revestimentos de argamassa - Comunidade da Construção

REVESTIMENTOS DE ARGAMASSA: CARACTERÍSTICAS E PECULIARIDADES Coordenador: Elton Bauer

ATENÇÃO A presente cópia é uma cópia de submissão deste texto para publicação. Face ao respeito aos direitos autorais, não é permitida nenhuma reprodução, integral ou parcial, sob qualquer meio, sem autorização explícita e por escrito do coordenador deste texto.

REVESTIMENTOS DE ARGAMASSA: CARACTERÍSTICAS E PECULIARIDADES Coordenador: Elton Bauer

Autores: Engª. Carla Cristina Nascimento Santos Mestre em Estruturas e Construção Civil pela Universidade de Brasília - UnB Doutoranda do Programa de Pós-Graduação em Estruturas e Construção – PECC da UnB Engª Daiane Vitória Machado Ramos Mestranda do Programa de Pós-Graduação em Estruturas e Construção – PECC da UnB Prof. Elton Bauer (coordenador) Mestre em Engenharia Civil pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul – UFRGS Doutor em Engenharia Civil pela Universidade de São Paulo - USP Engª. Isaura Lobato Paes Mestre em Engenharia Civil pela Universidade Federal de Goiás - UFG Doutoranda do Programa de Pós-Graduação em Estruturas e Construção – PECC da UnB Engº.José Getúlio Gomes de Sousa Mestre em Estruturas e Construção Civil pela Universidade de Brasília - UnB Doutorando do Programa de Pós-Graduação em Estruturas e Construção – PECC da UnB Engº. Nielsen José Dias Alves Mestre em Estruturas e Construção Civil pela Universidade de Brasília - UnB Doutorando do Programa de Pós-Graduação em Estruturas e Construção – PECC da UnB Engª. Patrícia Lopes de Oliveira Lara Mestre em Estruturas e Construção Civil pela Universidade de Brasília - UnB Doutoranda do Programa de Pós-Graduação em Estruturas e Construção – PECC da UnB Engº.Sávio Wanderley do Ó Mestre em Estruturas e Construção Civil pela Universidade de Brasília - UnB Doutorando do Programa de Pós-Graduação em Estruturas e Construção – PECC da UnB Engº. Sérgio Ricardo Gonçalves Mestre em Estruturas e Construção Civil pela Universidade de Brasília - UnB

Revisão lingüística e ortográfica: Prof. Darcy Bauer

REVESTIMENTOS DE ARGAMASSA: CARACTERÍSTICAS E PECULIARIDADES Coordenador: Elton Bauer

Capítulo 1 Engº Elton Bauer

Capítulo 2 Engº Elton Bauer Engº José Getúlio Gomes de Sousa

Capítulo 3 Engº José Getúlio Gomes de Sousa Engª Patrícia Lopes de Oliveira Lara

Capítulo 4 Engº Nielsen José Dias Alves Engº Sávio Wanderley do Ó

Capítulo 5 Engº Elton Bauer Engº Nielsen José Dias Alves

Capítulo 6 Engª. Isaura Nazaré Lobato Paes Eng. Sérgio Ricardo de Castro Gonçalves

Capítulo 7 Engª Carla Cristina Nascimento Santos Engª Daiane Vitória Machado Ramos

PREFÁCIO O presente livro é uma antiga aspiração do meio científico-tecnológico, extremamente carente de literatura técnica na temática das argamassas, particularmente, nos sistemas de revestimentos. O objetivo deste texto é apresentar os capítulos de forma independente, mas concatenada, buscando trazer aspectos de conceituação e aplicação das argamassas de revestimento. Tratase, portanto, de um enfoque tecnológico destinado a engenheiros civis, arquitetos e demais profissionais que procuram um entendimento e discussão dos principais assuntos peculiares e especificação de uso e aplicação da argamassa em sistemas de revestimentos. Os autores colaboradores são todos Engenheiros Civis egressos do Programa de PósGraduação em Estruturas e Construção Civil da Universidade de Brasília. Todos têm em comum o fato de terem se dedicado integral ou parcialmente à temática das argamassas em suas dissertações e teses, além de inúmeros trabalhos de campo. Trata-se, portanto, de uma das maiores e melhores equipes de pesquisadores do país, enfocando na atualidade a temática em questão. Por fim, é muito gratificante, como coordenador deste trabalho, apresentar este resultado final, fruto de ardorosos anos de pesquisa e questionamentos sobre as principais características e peculiaridades dos sistemas de revestimento de argamassa. ELTON BAUER

SUMÁRIO 1 - SISTEMAS DE REVESTIMENTO DE ARGAMASSA – GENERALIDADES Engº Elton Bauer 1.1 SISTEMAS DE REVESTIMENTO ................................................................... 1.1.1. Substratos para Aplicação da Argamassa ................................................. 1.1.2. Componentes dos Revestimentos de Argamassa ...................................... 1.1.3 Propriedades das Argamassas para Execução dos Revestimentos ............. 1.1.4 Propriedades Relacionadas ao Desempenho do Sistema de Revestimento

07 08 11 12 13

2 - MATERIAIS CONSTITUINTES E SUAS FUNÇÕES Engº Elton Bauer Engº José Getúlio Gomes de Sousa 2.1 AGLOMERANTES ............................................................................................ 15 2.1.1 Cimento ...................................................................................................... 15 2.1.2 Cal .............................................................................................................. 18 2.2 AGREGADOS .................................................................................................... 20

3 - REOLOGIA E TRABALHABILIDADE DAS ARGAMASSAS Engº José Getúlio Gomes de Sousa Engª Patrícia Lopes de Oliveira Lara 3.1 EMBASAMENTO TEÓRICO SOBRE REOLOGIA ........................................ 3.2 TRABALHABILIDADE DAS ARGAMASSAS ............................................... 3.3 ENSAIOS UTILIZADOS NA AVALIAÇÃO DA TRABALHABILIDADE DAS ARGAMASSAS .............................................................................................. 3.4 ASPECTOS PRÁTICOS DA TRABALHABILIDADE ....................................

23 25 26 28

4 - ADITIVOS INCORPORADORES DE AR E RETENTORES DE ÁGUA Engº Nielsen José Dias Alves Engº Sávio Wanderley do Ó 4.1 ADITIVOS INCORPORADORES DE AR ........................................................ 4.2 CARACTERÍSTICAS DA INCORPORAÇÃO DE AR .................................... 4.2.1 Fatores que Influenciam no Teor de Ar das Argamassas ........................... 4.3 RETENÇÃO DE ÁGUA .................................................................................... 4.3.1 Aditivos Retentores .................................................................................... 4.3.2 Influência nas Argamassas .........................................................................

30 31 33 34 35 36

5 - PECULIARIDADES DA PRODUÇÃO DE REVESTIMENTOS DE ARGAMASSAS Engº Elton Bauer Engº Nielsen José Dias Alves 5.1 ADIÇÃO DE ÁGUA NA ARGAMASSA DE REVESTIMENTO ................... 5.2 MISTURA MANUAL ........................................................................................ 5.3 TEMPO DE MISTURA ELEVADO NA PRODUÇÃO DE ARGAMASSAS ADITIVADAS INDUSTRIALIZADAS .................................................................. 5.4 APLICAÇÃO DE ARGAMASSA SOBRE PAREDES CONTÍGUAS EXECUTADAS COM MATERIAIS DE DIFERENTE SUCÇÃO ......................... 5.5 A IMPORTÂNCIA DO APERTO DA ARGAMASSA .....................................

38 39 40 40 41

6 - DOS MOMENTOS INICIAIS PÓS-APLICAÇÃO AO DESENVOLVIMENTO DA ADERÊNCIA Engª. Isaura Nazaré Lobato Paes Eng. Sérgio Ricardo de Castro Gonçalves 6.1 SUCÇÃO DE ÁGUA PELO SUBSTRATO (BASE) ........................................ 6.2 PERDA DE ÁGUA DA ARGAMASSA ............................................................ 6.3 MECANISMOS BÁSICOS DE ADERÊNCIA E SEUS MOMENTOS ............ 6.4 AVALIAÇÃO DA ADERÊNCIA NOS REVESTIMENTOS DE ARGAMASSA .......................................................................................................... 6.5 VARIABILIDADE DOS VALORES DE ADERÊNCIA ..................................

42 45 45 48 49

7- ASPECTOS DAS ARGAMASSAS PROJETADAS Engª Carla Cristina Nascimento Santos Engª Daiane Vitória Machado Ramos 7.1 OS SISTEMAS DE APLICAÇÃO DAS ARGAMASSAS ................................ 51 7.2 ARGAMASSAS PRÓPRIAS PARA PROJEÇÃO ............................................ 53 7.3 CONSIDERAÇÕES SOBRE A PRODUTIVIDADE DO SISTEMA POR PROJEÇÃO MECANIZADA ................................................................................... 55

REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA ............................................................................

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1 - SISTEMAS DE REVESTIMENTO DE ARGAMASSA – GENERALIDADES Engº Elton Bauer A complexidade dos sistemas de revestimento de fachada quanto à composição, funções, desempenho, materiais e metodologias construtivas, contraposta a significativa deficiência normativa e técnico-científica, torna a atividade de especificação, projeto e controle de qualidade dos revestimentos, uma atividade de grande especificidade, a qual foge muitas vezes ao escopo da formação básica e atuação do engenheiro civil e do arquiteto. Os parâmetros de definição, avaliação e controle, no estágio atual, são ainda muito incipientes e, muitas vezes, insuficientes para as necessidades do dia-a-dia na execução dos revestimentos. Exemplificando tal fato, pode-se ilustrar a questão das definições das juntas nos sistemas de revestimento. Qual o modelo de cálculo para definir os espaçamentos entre juntas? As referências de norma são extremamente genéricas e pouco específicas, resultando em situações não particularizadas aos materiais a empregar. Outro ponto questionável seria de como dimensionar a estruturação obrigatória (tela soldada galvanizada) para revestimentos de grande espessura? Nestes simples exemplos, evidenciam-se dúvidas difíceis de serem tecnicamente sanadas, sendo que, na maioria das vezes, opta-se por uma solução empírica com resultados imprevistos, com grandes probabilidades de desenvolvimento de manifestações patológicas futuras. Os sistemas de revestimento à base de argamassa têm sofrido modificações significativas nos últimos anos. Essas modificações advêm de novos materiais básicos (novos cimentos, agregados artificiais, por exemplo), novos materiais finais, como o caso das argamassas industrializadas, e novos processos executivos, como por exemplo, as argamassas de revestimento projetadas mecanicamente. Esses novos materiais e técnicas implicam em mudança dos parâmetros de referência consagrados às argamassas, sendo que grande parte dos problemas atualmente observados têm origem na inobservância de especificações de uso destes materiais (teor de água e tempo de mistura nas argamassas industrializadas, por exemplo), e pior ainda, no desconhecimento do próprio fabricante de como deve se proceder para utilizar o seu material. Vê-se, portanto, que o julgamento normalmente efetuado pelos mestres de obra, em muitos casos a única avaliação feita sobre determinada argamassa, carece de mais informações técnicas que devem fazer parte do panorama de definição, execução e controle quanto aos revestimentos de paredes. Outro ponto importante diz respeito à qualidade de mão-de-obra. Uma vez que temos materiais e processos mais específicos, o cuidado e respeito às recomendações deve ser regra geral. Freqüentemente, observam-se situações em que são empregados materiais de bom desempenho, a custos mais significativos, e o resultado final deixa a desejar. Tanto as operações de execução como de controle devem ser atuantes no sentido de se ter uma mão-deobra mais capacitada, capaz de executar as tarefas a contento. 1.1 SISTEMAS DE REVESTIMENTO O sistema de revestimento pode ser entendido como um conjunto de subsistemas. As funções de um sistema de revestimento vão desde a proteção à alvenaria, regularização das superfícies, estanqueidade, até funções de natureza estéticas, uma vez que se constitui do elemento de acabamento final das vedações. Normalmente, os sistemas de revestimento atuam 7

em suas funções e propriedades em conjunto com o substrato. Assim é, que não se pode falar, por exemplo, da aderência da argamassa, mas sim da aderência argamassa-substrato. As funções atribuídas à utilização dos sistemas de revestimento variam enormemente de edifício para edifício, ou seja, dependem em grande parte da concepção do edifício, suas fachadas e paredes e, obviamente, do sistema de revestimento selecionado. As diversidades quanto às opções a empregar, são muito grandes. Podem-se utilizar sistemas que empreguem peças cerâmicas assentes sobre emboço argamassado, empregar subsistemas de pintura consorciados à argamassa (em uma, duas ou várias camadas), utilizar sistemas com o emprego de placas de rocha (por exemplo, placas de granito, mármore), dentre vários. A definição da natureza do sistema de revestimento normalmente é um dado de natureza projetual, contemplado por escolhas de estética e funcionalidade. O detalhamento de um sistema já se preocupa com processos projetuais e construtivos, assumindo preocupações quanto à natureza e tipos de materiais e técnicas a empregar. A especificação do sistema já leva em conta a definição objetiva e adequada dos materiais, traços, juntas, técnicas executivas. A especificação correntemente é chamada, no meio técnico, de projeto de fachadas. Na verdade, o projeto vai mais além e deve contemplar a funcionalidade da fachada inserindo elementos fundamentais ao bom desempenho da mesma, como por exemplo, as pingadeiras. Quanto à constituição de um sistema de revestimento em argamassa, observa-se a tendência de empregar procedimentos em camada única, diminuindo os custos da mão-de-obra pertinentes. Todavia, as peculiaridades de diferentes situações freqüentemente exigem soluções mais específicas para cada caso. 1.1.1. Substratos para Aplicação da Argamassa Em todas as situações, os sistemas serão aplicados sobre uma base ou substrato formando um conjunto bem aderido e contínuo, necessário ao atendimento do desempenho global. Os substratos devem ser adequados ou preparados a receber o revestimento. Assim, caso os mesmos não tenham a adequabilidade necessária (ao atendimento dos quesitos que permitam uma execução satisfatória e o atendimento de um bom desempenho), deve se optar pelo uso de elementos que venham a compor uma solução satisfatória em âmbito geral. Um exemplo desta situação é a utilização do chapisco como preparação de base para aplicação da argamassa. Os substratos podem ser classificados de diferentes formas, sendo as mais comuns:

•

Pela natureza dos materiais constituintes: alvenaria de blocos cerâmicos, blocos de concreto, blocos de concreto celular; elementos estruturais em concreto (pilares, vigas e lajes);

• •

Pela função: elementos de vedação, estruturais; Por suas características físicas: textura, porosidade, capacidade de sucção de água (absorção capilar), propriedades mecânicas.

As propriedades mecânicas do substrato, particularmente dos elementos que compõem a alvenaria e a estrutura, são fundamentais, uma vez que influem nas características de suporte e ancoragem para os sistemas de revestimento. É comum se encontrarem na literatura 8

especializada, menções à necessidade de a resistência do substrato ser superior à resistência do sistema de revestimento. Na verdade, esta colocação é muito ampla e genérica, sendo que, em alguns casos, pode-se ter argamassa com algumas propriedades mecânicas de magnitude superior ao substrato. O raciocínio correto, quanto aos esforços existentes, é o de se promover uma aderência adequada ao conjunto argamassa-substrato, e dotar o corpo do revestimento (camada de emboço) de propriedades resistentes coerentes aos esforços que ocorrem. Não se pode, todavia, raciocinar somente do ponto de vista de resistências mecânicas, devendo-se otimizar também características de deformabilidade do sistema de revestimento. Quanto aos aspectos superficiais do substrato, a porosidade é fundamental, por influenciar no transporte de água (sucção da água da argamassa), principalmente nos momentos iniciais pósaplicação. Este transporte influencia, sobremaneira, nas propriedades de processo, afetando principalmente o tempo de sarrafeamento da argamassa aplicada. Dados de pesquisa mostram que para blocos de concreto têm-se que em até 30 minutos, absorve-se 50% do total possível de água (PAES, BAUER e CARASEK, 2003). Esta movimentação de água atua também sobre a aderência revestimento-substrato. Neste sentido, a sucção de água não pode nem ser muito baixa, como também não deve ser excessivamente alta. A textura do substrato (rugosidade) é importante no desenvolvimento da aderência. As rugosidades são pontos de ancoragem da argamassa aplicada, auxiliando na aderência. Por sua vez, substratos rugosos possuem maior área de contato com a argamassa aplicada, melhorando potencialmente as condições de aderência. Substratos lisos, geralmente levam a valores de aderência menores, devendo-se sempre preparar as superfícies com o intuito de torná-las adequadamente rugosas. A preparação de base para recebimento do revestimento engloba um conjunto de operações importantes, tanto do ponto de vista da execução do revestimento (permitindo que a argamassa ao ser lançada tenha adesão ao substrato), como também do enfoque sobre a aderência argamassa-substrato. Assim, têm-se: a remoção de resíduos, correção de irregularidade, remoção de incrustações metálicas e o preenchimento de furos, rasgos e depressões localizadas, lavagem e pré-umedecimento. Além disso, com o intuito de melhorar e adaptar o substrato, emprega-se rotineiramente o chapisco, o qual visa em sua essência fornecer ao substrato uma textura adequadamente rugosa e com porosidade adequada ao desenvolvimento da aderência. A textura rugosa atua também nos momentos iniciais pósaplicação favorecendo o mecanismo de adesão inicial. Além da textura, o chapisco tem função de regular a capacidade de sucção por parte do substrato. Assim, substratos de altíssima sucção (como por exemplo as alvenarias de concreto celular) têm no chapisco um elemento que diminui a intensidade do transporte de água das argamassas para o substrato. Em contraposição, substratos com sucção muito baixa (como é o caso dos elementos estruturais em concreto), necessitam do chapisco como elemento incrementador da sucção de água da argamassa, com o intuito do desenvolvimento adequado da aderência argamassa-substrato. Este fato é exemplificado na rotina de obras pela obrigatoriedade do chapisco sobre elementos estruturais. O chapisco, como um dos elementos de preparação de base, tem as suas peculiaridades. Primeiramente ele deve ter aderência ao substrato. Isso se consegue pela formulação de dosagem do chapisco, onde-se emprega uma argamassa de significativo consumo de cimento (traço 1:3 em volume, usualmente). Essa dosagem rotineiramente costuma nos dar valores aceitáveis de aderência, embora o resultado não dependa somente da argamassa de chapisco, 9

