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Materiais de Construção Civil e Princípios de Ciência e Engenharia de Materiais Geraldo Cechella Isaia (Organizador/Editor) © 2010 IbRACON. Todos direitos reservados. Capítulo 28 Argamassas Helena Carasek 1 Universidade Federal de Goiás 28.1 Introdução 28.1.1 Definição e histórico Argamassas são materiais de construção, com propriedades de aderência e endurecimento, obtidos a partir da mistura homogênea de um ou mais aglomerantes, agregado miúdo (areia) e água, podendo conter ainda aditivos e adições minerais. As argamassas são materiais muito empregados na construção civil, sendo os seus principais usos no assentamento de alvenarias e nas etapas de revestimento, como emboço, reboco ou revestimento de camada única de paredes e tetos, além de contrapisos para a regularização de pisos e ainda no assentamento e rejuntamento de revestimentos de cerâmica e pedra. Os primeiros registros de emprego de argamassa como material de construção são da pré-história, há cerca de 11.000 anos. No sul da Galiléia, próximo de Yiftah’el, em Israel, foi descoberto em 1985, quando de uma escavação para abrir uma rua, o que hoje é considerado o registro mais antigo de emprego de argamassa pela humanidade: um piso polido de 180 m2, feito com pedras e uma argamassa de cal e areia, o qual se estima ter sido produzido entre 7.000 a.C. e 9.000 a.C. (EUROPEAN MORTAR INdUSTRY ORGANIzATION - EMO, 2006; HEllENIC CEMENT INdUSTRY ASSOCIATION - HCIA, 2006). O segundo registro mais antigo é de 5.600 a.C., em uma laje de 25 cm de espessura, também executada com argamassa de cal, no pátio da Vila de lepenske-Vir, hoje Iuguslávia (VENUAT apud GUIMARãES, 1997). A partir daí existem vários registros do emprego de argamassas de cal e gesso pelos egípcios, gregos, etruscos e romanos. Como visto, as argamassas mais antigas eram à base de cal e areia. No 1 A autora agradece ao Eng. Mário Sérgio Jorge dos Santos, do Núcleo de Tecnologia das Argamassas e Revestimentos - NUTEA, da UFG, pela colaboração na elaboração deste capítulo. H. Carasek886 entanto, com as alterações das técnicas de construção, novos materiais foram desenvolvidos. As argamassas modernas geralmente possuem em sua composição também o cimento Portland e, muito freqüentemente, aditivos orgânicos para melhorar algumas propriedades, como a trabalhabilidade. Esses aditivos são, por exemplo, os incorporadores de ar que modificam a reologia da massa fresca pela introdução de pequenas bolhas de ar, ou mesmo os aditivos retentores de água (à base de ésteres de celulose, os quais regulam a perda da água de amassamento). Já no final século XIX surgiram, na Europa e nos Estados Unidos, as argamassas industrializadas, misturas prontas, dosadas em plantas industriais, para as quais, na obra, só é necessária a adição de água, as quais são muito empregadas atualmente também no brasil. 28.1.2 Objetivos e foco Este capítulo tem como objetivos apresentar a classificação, as funções, os requisitos e as propriedades mais importantes das argamassas, associando tais propriedades com alguns métodos de ensaio disponíveis para sua determinação. São discutidos também aspectos da dosagem e preparo das argamassas. São abordadas somente as argamassas inorgânicas, principalmente argamassas à base de cimento Portland e cal ou de cimento Portland e aditivos, com função de assentamento de alvenaria e de revestimento de paredes. As demais argamassas destinadas a outras funções são tratadas mais superficialmente, uma vez que essas apresentam inúmeras particularidades. Além disso, em termos de consumo de materiais na obra, essas outras argamassas representam menor volume e são freqüentemente compradas prontas (argamassas industrializadas) ficando a responsabilidade do seu proporcionamento aos fabricantes. Cabe destacar-se que o foco do capítulo é o estudo da argamassa enquanto material de construção. No entanto, não se deve esquecer que, na prática, é importante, dentro de uma visão sistêmica, a análise do material aplicado, ou seja, a avaliação do desempenho. Nesse sentido, uma rápida abordagem de desempenho de alguns subsistemas constituídos por argamassas é feita na seção 28.3, além de serem apresentados alguns aspectos sobre manifestações patológicas de revestimentos de argamassa na seção 28.6. 28.2. Classificações As argamassas podem ser classificadas com relação a vários critérios, alguns dos quais são propostos no Quadro 1. Quadro 1 - Classificação das argamassas. As argamassas podem também ser classificadas segundo sua função na construção, conforme resumo apresentado no Quadro 2. Quadro 2 - Classificação das argamassas segundo as suas funções na construção. 28.3 Funções das argamassas, requisitos de desempenho e propriedades mais relevantes As funções das argamassas estão associadas diretamente às suas finalidades ou aplicações. Nesta seção são discutidas, para as argamassas mais empregadas na Argamassas 887 construção civil (as argamassas de assentamento de alvenaria e de revestimento de paredes), as suas funções, e a elas são associadas as principais propriedades. Ao final da seção, está apresentado um quadro resumo em que, também para as demais argamassas (de chapisco, contrapiso, colante, de rejuntamento e de reparo), são listadas as propriedades mais relevantes. As principais propriedades, por sua vez, são explicadas e associadas aos métodos de ensaio na seção 28.4 deste capítulo. 