Análise das condições de utilização 9 Layout de utilização, interferências, etc.

9

Análise dos requisitos de desempenho 9 Planicidade Planicidade//nivelamento, resistência (mecânica e química) superficial

Pré--requisito de um bom projeto Pré Visão global

+ Capacitação técnica

+ Imparcialidade pa c a dade

Ob i d ! Obrigado! Marcel Aranha Chodounsky Diretor Técnico

ANAPRE Associação ç Nacional de Pisos e Revestimentos de Alto Desempenho Telefone: f ((11)) 32313231-0067 Celular: (19) 91129112-7619 [email protected] www.anapre.org.br b

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