mas de outros fatores como a natureza do substrato. É comum também se especificar o emprego de polímeros adesivos (látex acrílico ou estireno-butadieno, dentre outros), com o intuito de melhorar a aderência do chapisco ao substrato. Um alerta deve ser dado neste sentido, pois em teores muito altos de polímero, a aderência do chapisco ao substrato é fortemente incrementada, mas o polímero no interior da matriz porosa do chapisco forma filmes que obstruem (ao menos parcialmente) a rede de poros. Como conseqüência, a sucção necessária que o chapisco deve apresentar quando do lançamento da argamassa de revestimento, é preocupadamente reduzida. Assim, a aderência da argamassa de revestimento ao chapisco é prejudicada com resultados de desempenho muito críticos. Têm-se presenciado várias situações em que o chapisco modificado (com polímeros adesivos) está perfeitamente aderido ao substrato, mas não se consegue aderência significativa da argamassa sobre o chapisco. A recomendação é a de que se consulte um especialista, e se faça um estudo laboratorial para corroborar os teores para a situação específica da obra. Os valores de catálogo dos fabricantes, normalmente são genéricos para as diversas aplicações, necessitando-se de especificação mais detalhada para cada situação. É necessário mencionar a necessidade de cura do chapisco, obrigatoriamente em climas quentes e secos. A cura por aspersão de água deve se iniciar imediatamente assim que não houver lavagem do chapisco pela água de cura. Resultados muito bons são relatados pelo emprego de névoa sobre o chapisco. A duração da cura (ou seja, manter o chapisco molhado) deve ser no mínimo de 24 horas, recomendando-se estendê-la para 48 horas em condições de clima quente e seco. Falhas de cura, geralmente são: pulverulência, fissuração intensa e desagregação. O chapisco é um procedimento de preparação de base e não se constitui de uma camada do revestimento. A espessura média deste tratamento situa-se próxima a 5mm, dependendo das características granulométricas da areia empregada. Não se recomenda usar espessuras muito maiores do que a mencionada, nem promover uma textura excessivamente rugosa. Existem duas tipologias clássicas quanto à aplicação do chapisco ao substrato denominadas de: chapisco aberto e chapisco fechado. A tipologia de chapisco aberto consiste, em quando da aplicação, obter-se uma “camada rala”, onde se alternam aleatoriamente regiões onde o chapisco é aplicado e regiões onde se visualiza o substrato nu. Obtêm-se neste caso uma condição em que se incrementa, de uma forma geral, a textura do substrato (mais rugoso). Para a tipologia do chapisco fechado, já se tem a situação em que a aplicação envolve toda a superfície do substrato, obtendo-se um aspecto uniforme e rugoso (não se visualiza o substrato). A aplicação de cada tipologia é particular ao que se pretende com a aplicação do chapisco. Caso se pretenda somente aumentar a rugosidade do substrato, sem se atuar sobre o controle do transporte de água da argamassa aplicada para o substrato, a opção é empregar o chapisco aberto. Quando se necessita do controle da absorção, o emprego lógico é o do chapisco fechado (chapisco sobre elementos estruturais em concreto, por exemplo). Existem algumas diferenciações quanto à natureza dos chapiscos correntemente empregados, podendo-se enumerar os seguintes:

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Chapisco convencional – composto da aplicação de uma argamassa fluída de cimento e areia média-grossa (suficiente para dar a textura necessária) com traço em volume da ordem de 1:3 (cimento:areia). O procedimento de aplicação consiste em se lançar energicamente o chapisco sobre a superfície com a colher de pedreiro.

10

•

Chapisco modificado com polímeros – muito parecido ao chapisco convencional, diferenciando-se pelo emprego de adesivos poliméricos látex adicionados à água de mistura.

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Chapisco rolado – constitui-se da aplicação de uma argamassa cimento:areia de traço 1:3 (volume) em que se utiliza areia média-fina. Também são empregados na maioria das vezes adesivos poliméricos látex. A aplicação é feita com rolo de pintura (rolo para textura), não se devendo fazer movimentos de vai-vem (ocorre selagem dos poros se isso for feito). O substrato deve ter condições muito boas de planeza para uma correta aplicação. Algumas críticas devem ser lembradas quando se opta por este tipo de aplicação. Primeiramente, a argamassa de chapisco para esta aplicação é muito fluída, o que pode permitir que a areia decante no recipiente. Neste caso, a aplicação seria somente da nata de cimento e do adesivo, não dando condições de desempenho satisfatório. Portanto, deve se ter grande cuidado em exigir sempre que o material esteja bem misturado a cada aplicação do rolo. Outro ponto importante diz respeito à aplicação, a qual deve incisivamente ser feita em um sentido e sem sobreposições (não fazer vai-vem como se faz na pintura). Caso seja necessária uma nova demão, a mesma deve ser aplicada após 24 horas da primeira. Deve-se também avaliar a condição do rolo uma vez que o mesmo pode facilmente ficar obstruído ou até “impermeabilizado” pelos adesivos látex utilizados.

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Chapisco industrializado – recentemente a indústria de argamassas lançou o chapisco industrializado, que consiste em uma argamassa industrializada a qual se mistura com água, e aplica-se a mesma sobre o substrato com o uso de desempenadeira denteada (processo similar à argamassa colante para assentamento de cerâmica). O aspecto final obtido é o de filetes orientados, sendo que a textura da formação dos filetes é a rugosidade obtida. Algumas críticas a este processo advêm do uso de filetes com maior altura (acima de 5mm), em que o preenchimento desta rugosidade pela argamassa de revestimento não ocorre satisfatoriamente em toda a extensão. Certamente ajustes, tanto no processo executivo do revestimento (argamassa mais plástica, por exemplo), como também adequações do correto uso deste chapisco permitem soluções que podem ser aceitáveis.

1.1.2. Componentes dos Revestimentos de Argamassa Os revestimentos de argamassa podem ser constituídos por uma ou mais camadas, ou seja: emboço e reboco, e camada única. A norma NBR 13749-1995 indica as espessuras admissíveis, bem como níveis de aderência mínimos, dentre outros aspectos (Tabela 1.1 e Tabela 1.2). Tabela 1.1 - Espessuras admissíveis de revestimento interno e externo para parede (NBR 13749,1995). Camada de revestimento Emboço Emboço e Reboco Camada única

Espessura (mm) Interna 5 a 20 10 a 30 5 a 30

Externa 15 a 25 20 a 30 15 a 30

O papel do emboço (muitas vezes confundido com o reboco) consiste em cobrir e regularizar a superfície do substrato ou chapisco, propiciando uma superfície que permita receber outra camada, de reboco, de revestimento cerâmico, ou outro procedimento ou tratamento decorativo (que se constitua no acabamento final). Portanto, o emboço constitui-se de uma camada de argamassa aplicada (geralmente a mais espessa do sistema de revestimento) que 11

consiste no corpo do revestimento, possuindo aderência ao substrato, e apresentando textura adequada à aplicação de outra camada subseqüente (CÂNDIA, 1997). Assim é que o emboço normalmente emprega granulometria um pouco mais grossa do que as demais argamassas (camada única, reboco, por exemplo), e o acabamento é somente o sarrafeado (deve se deixar textura áspera para melhorar a aderência quando da aplicação dos outros materiais, como é o caso da argamassa colante no assentamento de peças cerâmicas, por exemplo). O reboco é a camada de revestimento utilizada para cobrir o emboço, propiciando uma superfície que permite receber o revestimento decorativo ou se constitua no acabamento final. Sua espessura é apenas o necessário para constituir uma superfície lisa, contínua e íntegra. O revestimento de camada única é executado diretamente sobre os substratos, sem a necessidade da aplicação anterior do emboço. Neste caso, a camada única tem função dupla, ou seja, deve atender as exigências do emboço e da camada de acabamento (reboco). Assim, são necessárias operações específicas de execução, como corte, sarrafeamento e acabamento, realizadas momentos após a aplicação. Na verdade, a argamassa para ser sarrafeada deve perder a plasticidade inicial (necessária à operação de aplicação), o que ocorre pela sucção de água pelo substrato e por evaporação. Ao se executar o sarrafeamento, a argamassa deve “esfarelar” pelo corte da régua. O momento para execução do sarrafeamento é feito por avaliação tátil do oficial pedreiro. Sarrafeamento precoce induz ao surgimento de fissuração, e sarrafeamento retardado exige grande esforço para o corte da argamassa. Portanto, deve-se cuidar quando da definição da extensão dos panos a revestir, dimensionando equipes com produtividade adequada à execução do revestimento. As operações de acabamento (desempeno, camurça, outras) ocorrem em momentos subseqüentes, e dependem das características que se desejam para o revestimento final. Um problema sério, tanto para o emboço como para a camada única, diz respeito a espessuras excessivas. Espessuras superiores a 5 cm trazem problemas não só de sobrecargas, como também de retração e provável fissuração. Sobre este aspecto, as normas são ambíguas, uma vez que é muito difícil generalizar condutas, face as grandes diferenciações quanto a materiais, processos e condições climáticas. Situações com espessuras excessivas exigem a opinião de especialista em sistemas de revestimento. É bastante salutar se pensar nestes casos, no emprego de tela metálica (galvanizada, eletro-soldada), ancorada em regiões estáveis do substrato (elementos estruturais em concreto, como lajes e pilares, ou ainda elementos bemancorados da alvenaria). Esta tela deve ficar imersa na camada de argamassa aplicada, e não sobre a camada de chapisco. 1.1.3 Propriedades das Argamassas para Execução dos Revestimentos O processo de execução dos revestimentos exige condições peculiares das argamassas. As argamassas devem ter plasticidade para se deformar sobre a superfície do substrato quando do lançamento e aplicação, fluidez para envolver a rugosidade do substrato, e retenção de água para manter a trabalhabilidade durante a aplicação. A Figura 1.1 ilustra a complexa situação da execução do revestimento. A argamassa na masseira deve permitir facilidade de manuseio (estar plástica e fluída o suficiente, não grudar na ferramenta, não segregar). Ao ser lançada, ela deve se fixar à superfície do substrato, recebendo ainda manipulações que visam espalhar e acomodar a camada para o posterior sarrafeamento (plasticidade e retenção de água),

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Fluidez (envolver a base) Plasticidade (deformar-se e manter a forma) Retenção água trabalhabilidade)

(manter

a

Figura 1.1 – Trabalhabilidade e condições de aplicação da argamassa Os momentos após o lançamento e aplicação da argamassa sobre o substrato são divididos segundo os mecanismos que ocorrem. Ao ser lançada a argamassa sobre o substrato ela devese fixar imediatamente à superfície do mesmo. A propriedade que coordena esta situação é conhecida como adesão inicial e o fenômeno corresponde aos instantes iniciais pós-aplicação. Com o passar do tempo, a argamassa aplicada perde água em grande quantidade para o substrato (desde que ele tenha a sucção necessária e adequada), perdendo suas características de plasticidade. Neste momento, a argamassa continua fixa ao substrato e está apta a sofrer as manipulações pertinentes ao sarrafeamento. Nesta situação, a propriedade relacionada à fixação da argamassa é conhecida como adesão. Na evolução do processo, face à hidratação do cimento e contribuição dos aglomerantes em geral, desenvolve-se a aderência. 1.1.4 Propriedades Relacionadas ao Desempenho do Sistema de Revestimento A propriedade básica e fundamental de um sistema de revestimento em argamassa é a aderência. A mesma se desenvolve através da ancoragem mecânica da argamassa com o substrato através das rugosidades e textura da interface, e também pela condição de atrito propiciada pelos compostos hidratados dos aglomerantes que penetram na porosidade do substrato. Assim, é fundamental que o substrato tenha determinada capacidade de sucção de água, para promover um caminho facilitado para o transporte dos compostos em hidratação do cimento, principalmente. Substratos com sucção muito baixa promovem aderência baixa. A rugosidade da interface incrementa os valores de aderência conseguidos pela hidratação no interior do substrato. A Tabela 1.2 apresenta os valores referência para aderência dos sistemas à base de argamassa. Tabela 1.2- Limites de resistência de aderência à tração (Ra) para emboço e camada única (NBR 13749, 1995).

Parede

Local Interna Externa Teto

Acabamento

Ra (MPa)

Pintura ou base para reboco

0,20

Cerâmica ou laminado

0,30

Pintura ou base para reboco Cerâmica Pintura ou base para reboco

0,30 0,30 0,20

Embora importante, a aderência não é a única propriedade a se considerar. Principalmente em regiões de clima quente, é fundamental a preocupação com a fissuração das argamassas. As 13

características de deformabilidade do sistema de revestimento são muito importantes no desempenho final do conjunto. É consenso que, ao se aumentar o consumo de cimento, se incrementa o módulo de deformação (ou módulo de elasticidade) das argamassas. Isso significa que as mesmas ficam mais rígidas, ou seja, têm menor capacidade de se deformar sem ruptura (fissura). Por sua vez, a aderência aumenta com o consumo de cimento da argamassa (dentre outros fatores), o que gera uma situação de conflito, pois ao se buscar aumentar a aderência, aumenta-se também o risco de aumentar a fissuração potencial. Alguns caminhos surgem dessa indagação, dentre os quais enumera-se:

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Trabalhar com o desenvolvimento da argamassa – pesquisas têm demonstrado que em argamassas mistas, consegue-se melhorar a capacidade de deformação, particularmente pela incorporação de ar, atribuída ao uso da cal hidratada. Infortunadamente ainda não se conseguiu chegar a esta conclusão nas argamassas industrializadas, que incorporam uma quantidade muito maior de ar. Outros caminhos surgem no desenvolvimento de novos materiais. OLIVEIRA (1998), em pesquisa realizada na Universidade de Brasília, evidenciou que o emprego de alguns adesivos látex, como modificadores das argamassas, incrementa em muito a capacidade de deformação das argamassas. Na mesma instituição, CORTEZ (1999), trabalhando com adição de fibras sintéticas às argamassas de revestimento, evidenciou grande aumento da deformabilidade com teores relativamente baixos de incorporação de fibras sintéticas. É interessante mencionar que, nestas duas pesquisas, se trabalha com níveis de aderência bastante altos, com capacidade de deformação muito interessante. Estas propostas, contudo, merecem ponderação de custo, o que não as inviabiliza para regiões localizadas de fachada sabidamente de grande movimentação, ou no emprego em reparos localizados de sistemas de revestimento.

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Trabalhar com disposição de juntas – as juntas são elementos estratégicos para alívio dos esforços no sistema de revestimento. Principalmente em regiões de clima quente, faz-se obrigatório o projeto de juntas em sistemas de revestimento cerâmico, conforme prescrevem as Normas Brasileiras NBR 13754 e NBR 13755. Entretanto, não é freqüente a especificação das juntas nos revestimentos em argamassa. Genericamente falando, podese dizer que o papel da junta é conduzir a fissuração potencial para uma região localizada na junta (a junta por constituir-se de uma redução da espessura do revestimento concentra as possíveis fissuras). A junta normalmente é caracterizada por ser executada na forma de frisos ou sulcos, ainda no estado fresco da argamassa. Adequadamente, muitas vezes associa-se ao projeto da junta a execução de pingadeiras que servem para controle da chuva incidente sobre a fachada.

•

Trabalhar com emprego de tela fina – recentemente tem-se generalizado o emprego de telas nos revestimentos. Essa aplicação, na maioria das vezes, é extremamente empírica e com critérios técnicos dúbios. A tela fina, na verdade, tem função de dissipar a fissuração, ou seja, transformar as grandes fissuras em pequenas ou microfissuras, que sejam esteticamente identificáveis e não causem significativos prejuízos ao desempenho do revestimento (falhas de estanqueidade à água de chuva, por exemplo). Neste sentido, a tela fina deve ser posicionada internamente à camada de argamassa, ou seja, não deve estar em contato com o substrato (bloco de alvenaria ou chapisco). Os locais de uso deste tipo de tela seriam regiões potencialmente fissuráveis como: encontro pilar-alvenaria, região de encunhamento da alvenaria, região de verga e contraverga de janelas.