28.3.1 Argamassa de assentamento de alvenaria A argamassa de assentamento de alvenaria é utilizada para a elevação de paredes e muros de tijolos ou blocos, também chamados de unidades de alvenaria. As principais funções das juntas de argamassa na alvenaria são: • unir as unidades de alvenaria de forma a constituir um elemento monolítico, contribuindo na resistência aos esforços laterais; • distribuir uniformemente as cargas atuantes na parede por toda a área resistente dos blocos; • selar as juntas garantindo a estanqueidade2 da parede à penetração de água das chuvas; • absorver as deformações naturais, como as de origem térmica e as de retração por secagem (origem higroscópica), a que a alvenaria estiver sujeita. Para cumprir essas funções, algumas propriedades tornam-se essenciais. No caso das argamassas de assentamento, as principais propriedades almejadas são: • trabalhabilidade - consistência e plasticidade adequadas ao processo de execução, além de uma elevada retenção de água; • aderência; • resistência mecânica; • capacidade de absorver deformações. A trabalhabilidade, conforme será discutido em detalhes na seção 4, é que garantirá as condições de execução da parede. Por exemplo, se a argamassa não apresentar consistência adequada, estando muito fluida quando da colocação de um bloco sobre a junta de assentamento que ainda está no estado fresco, a argamassa pode ser esmagada em demasia, gerando uma junta de altura inadequada, ou seja, de espessura menor do que a prevista, além de dificultar a execução da parede no alinhamento e no prumo. Por outro lado, deve-se ajustar a trabalhabilidade, principalmente a plasticidade da argamassa, à forma de aplicação. A argamassa de assentamento a ser aplicada com bisnaga exige uma plasticidade maior do que a de uma argamassa que será aplicada pelo método mais tradicional, ou seja, empregando a colher de pedreiro ou mesmo a palheta (Figura 1). H. Carasek888 2 Estanqueidade à água é a propriedade dos materiais, componentes ou elementos da edificação de não permitirem a infiltração de água. Figura 1 - Aplicação de argamassa de assentamento: (a) bisnaga (foto: Prudêncio Jr.) e (b) meia desempenadeira ou palheta (foto: AbCP). A retenção de água é uma propriedade muito importante para as argamassas de assentamento, uma vez que, após a sua aplicação sobre uma fiada de blocos ou tijolos, a argamassa começa a perder água, pela sucçãodos componentes de alvenaria e pela evaporação. Nesse momento, a propriedade em questão torna-se importante, regulando a perda da água de amassamento durante o processo de secagem. Se perder água muito rapidamente, a argamassa ressecará, e não será possível o adequado ajuste dos blocos da próxima fiada, prejudicando o seu nivelamento e o prumo da parede, o que pode levar a uma distribuição não uniforme das cargas atuantes na parede pela área resistente dos blocos. Por outro lado, caso queira corrigir esse problema com uma argamassa de baixa retenção de água, o pedreiro deverá reduzir a área na qual espalhará a argamassa, prejudicando a produtividade do serviço. Além disso, a retenção de água influirá na aderência, uma vez que, se a argamassa perder água muito rapidamente para o bloco abaixo da junta, poderá faltar água (a qual carrega consigo aglomerantes) para garantir uma adequada ligação da argamassa com o bloco superior. A Figura 2 ilustra a perda de água da argamassa fresca em uma junta de assentamento; observe que além da argamassa entrar em contato primeiro com o bloco inferior, sofrendo o efeito da sucção pelos seus poros, o efeito da força da gravidade também contribui para ocorrer uma ligação mais efetiva entre a junta de assentamento e o bloco inferior. Argamassas 889 H. Carasek890 Fi gu ra 2 - I nt er aç ão e nt re a rg am as sa d e as se nt am en to e o s bl oc os e m u m a al ve na ri a (a da pt ad a de G A l l E G O S, 1 98 9) . A aderência, por sua vez, é uma propriedade essencial no caso das argamassas de assentamento, tendo em vista que ela permitirá à parede resistir aos esforços de cisalhamento e de tração, além de garantir a estanqueidade das juntas, impedindo a penetração da água das chuvas. Por fim, com relação à resistência mecânica, principalmente a resistência à compressão, sabe-se que a argamassa deve adquirir rapidamente alguma resistência, permitindo o assentamento de várias fiadas no mesmo dia, bem como desenvolver resistência adequada ao longo do tempo. Apesar disso, não são necessárias resistências altas das argamassas para garantir o bom desempenho das paredes; pelo contrário, a resistência da argamassa não deve nunca ser superior à resistência dos blocos. Isso ocorre porque a argamassa exerce pouca influência na resistência à compressão da alvenaria, comportamento explicado pelo estado multiaxial de tensões ao qual a junta de argamassa está submetida, devido à restrição de deformações laterais que os blocos impõem à junta. A Figura 3 ilustra o efeito da resistência da argamassa na resistência da alvenaria, mostrando que uma diminuição de quase 90% na resistência à compressão da argamassa leva a uma redução inferior a 20% na resistência final da parede, quando se considera o emprego de um único tipo de unidade de alvenaria. Além disso, é importante destacar-se que as argamassas de alta resistência, as quais geralmente possuem um teor elevado de cimento, além de caras, possuem baixa capacidade de absorver deformação, outro requisito fundamental da junta de assentamento. Figura 3 - Influência da resistência da argamassa na resistência da parede (bUIldING RESEARCH STATION, 1965). A capacidade de deformação está associada ao módulo de elasticidade da argamassa. A argamassa de assentamento deve poder se deformar sem apresentar fissuras prejudiciais, ou seja, ela deve, quando sujeita a solicitações diversas, apenas apresentar microfissuras. Argamassas 891 28.3.2 Argamassa de revestimento Argamassa de revestimento é utilizada para revestir paredes, muros e tetos, os quais, geralmente, recebem acabamentos como pintura, revestimentos cerâmicos, laminados, etc. O revestimento de argamassa pode ser constituído por várias camadas com características e funções específicas, conforme definido a seguir e ilustrado na Figura 4: Figura 4 - diferentes alternativas de revestimento de parede: (a) emboço + reboco + pintura (sistema mais antigo, atualmente pouco utilizado); (b) camada única + pintura; (c) revestimento decorativo monocamada (RdM). • Chapisco: camada de preparo da base, aplicada de forma contínua ou descontínua, com finalidade de uniformizar a superfície quanto à absorção e melhorar a aderência do revestimento. • Emboço: camada de revestimento executada para cobrir e regularizar a base, propiciando uma superfície que permita receber outra camada, de reboco ou de revestimento decorativo (por exemplo, cerâmica). • Reboco: camada de revestimento utilizada para cobrimento do emboço, propiciando uma superfície que permita receber o revestimento decorativo (por exemplo, pintura) ou que se constitua no acabamento final. • Camada única: revestimento de um único tipo de argamassa aplicado à base, sobre o qual é aplicada uma camada decorativa, como, por exemplo, a pintura; também chamado popularmente de “massa única” ou “reboco paulista” é atualmente a alternativa mais empregada no brasil. • Revestimento decorativo monocamada (ou monocapa) - RdM: Trata-se de um revestimento aplicado em uma única camada, que faz, simultanemanete, a função de regularização e decorativa, muito H. Carasek892 utilizado na Europa. A argamassa de RdM é um produto industrializado, ainda não normalizado no brasil, com composição variável de acordo com o fabricante, contendo geralmente: cimento branco, cal hidratada, agregados de várias naturezas, pigmentos inorgânicos, fungicidas, além de vários aditivos (plastificante, retentor de água, incoporador de ar, etc.). As principais funções de um revestimento de argamassa de parede são: • proteger a alvenaria e a estrutura contra a ação do intemperismo, no caso dos revestimentos externos; • integrar o sistema de vedação dos edifícios, contribuindo com diversas funções, tais como: isolamento térmico (~30%), isolamento acústico (~50%), estanqueidade à água (~70 a 100%), segurança ao fogo e resistência ao desgaste e abalos superficiais; • regularizar a superfície dos elementos de vedação e servir como base para acabamentos decorativos, contribuindo para a estética da edificação3. Visando satisfazer às funções citadas anteriormente, algumas propriedades tornam-se essenciais para essas argamassas, a saber: • trabalhabilidade, especialmente consistência, plasticidade e adesão inicial; • retração; • aderência; • permeabilidade à água; • resistência mecânica, principalmente a superficial; • capacidade de absorver deformações. A trabalhabilidade é a propriedade que garantirá não só condições de execução, como também o adequado desempenho do revestimento em serviço. deve-se ajustar a trabalhabilidade da argamassa à sua forma de aplicação em obra. Assim, relativo à aplicação, a consistência e a plasticidade da argamassa deverão ser diferentes se a argamassa for aplicada por meio de colher de pedreiro (aplicação manual), ou se for projetada mecanicamente, em equipamento onde a massa é bombeada através do mangote e projetada na pistola com auxílio de ar comprimido. No segundo caso, as argamassas devem ter uma consistência mais fluida e, principalmente, uma alta plasticidade, que permitirá o bombeamento (Figura 5). Além disso, se a argamassa não possuir a trabalhabilidade satisfatória e não garantir a sua correta aplicação, haverá prejuízo ao desempenho do revestimento, uma vez que várias propriedades da argamassa no estado endurecido serão afetadas pelas condições de aplicação (estado fresco), como é o caso da aderência. Argamassas 893 3 No caso específico da argamassa de revestimento decorativo monocamada (RdM), que já se constitui no acabamento final, o aspecto decorativo torna-se essencial Figura 5 - Aplicação da argamassa de revestimento: (a) manual e (b) projetada mecanicamente. Outra propriedadeessencial, também associada à trabalhabilidade, é a adesão inicial, ou seja, a capacidade de união da argamassa no estado fresco ao substrato (parede, por exemplo). Ao ser lançada à parede, a argamassa deve se fixar imediatamente à superfície, sem escorrer ou desprender, permitindo manipulações que visam espalhá-la e acomodá-la corretamente, além de garantir o contato efetivo entre os materiais (o que proporcionará a aderência após o seu endurecimento). Ainda no estado fresco, após a aplicação da argamassa, será importante controlar a retração plástica, propriedade relacionada à fissuração do revestimento. No estado endurecido, a propriedade fundamental é a aderência, sem a qual o revestimento de argamassa não atenderá a nenhuma de suas funções. A aderência é a propriedade que permite ao revestimento de argamassa absorver tensões normais ou tangenciais na superfície de interface com o substrato. Essa propriedade é uma das poucas que possui critério de desempenho especificado em norma no brasil, conforme apresentado no Quadro 3. Quadro 3 - limites de resistência de aderência à tração (Ra) para revestimentos de argamassa de paredes (emboço e camada única), segundo a NbR 13749 (AbNT, 1996). Já a permeabilidade à água é a propriedade que está relacionada com a função de estanqueidade da parede, muito importante quando se trata de H. Carasek894 revestimentos de fachada. Esse atributo é primordial quando o edifício