14

2 - MATERIAIS CONSTITUINTES E SUAS FUNÇÕES Engº Elton Bauer Engº José Getulio Gomes de Sousa O estudo dos materiais constituintes das argamassas de revestimento, bem como suas funções, justifica-se por inúmeros fatores, dentre os quais destaca-se a falta de regras claras para especificação dos materiais, que, na maioria das vezes, são definidos a partir de critérios empíricos baseados em experiências isoladas de profissionais da construção civil. O resultado direto dessa falta de critério é a incidência cada vez mais presente de inúmeros casos de manifestações patológicas que comprometem tais sistemas. Outro fato que merece certa parcela de atenção é o surgimento no mercado de uma gama considerável de materiais (como novas alternativas) para a produção de argamassas. Como exemplos cabe destacar, desde cales (hidratadas, aditivadas e pré-misturadas com cimento), aditivos para produção das argamassas industrializadas ou para a produção em canteiro de obra (incorporadores de ar, retentores de água, aditivos poliméricos), fibras sintéticas, e até novas concepções de agregados com dimensões e granulometrias específicas para cada aplicação. Neste contexto, é cada vez mais notório que a simples experiência não é suficiente, sendo necessária uma avaliação mais precisa sobre a parcela de contribuição de cada material na composição das argamassas. 2.1 AGLOMERANTES Os principais aglomerantes utilizados na produção das argamassas de revestimento são o cimento e a cal, ambos com decisivas contribuições nas propriedades no estado fresco e no estado endurecido. Na maioria das vezes a classificação das argamassas de revestimento é baseada em parâmetros como a natureza, tipo e o número de aglomerante empregado na mistura, conforme apresentado na Tabela 2.1. Tabela 2.1 – Classificação das argamassas de revestimento em função do aglomerante (NBR13530, 1995) Natureza do aglomerante Tipo de aglomerante Número de aglomerante

Aglomerante aéreo Aglomerante hidráulico Argamassa de cal Argamassa de cimento Argamassa de cimento e cal Argamassa simples Argamassa mista

2.1.1 Cimento Dentre os aglomerantes hidráulicos os cimentos Portland são os mais empregados na produção das argamassas de revestimentos no Brasil. Tais cimentos precisam da água para que se processem as reações de hidratação (resultando no endurecimento), como também, após este processo, formam produtos resistentes à água. Atualmente, existem poucas pesquisas sobre a influência dos diferentes tipos de cimentos nas argamassas. Entretanto, é certo que as propriedades intrínsecas de cada tipo de cimento podem ser determinantes no desempenho das argamassas ainda no estado fresco, como 15

também no estado endurecido. A Tabela 2.2 apresenta uma síntese dos principais cimentos normalizados no Brasil e as Tabelas 2.3 e 2.4 uma síntese das principais exigências físicas e químicas. Tabela 2.2 – Cimentos normalizados no Brasil Classes de resistência (MPa) 25-32-40 25-32-40 23-32-40 25-32-40 25-32-40 25-32-40 25-32 ---

Cimento CPI (NBR 5732/91) CPI-S (NBR 5732/91) CPII-E (NBR 11578/91) CPII-Z (NBR 11578/91) CPII-F (NBR 11578/91) CPIII (NBR 5735/91) CPIV (NBR 5238/91) CPV-ARI (NBR 5733/91)

Clinquer + Sulfatos (%) 100 99-95 94-56 94-76 94-90 65-25 85-45 100-95

Escoria

Pozolana

(%)

(%)

Materiais Carbonaticos (%) 0 1-5 0-10 0-10 6-10 0-5 0-5 0-5

6-34 6-14 35-70 15-50

Tabela 2.3 – Exigências físicas dos cimentos normalizados no Brasil Cimento CPI (NBR 5732/91) CPI-S (NBR 5732/91) CPII-E (NBR 11578/91) CPII-Z (NBR 11578/91) CPII-F (NBR 11578/91) CPIII (NBR 5735/91) CPIV (NBR 5238/91) CPV-ARI (NBR 5733/91)

Finura Resíduo Área Classe na peneira específica (m2/kg) 75 µm (%) 25 32 40 25 32 40 25 32 ---

≤ 12,0

Tempo Resistência (MPa) Expansibilida de início de a quente 3 7 28 de pega (mm) dias dias dias (h)

≥ 240 ≥ 260

≥1

≤5

≤ 10,0

≥ 280

≤ 8,0

---

≥1

≤5

≤ 8,0

---

≥1

≤5

≤ 6,0

≥ 300

≥1

≤5

≥8

≥ 15

≥ 25

≥ 10

≥ 20

≥ 32

≥ 15

≥ 25

≥ 40

≥8 ≥ 10 ≥ 12 ≥8 ≥ 10 1 dia 14

≥ 15 ≥ 20 ≥ 23 ≥ 15 ≥ 20 3 dias ≥ 24

≥ 25 ≥ 32 ≥ 40 ≥ 25 ≥ 32 7 dias ≥ 34

Tabela 2.4 – Exigências químicas dos cimentos normalizados no Brasil Cimento

Resíduo insolúvel

CPI (NBR 5732/91) CPI-S (NBR 5732/91) CPII-E (NBR 11578/91) CPII-Z (NBR 11578/91) CPII-F (NBR 11578/91) CPIII (NBR 5735/91) CPIV (NBR 5238/91)

≤ 1,0 ≤ 5,0 ≤ 2,5 ≤ 16,0 ≤ 2,5 ≤ 4,5 ≤ 4,5

CPV-ARI (NBR 5733/91)

≤ 1,0

(1)

Limites (% da massa) Óxido de Trióxido magnésio Perda ao fogo enxofre (SO3) (MgO) ≤ 2,0 ≤ 6,5 ≤ 4,0 ≤ 4,5 ≤ 6,5 ≤ 4,0

Anidrido carbônico (CO2) ≤ 1,0 ≤ 3,0

≤ 6,5

≤ 6,5

≤ 4,0

≤ 5,0

≤ 1,5 ≤ 6,5

-----

≤ 3,0 ≤ 3,0

≤ 4,5

≤ 6,5

≤ 4,0 ≤ 4,0 ≤ 3,5(1) ≤ 4,5(2)

≤ 3,0

Quando o C3A do clinquer ≤ 8%, (2) Quando o C3A do clinquer > 8%

As propriedades físicas dos cimentos Portland são normalmente de simples determinação através de ensaios normalizados pela Associação Brasileira de Normas Técnicas. Esta entidade também é responsável pela especificação dos limites exigidos a cada tipo de 16

cimento. Algumas dessas propriedades, bem como, a influência destas nas argamassas e no desempenho dos sistemas de revestimento vem a ser: A – Finura É uma característica intimamente ligada à propriedade aglomerante do cimento, pois influi decisivamente na reatividade e na velocidade das reações químicas que se processam durante a pega e o endurecimento. O aumento da finura dos cimentos acarreta um aumento da atividade superficial das partículas na hidratação. Para avaliar a finura são especificados dois tipos de ensaios: resíduo na peneira no 200 (malha 0,0075 mm) (NBR 11579, 1991), ou então através da área específica no aparelho de Blaine (NBR 7224, 1996). Quanto maior a área específica, mais fino é o cimento. Outra forma de se avaliar a finura é através do ensaio de granulometria a laser onde se permite uma visão mais completa da distribuição das dimensões das partículas. É certo que cimentos mais finos desenvolvem maiores resistências mecânicas nas primeiras idades (3 a 4 dias), ponto que pode ser importante em determinadas situações (no caso da resistência de aderência). Porém, em contrapartida, a velocidade de desprendimento do calor de hidratação, o teor de água para uma mesma trabalhabilidade, a retração e/ou risco de fissuração estão também diretamente relacionados à finura, fato que merece certa atenção. B – Pega A pega é uma propriedade que está relacionada ao desenvolvimento das reações de hidratação do cimento após a mistura com a água. Esta se caracteriza pelo enrijecimento progressivo da pasta de cimento (aumento da viscosidade), finalizando com o endurecimento da mesma. Por convenção, optou-se por avaliar a pega do cimento a partir dos tempos de início e fim de pega, em função da penetração de uma agulha com dimensões e massa padronizadas. O procedimento de ensaio para determinação dos tempos de início e fim de pega é descrito na norma NBR 11581, 1991. O ensaio de pega é feito em uma pasta de cimento com o objetivo único de avaliá-lo quanto às exigências de norma, fato que torna o resultado pouco representativo para o estudo das argamassas de revestimento. Entretanto, deve-se lembrar que uma avaliação do início de pega tem grande importância para o meio técnico porque possibilita estimar um intervalo de tempo aproximado, ao longo do qual é possível executar as operações de mistura com a água, transporte e aplicação das composições de cimento (pastas, argamassas e concretos) sem prejudiciais alterações no mecanismo de hidratação do aglomerante. O período de utilização relacionado ao tempo de pega deve ser encarado com grande seriedade, uma vez que é rotina em algumas obras, principalmente durante a fase de execução dos revestimentos, operações como o reaproveitamento de grandes quantidades de argamassa. Estas muitas vezes não atendem às condições de aplicação quanto à pega do cimento, podendo comprometer o desempenho do sistema de revestimento. C – Resistência mecânica O cimento é o principal responsável pelo desenvolvimento das propriedades mecânicas das argamassas de revestimento. Um aumento no teor de cimento da mistura aumenta diretamente 17

as propriedades mecânicas. Apesar de este fato ser interessante do ponto de vista de alguns parâmetros, como a resistência de aderência à tração, o mesmo pode ser desfavorável caso o módulo de deformação da argamassa aumente demasiadamente, tornando os sistemas de revestimentos pouco deformáveis, o que contribui para o aumento do risco de fissuração e até desplacamento de parte do revestimento. Cabe lembrar ainda que, igualmente ao caso da pega, o ensaio de resistência à compressão do cimento apenas serve para indicar se o mesmo atende ou não as especificações de norma, não tendo nenhuma relação direta com parâmetros de resistência mecânica utilizados na avaliação das argamassas de revestimento. 2.1.2 Cal A cal é um aglomerante que desenvolve seu endurecimento através da transformação da cal em carbonato de cálcio, por fixação do gás carbônico existente no ar (processo de carbonatação). Os tipos de cales empregados na produção das argamassas podem ser: • •

cal virgem, sob a forma de óxidos de cálcio ou óxidos cálcio e magnésio, extinto em obra; cal hidratada, sob a forma de hidróxido de cálcio ou hidróxido de cálcio e magnésio.

Das matérias-primas encontradas no Brasil, podem-se produzir as cales indicadas na Tabela 2.5. Tabela 2.5 - Tipos de cales virgem e hidratadas brasileiras (GUIMARÃES,1998) Tipos de cales Cálcica Magnesiana Dolomítica

Teor de óxido de cálcio em relação aos óxidos totais 90 a 100% 65 a 89% 58 a 64%

Para a obtenção da cal hidratada como produto final, após a seleção da jazida e extração da matéria-prima, duas outras etapas interferem na sua qualidade: • •

calcinação da matéria-prima (transformação térmica do carbonato em cal virgem); e hidratação do produto calcinado.

As equações representativas das reações químicas, ocorridas na produção da cal hidratada, estão representadas em seguida. Calcinação do carbonato CaCO3 Calcário pura CaCO3.MgCO3 Calcário pura

(900 – 1000 oC)

CaO + CO2 Óxido de cálcio + anidrido carbônico

CaO + MgO + CO2 (900 – 1000 oC) Óxido de cálcio + Óxido de magnésio + anidrido carbônico

18

Hidratação da cal virgem CaO + H2O Óxido de cálcio + água

Ca(OH)2 Hidróxido de cálcio

CaO.MgO + H2O Óxido de cálcio e de Magnésio

Ca (OH)2 + Mg(OH)2 Hidróxido de cálcio + Hídóxido de magnésio

Quando a cal virgem entra em contato com a água, ocorre hidratação do produto, cuja reação é fortemente exotérmica. O calor liberado na hidratação gera forças de expansão na cal virgem, o que causa a desintegração completa da mesma, que se transforma em um pó. Esta reação tem como produtos formados os hidróxidos de cálcio e de magnésio. A norma brasileira referente à cal hidratada é a NBR 7175 (1992). A quantidade de CO2 no produto final ao lado do teor de óxidos não hidratados, aparecem como parâmetros responsáveis pela classificação dos três tipos de cales (CH I, CH II e CH III). As Tabelas 2.6 e 2.7 apresentam uma síntese das exigências físicas e químicas para as cales produzidas no país. Tabela 2.6 – Exigências Físicas das cales hidratadas nacionais NBR 7175 (1992) Exigências Peneira 0,60 mm Peneira 0,075 mm Estabilidade Retenção de água Plasticidade Incorporação de areia

Finura

Tipo de cal hidratada CH I CH II CH III ≤ 0,5% ≤ 0,5% ≤ 0,5% ≤ 15% ≤ 15% ≤ 15% Ausência de cavidades ou protuberâncias ≥ 80% ≥ 80% ≥ 70% ≥ 110 ≥ 110 ≥ 110 ≥ 2,5 ≥ 2,5 ≥ 2,2

Tabela 2.7 – Exigências químicas das cales hidratadas segundo a NBR 7175 (1992) Exigências Na fábrica % Anidrido carbono No depósito ou na (CO2) obra % Óxidos não hidratados % Óxidos totais na base de não voláteis (CaO + MgO)

CH I ≤5

Tipo de cal hidratada CH II ≤5

CH III ≤ 13

≤7

≤7

≤ 15

≤ 10

Sem exigências

≤ 15

≥ 88

≥ 88

≥ 88

O processo de maturação consiste em deixar a cal hidratada em contato com a água por um período em torno de 24 horas, antes do emprego na argamassa. Acredita-se que esta tradição teve seu início quando era empregada nas construções a cal virgem que, necessariamente, deveria ficar em contato com a água antes do preparo da argamassa, para que ocorresse a hidratação da mesma. No caso das cales hidratadas industrialmente, este fato é pouco provável, uma vez que, teoricamente, se a cal já está hidratada não há a necessidade de nova hidratação. Atualmente pouco se sabe sobre qual a alteração que ocorre na estrutura da cal durante o processo de maturação. Entretanto, existem relatos observados na rotina de produção das argamassas, que apontam o favorecimento de algumas das propriedades no estado fresco e endurecido. Segundo consta, a cal deixada em repouso em contato direto com a água sob forma de pasta ou argamassa (mistura de cal e areia) apresenta uma melhora quanto à facilidade de mistura, trabalhabilidade, retenção de água, além de fornecer um meio

19

mais adequado para hidratação do cimento, se comparado à situação da cal adicionada em pó na hora da mistura. A utilização da cal na composição das argamassas de revestimento é considerada favorável, principalmente, no que diz respeito as suas propriedades no estado fresco, com influência direta na trabalhabilidade. Essa influência é devida ao estado de coesão interna que a cal proporciona, em função da diminuição da tensão superficial da pasta aglomerante e da adesão às partículas de agregado (CINCOTTO et al., 1995). Outra propriedade no estado fresco é a retenção de água que auxilia no desenvolvimento da hidratação em fases mais avançadas, evitando possíveis problemas de fissuração ocasionados por retração, fatores estes com implicância direta no desempenho dos sistemas de revestimento. As argamassas que contém cal preenchem mais facilmente e, de maneira mais completa, toda a superfície do substrato, propiciando maior extensão de aderência (CARASEK et al., 2001). Entretanto, cabe lembrar que o uso deste material deve ser acompanhado de avaliações e ajustes prévios, uma vez que teores em excesso podem influenciar negativamente no desempenho do sistema de revestimento, contribuindo, principalmente, para o surgimento de fissuras ao longo do revestimento. De um modo geral, o emprego das argamassas de cimento e cal em revestimentos é bastante conveniente, uma vez que se procura conciliar as vantagens de ambos os materiais. A aderência e o endurecimento inicial são promovidos principalmente pelo cimento. A trabalhabilidade, retenção de água, bem como a extensão de aderência são incrementadas pelo uso da cal. 2.2 AGREGADOS O agregado é parte integrante das argamassas, sendo em alguns casos definido como o “esqueleto” dos sistemas de revestimento argamassados, com influência direta em propriedades como retração, resistência mecânica, módulo de deformação, dentre outras. Pode-se dizer que a análise granulométrica do agregado é o principal método de ensaio utilizado para se avaliar os diferentes tipos de agregados que compõem as argamassas revestimento. Este consiste na determinação das dimensões das partículas e das proporções relativas em que elas se encontram na composição. Atualmente, existem vários métodos que são utilizados nesta avaliação. Métodos mais simples baseados no peneiramento do agregado em peneiras com diferentes dimensões de malhas conforme recomendações da norma NBR 7217 (1987), e métodos mais sofisticados, que complementam o anterior, como, por exemplo, granulometria a laser, sedimentação, dentre outros. No caso específico de agregados para argamassa, discute-se ainda a utilização de uma série de peneiras específica que contemple uma melhor caracterização do material, conforme os estudos de CARNEIRO (1999). As séries de peneiras recomendadas estão especificadas a seguir: • •

Série conforme NBR 7217 (1987) => 2,4 mm – 1,2 mm – 0,6 mm – 0,3 mm – 0,15 mm – 0,075 mm; Série recomendada por CARNEIRO (1999) => 2,4 mm – 1,7 mm – 1,18 mm – 0,85 mm – 0,6 mm – 0,425 mm – 0,3 mm – 0,212 mm – 0,15 mm – 0,106 mm – 0,075 mm.

A distribuição das dimensões das partículas do agregado é representada, graficamente, pela curva granulométrica (Figura 2.1). Esta curva é traçada por pontos em um diagrama semilogarítmico, no qual, sobre o eixo das abscissas, são marcados os logaritmos das 20

dimensões das partículas e sobre o eixo das ordenadas as porcentagens, em peso, de material que tem dimensões média menor que a dimensão considerada (% passante – representação mais adotada na mecânica dos solos) ou maiores que a dimensão considerada (% retida acumulada – mais adotada no estudo dos agregados para argamassas e concreto). Segundo a forma da curva (Figura 2.1) podemos distinguir os diferentes tipos de granulometrias. Assim, temos uma granulometria contínua (curva A) ou descontínua (curva B); uniforme (curva C); e bem graduada (curva A). 0

A

90

B

10

80

C

20

70

30

60

40

50

50

40

60

30

70

20

80

10

90

0 0,001 Peneiras (mm)

Porcentagem retida (%)

Porcentagem que passa (%)

100

100 0,01 0,1 Diâmetro dos grãos (mm) 0,075 0,15 0,3 0,6

1

1,2

10

2,4 4,8

Figura 2.1 – Exemplos de curvas de distribuição granulométrica Um dos principais parâmetros utilizados na classificação de uma areia para uso em argamassas é o módulo de finura. Por definição, este parâmetro é o resultado da soma das frações retidas acumuladas, divididas por 100, obtidas durante o ensaio de granulometria, utilizando a série normal de peneiras (NBR 7217 (1987)). Para a classificação dos agregados são adotados os seguintes intervalos indicados na Tabela 2.8. Tabela 2.8 – Classificação dos agregados em função do módulo de finura (MF) MF < 2,0 2,0 < MF < 3,0 MF > 3,0

Areia fina Areia média Areia grossa

O módulo de finura da areia não é um indicador representativo, pois não considera a distribuição granulométrica da fração fina da areia (CARNEIRO, 1999). Este autor propõe ainda a adoção de outros parâmetros de avaliação, já descritos em trabalhos publicados sobre agregados para concreto, como a massa unitária e o índice de vazios, complementando ainda, com conceitos oriundos da mecânica dos solos como o coeficiente de uniformidade. O coeficiente de uniformidade (Cu) (Equação 1), utilizado para caracterizar os agregados, é a razão entre os diâmetros correspondentes a 60% e a 10% (no caso de considerar a percentagem passante), tomados na curva granulométrica. 21

Cu =

d 60 d 10

(1)

Considera-se de granulometria muito uniforme (tamanhos de grãos relativamente iguais) os agregados com Cu < 5, de uniformidade média se 5 < Cu < 15 e desuniforme, quando Cu > 15. O coeficiente de uniformidade é um dos parâmetros que vem sendo utilizado na caracterização de agregados para argamassa de revestimento, isto porque, permite uma avaliação da continuidade da distribuição granulométrica de uma areia. Esta continuidade pode influenciar no índice de vazios do agregado; no consumo de aglomerante e de água de amassamento para uma mesma trabalhabilidade. Na produção de argamassas podem ser utilizadas areias naturais (provenientes de leitos de rios e de cava) e artificiais (provenientes da britagem de rochas), sendo este último mais utilizado na produção das argamassas industrializadas. Sugere-se que a escolha de uma areia deva ser baseada em uma granulometria contínua, com uma dimensão máxima característica adequada aos tipos de revestimento no qual será utilizado (TRISTÃO, 1995). A Tabela 2.9 apresenta um indicativo dessas dimensões para cada camada que compõe o revestimento. Tabela 2.9 – Dimensão máxima característica do agregado recomendado para cada camada que compõe o revestimento Camada do revestimento Chapisco Emboço Camada única Reboco

Peneiras ABNT (mm) 4,80 2,40 1,20 1,20

Recomenda-se ainda que os agregados sejam isentos de matéria orgânica; concreções ferruginosas; aglomerados argilosos e outras impurezas que possam causas manifestações patológicas nos sistemas de revestimento. Entretanto, deve-se ressaltar que em determinadas situações exige-se a necessidade de utilização de agregados que não atendem a nenhuma das recomendações já discutidas anteriormente. Por exemplo, o uso bastante freqüente de areia saibrosa, em algumas regiões, pó de pedra e até mesmo entulho de construção moído, que são incentivados por questões econômicas, quando a região não dispõe de jazidas de areia lavada exploráveis, ou questões ambientais, tendo em vista promover um destino racional para os resíduos gerados. Porém, convém lembrar que o uso destes materiais deve ser sempre acompanhado de estudos preliminares para evitar o comprometimento do desempenho dos sistemas de revestimento. Cabe relatar que algumas experiências nacionais têm mostrado que o emprego desses materiais, indiscriminadamente, sem maiores critérios técnicos resulta em manifestações patológicas nos revestimentos como, por exemplo, manchamento, fissuração excessiva e, em alguns casos, desplacamento de camadas do revestimento.

22

3 - REOLOGIA E TRABALHABILIDADE DAS ARGAMASSAS Engº José Getúlio Gomes de Sousa Engª Patrícia Lopes de Oliveira Lara Apesar de todo o avanço no desenvolvimento de novos materiais e no estudo das argamassas, em determinadas avaliações ainda é notório o caráter empírico nas proposições de determinadas soluções. Um exemplo claro é a formulação de argamassas de revestimentos que atendam, ao mesmo tempo, a determinadas propriedades no estado fresco (trabalhabilidade) e no estado endurecido (capacidade de absorver deformação, resistência de aderência, dentre outras) que, em dado momento, é fundamentada em critérios qualitativos de caráter empírico. No caso das propriedades no estado fresco a situação aparentemente é mais complexa, fato que pode ser demonstrado pela carência de estudos capazes de avaliar sistematicamente este tema. É comum, inclusive no meio científico, a utilização de procedimentos baseados na experiência de oficiais pedreiros envolvidos no processo de produção dos sistemas de revestimento. Atualmente, é cada vez mais discutida no meio científico a necessidade de uma avaliação das propriedades das argamassas no estado fresco, que possibilite a real caracterização do comportamento. Esta caracterização deve, de certa forma, também envolver e relacionar os parâmetros tradicionalmente conhecidos como, por exemplo: condições de trabalhabilidade, consistência, plasticidade, dentre outros. Neste sentido, uma das possibilidades de novas discussões esta baseada na aplicação de conceitos pertencentes ao estudo do comportamento reológico do material. A reologia é definida como a ciência que estuda a deformação e escoamento da matéria. Sua aplicação se justifica a partir do momento em que se pode classificar os materiais, analisar seus comportamentos frente a um campo de tensão, relacionar estes comportamentos com a estrutura de cada material, bem como prever o desempenho destes em outros estágios de tensão, deformação, tempo e temperatura (TANNER, 1998). Em adição à importância da reologia, cabe destacar que muitos ramos da indústria estão diante de problemas que podem ser resolvidos com base nestes conceitos. Neste universo, é bastante comum o uso de projetos de sistemas para transporte ou para processar substâncias que não se ajustam a nenhum dos tipos clássicos de comportamento dos materiais. Ainda sobre o estudo das argamassas no estado fresco, a possibilidade de aplicação da teoria reológica abre inúmeras opções de discussões diretamente aplicadas ao meio. A idéia atualmente em pauta é substituir termos com elevado grau de empirismo, que permitem apenas uma avaliação qualitativa (como trabalhabilidade, consistência, bombeabilidade, projetabilidade) por parâmetros que realmente caracterizem o material em situação de fluxo. 3.1 EMBASAMENTO TEÓRICO SOBRE REOLOGIA As argamassas são formadas potencialmente pela composição, em proporções adequadas, de materiais como agregados, aglomerantes (cimento e cal) e água. Na maioria dos casos, assume-se que estas composições são suspensões concentradas de partículas sólidas (agregados) em um líquido viscoso (no caso a pasta). Neste contexto, é comum considerar que 23

tais concentrações escoam como um fluido, sendo aplicada a teoria clássica que envolve o escoamento de fluidos (Figura 3.1). Quando uma força de cisalhamento é aplicada em um fluido um gradiente de velocidade é induzido neste fluido. Nesta configuração, o fator de proporcionalidade entre a força e o gradiente é chamando de viscosidade. y

F

Placa livre

v Líquido

y

x

Base fíxa

Figura 3.1 – Esquema ilustrativo do experimento de Newton para a determinação da viscosidade de fluídos A viscosidade expressa a resistência do fluido ao escoamento (em situação de fluxo), podendo ser considerada como o atrito interno, que resulta quando uma película do fluido é forçada a mover-se em relação à outra adjacente. Para a maior parte dos líquidos puros, e para muitas soluções e dispersões, a viscosidade (µ) é uma grandeza bem definida a uma dada temperatura e pressão. Alguns dos principais modelos reológicos utilizados para interpretar o comportamento de argamassas no estado fresco estão apresentados na Tabela 3.1, bem como as suas representações gráficas estão apresentadas na Figura 3.2. Todas as curvas podem ser descritas por uma das equações da Tabela 3.1. Tabela 3.1 – Exemplos de comportamentos reológicos Comportamento

Definição

Modelos matemáticos

Newtoniano Materiais que exibem uma relação linear entre a tensão e a taxa de cisalhamento (Modelo 1 – Figura 3.2). Tais materiais apresentam viscosidade constante a uma dada temperatura e pressão.

τ =µ

dv = µγ dy

Não Newtoniano Materiais onde a viscosidade não é constante e depende da taxa de cisalhamento aplicada, a uma dada temperatura e pressão. Por exemplo: Viscoplasticidade Pseudoplástico Dilatante ou Fluido de (Modelo 3 – (Modelo 4 – Bingham (Modelo Figura 3.2) Figura 3.2) 2 – Figura 3.2)

τ = Kγ n

τ = τ o + η pγ

Legenda => τ = Tensão de cisalhamento, µ = Viscosidade absoluta., γ = Taxa de cisalhamento, ηp = é a Viscosidade plástica, n = Índice da potência, K = Índice de consistência do fluido, τo = Tensão de escoamento

Além da viscosidade, algumas equações incorporam um segundo fator, a tensão de escoamento (τo). A interpretação física deste fator, também já bastante discutido na reologia, indica que este representa a tensão necessária a ser aplicada a um determinado material para iniciar o escoamento (conforme ilustra a Figura 3.2 – Modelo 2). Um fluido que apresenta este comportamento é denominado de Fluido Bingham (Tabela 3.1). Em geral, este é o modelo mais utilizado para caracterizar o comportamento reológico de argamassas.

24

Tensão de cisalhamento

3

2

4

1

Taxa de cisalhamento 1- Newtonian e Power n=1, 2 - Bingham 1 – Fluido newtoniano, 2 – Fluido de Bingham, 3 – Fluido pseudoplástico e 4 – Fluido Dilatante

Figura 3.2 – Comportamento da tensão de cisalhamento x taxa de cisalhamento 3.2 TRABALHABILIDADE DAS ARGAMASSAS A trabalhabilidade é uma das mais importantes propriedades das argamassas no estado fresco, haja vista a sua obrigatoriedade para que possa ser convenientemente utilizada. Vários pesquisadores que estudam as argamassas de revestimento apontam definições acerca deste termo, algumas destas são apresentas na Tabela 3.2. Tabela 3.2 – Definições sobre trabalhabilidade aplicadas às argamassas de revestimento Autor RILEM (1982)

SELMO (1989)

CINCOTTO, SILVA & CARASEK (1995)

CARASEK (1996)

Definição Facilidade do operário trabalhar com a argamassa, que pode ser entendida como um conjunto de fatores inter-relacionados, conferindo boa qualidade e produtividade na sua aplicação. Considerando ainda que a consistência e a plasticidade são as propriedades reológicas básicas, que caracterizam a trabalhabilidade. Diz-se que uma argamassa de revestimento tem boa trabalhabilidade quando se deixa penetrar com facilidade pela colher de pedreiro, sem ser fluida; mantendo-se coesa – sem aderir à colher – ao ser transportada para a desempenadeira e lançada contra a base; e permanece úmida o suficiente para ser espalhada, cortada (operação de sarrafeamento) e ainda receber o tratamento superficial previsto. Propriedade que depende e resulta de várias outras, tais como: consistência, plasticidade, coesão, tixotropia e retenção de água, além da exsudação, tempo de pega e adesão inicial, e é diretamente relacionada com o julgamento subjetivo por parte do operário (no caso o pedreiro). Habilidade de fluir ou espalhar-se sobre a superfície do componente do substrato, por suas saliências, protuberâncias e fissuras, definindo a intimidade do contato entre a argamassa e o substrato relacionando-se assim com a aderência e sua extensão.

Está claro que, no geral, as definições são apenas descritivas e algumas propriedades são de difícil mensuração (coesão, plasticidade, consistência, tixotropia, retenção de água, dentre outros). Em campo, as situações são freqüentemente diversas porque alguns destes termos são usados diferentemente por várias pessoas envolvidas (engenheiros, pedreiros, dentre outros), sendo mais uma vez, definidos de acordo com o “sentimento” das pessoas e não, baseados no comportamento físico do material. BAUER (1998), salienta que a avaliação das propriedades é muito incipiente, fazendo uso de procedimentos empíricos que permitem uma avaliação

25

baseada em aspectos de natureza táctil-visual, embasados no conhecimento e experiência dos profissionais envolvidos nas avaliações. A consistência e plasticidade são apontadas como as principais propriedades que determinam uma condição de trabalhabilidade das argamassas de revestimento. Em determinados momentos, tal condição torna-se sinônimo destas duas propriedades. As várias definições destes termos, discutidas pelo meio técnico, derivam das apresentadas pelo documento RILEM (1982), que coloca:

• •

Consistência – é a propriedades pela qual a argamassa tende a resistir às deformações que lhe são impostas; Plasticidade – é a propriedades que permite a argamassas deformar-se sem ruptura, sob a ação de forças superiores às que promovem a sua estabilidade, mantendo a deformação depois de retirado o esforço.

É certo que as duas propriedades são interligadas e, em determinados momentos, não podendo ser tratadas independentemente quando se analisa uma condição de trabalhabilidade. Além do mais, os fatores que influenciam estas propriedades, em geral, são os mesmos, conforme estão apresentados na Tabela 3.3: Tabela 3.3 – Fatores que influenciam a consistência e plasticidade Fatores internos Teor de água muitas vezes definida em função da consistência necessária Proporção entre aglomerantes e agregado Natureza e teor dos plastificantes (cal, finos argilosos, etc) Distribuição granulométrica e forma e textura dos grãos do agregado Natureza e teor de aditivos

Fatores externos Tipo de mistura Tipo de transporte Tipo de aplicação no substrato Operações de sarrafeamento e desempeno Características da base de aplicação – tipo de preparo, rugosidade, absorção, etc.

De um modo geral, percebe-se que a exigência de trabalhabilidade é, portanto, intuitiva de uma relação qualitativa difícil de avaliar, que busca subsídios em outras propriedades das argamassas. Acredita-se que o empirismo associado ao tema deveria ser descartado em favor de parâmetros físicos mensuráveis (descritos no estudo da reologia). Por exemplo, no caso das argamassas é de se esperar que uma argamassa trabalhável deve apresentar-se com viscosidade suficiente para permitir manuseio e aplicação pelo operário no substrato e, ao mesmo tempo, esta argamassa deveria apresentar uma tensão limite de escoamento tal que, após a aplicação, ela permaneça em contato ao substrato sem descolamento ou escorregamento, sob ação do peso próprio da camada de argamassa. Este último caso é um dos pontos mais discutidos uma vez que as argamassas, logo após a aplicação em superfícies verticais, exibem esta tendência. 3.3 ENSAIOS UTILIZADOS NA AVALIAÇÃO DA TRABALHABILIDADE DAS ARGAMASSAS Alguns dos testes amplamente utilizados no estudo das propriedades das argamassas no estado fresco estão apresentados na Tabela 3.4. É certo que grande parte destes apenas se correlacionam com um dos parâmetros reológicos (tensão de escoamento ou viscosidade). 26

Tabela 3.4 – Alguns exemplos de testes que se correlacionam com um fator, ou a viscosidade ou a tensão de escoamento

Ensaios

Ensaio de penetração de cone

Ensaio KSlump

Vane test ou ensaio de palheta

Mesa de consistência

Cone de escoamento

Breve descrição O princípio deste teste é que a profundidade de penetração de um determinado corpo dependerá da tensão de escoamento do material testado. Geralmente, a massa do corpo é préestabelecida. Então, estes testes avaliam se a tensão aplicada é maior ou menor que a tensão de escoamento do concreto. Uma sonda é inserida na mistura a ser testada (concreto ou argamassa). Logo após, uma porção do concreto tende a escoar para o interior da sonda. Com uma barra de medida situada no interior da sonda, mede-se a quantidade de concreto. Um alto volume corresponde a uma alta capacidade de escoamento do material. Ensaio muito utilizado na mecânica dos solos para determinação da tensão de cisalhamento de solos argilosos. O princípio é cravar uma palheta em cruz na amostra e aplicar um carregamento com uma taxa pré-determinada. Durante o ensaio registra-se a carga e a deformação imposta à amostra, bem como a tensão última de ruptura. A consistência é estabelecida em função do espalhamento após a aplicação de um determinado número de golpes na mesa de consistência. Para este ensaio, a medida obtida relaciona-se com a viscosidade e não com a tensão de escoamento porque ao aplicar os golpes, a amostra é submetida a uma tensão que é maior que a tensão de escoamento. Entretanto, esta afirmação deve ser encarada com certa cautela, uma vez que o ensaio não permite uma avaliação do material em função do tempo o que seria necessário para uma possível correlação com a viscosidade. O Flow cone ou cone de escoamento é amplamente utilizado no estudo de lama de cimentos para perfuração de poços de petróleo e tem sido adaptado para o uso em argamassas. Ele consiste de um funil com geometria e dimensões apropriadas, onde é colocada uma determinada amostra do material. O tempo gasto para o volume de material passar através da extremidade inferior é então registrado.