está situado em região de alto índice de precipitação pluviométrica, pois o revestimento tem como função proteger o edifício da infiltração de água. Caso contrário, a umidade infiltrada pelas paredes causará problemas que comprometem tanto a higiene e a saúde dos usuários, como a estética do edifício, além de estar associada às manifestações patológicas como eflorescências, descolamentos e manchas de bolor e mofo. Essa propriedade assume maior importância no caso dos revestimentos de argamassa que não receberão mais nenhum tipo de acabamento final, como a pintura ou o revestimento cerâmico, caso do revestimento decorativo monocamada - RdM. No entanto, de nada adianta uma argamassa de baixa permeabilidade à água, se o revestimento estiver todo fissurado, permitindo a penetração da água pelas aberturas. da mesma forma, ocorrerá enorme prejuízo à estanqueidade caso o revestimento esteja descolado. O revestimento de argamassa deve também apresentar capacidade de absorver pequenas deformações, para se deformar sem ruptura ou por meio de microfissuras, de maneira a não comprometer a sua aderência, estanqueidade e durabilidade. Essa complexa propriedade está associada ao módulo de elasticidade e à resistência mecânica das argamassas e influenciará tanto na fissuração como na aderência dos revestimentos. A resistência mecânica diz respeito à propriedade dos revestimentos de possuírem um estado de consolidação interna capaz de suportar esforços mecânicos das mais diversas origens e que se traduzem, em geral, por tensões simultâneas de tração, compressão e cisalhamento. Esforços como o desgaste superficial, impactos ou movimentação higroscópica são exemplos de solicitações que exigem resistência mecânica dos revestimentos, pois geram tensões internas que tendem a desagregá-los (SElMO, 1989). Um dos principais problemas nos revestimentos, associado à resistência mecânica da argamassa, é a baixa resistência superficial, que se traduz na pulverulência, prejudicando a fixação das camadas de acabamento, como a pintura ou, mais grave ainda, as peças cerâmicas. 28.3.3 Resumo das principais propriedades das argamassas associadas às suas funções Conforme a função da argamassa na construção, os requisitos podem variar, como mostrado no Quadro 4. Argamassas 895 Quadro 4 – Principais requisitos e propriedades das argamassas para as diferentes funções. 28.4. Propriedades das argamassas e métodos de ensaio associados Apresenta-se, a seguir, uma discussão das principais propriedades das argamassas, tanto no estado fresco, como no endurecido. Neste momento, é importante enfatizar-se que as propriedades das argamassas só podem ser avaliadas de forma completa se considerada a sua interação com o material com o qual elas estarão em contato, pois as argamassas se comportam diferentemente quando aplicadas sobre distintos materiais porosos (por exemplo, blocos H. Carasek896 cerâmicos ou de concreto). No entanto, tendo em vista o objetivo deste capítulo, os aspectos relacionados às características e propriedades dos substratos serão abordados apenas superficialmente e quando extremamente necessários para a discussão da propriedade. 28.4.1 Trabalhabilidade e aspectos reológicos das argamassas Trabalhabilidade é propriedade das argamassas no estado fresco que determina a facilidade com que elas podem ser misturadas, transportadas, aplicadas, consolidadas e acabadas, em uma condição homogênea. Como o nome sugere, trabalhabilidade se refere à maneira como as argamassas se comportam ou “trabalham” na prática. Uma argamassa é chamada “trabalhável” quando permite que o pedreiro ou o aplicador execute bem o seu trabalho, ou seja, no caso de revestimento, por exemplo, que ele possa executar o serviço com boa produtividade, garantindo que o revestimento fique adequadamente aderido à base e apresente o acabamento superficial especificado. A trabalhabilidade é uma propriedade complexa, resultante da conjunção de diversas outras propriedades, tais como: consistência, plasticidade, retenção de água e de consistência, coesão, exsudação, densidade de massa e adesão inicial (Quadro 5). Para cada tipo ou função de argamassa, algumas destas propriedades podem ser mais importantes do que as outras, como é o caso da retenção de água para uma argamassa colante de assentamento de peças cerâmicas. Quadro 5 - Propriedades relacionadas com a trabalhabilidade das argamassas. 28.4.1.1 Consistência e plasticidade Geralmente, o único meio direto do qual o pedreiro dispõe para corrigir a trabalhabilidade da argamassa em obra é alterar a quantidade de água de amassamento, uma vez que as proporções dos componentes são pré-fixadas. Esse ajuste, pela adição de mais ou menos água, em primeiro lugar, diz respeito à consistência ou fluidez da argamassa, a qual pode ser classificada em seca, Argamassas 897 plástica ou fluida, dependendo da quantidade de pasta aglomerante existente ao redor dos agregados (VAldEHITA ROSEllO,1976), como detalhado no Quadro 6. Quadro 6 - Consistência das argamassas. * Obs.: O termo consistência plástica pode gerar alguma confusão entre os conceitos das propriedades consistência e plasticidade. Poder-se-ia, então, propor o termo consistência adequada para substituir consistência plástica. No entanto, isso não é feito, pois nem sempre a consistência adequada para uma argamassa é a plástica, como é o caso das argamassas de contrapiso que são elaboradas com uma consistência seca, para permitir a sua compactação. Quando ajusta a argamassa para a sua consistência preferida, o pedreiro pode fazer um novo julgamento, expressando isso em palavras como “áspera”, “pobre” ou “magra” (para as características negativas) e “plástica” ou “macia” (para as características positivas). Nesse momento ele está falando de plasticidade. Essa propriedade é influenciada pelos tipos e pelas quantidades de aglomerantes e agregados, pelo tempo e pela intensidade de mistura, além de pela presença de aditivos (principalmente do aditivo incorporador de ar). O Quadro 7 associa o conteúdo de finos da argamassa com a sua plasticidade. H. Carasek898 Quadro 7 - Influência do teor de finos (partículas < 0,075 mm) da mistura seca na plasticidade das argamassas (lUHERTA VARGAS; MONTEVERdE COMbA, 1984 apud CINCOTTO, SIlVA, CARASEK, 1995). A plasticidade adequada para cada mistura, de acordo com a finalidade e forma de aplicação da argamassa, demanda uma quantidade ótima deágua, a qual significa uma consistência ótima que, por sua vez é função do proporcionamento e natureza dos materiais. Assim, consistência e plasticidade são os principais fatores condicionantes da propriedade “trabalhabilidade” e, por isso, algumas vezes elas são confundidas como sinônimos da trabalhabilidade. A trabalhabilidade é alterada quando a argamassa entra em contato com o substrato. A qualidade e quantidade da alteração dependem das características da base, tais como: sucção de água, textura superficial e características de movimentação de água no seu interior, além das condições ambientais que vão interferir na evaporação. Essas alterações podem ser avaliadas indiretamente por meio de características e propriedades como a adesão inicial, a retenção de água e de consistência, a exsudação e a coesão da argamassa (que são discutidas nas próximas alíneas). do ponto de vista do comportamento reológico4 das argamassas, a consistência, que diz respeito à sua maior ou menor fluidez, está associada à capacidade da mistura em resistir ao escoamento. Portanto, argamassas de consistências mais fluidas representam misturas com menores valores de tensão de escoamento, sendo verdadeira a recíproca (seja qual for o modelo reológico considerado para a argamassa em questão). Ainda em termos reológicos, a plasticidade está relacionada com a viscosidade da argamassa. Avaliar, quantificar e prescrever valores de trabalhabilidade das argamassas por meio de ensaios não é uma tarefa fácil, uma vez que ela depende não somente das características intrínsecas da mistura (que por si só já são complexas), mas também de várias propriedades do substrato, da habilidade do pedreiro que está executando o serviço e da técnica de aplicação. Apesar dessas dificuldades, são vários e consagrados os métodos empregados para a medida da consistência, dando, assim, parâmetros para a avaliação indireta da trabalhabilidade e possibilitando principalmente um controle da argamassa no estado fresco. Segundo a RIlEM (1982), conceitualmente, os testes que empregam a penetração de um corpo no interior da argamassa avaliam basicamente a sua consistência, ou seja, são Argamassas 899 4 Reologia (rheos = fluir; logos = estudo): é a ciência que estuda o fluxo e a deformação dos materiais, avaliando as relações entre a tensão de cisalhamento aplicada e a deformação em determinado período de tempo ensaios que medem principalmente a tensão de escoamento, caso do método de penetração do cone (Figura 6), normalizado nos Estados Unidos pela ASTM C 780 (ASTM, 2009), ou do ensaio denominado dropping ball, prescrito pela norma inglesa bS 4551 (bSI, 1998). Já os métodos que impõem à argamassa uma deformação por meio de vibração ou choque medem ao mesmo tempo a consistência e a plasticidade, como no caso do ensaio denominado, no brasil, de avaliação do índice de consistência pelo espalhamento do tronco de cone na mesa AbNT (também conhecido como flow table), prescrito pela NbR 7215 (AbNT, 1997). Figura 6 - Avaliação em obra da consistência de argamassas pelo método do cone. A Figura 7 apresenta correlações encontradas entre a consistência pela penetração do cone e a relação água/materiais secos para um tipo de argamassa industrializada de múltiplo uso, mostrando a sua sensibilidade a diferentes consistências da argamassa. Cada ponto no gráfico representa a média de três determinações e os diferentes valores para uma mesma relação água/materiais secos foram obtidos com tempos de mistura diferentes da massa no misturador (1,5 min, 2,5 min e 3,5 min). Cabe salientar-se, no entanto, que esses métodos discutidos não avaliam ou servem para definir completamente a trabalhabilidade. Ou seja, podem- se ter duas argamassas com resultados iguais de consistência, seja pela penetração do cone, seja pelo flow table: uma pode ser muito boa do ponto de vista da trabalhabilidade, e a outra chegar ao ponto de não ser aplicável. Isso conduz à conclusão de que uma abordagem mais completa acerca da questão da trabalhabilidade não prescinde de estudos mais aprofundados do ponto de vista reológico.5 H. Carasek900 5 Um detalhamento deste assunto enfocando argamassas pode ser obtido, dentre outras, nas seguintes referências: Cardoso, Pileggi e John (2005), Souza (2005) e bauer (2005). Figura 7 - Correlações encontradas entre a consistência pela penetração do cone e a relação água/materiais secos para uma argamassa industrializada. (CASCUdO; CARASEK, CARVAlHO, 2005). Uma proposta mais recente e mais completa que surge no campo de avaliação da trabalhabilidade das argamassas é o método do Squeeze-Flow (Figura 8). Este método baseia-se na medida do esforço necessário para a compressão uniaxial de uma amostra cilíndrica do material entre duas placas paralelas, sendo tal esforço emprendido normalmente por uma máquina universal de ensaios. O ensaio permite a variação da taxa de