Parâmetro reológico que controla o fenômeno Tensão de escoamento

Tensão de escoamento

Tensão de escoamento

Viscosidade

Viscosidade

O ensaio da Mesa de Consistência (NBR 7215, 1982) é um dos testes mais utilizados para avaliar as propriedades das argamassas no estado fresco. Apesar da grande utilização, este é um dos ensaios mais criticados pelo meio científico quanto à definição de uma condição de trabalhabilidade. Um dos muitos fatores que contribuem para esta discussão, além da própria concepção do ensaio, diz respeito a uma não correspondência de resultados entre as argamassas caracterizadas sob mesmas condições de trabalhabilidade. Entretanto, é certo que a mesa de consistência ainda está longe de ser “aposentada”, fato que pode ser fortalecido pela carência de parâmetros para o meio técnico, principalmente nacional, que sente a necessidade da inclusão das medidas de espalhamento durante a caracterização das argamassas de revestimento no estado fresco. O Vane Test é uma ferramenta que vem sendo utilizada no estudo da reologia de materiais em diferentes áreas. Este método foi bastante desenvolvido na mecânica dos solos, sendo 27

utilizado para determinar um parâmetro definido como “Tensão de cisalhamento não drenada de solos”, existindo equipamentos de pequeno porte para ensaios de laboratório, bem como, equipamentos de grande porte para ensaios em campo. Nos últimos anos, com o desenvolvimento das técnicas de instrumentação, principalmente as voltadas para a reometria, estas técnicas vêm sendo cada vez mais difundidas, sendo exploradas no estudo do comportamento de alimentos, suspensões concentradas, polímeros, dentre outros. No estudo dos materiais de construção é possível encontrar trabalhos que utilizam o Vane Test para caracterizar argamassas como é o caso dos estudos desenvolvidos por ALVES (2001) e SANTOS (2002) que utilizaram este método para avaliar a consistência de argamassas de revestimento no estado fresco. Na pesquisa de ALVES (2001), foi possível definir faixas de tensões de escoamento que caracterizavam a consistência de determinadas argamassas com aditivos incorporadores de ar (considerando um processo de aplicação manual em blocos de concreto sem chapisco). O mesmo equipamento foi utilizado por SANTOS (2002), onde se encontrou um valor mínimo de tensão de escoamento para uma condição de bombeabilidade de argamassas para projeção. Os equipamentos que fornecem ambos parâmetros fundamentais (viscosidade e tensão de escoamento) para descrição do comportamento reológico são denominados de reômetros. Os valores medidos por estes equipamentos, no caso do estudo do concreto e das argamassas, não necessariamente permitem um cálculo direto da viscosidade e da tensão de escoamento. Os fatores medidos são indiretamente correlacionados aos dois parâmetros fundamentais a partir de expressões matemáticas. 3.4 ASPECTOS PRÁTICOS DA TRABALHABILIDADE Conforme já discutido, a trabalhabilidade reflete, em termos práticos, as facilidades do operário durante as operações de manuseio e aplicação das argamassas. Em geral, uma falta de trabalhabilidade da argamassa é traduzida em aspectos como uma argamassa áspera, muito seca ou muito fluida, com segregação e exsudação excessiva, com dificuldade de espalhar sobre a base de aplicação, falta de “liga”, falta de adesão inicial, e em certas dificuldades para início das operações de acabamento (ou “puxa” muito rápido ou muito lento). Muitas dessas avaliações são feitas a partir de procedimentos empíricos realizados pelos operários envolvidos diretamente no processo de execução do revestimento. Por exemplo, quando um operário passa a colher de pedreiro na argamassa ou quando aplica parte dela no substrato, o mesmo está avaliando algumas das características discutidas anteriormente. Em determinados momentos, o meio mais simples de se ajustar a trabalhabilidade da argamassa em obra é alterando o teor de cal (tendo em vista a plasticidade) ou a quantidade de água (tendo em vista a consistência), procedimentos que o operário executa na maioria das vezes intuitivamente, sem conhecer os conceitos básicos da influência de cada material na composição das argamassas. Pode-se dizer que o principal caminho para se controlar a trabalhabilidade das argamassas é, sem dúvida, conhecer os materiais disponibilizados para a execução dos sistemas de revestimento, destacando-se:

•

características e propriedades, limitações e até possíveis incompatibilidades entre os diversos materiais (agregados, cal, cimento e aditivos), ou tipo de base de aplicação (blocos de concreto, cerâmico, com ou sem chapisco, dentre outros);

28

•

•

incompatibilidade ainda entre as opções de ferramentas disponíveis para execução dos sistemas de revestimento (aplicação manual ou mecânica, tipo de misturador) e os materiais; e previsão, refinamento e controle na produção da argamassa, principalmente em decisões com influência no processo de execução (proporcionamento, teor de água, tempo de mistura, este último, principalmente, no caso de argamassas com aditivos incorporadores de ar).

29

4 – ADITIVOS INCORPORADORES DE AR E RETENTORES DE ÁGUA Engº Nielsen José Dias Alves Engº Sávio Wanderley do Ó 4.1 ADITIVOS INCORPORADORES DE AR Os aditivos incorporadores de ar são materiais orgânicos, usualmente apresentados na forma de solução ou em pó, que quando adicionados ao concreto, às argamassas ou às pastas de cimento, produzem uma quantidade controlada de bolhas microscópicas de ar, uniformemente dispersas. O aditivo incorporador de ar é adicionado as argamassas com o intuito de melhorar a trabalhabilidade, principalmente em argamassas isentas de cal (cimento e areia). O ar intencionalmente incorporado às argamassas altera a suspensão cimentícia no estado fresco e posteriormente no endurecido. Pode se enumerar algumas propriedades que são alteradas beneficamente pela incorporação de ar nas argamassas, a saber:
Módulo de deformação - normalmente é reduzido, o que aumenta a capacidade de deformação do sistema de revestimento;
Retração – normalmente é reduzida;
Exsudação – é diminuída;
Massa específica – é reduzida. Os agentes incorporadores de ar pertencem à classe química dos tensoativos, que são materiais fortemente adsorvidos nas interfaces ar / líquido ou sólido / líquido. Esta substância possui uma dupla natureza (Figura 4.1), devido a sua molécula apresentar uma porção polar (que tem afinidade por água) e outra apolar (que não tem afinidade por água). Freqüentemente, se descreve a região polar como a “cabeça” da molécula do tensoativo e a região apolar, como a “cauda”. A “cauda”, geralmente, é formada por uma cadeia de hidrocarboneto, relativamente longa, com aproximadamente 8 ou 10 carbonos, necessários para que o tensoativo tenha uma influência significativa na tensão superficial.

-

Extremidade polar (hidrófila)

Extremidade apolar (hidrófoba)

Figura 4.1 – Representação de uma molécula de tensoativo aniônico Os aditivos incorporadores de ar são tensoativos aniônicos, os quais, quando adicionados às pastas de cimento, tendem a se adsorver na superfície das partículas sólidas do cimento, através da sua parte polar (cabeça), sendo a parte apolar (cauda) voltada para a água. Assim, os grãos de cimento adsorvidos de moléculas de tensoativos passam a ter um comportamento

superficial hidrofóbico, ou seja, repelente à água. A formação das bolhas de ar é causada pelos tensoativos que não foram adsorvidos (que sobram) e estão livres na fase aquosa. Embora a quantidade destes possa não ser necessariamente alta, sob agitação, serão formadas bolhas estáveis de ar, com aspecto de esferas microscópicas, oriundas da aglutinação das partes apolares (caudas) dos tensoativos, conforme ilustra a Figura 4.2a. Conceitualmente, apenas os tensoativos livres na fase aquosa são os que, efetivamente, produzem as bolhas de ar. Entretanto, alguns tensoativos adsorvidos ao cimento, podem contribuir para essa produção. Caso isto aconteça, existirá uma ligação entre as partículas de cimento (Figura 4.2b), chamada de “efeito ponte”. Com este efeito, aumenta-se a estruturação do sistema, atribuindo-se a ele a maior viscosidade e plasticidade apresentada pelas pastas de cimento, que possuem ar incorporado, em relação às pastas com menor ou sem ar incorporado. Este fato influi decisivamente na trabalhabilidade das argamassas geralmente com significativas melhorias. Fase Aquosa

+-

Fase Aquosa

+

+ + + Cimento + + +

-

-

-

-

+-

+

+ + + Cimento -+ + + -

+-

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Ar

++

+

-

+ + +

Cimento

+ +

-

- -

+-

-

+

-

- -

+

+ +

-

+

+ + +

Cimento

-

+ +

-

-

Ar

- -

Cimento

-

Ar

+ +-

-

-

-

+

+ + + Cimento -+ + + --

-

-

+ ++ - + - Cimento ++ + -- +

-

+ + +

-

+ ++ + Cimento + + +

-+

(a) (b) Figura 4.2 – Representação esquemática do mecanismo de funcionamento dos aditivos incorporadores de ar: (a) aglutinação das extremidades apolares dos tensoativos formando as bolhas de ar; (b) participação de tensoativos, que estão adsorvidos no cimento, na formação das bolhas, provocando o “efeito ponte”. 4.2 CARACTERÍSTICAS DA INCORPORAÇÃO DE AR A mudança provocada pelos aditivos incorporadores de ar nas argamassas de revestimento pode ser observada na Foto 4.1, onde se tem uma argamassa com 20% de cimento (Foto 1a) e uma argamassa com o mesmo proporcionamento, apenas com o acréscimo de 0,05% de um aditivo incorporador de ar, em relação à massa de cimento. Nota-se, pela Foto 4.1, que os aditivos causam uma grande alteração na trabalhabilidade das argamassas, já que a mesma passa de um aspecto seco e áspero, para um aspecto plástico, devido à incorporação de ar. É essa capacidade dos aditivos alterarem positivamente a trabalhabilidade das argamassas, que permite a confecção de argamassas sem cal, apenas com o aditivo incorporador de ar como agente plastificante.

(a)

(b)

Foto 4.1 – Aspecto da mudança ocorrida nas características reológicas da argamassa com aditivo incorporador de ar: (a) Argamassa sem aditivo incorporador de ar com aspecto seco (b) Argamassa com aditivo incorporador de ar com aspecto plástico. O rendimento das argamassas com aditivos incorporadores de ar é aumentado, devido à diminuição da massa específica, pela presença de microbolhas de ar no interior da mistura. Com essa diminuição, se consegue um maior volume de argamassa, para uma mesma quantidade de material anidro, ao se comparar com uma argamassa sem aditivos. A presença do ar incorporado permite uma certa diminuição na quantidade de finos do agregado, sem alterar a tendência de segregação e exsudação da argamassa. Este fato implica a colocação de menos água na mistura, para uma mesma condição de aplicação. A presença do ar incorporado nas argamassas, no estado fresco, provoca um ganho de consistência e plasticidade, efeito contrário ao provocado no concreto, que ganha fluidez, diminuindo desta forma a consistência. Para as argamassas, este ganho de consistência e plasticidade se deve ao “efeito ponte” existente entre as bolhas de ar e as partículas de cimento e, provavelmente, da areia. Já para o concreto, este “efeito ponte” é quase nulo pela presença do agregado graúdo, que rompe as “pontes” existentes. A aplicação da argamassa é facilitada com a utilização dos aditivos incorporadores de ar. Isto se explica pelo fato do tensoativo diminuir a tensão superficial, provocando uma maior facilidade da argamassa molhar o substrato, aumentando a região de contato entre ambos. Apesar do tipo de aditivo influenciar na redução da resistência de aderência a tração, sem dúvida, o aumento do teor de ar, para qualquer aditivo, acima de um certo valor, reduz a aderência das argamassas. Em um recente estudo, ALVES (2002) encontrou uma redução de até 55% no valor da resistência de aderência à tração, com o aumento do teor de ar em argamassas de revestimento (Figura 4.3). A possível redução na resistência de aderência encontrada em argamassas com ar incorporado é atribuída à diminuição da superfície de contato entre a argamassa e o substrato, e pela redução de propriedades mecânicas devido ao incremento da porosidade na argamassa, após a incorporação de uma certa quantidade de ar.

0,5 0,38

0,4

0,30 0,26

0,3

0,17

0,2 0,1 0 20

22

24

26

28

30

32

T eo r d e ar i nco r p o r ad o ( %)

Figura 4.3 – Influência do teor de ar incorporado na resistência de aderência à tração (ALVES, 2002). 4.2.1 Fatores que Influenciam no Teor de Ar das Argamassas A quantidade de ar incorporado depende tanto do teor como do tipo do aditivo, ou seja, com o aumento da concentração dos aditivos, ocorre um aumento do teor de ar incorporado, para um mesmo tempo de mistura. Apesar de o teor de ar ser diretamente proporcional ao teor de aditivo, existe um limite, onde mesmo com a colocação de mais aditivo, não se verifica aumento no volume de ar produzido. Com o aumento do tempo de mistura, ocorrerá o aumento do teor de ar, conforme ilustra a Figura 4.4, sendo que, com a continuação da mistura, ocorrerá um ponto em que o teor de ar pode começar a diminuir.

Ar Incorporado (%)

32 29 26 23 20

28

30

24 21,5

17 14 11 8 5 5 min

10 min

15 min

20 min

Tempo de Mistura (Minutos)

Figura 4.4 – Influência do tempo de mistura na incorporação de ar em argamassas (ALVES, 2002). O aumento do teor de cimento (mantendo-se constantes a quantidade do aditivo incorporador de ar, a quantidade de água e o tempo de mistura), provocará uma redução do volume de ar incorporado nas argamassas.

31

Ar Incorporado (%)

30

30

29

29

28 27

27 26

26

25 24 18

19

20

21

22

23

24

25

26

Teor de Cimento (%)

Figura 4.5 – Influência do teor de cimento na incorporação de ar. Pelos aspectos expostos, é evidente que os aditivos incorporadores de ar podem trazer várias contribuições às argamassas. O uso destes aditivos é, todavia, muito peculiar, respaldado de cuidados quanto à aplicação adequada. O maior emprego destes materiais parece ser nas argamassas industrializadas. Nesta situação, o rigor da produção industrial permite dosar teores muito precisos de aditivos com grande efeito tensoativo. 4.3 RETENÇÃO DE ÁGUA A retenção de água corresponde à propriedade que confere à argamassa a capacidade de essa não alterar sua trabalhabilidade, mantendo-se aplicável por um período adequado de tempo quando sujeita a solicitações que provoquem perda de água, seja ela por evaporação, sucção do substrato ou reações de hidratação. O aumento da retenção de água da argamassa pode ser conseguido de várias maneiras. Uma delas é aumentar o teor de materiais constituintes com elevada área específica. Em se tratando de aumentar a área específica dos materiais constituintes, apresenta-se como proposição mais usual a utilização de saibro e cal na argamassa. Esses dois tipos de materiais possuem partículas muito finas, proporcionando uma elevada área específica, conseqüentemente, a área a ser molhada é maior, aparecendo tensões superficiais que tendem a manter a água adsorvida nas partículas. A outra forma de incrementar a capacidade de retenção de água da argamassa é utilizar aditivos cujas características impedem a perda de água, como é o caso dos derivados da celulose (aditivos retentores de água). Quanto à determinação da retenção de água da argamassa, o método de ensaio, geralmente, mais utilizado é o preconizado pela NBR 13277 (1995). O princípio desse método baseia-se na quantificação da massa de água retida na argamassa, após essa ser submetida a uma sucção realizada por discos de papel de filtro colocado sobre a argamassa fresca, sob uma dada pressão, promovida por um peso assentado sobre os discos durante 2 minutos. Nessa metodologia, a argamassa é confinada lateral e inferiormente em um recipiente, ficando apenas com a face superior exposta, em contato com os discos de papel-filtro. A perda de água, portanto, será dada através da sucção promovida pela absorção de água dos papéis de filtros. Observa-se que a força gravitacional e a tensão gerada pelo confinamento agirão, impedindo a perda de água da amostra. Motivos como esses são supostos por pesquisadores (TRISTÃO, 1995; NAKAKURA, 2003) como justificativa, de que a metodologia apresentada não mostra sensibilidade capaz de avaliar essa propriedade. Outra forma de se mensurar a

retenção de água da argamassa consiste em medir a massa de água retida em uma amostra de argamassa, após realização de um tratamento padronizado de sucção. Esse método de ensaio é preconizado pelo CSTB 2669-4. Nesse caso, após se realizar a produção da argamassa, essa é colocada em um equipamento (funil de Büchner, Figura 4.6), a qual será submetida a uma sucção de 50 mm Hg, realizada por uma bomba de vácuo, durante 15 minutos.

Figura 4.6 – Aparelhagem necessária para determinação da retenção de água, segundo a ASTM C 91-99. A metodologia que emprega o funil de Bücnher, na determinação da retenção de água das argamassas fornece informações úteis para verificação dessa propriedade, além de ser de fácil execução e apresentar resultados pouco dispersos. 4.3.1 Aditivos Retentores Os aditivos retentores de água são polímeros, usualmente utilizados na forma de solução e pós redispersíveis que, quando solúveis em água, produzem um aumento considerável na viscosidade e na retenção de água dos sistemas em que são adicionados. São materiais bastante leves e geralmente empregados na forma de pó. Os principais tipos de aditivos encontrados com intuito de reter água mais utilizados na composição dessas argamassas são os éteres de celulose. Os éteres de celulose são polímeros semi-sintéticos solúveis em água. Fazem parte dessa categoria os polímeros: metil celulose (MC), carboximetil celulose (CMC), hidroxietil celulose (HEC), metil hidroxietil celulose (MHEC) e metil hidroxipropil celulose (MHPC). Os éteres de celulose (retentores de água), em materiais à base de cimento, agem principalmente na modificação da viscosidade da fase aquosa da mistura, pois devido à sua natureza hidrofílica (presença de grupos hidroxilas OH) as moléculas de água fixam-se nas moléculas do aditivo. Assim, tem-se o incremento na retenção de água conjuntamente com o aumento da viscosidade. Três efeitos são observados no comportamento desses aditivos (KHAYAT, 1998):

a) adsorção: as moléculas poliméricas aderem na periferia das moléculas de água, adsorvendo e fixando parte da água do sistema e expandindo-se. Isto aumenta a viscosidade da água. b) associação: podem surgir forças de atração entre moléculas adjacentes nas cadeias poliméricas, restringindo ainda mais a locomoção da água, causando a formação de gel e aumentando a viscosidade. c) entrelaçamento: em concentrações muito altas de aditivo, as cadeias poliméricas podem se entrelaçar, resultando em aumento da viscosidade aparente. Com maiores tensões de cisalhamento, esse entrelaçamento pode desaparecer, resultando em fluidificação (comportamento tixotrópico). Devido a principal conseqüência da ação dos aditivos retentores de água ser a formação de um gel (aumento de viscosidade da fase aquosa), esses também são chamados de agentes espessantes ou modificadores de viscosidade. Sua influência na capacidade de retenção de água da argamassa está diretamente relacionada à massa molar do aditivo retentor de água, ou seja, quanto maior a massa molar do aditivo empregado, mais viscosa será à fase aquosa do sistema. 4.3.2 Influência nas Argamassas A respeito dos efeitos que os retentores de água proporcionam nas propriedades das argamassas no estado fresco, é consenso que a trabalhabilidade é muita afetada, pois além da mudança na viscosidade, é observada também maior incorporação de ar durante a mistura devido à ação tensoativa, advinda desses aditivos. De acordo com DO Ó (2004), mesmo em pequenas concentrações (0,125% da massa de cimento) de aditivo retentor de água (HidroxiEtil Metil Celulose - MHEC), a incorporação de ar foi observada e o seu valor é bastante considerável. Além disso, materiais produzidos com tais aditivos, podem se tornar também altamente pseudoplásticos e tixotrópicos. É consenso que a capacidade de retenção de água das argamassas é incrementada ao se utilizar o aditivo retentor de água em sua composição e o seu efeito está diretamente ligado ao seu teor e sua massa molar dos aditivos (Figuras 4.7 e 4.8). A elevada capacidade de retenção de água promovida pelo aditivo retentor de água faz com que sua utilização seja imprescindível em argamassas de assentamento de revestimento cerâmico (argamassa colante). Na Figura 4.7, observa-se que a argamassa produzida com o aditivo de massa molar 215.000 g/mol possui uma menor declividade, apresentando em toda sua extensão valores de retenção de água superiores aos da argamassa produzida com o aditivo de massa molar 110.000 g/mol.