cisalhamento e também da magnitude das deformações, sendo, portanto, capaz de detectar pequenas alterações nas características reológicas dos materiais e, ao contrário dos ensaios tradicionais, fornece não apenas um valor medido, mas um perfil do comportamento reológico de acordo com as solicitações impostas (CARdOSO, PIlEGGI, JOHN, 2005). O método tem como vantagem possibilitar a simulação de diversas situações reais de aplicação das argamassas, idendificando com clareza os parâmetros reológicos (tensão de escoamento e viscosidade). No entanto, como limitação, tem-se a necessidade de um equipamento relativamente caro, além de se restringir ao uso em laboratório. Figura 8 - Realização do ensaio Squeeze-Flow (CONSITRA, 2005). Argamassas 901 H. Carasek902 Outros métodos de teste que se propõem a avaliar a trabalhabilidade das argamassas de uma forma mais ampla são os testes de Vane e o Gtec. O teste de Vane, empregado originalmente em mecânica dos solos, vem sendo usado pelo grupo de pesquisa em argamassas do lEM (laboratório de Ensaio de Materiais) da Unb (bAUER, 2005). Especificamente para as argamassas de assentamento de alvenaria estrutural em blocos de concreto, o Gtec (Grupo de Tecnologia de Materiais e Componentes à base de Cimento Portland), da UFSC, desenvolveu um equipamento que permite a avaliação e quantificação separadamente da consistência, da plasticidade e da coesão das argamassas (PRUdÊNCIO JR., OlIVEIRA, bEdIN, 2002). O Quadro 8 apresenta um resumo de alguns desses métodos citados anteriormente. Quadro 8 - Métodos empregados para avaliar a consistência e a plasticidade de argamassas. * Classificados de acordo com bauer (2005). 28.4.1.2 Retenção de água Retenção de água é uma propriedade que está associada à capacidade da argamassa fresca manter a sua trabalhabilidade quando sujeita a solicitações que provocam perda de água de amassamento, seja por evaporação seja pela absorção de água da base. Assim, essa propriedade torna-se mais importantes quando a argamassa é aplicada sobre substratos com alta sucção de água ou as condições climáticas estão mais desfavoráveis (alta temperatura, baixa umidade relativa e ventos fortes). Esta propriedade além de interferir no comportamento da argamassa no estado fresco (como no processo de acabamento e na retração plástica), também afeta as propriedades da argamassa endurecida. Após o endurecimento, as argamassas dependem, em grande parte, de uma adequada retenção de água, para que as reações químicas de endurecimento dos aglomerantes se efetuem de maneira apropriada. dentre estas propriedades podem ser citadas a aderência, a resistência mecânica final e a durabilidade do material aplicado. A retenção de água pode ser avaliada pelo método NbR 13277 (AbNT, 2005), que consiste na medida da massa de água retida pela argamassa após a sucção realizada por meio de uma bomba de vácuo a baixa pressão, em um funil de filtragem (funil de büchner modificado), como ilustrado na Figura9. A retenção de água é alterada em função da composição da argamassa. A Figura 10 ilustra, de forma qualitativa, o aumento da retenção de água para diferentes argamassas. Figura 9 - Ensaio de retenção de Figura 10 - Variação da retenção de água consistência pelo método AbNT NbR para diferentes argamassas. 13277:2005. Argamassas 903 28.4.1.3 densidade de massa Quanto mais leve for a argamassa, mais trabalhável será a longo prazo, o que reduz o esforço do operário na sua aplicação, resultando em um aumento de produtividade ao final da jornada de trabalho. A densidade de massa das argamassas, também denominada de massa específica, varia com o teor de ar (principalmente quando incorporado por meio de aditivos) e com a massa específica dos materiais constituintes da argamassa, prioritariamente do agregado. O Quadro 9 apresenta uma classificação das argamassas quanto à densidade. A densidade de massa das argamassas no estado fresco é determinada pelo método da NbR 13278 (AbNT, 2005) e representa a relação entre a massa e o volume do material, sendo expressa em g/cm3, com duas casas decimais. Quadro 9 - Classificação das argamassas quanto à densidade de massa no estado fresco. diretamente associado à densidade de massa das argamassas com agregados de massa específica normal, está o teor de ar, como mostrado na Figura 10. O teor de ar das argamassas pode ser determinado tanto pelo método gravimétrico (empregando a mesma norma NbR 13278), como pelo método pressométrico, empregando normas internacionais específicas para argamassas, como a ASTM C 780 (ASTM, 2009), ou ainda fazendo uma adaptação do método para concreto da NbR NM 47 (AbNT, 2002). Cabe ainda destacar-se que a massa específica da argamassa endurecida é um pouco menor do que o valor no estado fresco, devido à saída de parte da água. Os corpos-de-prova cilíndricos de argamassa endurecida, seca ao ar e seca em estufa, reduzem cerca de 7% (3% a 11%) e 9% (5% a 14%), respectivamente, em relação ao valor inicial, no estado fresco. É observada uma relação direta entre o teor de água da argamassa e a redução da densidade de massa com a secagem. H. Carasek904 Figura 10 - Relação entre densidade de massa e teor de ar das argamassas no estado fresco. 