Massa molar 215.000 g/mol Massa molar 110.000 g/mol

Retenção de água (%)

100 90 80 70 60 50 0

2

4

6

8

10

12

14

16

Tempo de sucção (min.)

Figura 4.7 – Influência da massa molar do aditivo na retenção de água das argamassas de revestimento aditivadas.

Te or de 0,125% Te or de 0,1875% Te or de 0,25%

Retenção de água (%)

100 90 80 70 60 50 0

2

4

6

8

10

12

14

16

Tempo de sucção (min.)

Figura 4.8 – Influência do teor de aditivo na retenção de água das argamassas de revestimento aditivadas. Com relação à influência do teor de aditivo na retenção de água das argamassas, observa-se na Figura 4.8 uma relação direta, isto é, à medida que se eleva o teor de aditivo, a retenção de água é incrementada. A pequena quantidade de aditivo retentor de água necessária na produção de argamassas aditivadas, conjuntamente com a forma em que o mesmo é empregado, fazem com que o seu uso seja mais restrito na produção industrial. Diante do exposto, vale lembrar que a utilização do aditivo retentor de água nas argamassas provoca grandes alterações na viscosidade e na trabalhabilidade, sendo necessário ao empregá-lo, uma reformulação do proporcionamento dos materiais constituintes das mesmas. Portanto, o emprego adequado do aditivo retentor de água na composição de argamassas, necessita de uma orientação técnica especializada.

5 - PECULIARIDADES DA PRODUÇÃO DE REVESTIMENTOS DE ARGAMASSAS Engº Elton Bauer Engº Nielsen José Dias Alves O processo executivo ou a produção de revestimentos em argamassa exerce enorme influência no desempenho final do produto. Diferenciações no processo, no tempo de sarrafeamento, na forma de execução das cheias, na tipologia da argamassa, por exemplo, podem levar a resultados completamente distintos, tanto na produtividade da mão-de-obra, como nas características finais esperadas. Pode-se, portanto, afirmar que o revestimento em argamassa é peculiar, principalmente aos materiais empregados e à técnica executiva utilizada em sua produção. Atualmente, tem-se observado que várias empresas estão utilizando os chamados “Projetos de Revestimento”, na tentativa de controlar a produção dos revestimentos. Estes projetos apresentam a especificação de todos os materiais e procedimentos a serem utilizados, além de indicar a localização e especificação das telas metálicas a serem colocadas, nas regiões com concentração de tensão. Entretanto, cabe salientar, que somente a utilização destes projetos, não garantirá a qualidade do serviço, em razão do grande número de peculiaridades que existem na produção do revestimento, e que não são apresentadas nos referidos projetos. 5.1 ADIÇÃO DE ÁGUA NA ARGAMASSA DE REVESTIMENTO A complementação de água na argamassa de revestimento, feita pelos pedreiros após a mistura e antes da aplicação, é uma prática bastante comum nas obras. Este fato acontece pelo simples motivo deste acréscimo tornar a argamassa mais fluida, deixando-a mais trabalhável, facilitando o seu lançamento e aperto. Entretanto, este acréscimo pode reduzir as resistências mecânicas do revestimento e contribuir para a ocorrência de fissuração devido à retração, por exemplo. O acréscimo de água realizado pelo oficial-pedreiro ocorre, freqüentemente, quando se observa alguma das três situações abaixo:

•

•

Devido a produção de grandes volumes de argamassa, este material pode ficar esperando a sua vez de ser aplicado por períodos de tempo superiores a 2 horas. Caso isto aconteça, parte da água de amassamento pode ser perdida por evaporação para a atmosfera, bem como para as reações de hidratação do cimento, o que tornará a argamassa menos trabalhável. Desta forma, para que o oficial-pedreiro possa aplicar a argamassa, é necessário o acréscimo de água. Uma outra situação onde se observa a complementação de água na argamassa ocorre quando, se quer utilizar sobras do sarrafeamento da argamassa para se executar um outro pano de revestimento. Como esta argamassa já “puxou”, tendo em vista que ela foi uma sobra do corte, o seu aspecto é de uma argamassa seca com falta de água, apresentando uma trabalhabilidade inadequada para o lançamento e aperto. Por este motivo, se introduz uma grande quantidade de água nessa sobra de argamassa, para que a mesma volte a se mostrar trabalhável. Esse excesso de água pode gerar uma séria redução na resistência mecânica dos revestimentos e provocar uma intensa fissuração. Ademais, o cimento desta

•

argamassa que sobra após o sarrafeamento pode já ter entrado em pega, o que vai reduzir o seu poder aglomerante, mesmo com a colocação de mais água e uma nova mistura. A dosagem das argamassas deve ser realizada de uma forma que o oficial-pedreiro fique satisfeito com a plasticidade da mesma, ou seja, a argamassa deve estar pronta para o uso, na trabalhabilidade adequada. Caso isto não ocorra, o oficial-pedreiro irá adicionar mais água na mistura antes da sua aplicação, buscando a trabalhabilidade ideal. Nesta situação, este acréscimo de água é chamado de ajuste de água, já que, geralmente, a quantidade de água adicionada é muito pequena em relação às situações anteriormente expostas. De uma forma geral, incorreções na granulometria, na dosagem ou nos materiais, é que induzem a colocação de mais água, na tentativa de ajustar a trabalhabilidade da argamassa a condições mínimas de aplicabilidade.

Pelo exposto anteriormente, observa-se que alguns cuidados devem ser tomados com o intuito de evitar problemas nos revestimentos; entre estes se destacam:

•

•

Produzir uma quantidade de argamassa adequada para a frente de trabalho disponível, buscando evitar que argamassas fiquem esperando por um longo período de tempo, para serem aplicadas. Deve-se aplicar uma camada de argamassa racionalizada durante a produção do revestimento, que resulte em pouca sobra de argamassa após o sarrafeamento. A discussão sobre o emprego das sobras é particular a dinâmica de cada obra e aos materiais utilizados (aglomerantes, argamassa industrializada). O emprego adequado deste material (sobras) deve ser discutido com especialistas em argamassas.

5.2 MISTURA MANUAL Em obras de pequeno porte, onde não há betoneira, é uma prática corriqueira se misturar o concreto e a argamassa manualmente utilizando uma enxada. Tanto para o concreto como para argamassa, este tipo de preparo pode ser prejudicial, já que o operário responsável por ele, empregará uma grande quantidade de água, para facilitar a mistura dos materiais. Este excesso de água pode reduzir as propriedades mecânicas e gerar fissuras por retração, dependendo da argamassa utilizada. Além disso, a mistura manual pode provocar uma homogeneização deficiente dos materiais, levando a uma falta de padronização na produção das argamassas. Quando se utilizam argamassas industrializadas, que na sua grande maioria apresentam aditivos incorporadores de ar na sua composição, a quantidade de água colocada para que a argamassa consiga ser misturada manualmente, é muito maior do que a quantidade de água necessária, para esta mesma argamassa, quando se utiliza uma mistura mecânica. Isto acontece porque nas argamassas com aditivos incorporadores de ar, a plasticidade é conseguida devido à incorporação de ar, que depende, entre outras coisas, da eficiência da mistura. Em uma mistura manual, a quantidade de ar produzido é muito pequena, fazendo com que seja necessário o acréscimo de uma grande quantidade de água para se conseguir trabalhabilidade. Sendo assim, não se recomenda a mistura manual para as argamassas industrializadas que apresentem na sua composição aditivos incorporadores de ar, a não ser que a argamassa industrializada seja específica para mistura manual. Caso se utilize à mistura manual, deve-se, inicialmente, realizar uma pré-mistura dos materiais sem a colocação da água. O objetivo desta pré-mistura é melhorar a

homogeneização dos materiais. Posteriormente, deve-se acrescentar a água aos poucos e misturar os materiais até que a argamassa apresente um aspecto homogêneo. 5.3 TEMPO DE MISTURA ELEVADO NA PRODUÇÃO DE ARGAMASSAS ADITIVADAS INDUSTRIALIZADAS A falta de conhecimento técnico, especificamente, a respeito dos aditivos incorporadores de ar, se torna mais preocupante, à medida que a sua utilização em argamassas de revestimento, vem crescendo, consideravelmente, nos últimos anos, principalmente devido à disseminação da argamassa industrializada. Tem-se observado, nas indústrias que produzem as argamassas industrializadas, a utilização dos aditivos incorporadores de ar em substituição parcial e até total à cal, em razão de esses aditivos melhorarem significativamente a trabalhabilidade das argamassas. Entretanto, a utilização dos aditivos torna a argamassa um material diferente, em vários aspectos, das argamassas tradicionalmente utilizadas em obra. Apesar de este fato ser notório, os operários responsáveis pela confecção das argamassas aditivadas, freqüentemente, não se preocupam em realizar algum tipo de controle específico, como, por exemplo, do tempo de mistura, sendo este baseado apenas na experiência do profissional, sem a realização de ensaios. Esta deficiência de controle do tempo de mistura pode ser bastante perigosa, pois com o aumento do tempo de mistura ocorre uma maior incorporação de ar, que implicará, dependendo do seu valor, uma significativa alteração da trabalhabilidade do material, tornando a argamassa muito fluida. Além disso, observa-se que o excessivo tempo de mistura provoca uma grande redução na resistência de aderência à tração dos revestimentos. O processo de produção das argamassas aditivadas industrializadas, particularmente a duração da mistura, passa a ser um aspecto peculiar em possíveis incorreções que podem levar a diversas manifestações patológicas no revestimento. Para que a produção da argamassa aditivada seja realizada de uma forma controlada sem comprometer o seu desempenho, é fundamental que seja especificado, para cada betoneira ou misturador em particular, o tempo de mistura ideal para que se tenha um teor de ar e uma trabalhabilidade adequada. Esta determinação do tempo de mistura é realizada em obra, através da determinação do teor de ar da argamassa, para vários tempos de mistura, e da sua trabalhabilidade para cada teor de ar. 5.4 APLICAÇÃO DE ARGAMASSA SOBRE PAREDES EXECUTADAS COM MATERIAIS DE DIFERENTE SUCÇÃO

CONTÍGUAS

Uma das regiões revestidas com argamassa mais susceptível a ocorrência de fissuração é aquela localizada na interface estrutura de concreto/alvenaria. Um dos motivos principais para a ocorrência dessa fissuração é a movimentação diferencial dos dois materiais, quando sujeitos a variações higrotérmicas e a sobrecargas. Além da movimentação diferencial, podese ter fissuração nesta região devido a desuniformidade da absorção de água entre a alvenaria e a estrutura de concreto. Isto acontece porque o concreto é menos absorvente que a alvenaria, fazendo com que a argamassa aplicada sobre ele demore mais tempo para ficar adequada para o sarrafeamento, do que a aplicada sobre a alvenaria. Assim sendo, em um mesmo pano de argamassa, têm-se regiões que já estarão aptas a receber os serviços de sarrafeamento e desempeno (argamassa aplicada sobre a alvenaria), como também, regiões onde a argamassa ainda não estará apta (argamassa aplicada sobre a estrutura de concreto) para a execução

desses serviços. Nesta situação, se o sarrafeamento for realizado quando a argamassa aplicada sobre a alvenaria já estiver adequada, pode-se ter fissuração na argamassa aplicada sobre a estrutura de concreto, que ainda não estará rígida o suficiente, para resistir aos esforços gerados pelo sarrafeamento e desempeno. Já, se o sarrafeamento for executado apenas quando a argamassa aplicada sobre a estrutura de concreto estiver adequada, ter-se-ão dificuldades para cortar a argamassa aplicada sobre a alvenaria, que já estará bastante rígida. Pelos motivos apresentados, é que se verifica a necessidade de realizar a uniformização da absorção da interface estrutura de concreto/alvenaria, a fim de se evitar diferentes tempos de sarrafeamento para a argamassa. Essa uniformização é realizada, aplicando-se um chapisco fechado sobre a estrutura e a alvenaria. A estrutura deve ser completamente chapiscada, enquanto que na alvenaria deve-se ter pelo menos uma faixa de 1 metro com chapisco, paralela a estrutura de concreto. Outra situação onde a realização do sarrafeamento e/ou desempeno no momento incorreto provoca fissuração nos revestimentos, ocorre nas argamassas aplicadas pouco tempo antes da hora do almoço e do fim do expediente de trabalho. Como a operação de corte é realizada, quando a argamassa ainda não “puxou”, não estando com uma rigidez adequada, ocorre a fissuração. Esta precipitação dos pedreiros se verifica pela pressa de os mesmos terminarem o serviço para irem almoçar ou encerar o expediente. 5.5 A IMPORTÂNCIA DO APERTO DA ARGAMASSA A resistência de aderência à tração de um revestimento, geralmente, é majorada quando se tem um aumento do contato entre a argamassa aplicada e o substrato. Alguns dos fatores que interferem nessa extensão de aderência são a textura do substrato, a trabalhabilidade da argamassa, a energia de aplicação e a operação de aperto. A plasticidade da argamassa, aliada à energia de seu lançamento, são fundamentais para que ela possa penetrar pelas reentrâncias e saliências do substrato, aumentado o contato entre esses dois materiais, o que irá colaborar para a extensão da aderência. Porém, mesmo que a trabalhabilidade da argamassa e a energia utilizada no seu lançamento não sejam adequadas, a extensão de aderência poderá ser majorada com a realização do aperto da argamassa após a sua aplicação. Assim, ocorrerá uma elevação da resistência de aderência à tração do revestimento, em média. Uma prática bastante verificada nas obras, que deve ser evitada, é a falta do aperto nas argamassas utilizadas nas “cheias”, quando se tem mais de uma camada de argamassa. A justificativa para a não realização deste procedimento se observa no fato de os oficiaispedreiros acharem que, se a argamassa de cheia for apertada, ela vai ficar pouco rugosa na sua superfície, o que dificultará a aderência da segunda camada de argamassa aplicada sobre a mesma. Outra justificativa dada pelos oficiais-pedreiros é que, pelo fato de não ser realizado o sarrafeamento e/ou desempeno na argamassa de cheia, ela não precisa ser apertada. A falta deste aperto na cheia contribui para que nestas regiões sejam verificados baixos valores de resistência de aderência à tração. É evidente que este baixo valor de aderência não se deve apenas à falta do aperto, já que é freqüente se utilizar para a execução das “cheias”, a argamassa que sobrou após o sarrafeamento (corte). Nessa argamassa, provavelmente será acrescentada água e, possivelmente, o cimento já terá entrado em pega, gerando conseqüências negativas nas resistências mecânicas.

6 - DOS MOMENTOS INICIAIS PÓS-APLICAÇÃO AO DESENVOLVIMENTO DA ADERÊNCIA Engª Isaura Nazaré Lobato Paes Engº Sérgio Ricardo de Castro Gonçalves As propriedades e características dos sistemas de revestimento são resultado, principalmente, dos materiais que compõem as argamassas (tipo, natureza, função) e do processo empregado na execução do revestimento. Várias modificações ocorrem na argamassa aplicada ao substrato desde os momentos iniciais pós-aplicação até se ter o desenvolvimento adequado da aderência. Diferentes são as variáveis que atuam a cada momento, bem como são dinâmicas as interações que ocorrem na argamassa e no substrato. 6.1 SUCÇÃO DE ÁGUA PELO SUBSTRATO (BASE) Dentre os diferentes tipos de substratos sobre os quais são aplicados os revestimentos, destacam-se as paredes de alvenaria e os elementos estruturais (vigas, lajes e paredes). Com relação às alvenarias empregadas que compõem as vedações verticais, tem-se uma diversidade grande de materiais, sendo os mais correntemente empregados os blocos cerâmicos, os de concreto, os sílico-calcário, os de concreto celular. Cada um desses tem características distintas e peculiares que serão fundamentais para promover, dentre outras, uma adesão (argamassa fresca) e aderência (argamassa endurecida) satisfatórias entre a base e o revestimento em argamassa. O substrato, através de sua capacidade de absorção de água, é a maior responsável pela perda de água da argamassa após aplicação. As suas características superficiais e de porosidade como: diâmetro, estrutura, volume e distribuição de poros, influem diretamente no transporte de água da argamassa. Tem-se buscado identificar propriedades ou características dos substratos, tais como, absorção de água, rugosidade superficial e outros, que modelem seu comportamento com relação às características de desempenho dos revestimentos, em especial, na adesão e na resistência de aderência. O ensaio mais difundido para a avaliação das características de absorção de água livre, dos blocos de alvenaria, é determinado pelo método de ensaio da ASTM C – 67 – Initial Rate Absorption, conhecido pelas iniciais IRA. Este avalia a capacidade de absorção de água de uma face do bloco (seco em estufa a 100ºC), imersa em uma profundidade de água padronizada (3 a 5mm), em intervalo de tempo pré-definido (1 minuto) e seu resultado determinado a partir da Equação 6.1. IRA =

mu − ms x 200 A

Sendo: IRA = Taxa inicial de absorção de água livre (g/200cm²/min); mu = massa úmida (g); ms = massa seca (g); A = Área do bloco em contato com a lâmina de água (cm²)

(6.1)

A suposta relação entre IRA e a resistência de aderência é proveniente de que o valor do IRA represente a água que o bloco absorve da argamassa, o que é um suposto indicador de aderência (GROOT & LARBI, 1999). Cabe ressaltar, no entanto, que, dependendo do tipo de substrato avaliado, podem ser obtidos valores bastante variados para a taxa inicial de absorção de água (IRA), além de uma grande variabilidade interna dentro de um único lote de mesmo material (blocos). A relação do IRA com a resistência de aderência não é consenso. Algumas das críticas feitas a esta determinação (IRA) é que sua execução é realizada em tempo bastante limitado (1 minuto) o que não avalia outros aspectos importantes no mecanismo de transporte de água, uma vez que as forças capilares continuam atuando durante um período mais prolongado. Além disto, o IRA é medido com relação à água “livre” e não à água “restringida” contida na argamassa fresca. Sobre isso, mostra-se útil considerar as diferenças entre o movimento (transporte) de água livre e restringida. A absorção de água livre (determinação do IRA) não é impedida por vários tipos de forças que atuam em uma argamassa. Estas forças são: forças capilares, adsorção física pelos componentes da argamassa e, em fase posterior, a ligação química da água devido à evolução na hidratação do aglomerante (cimento). Na realidade, substrato e argamassa devem ser considerados como dois sistemas de poros independentes e a interação entre estes sistemas determina o fluxo de água. Um outro parâmetro, oriundo da modelação do transporte difusional em meio não saturado, também tem sido utilizado para descrever a habilidade de um material absorver e transmitir água por capilaridade. Este parâmetro denominado absortividade “S” é uma grandeza que avalia a velocidade do fluxo de água. A absortividade é determinada pela Equação 6.2. i =S .

t

(6.2)

Sendo: i = volume de água absorvida por unidade de área (g/mm²); S = coeficiente de absorção de água, “sorptivity” (mm.min-1/2); e t = tempo. A determinação da absortividade é obtida experimentalmente a partir de várias pesagens em determinados tempos e, construindo-se uma curva a partir da massa de água absorvida (i) x t , que para intervalos de tempo curtos em relação ao período necessário para a saturação dos blocos, é uma reta. A Figura 6.1 mostra, a título de exemplo, o perfil médio da curva de absorção de água de blocos cerâmico e de concreto (ambos estruturais), ao longo do tempo.