28.4.1.4 Adesão inicial A adesão inicial, também denominada de “pegajosidade”, é a capacidade de união inicial da argamassa no estado fresco a uma base. Ela está diretamente relacionada com as características reológicas da pasta aglomerante, especificamente a sua tensão superficial. A redução da tensão superficial da pasta favorece a “molhagem” do substrato, reduzindo o ângulo de contato entre as superfícies e implementando a adesão. Esse fenômeno propicia um maior contato físico da pasta com os grãos de agregado e também com a base, melhorando, assim, a adesão. A tensão superficial da pasta ou argamassa pode ser modificada pela alteração de sua composição, sendo ela função inversa do teor de cimento. A adição de cal à argamassa de cimento também diminui a sua tensão superficial, contribuindo para molhar de maneira mais efetiva a superfície dos agregados e do substrato. Efeitos semelhantes propiciam também os aditivos incorporadores de ar e retentores de água, como pode ser visto no quadro 10. Quadro 10 - Tensão superficial medida para diferentes soluções, sendo as medidas realizadas a uma temperatura de 22ºC em um tensiômetro de Nouy. (CARASEK, 1996). \ Argamassas 905 D e n s id a d e d e m a s s a ( K g /m 3 ) No brasil não existem métodos normalizados para avaliar a adesão inicial. Um método expedito e qualitativo é proposto pela RIlEM - MR-5 (RIlEM,1982), para avaliar a adesividade da argamassa de assentamento de alvenaria. Esse método é interessante por levar em conta o tipo de componente de alvenaria sobre o qual a argamassa será aplicada. 28.4.2 Retração A retração é resultado de um mecanismo complexo, associado com a variação de volume da pasta aglomerante e apresenta papel fundamental no desempenho das argamassas aplicadas, especialmente quanto à estanqueidade e à durabilidade. A pasta, sobretudo se possui alta relação água/aglomerante, retrai ao perder a água em excesso de sua composição. Parte dessa retração é conseqüência das reações químicas de hidratação do cimento, mas a parcela principal é devida à secagem. A retração inicia no estado fresco e prossegue após o endurecimento do material. Quando se mistura areia à pasta, ou seja, se prepara uma argamassa, a areia atua como esqueleto sólido que evita parte das variações volumétricas por secagem e o risco da fissuração subseqüente (VAldEHITA ROSEllO,1976). Se a secagem é lenta, a argamassa tem tempo suficiente para atingir uma resistência à tração necessária para suportar as tensões internas que surgem. Mas quando o clima está quente, seco e com ventos fortes, acelerando a evaporação, a perda de água gera fissuras de retração. Efeito semelhante é observado quando a argamassa é aplicada sobre uma base muito absorvente. No caso de revestimentos, as fissuras de retração da argamassa são mapeadas (aproximadamente poliédricas), formando ângulos próximos de 90 graus entre elas. Sabe-se que, quando duas fissuras formam ângulo muito agudo entre si, pelo menos uma delas não é de retração (JOISEl, 1981). Também no caso de revestimentos, quanto maior a espessura, maior a retração esperada. Quando retrai, a argamassa da junta de assentamento de alvenaria pode chegar a desprender-se da superfície com a qual tenha a menor aderência (geralmente a interface da junta com o bloco superior, conforme já discutido no item 28.3.1), diminuindo a resistência da parede e constituindo-se em um caminho para a entrada da água da chuva. A tensão de tração na argamassa oriunda da retração é função direta do seu módulo de elasticidade, de sorte que argamassas muito ricas em cimento sofrem notável influência da retração, estando mais sujeitas às tensões de tração que causarão fissuras. Ainda com relação aos materiais, a granulometria da areia determina o volume de vazios a ser preenchido pela pasta aglomerante. Quanto mais elevado for esse volume, maior o teor de pasta necessário, elevando-se o potencial de retração da argamassa. A Figura 11 ilustra a classificação das H. Carasek906 areias quanto à distribuição granulométrica, associando-as com o volume de vazios. O Quadro 11 apresenta resultados experimentais de medida de retração de argamassas preparadas com diferentes areias. Figura 11 - Classificação das areias quanto à distribuição granulométrica e sua influência na retração plástica. Quadro 11 - Influência da areia na retração da argamassa (RAGSdAlE, RAYNHAM, 1972 apud CINCOTTO, SIlVA, CARASEK, 1995). A retração plástica é influenciada também pelo teor de materiais pulverulentos (grãos com tamanho inferior a 0,075 mm). de uma forma geral, quanto maior o teor de finos, maior a retração, principalmente quando os grãos possuem dimensões inferiores a 5μm, chamados de argila. Esses finos, de alto poder plastificante, devido à sua alta superfície específica e à sua natureza, para uma trabalhabilidade adequada, requerem maior quantidade de água de amassamento, gerando maior retração e fissuração, o que compromete a durabilidade dos revestimentos. Além disso, por exigirem mais água, podem interferir no endurecimento da argamassa e levar a uma redução da resistência mecânica do revestimento, devido à alta relação água/aglomerante. Exceção ocorre quando os finos são de origem da britagem de calcário, que levam a uma redução de água, o que resulta em uma menor retração pela secagem da argamassa (Figura 12). Argamassas 907 Figura 12 - (a) Gráfico mostrando a relação água/cimento necessária para obtenção de uma consistência plástica e trabalhável para argamassas de revestimento preparadas com finos de diferentes naturezas: argila - saibro;silicosos - micaxisto e granulito; e calcário, com um traço de referência 1:1:6 (cimento:cal:areia, em volume, fazendo as substituições de parte da areia pelos finos. (b) Valores de retração após 12 semanas de secagem, para as argamassas com teores máximos de finos. (ANGElIM, ANGElIM, CARASEK, 2003) Também o teor de água das argamassas influencia na retração, uma vez que ao se aumentar a quantidade de água o volume proporcional de agregado será reduzido e, conseqüentemente, o de pasta aumentado, crescendo o risco de