Água absorvida por unidade de área (g/cm² * 100)

Perfil de Absorção de Água Livre (ao longo do tempo) 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

Bloco de Concreto

0

2

4

6

Bloco Cerâmico

8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 Tempo1/2 (minuto)

Figura 6.1- Perfil de absorção de água livre (ao longo do tempo) de bloco cerâmico estrutural e bloco de concreto estrutural (PAES, BAUER & CARASEK, 2003) Dependendo da natureza dos blocos, estes podem possuir, em sua maioria, poros com diâmetros maiores o que facilita a saturação mais rápida desse componente (caso, por exemplo, do bloco de concreto). Já blocos com estrutura porosa mais refinada (poros de diâmetros menores) absorvem maior quantidade de água, porém em tempos mais prolongados (caso, por exemplo, do bloco cerâmico). Estas características influenciam diretamente o desempenho do revestimento uma vez que, melhores valores de resistência de aderência são, em geral, atribuídos à penetração da pasta aglomerante no substrato, devido ao caráter essencialmente mecânico destes fenômenos. Pode ocorrer que, ao se utilizar um substrato com elevada capacidade de absorção de água da argamassa e, conjuntamente com a evaporação na face livre do revestimento, nos instantes iniciais, podem vir a surgir microfissuras na interface devido à retração plástica, que, por sua vez, pode diminuir a aderência. Por outro lado, blocos que succionam menos água da argamassa, supostamente com baixos valores de IRA, podem gerar também condições desfavoráveis na interface, com a criação de uma fina camada de água na região, o que gera, possivelmente, uma interface bastante porosa. Este tipo de ocorrência pode ser minimizado através de algum tipo de tratamento superficial do substrato, cujo objetivo é regularizar a absorção de água ou aumentar a rugosidade superficial. Como exemplos de tratamento podem ser citados a aplicação de chapisco e o pré-umedecimento, mediante a aspersão de água através de broxa. Este procedimento, (pré-umedecimento) deve ser empregado com muita cautela. Uma “molhagem” exagerada pode reduzir excessivamente a absorção do substrato e, conseqüentemente, reduzir a “avidez” do material pela água da argamassa, o que prejudica a ancoragem mecânica devido à falta de penetração de produtos de hidratação dos aglomerantes no interior dos poros. Dependendo da situação, pode ser interessante a escolha de um ou outro tipo de bloco ou, ainda, a realização de tipos diferenciados de tratamentos de base. Em revestimento interno, que não está sujeito aos efeitos das intempéries e, em locais que não sejam necessários valores elevados de resistência de aderência, pode-se usar, por exemplo, bloco cerâmico sem utilização do pré-umedecimento da base. Para revestimentos externos, o uso do chapisco é obrigatório e, caso se busquem elevados valores de resistência de aderência (conforme limites de norma de forma a não prejudicar a deformação do conjunto), o uso do bloco de concreto é uma escolha bastante viável. Cabe lembrar, no entanto, que esta característica (resistência de

aderência) é dependente de outros fatores, tais como, características dos materiais, mão-deobra e execução e, não somente, da natureza do bloco e do tipo de tratamento realizado sobre a base. 6.2 PERDA DE ÁGUA DA ARGAMASSA O transporte da água contida na argamassa fresca para o bloco poroso é bem mais complexo do que quando comparado com o transporte da água livre, visto que, a água existente na argamassa faz parte de um sistema de poros saturados de água e partículas em suspensão, cujo raio médio é variável com o tempo, conforme vá se processando a sucção desta água pela base e por evaporação para o meio ambiente. Esta água encontra-se mais “restringida”, no interior do sistema, em comparação com a água livre, condição em que são realizados os ensaios de IRA e da absorção capilar de água dos blocos (ao longo do tempo). A água da argamassa é absorvida pelo substrato, basicamente, pelo mecanismo de capilaridade. Á água no interior da base redistribui-se naturalmente a fim de alcançar um potencial energético mais baixo, predominantemente, pela ação de forças ditas capilares. O movimento de água e outros líquidos nos sólidos porosos depende, como já mencionado, em grande parte da estrutura de poros dos materiais, ou seja, tamanho efetivo, configuração e distribuição da rede poros, além das propriedades dos líquidos, tais como, a tensão superficial e a viscosidade. A movimentação de água argamassa-substrato se processa logo que a argamassa é colocada em contato com o substrato poroso, cujos capilares estão inicialmente vazios. Os raios médios dos capilares da argamassa são superiores aos dos capilares do substrato. Portanto, o movimento de água se efetua no sentido da argamassa para o substrato. Esta absorção é acompanhada de um aperto mecânico das partículas sólidas da argamassa pela ação da depressão dos capilares, que se traduz por uma retração quase imediata da camada de argamassa e uma aceleração da precipitação dos produtos hidratados (do cimento) consecutivos ao crescimento da concentração de íons dissolvidos. Com essa intensa perda de água e endurecimento do aglomerante (cimento), a argamassa perde fortemente a trabalhabilidade inicial, podendo-se então dar seqüência às operações de corte e sarrafeamento. No caso das argamassas de revestimento, existe, além do movimento da água em direção ao substrato por absorção capilar, um movimento em direção ao meio ambiente, produzido pela evaporação. Essa evaporação de água da argamassa para o meio ambiente tende a esvaziar progressivamente os capilares da argamassa, até que grande parte da água intersticial seja evaporada. À medida que a hidratação dos aglomerantes se processa, há uma redução da velocidade de evaporação, pois o movimento da água em direção ao ambiente é reduzido a proporção em que os capilares diminuem de diâmetro. Desta forma, esse fluxo de água entre os dois sistemas depende do diâmetro dos poros do substrato, do conteúdo de água da argamassa; que é variável ao longo do tempo, das condições de evaporação e do grau de colmatação dos poros da argamassa. 6.3 MECANISMOS BÁSICOS DE ADERÊNCIA E SEUS MOMENTOS Tentativas de explicação da aderência entre materiais distintos passam pelo entendimento do que acontece na superfície de cada um, bem como na interface surgida com a união das mesmas. Nesse sentido, é interessante ter-se em mente que qualquer processo de aderência é

um fenômeno complexo, e pode ser formado principalmente pela interação entre os seguintes mecanismos: a) Intertravamento mecânico, onde a penetração do adesivo nas irregularidades do substrato é a principal força atuante na aderência, tendo a rugosidade da base aderente como um fator preponderante para a majoração da aderência (Figura 6.2-a); b) Difusão de moléculas, que controla o transporte de massa entre sólidos e líquidos e representa um movimento de átomos, íons, ou moléculas como resultado da diferença de concentração existente (Figura 6.2-b). Em uma interface podem ocorrer vários tipos de processos difusivos; a resistência de aderência também será dependente da natureza das ligações interatômicas resultantes desse processo físico-químico (HULL & CLYNE, 1996); c) Transferência de elétrons no contato interfacial, formando uma camada dupla de carga elétrica na interface (Figura 6.2-c) podendo contribuir significativamente para o desenvolvimento da aderência. As ligações eletrostáticas (iônicas) são as mais fortes que se constata; d) Adsorção de partículas, onde as mesmas podem aderir devido às forças interatômicas e intermoleculares que são estabelecidas nas superfícies dos adesivos e substratos após um contato molecular íntimo (Figura 6.2-d).

a

b

c

d

Figura 6.2- Representação esquemática dos diversos mecanismos básicos de aderência: (a) travamento mecânico, (b) difusão, (c) transferência de elétrons e (d) adsorção. Em geral, o adesivo é um material que, quando aplicado às superfícies dos aderentes sob determinadas condições, pode uni-las e resistir à sua separação (nessa categoria estão: cola, pasta, cimento, cal, dentre outros.). Extrapolando o conceito, pode-se dizer que as argamassas de assentamento são, tecnicamente, um material adesivo; e que seu objetivo mais importante é a aderência forte, total e durável com a unidade de alvenaria, sendo que todas as outras propriedades (incluída a resistência à compressão) são ocasionais (GALLEGOS, 1995). Igualmente aos estudos sobre absorção de água, as argamassas de revestimento podem ser comparadas às de assentamento no que concerne à aderência, visto que a parte mais interna da argamassa em contato com o substrato (o emboço) atua diretamente como um adesivo entre a parte mais externa (reboco) e a base. O contato interfacial adequado é primordial para o desenvolvimento de uma significativa aderência entre as superfícies a serem unidas; para tanto, deve-se ter um contato molecular íntimo, o que significa um bom espalhamento do adesivo na superfície sólida, com pouca presença de ar e outros contaminantes. Deve-se considerar também: o equilíbrio higrotérmico,

a cinética da molhagem, os detalhes da operação de aderência e, a energia superficial livre (KINLOCH, 1987). Ao se garantir o contato interfacial íntimo e adequado, são geradas forças intrínsecas de aderência entre as superfícies (na interface); essas forças devem ser fortes e estáveis o suficiente para assegurar que essa interface formada não seja o elo fraco na aderência dos materiais. O mecanismo de aderência, então, compreende os vários tipos de forças intrínsecas que passam a atuar na interface adesivo-substrato. Os princípios que regem a aderência são, fundamentalmente, os mesmos para quaisquer que sejam os materiais utilizados. Em todos os casos o material adesivo é aplicado, primeiramente, no estado plástico em um material sólido (o substrato). Após a aplicação, o material adesivo modifica seu estado quimicamente e (na maioria das vezes) fisicamente. Alguns como argamassas de assentamento, gessos, e revestimentos se solidificam; outros como os polímeros e os elastômeros ficam plásticos ou elásticos (ADDLESON, 1992). Os mecanismos da aderência citados aqui não surgem isoladamente; apenas se apresentam em diferentes graus de participação dependendo do momento em que se analisa a propriedade geral e das características particulares de cada material, tornando-se claro que a combinação entre eles varia de um sistema para o outro. Em se tratando da relação de aderência nos sistemas de revestimento em argamassa, é possível se diferenciar todo o processo de desenvolvimento da propriedade em três fases complementares: a) na adesão inicial, a argamassa permanece aderida ao substrato momentaneamente após a aplicação, não significando a completa adesão do sistema a longo prazo, tendo a difusão e a adsorção de moléculas da argamassa nas paredes dos poros do substrato como mecanismos preponderantes; b) na adesão, o processo de enrijecimento da argamassa caracteriza a propriedade, e ocorre durante o período de tempo no qual a argamassa está à espera do sarrafeamento, com a diminuição da plasticidade e o aumento da consistência da mesma; c) na aderência, a argamassa começa a perder água por evaporação para o ambiente e por sucção para o substrato, durante o processo de corte e sarrafeamento, e daí em diante até o endurecimento completo. Nesse momento, o mecanismo de intertravamento mecânico passa a ser determinante da propriedade. Uma vez que a argamassa molha a base através da pasta, parte da água de amassamento, contendo os aglomerantes em dissolução, é succionada pelos poros da base. No interior destes, ocorre a precipitação e hidratação dos silicatos e hidróxidos, seu conseqüente endurecimento progressivo e a ancoragem da argamassa à base (SELMO, 1989). A microestrutura da interface argamassa-substrato é de suma importância para um bom desempenho do revestimento; os compostos formados ali e as ligações físico-químicas existentes tendem a influenciar, em maior ou menor grau, as condições finais da aderência. A aderência, propriamente dita, se define como a propriedade que possibilita ao revestimento, por meio da interface argamassa-substrato, absorver e resistir a esforços normais e tangenciais. Em outras palavras, representa a capacidade do revestimento em manter-se estável, com ausência de fissuração e fixo ao substrato. É praticamente definida pela conjunção de três propriedades intrínsecas da interface argamassa-substrato: as resistências de

aderência à tração, ao cisalhamento e a extensão do contato entre a argamassa e o substrato poroso (CARASEK, 1996) e (SELMO, 1989). O processo de aderência mecânica, de suma importância, vem seguido de outro fator também preponderante para o desenvolvimento do sistema, a extensão de aderência. Essa extensão é à medida que corresponde à razão entre a área de contato efetivo e a área total possível de ser unida entre a argamassa e uma base porosa. Essa extensão diminui à medida que aumenta a ocorrência de falhas de contato na interface argamassa-substrato. Apesar de ter a predominância do efeito do travamento mecânico dos cristais de etringita, oriundos da hidratação do cimento, nos poros do substrato, a aderência do sistema argamassa-substrato poroso também é formada pela presença de forças de ligação entre as moléculas mais próximas dos dois materiais, bem como pela adsorção química de moléculas da argamassa na superfície do substrato. 6.4 AVALIAÇÃO DA ADERÊNCIA NOS REVESTIMENTOS DE ARGAMASSA A avaliação da aderência dos revestimentos é feita através de ensaios destrutivos de resistência de aderência, por tração ou por cisalhamento, de corpos de prova cortados transversalmente nos revestimentos obtendo-se valores de resistência à tração ou ao cisalhamento, dependendo da direção de solicitação. Intuitivamente, nota-se que a aderência é um requisito básico para um revestimento; por isso, existem alguns métodos que se propõem a mensurá-la, alguns consistem em raspar, cortar ou descascar o material aderido ao substrato, sendo que as propriedades mecânicas da argamassa afetam a medição. A resistência de aderência representa a máxima tensão que um revestimento suporta quando submetido a um esforço normal de tração. Essa resistência pode ser medida por diversos tipos de aparelhos; apesar das diferenças no tipo de mensuração, o princípio de gerar a carga de ruptura é o mesmo: consiste na imposição de um esforço de tração perpendicular ao revestimento a ser ensaiado. Comumente, se utilizam dinamômetros que podem ser automáticos ou não. No Brasil, esse ensaio é o mais utilizado para se mensurar o desempenho mecânico do revestimento em argamassa, quando não é o único (na maioria dos casos). Isso é um problema, lembrando-se que somente altas resistências de aderência à tração não representam, obrigatoriamente, revestimentos duráveis e adequados ao uso pretendido. As especificações normativas de aderência prescrevem níveis mínimos de resistência de aderência, sem mencionar algo sobre níveis máximos. É sabido que revestimentos com valores altos de aderência tendem a apresentar, geralmente, um alto módulo de elasticidade, sendo mais rígidos e com maior grau de fissuração potencial por não conseguirem absorver as deformações impostas pelas movimentações termo-higroscópicas e estruturais. Existem duas Normas Brasileiras que referenciam a resistência de aderência, a NBR 13528 (1995) que prescreve o método de ensaio da resistência de aderência à tração para revestimentos de paredes e tetos, fazendo uso de um equipamento de tração com aplicação lenta e progressiva da carga; e a NBR 13749 (1996) que determina as especificações necessárias aos revestimentos, incluindo aí os limites mínimos de resultado desse ensaio

(Tabela 6.1). O resultado desse ensaio é dado em Megapascal (MPa) após o cálculo da média de algumas determinações. Tabela 6.1- Limites de resistência de aderência à tração para emboço e camada única aplicados sobre paredes, segundo a NBR 13749 (ABNT,1996) LOCAL Interna Parede Externa

ACABAMENTO

RESISTÊNCIA DE ADERÊNCIA (MPa)

Pintura ou base para reboco

≥ 0,20

Cerâmica ou laminado Pintura ou base para reboco Cerâmica

≥ 0,30 ≥ 0,30 ≥ 0,30

O procedimento em si requer alguns cuidados importantes como: manter o eixo de aplicação da carga perpendicular ao plano do revestimento, evitar trepidações do equipamento enquanto estiver conectado à pastilha e manter uma taxa constante de carregamento. Previamente ao ensaio, executa-se o delicado procedimento de corte do revestimento com uma serra-copo no sentido perpendicular ao plano da parede. Depois, colam-se as pastilhas metálicas aos corpos-de-prova com massa de poliéster ou outro adesivo de rápido endurecimento. Ao se cortar o revestimento, deve-se cuidar para o fato da profundidade de corte alcançar o substrato, visto que não se deseja medir reações nas laterais das amostras. A mudança na cor do pó e a sutil alteração de velocidade da furadeira denunciam que o substrato foi alcançado. É válido salientar que os diferentes tipos de ruptura (Figura 6.3) que podem ocorrer em um ensaio como esses, evidenciam processos diferentes: ao romper na interface argamassasubstrato, mensura-se a real grandeza da aderência; do contrário, ocorrem falhas por coesão dos materiais utilizados, evidenciando que a resistência de aderência verdadeira é maior do que aquela medida.

(a) ruptura na interface argamassa/substrato; (b) ruptura no interior da argamassa de revestimento; (c) ruptura no substrato; (d) ruptura na interface revestimento/cola; (e) ruptura na interface cola/pastilha metálica.

Figura 6.3- Tipos de rupturas obtidas na determinação de resistência de aderência (NBR 13528, 1995). 6.5 VARIABILIDADE DOS VALORES DE ADERÊNCIA A aderência entre argamassa e substrato se relaciona com a interação das características e propriedades intrínsecas aos dois materiais. Como os substratos convencionais, por si só, já

apresentam elevada variabilidade quanto às suas características é de se esperar que os ensaios visando à interface de aderência apresentem altos coeficientes de variação. Por sua vez, o tratamento dos dados resultantes dos ensaios de aderência se torna uma tarefa um tanto quanto ingrata, visto que não se deve aceitar apenas a média como parâmetro de referência (por causa da alta variabilidade); porém, não existe um consenso sobre como seria uma nova maneira de se encarar esses conjuntos de dados tão dispersos. O simples fato de se realizar o ensaio de resistência de aderência sobre uma junta de assentamento de unidades de alvenaria ou em cima dos próprios blocos já afeta o resultado do ensaio. SCARTEZINI (2002) relata que observou valores mais altos nos corpos-de-prova localizados sobre a junta e comprovou que os mesmos eram estatisticamente diferentes daqueles ensaiados sobre os blocos em si. Ao se determinar a amostragem de ensaio das argamassas de revestimento, a confiabilidade dos resultados é diminuída pelo fato de a argamassa ser feita em bateladas (normalmente dezenas ou até centenas, em grandes obras) e também por os componentes raramente serem pesados e medidos com precisão (SARETOK, 1978). Pode-se trazer esse raciocínio para a variabilidade dos resultados dos ensaios de resistência de aderência, já que cada batelada da argamassa praticamente define novos parâmetros de desempenho, se a mesma não for adequadamente controlada. Em pesquisa realizada “in situ”, GONÇALVES (2004) encontrou uma variação média de 52% que revelou ser natural à propriedade da aderência em revestimento de argamassa. O método de ensaio preconizado pela NBR 13528 (1995), utilizado para mensurar a resistência de aderência apresentou, por si só, uma variação intrínseca de 19%; adicionalmente, fatores como: processo executivo do revestimento, materiais utilizados, condições climáticas, dentre outros, respondem por uma variabilidade de 33% nos resultados do ensaio. Existem alguns fatores que podem exercer influência na variação da resistência de aderência à tração nos revestimentos em argamassa, tais como: subjetividade do oficial-pedreiro, materiais utilizados, parâmetros de produção, execução, microclima e procedimento de ensaio da resistência. A resistência de aderência depende do grau de hidratação do cimento, da natureza da microestrutura da interface, e da continuidade da aderência para transferir as cargas. A idade de hidratação, condições de cura e a relação água/cimento (a/c) afetam o grau de hidratação do cimento. A composição da argamassa e as características do bloco afetarão a microestrutura da interface e a continuidade da aderência. A resistência de aderência resultante será função de todas essas variáveis (LAWRENCE & CAO, 1988). Em linhas gerais, no que concerne à resistência de aderência, deve-se buscar uma compatibilização das propriedades do substrato com a argamassa. Esta compatibilização significa que os materiais empregados devem permitir obter propriedades adequadas da argamassa no estado fresco (trabalhabilidade e retenção de água) e endurecido (aderência e deformabilidade) que, juntamente com outras avaliações, podem oferecer, dentre outros, subsídios para análise da durabilidade dos materiais e das técnicas construtivas empregadas, de forma a garantir um desempenho adequado do revestimento.

7 – ASPECTOS DAS ARGAMASSAS PROJETADAS Engª Carla Cristina Nascimento Santos Engª Daiane Vitória Machado Ramos As recentes inovações tecnológicas na construção civil, mais precisamente no setor de edificações, têm como objetivo principal racionalizar e otimizar os processos construtivos. Com o advento das argamassas industrializadas, surgiu uma grande diversidade de sistemas de produção e aplicação de revestimentos de argamassa, sendo que todos eles possuem vantagens e desvantagens intrínsecas ao método. A projeção mecanizada de argamassas permite a execução de chapisco e a aplicação do emboço ou camada única, agilizando a produção dos revestimentos verticais de argamassa de cimento, permitindo a redução de mãode-obra e de desperdícios, como também uma maior uniformidade de características do produto final, quando bem-utilizada. Cabe salientar que a otimização efetiva do processo só é conseguida, se houver racionalização dos outros subsistemas do edifício, principalmente as alvenarias e as estruturas de concreto. Como exemplo disso, observa-se que se a projeção mecanizada for feita em uma alvenaria sem prumo, a tendência é precisar-se de várias camadas de argamassa para corrigir tal defeito, diminuindo assim a produtividade do processo. 7.1 OS SISTEMAS DE APLICAÇÃO DAS ARGAMASSAS No sistema de aplicação convencional, a argamassa é confeccionada na obra, para o caso de utilização de argamassa industrializada, adiciona-se apenas a quantidade de água necessária à trabalhabilidade adequada, sendo transportada através de carrinhos de mão e/ou giricas e é aplicada manualmente (colher de pedreiro). Pode-se observar como principais desvantagens desse processo de produção:

•

• • •

Falta de homogeneidade de características do revestimento produzido, já que a trabalhabilidade da argamassa é definida muito em função da habilidade do operário em aplicar a mesma, ou seja, cada operário decide qual a consistência da argamassa lhe é mais adequada; Carência de dosagem criteriosa das argamassas de cimento; Ausência de critérios de escolha dos materiais que irão compor as mesmas, no caso de argamassas confeccionadas no próprio canteiro de obras; Falta de controle tecnológico e de recebimento dos materiais constituintes das argamassas executadas.

Além do mais, percebe-se que o sistema de aplicação convencional demanda muita mão-deobra e, em muitos casos, falta de agilidade do processo, evidenciando-se assim o desperdício e o aumento de custo para o construtor. No sistema de aplicação mecanizado, utilizam-se em geral argamassas industrializadas, constituídas basicamente de cimento, agregado(s) e aditivos, adiciona-se a quantidade de água necessária à mistura e ao adequado bombeamento da mesma. Os principais equipamentos usados atualmente para projeção são os projetores com recipiente acoplado e as bombas de argamassa com misturador acoplado.

Os projetores com recipiente acoplado possuem pequenos recipientes onde-se deve inserir argamassa fresca que será projetada. Alguns desses projetores consistem em canecas furadas conectadas a um compressor. O operário deve encher as canecas com argamassa e abrir o ar comprimido para a projeção. Ao injetar ar comprimido nas canecas, a argamassa é projetada pelos furos. Nas bombas de projeção, a argamassa fresca é inserida em câmaras existentes nos equipamentos, onde será bombeada através de um mangote e projetada na pistola com auxílio de ar comprimido. Freqüentemente, são empregados dois tipos de bomba: tipo helicoidal (Figura 7.1) e tipo pistão (Figura 7.2). As bombas helicoidais possuem um eixo helicoidal (rosca sem fim) que, ao girar, expelem a argamassa para fora. Argamassa Fresca

Bico de Projeção Eixo Helicoidal

Mangote

Figura 7.1 – Esquema de bomba do tipo helicoidal

Figura 7.2 – Esquema de bomba do tipo pistão Para a produção do revestimento com projeção mecanizada utilizando bomba de argamassa com eixo helicoidal, devem ser seguidas as etapas a seguir: 1º Execução das mestras que servirão de guias para as etapas de sarrafeamento; 2º Projeção mecanizada da argamassa na base de revestimentos (substituição ao processo de aplicação no sistema convencional); 3º Logo após o procedimento de projeção mecanizada, o operário executa uma espécie de sarrafeamento inicial, com uma régua mais conhecida como régua H, com o objetivo principal de retirar o excesso de material projetado na parede, como também de fazer uma regularização inicial; 4º Depois do procedimento descrito acima, o operário espera até que a argamassa “puxe”, para então iniciar o processo de sarrafeamento, de forma similar ao que é feito no sistema convencional; 5º Após o sarrafeamento, inicia-se a etapa de desempeno, realizada primeiramente com uma desempenadeira de madeira, e depois com outra desempenadeira metálica, dependendo do caso.

Podem-se observar como principais peculiaridades desse processo de produção:

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• •

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• •

Como mencionado anteriormente, para se ter realmente otimização com o processo de projeção mecanizada, todos os outros subsistemas constituintes da edificação devem se encontrar criteriosamente racionalizados. Processo é altamente dependente do bom funcionamento do equipamento de projeção, bem como do suprimento contínuo da argamassa, quer seja industrializada ou por silos. Deve-se tomar cuidado quanto à espessura do revestimento projetado (que não deve superar 2 cm), sendo que para espessuras de revestimento maiores que 2 cm, este deve ser executado em duas ou mais camadas de no máximo 2 cm – até a etapa de sarrafeamento com a régua H – comprometendo-se assim a produtividade do sistema; Nota-se claramente que há um retrabalho, ocasionado essencialmente do processo: primeiramente, projeta-se uma quantidade maior que a necessária para depois retirar o excesso com a régua H (como descrito acima), o que caracteriza um desperdício e o decréscimo de produtividade; Uma parede com muitos “recortes” devido a detalhes arquitetônicos, também pode prejudicar a produtividade da projeção mecanizada; É mais recomendável a utilização do processo de projeção mecanizado em obras de médio a grande porte.

7.2 ARGAMASSAS PRÓPRIAS PARA PROJEÇÃO As argamassas próprias para projeção devem ter uma consistência mais fluida do que as argamassas utilizadas no sistema convencional, mas sem, no entanto, perder a característica de plasticidade, tão importante para a adesão inicial. Essa última característica das argamassas no estado fresco, importante para o sistema de projeção em si, geralmente não é devidamente mensurada na prática, sendo a mesma executada de forma empírica e sem total precisão do fenômeno. Constatou-se (SANTOS, 2003) que a consistência, avaliada pelo aparelho vane test, se mostrou a propriedade relacionada diretamente aos mecanismos relativos às argamassas cuja finalidade é a projeção. A bombeabilidade da argamassa é definida pela consistência da mesma, de forma que, foram definidas as faixas limitantes de consistência (tabela 7.1) que permitiram a adequada bombeabilidade de três argamassas empregadas. Tabela 7.1 – Limites que definiram a bombeabilidade das argamassas industrializadas Tensão de Escoamento Argamassa Limites (KPa)*

A B C

Mínimo

0,49

Máximo

0,86 0,49 1,04 0,47 1,26

Mínimo Máximo

Mínimo Máximo

* A tensão de escoamento foi o índice de consistência utilizado neste trabalho, mensurado através do aparelho vane test. Assim, quanto maior a tensão de escoamento, maior a consistência da argamassa.

Quando a consistência se apresentava abaixo dos limites mínimos expostos na tabela 7.1, as argamassas apresentavam falha de adesão inicial pelo excesso de fluidez, ao passo que se as

misturas ensaiadas apresentassem resultados de consistência superiores aos limites máximos, ocorreria a obstrução da argamassa no mangote e/ou rotor do equipamento. Os parâmetros mais importantes, quando da utilização das argamassas industrializadas – as mais usadas no processo de projeção mecanizado – são o teor de água, o tempo de mistura e as características dos agregados constituintes. O teor de água é importantíssimo, já que se a argamassa apresentar um excesso de água, a adesão inicial ao substrato estará completamente comprometida (a argamassa não “segura” na parede por excesso de fluidez) e, além disso, terá a tendência de obstruir no mangote. Além do mais, foi observado que a adição em demasia de água, provoca uma menor quantidade de ar incorporado, obtido através do aditivo incorporador de ar presente na maioria das argamassas industrializadas. O tempo de mistura é importante justamente porque, quanto maior o tempo de mistura, maior o teor de ar incorporado pela mistura. Além de proporcionar uma maior fluidez da argamassa, sem que seja preciso adicionar grandes quantidades de água, o ar incorporado proporciona à mistura uma maior plasticidade, sendo essa característica importantíssima em se tratando de projetabilidade (já que influencia diretamente na adesão inicial do material ao substrato). As características granulométricas do agregado influenciam diretamente na consistência das argamassas. Assim, notou-se que, quanto maior a massa unitária e menor o volume de vazios dos agregados utilizados, menor a quantidade de água requerida para uma dada consistência. Argamassas com consistência muito alta (no caso do referido trabalho, com valores de tensão de escoamento maiores que 1,0 KPa) provocam a obstrução no mangote e/ou rotor, além de necessitar de altas pressões de projeção, podendo danificar assim a bomba do equipamento. A obstrução, quando ocasionada por argamassas com pouca fluidez (ou seja, falta de água), é originada provavelmente por uma concentração excessiva de sólidos (agregados) e pela diminuição de camadas de lubrificação (ou seja, carência de pasta de cimento) entre a argamassa e as paredes do mangote e entre camadas subseqüentes de argamassa. As camadas de lubrificação fazem com que o material deslize mais facilmente, promovendo o bombeamento da argamassa (quando a argamassa encontra-se com uma quantidade de água adequada, a pasta de cimento serve como camada lubrificante, diminuindo a viscosidade do material e exigindo, assim, baixas pressões de bombeamento, tornando o material bombeável). Já a concentração excessiva de agregados ocasiona o acréscimo da tensão friccional que pode ser preponderante quando da obstrução da argamassa no mangote e/ou rotor. As características granulométricas do agregado influenciam na maior ou menor contribuição da concentração excessiva de sólidos para a obstrução da argamassa no mangote e/ou rotor. Assim sendo, a argamassa industrializada que apresentou o agregado miúdo com menor volume de vazios demandou uma menor quantidade de água para consistências similares, o que levou a uma maior concentração de sólidos. Outro tipo de obstrução é ocasionado com a situação exatamente oposta, quando existe um excesso de água e conseqüentemente um excesso de pasta na mistura. A explicação para tal fenômeno é que todo material tem uma pressão de segregação que faz com que, em condutos forçados, a fase mais fluida (neste caso, a pasta de cimento) se separe da fase sólida (agregados). Se a pressão de bombeamento for maior do que essa pressão de segregação, vai haver uma exsudação do material, de forma que quando o material for bombeado, ficarão

retidos na tubulação quase somente os agregados, ocasionando a obstrução por um fenômeno similar ao explicado acima. Pode-se associar esse fenômeno mais precisamente a uma filtração da argamassa do que a um fenômeno de segregação propriamente dito, já que com a pressão imposta pela bomba do equipamento, há uma filtração das partículas mais finas juntamente com a água em detrimento das partículas mais grossas. Intuitivamente percebe-se que esta filtração ocorre muito mais facilmente em argamassas que possuem um teor de água muito elevado, ou que não apresentem nenhuma estabilidade quanto à segregação ou filtração. Sabe-se que algumas argamassas, mesmo que industrializadas, não são projetáveis, mesmo quando é adicionada a quantidade adequada de água. Uma das causas apontadas para este fato é a falta de estabilidade que faz com que a pasta de cimento se separe facilmente da fase agregado, causando entupimento em máquinas usadas em canteiro de obras, pelo acúmulo de material no mangote. Uma das maneiras de aumentar a estabilidade da mistura é a adição da cal, principalmente quando são usadas areias britadas (areias artificiais). Outra maneira de prevenir obstruções é a utilização de aditivos, principalmente os aditivos incorporadores de ar. Argamassas que possuem aditivos formadores de uma pequena percentagem de ar incorporado, ou que não possuem tais aditivos, podem, às vezes, provocar obstruções dentro da bomba, uma vez que os vazios de ar incorporado desaparecem sob efeito da pressão; com isso, a argamassa perde fluidez rapidamente, ou seja, torna-se seca, deixando de ser bombeável. 7.3 CONSIDERAÇÕES SOBRE PROJEÇÃO MECANIZADA

A PRODUTIVIDADE

DO

SISTEMA

POR

No que tange à produtividade do sistema de aplicação mecanizado vários questionamentos têm sido levantados. Com o intuito de compreender os efeitos causados pela adoção deste sistema sobre a produtividade, quando comparado com o sistema de aplicação convencional, foi realizado por RAMOS (2002) um estudo de caso em que se mensurou a produtividade em obras para os dois tipos de processos. Por meio deste estudo, verificou-se que a produtividade parcial, ou seja, a relação m2/Hh (metro quadrado / homem x hora) em que se desconsidera o tempo não produtivo, apresentou uma pequena diferença entre os dois sistemas analisados. Constatou-se que, independente do processo, as etapas de acabamento (sarrafeamento e desempeno) consomem a maior parte do tempo produtivo. Dessa forma, a maior agilidade conseguida pela projeção em relação à aplicação convencional não é tão significativa em relação ao todo, o que justifica esta pequena diferença observada. Entretanto, quando se considera a produtividade diária, ou seja, a relação m2/Hh considerando todos os tipos de perdas, o sistema mecanizado apresenta índices superiores ao do convencional. Este fato está relacionado com a melhor logística que o processo mecanizado exige para a sua implantação, que vai desde a organização das equipes até a forma e local de estocagem da argamassa industrializada. A avaliação de um novo processo construtivo, no caso, a projeção de argamassa, deve enfocar aspectos relativos ao próprio material e às implicações que a sua adoção causam no canteiro. Uma mera comparação entre etapas equivalentes em sistemas diferentes, como a análise da produtividade das etapas de projeção em relação à aplicação convencional, pode representar de forma inadequada o sistema como um todo, uma vez que a melhoria na produtividade do sistema mecanizado está mais relacionada com a logística que a sua adoção exige do que com o processo de projeção em si.

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