fissuração6. O Quadro 12 apresenta dados de Fiorito (1994), com medida da retração livre em barras prismáticas, tanto para uma pasta como para uma argamassa. Nesse quadro pode-se observar que a retração das argamassas é menos da metade da medida na pasta e, principalmente, que a retração aos sete dias, por secagem ao ar, já é da ordem de 60% a 80% do seu valor aos 28 dias. daí vem a recomendação nos procedimentos para a execução de revestimentos em argamassa, quando estes servirão de base para outras camadas de argamassa ou revestimentos colados (por exemplo, emboço ou contrapiso que receberá revestimento cerâmico aplicado com argamassa colante), de se aguardarem no mínimo 7 dias para a execução das camadas ou serviços subseqüentes, sendo mais prudente aguardar ao menos 14 dias quando a maior parcela de retração já ocorreu. Com isso, garante-se a estabilidade dimensional das camadas de argamassa utilizadas como base. Tal estabilidade é necessária para evitarem-se tensões de retração. H. Carasek908 6 Alguns aspectos da fissuração por retração são complementados no texto que consta do Cd, sobre patologia dos revestimentos. Quadro 12 - Retração de algumas argamassas e uma pasta, aos 7 e 28 dias (adaptado de FIORITO, 1994). No brasil o ensaio utilizado para a avaliação da retração é o preconizado pela NbR 8490 (AbNT, 1984), em que se empregam corpos-de-prova prismáticos de 25 mm x 25 mm x 285 mm, sendo medida a retração livre da argamassa. Em nível de pesquisa, destaca-se o trabalho de bastos (2001), que empregou um método do Institut National des Sciences Appliquées (INSA), em Toulouse, onde as condições de ensaio se aproximam mais das condições reais de um revestimento, com corpos-de-prova em forma de placa, considerando-se o efeito da sucção e da restrição produzida pelo substrato. 28.4.3 Aderência O termo aderência é usado para descrever a resistência e a extensão do contato entre a argamassa e uma base. A base, ou substrato, geralmente é representada não só pela alvenaria, a qual pode ser de tijolos ou blocos cerâmicos, blocos de concreto, blocos de concreto celular autoclavado, blocos sílico-calcários, etc., como também pela estrutura de concreto moldado in loco. Assim, não se pode falar em aderência de uma argamassa sem especificar em que material ela está aplicada, pois a aderência é uma propriedade que depende da interação dos dois materiais. didaticamente, pode-se dizer que a aderência deriva da conjunção de três propriedades da interface argamassa-substrato: • a resistência de aderência à tração; • a resistência de aderência ao cisalhamento; • a extensão de aderência (área de contato efetivo / área total possível de ser unida). 28.4.3.1 Mecanismo da ligação argamassa-substrato A aderência da argamassa endurecida ao substrato é um fenômeno essencialmente mecânico, devido, basicamente, à penetração da pasta aglomerante ou da própria argamassa nos poros ou entre as rugosidades da base de aplicação7. Quando a argamassa no estado plástico entra em contato com a superfície absorvente do substrato, parte da água de amassamento, que contém em dissolução ou estado coloidal os componentes do aglomerante, penetra pelos poros e pelas cavidades do substrato. No interior dos poros, ocorrem fenômenos de precipitação dos produtos de hidratação do cimento e da cal, e, transcorrido algum tempo, esses precipitados intracapilares exercem ação de ancoragem da Argamassas 909 7 Outra parcela menos significativa que contribui para a aderência das argamassas aos substratos, são as ligações secundárias, do tipo van der Waals). Assim, seja pela penetração da pasta e da própria argamassa (fenômenos de nível micro e macroscópico), seja pelas forças secundárias (fenômeno em nível de ligação atômica), quanto melhor for o contato entre a argamassa e o substrato, maior será a aderência obtida. argamassa à base. Estudos microestruturais de Carasek (1996), empregando microscópio eletrônico de varredura, confirmou que a aderência decorre do intertravamento principalmente de etringita (um dos produtos de hidratação do cimento) no interior dos poros do substrato. Esse aumento local da concentração de etringita surge quando, ao se misturar o cimento Portland com água, a gipsita empregada como reguladora de pega do cimento dissolve-se e libera íons sulfato e cálcio. Esses íons são os primeiros a entrar em solução, seguidos dos íons aluminato e cálcio provenientes da dissolução do C3A do cimento. devido ao efeito de sucção causado pela base porosa, tais íons em solução são transportados para regiões mais internas do substrato formando no interior dos poros o trissulfoaluminato de cálcio hidratado, (etringita). Em virtude do processo mais rápido de dissolução dos íons SO2-4 ,AlO - 4, Ca 2+ e de precipitação da etringita, esse produto preenche prioritariamente os poros capilares, o que explica sua maior abundância na zona de contato argamassa/substrato e em poros superficiais da base (Figura 13). Com menos espaço para a precipitação, outros produtos de hidratação do cimento, como o C-S-H, por exemplo, ou mesmo produtos posteriores da carbonatação da cal como a calcita, aparecem em menor quantidade na região de interface. Figura 13 - (a) Superfície de um bloco cerâmico após a separação (descolamento) da camada de argamassa de revestimento, vista em uma lupa estereoscópica (observe-se a pasta aglomerante remanescente sobre o bloco). (b) Imagem no microscópio eletrônico de varredura obtida pela ampliação (17.000 x) de um ponto da superfície do bloco contendo pasta aglomerante, em que se pode ver a etringita, principal responsável pelo intertravamento da argamassa ao bloco (SCARTEzINI, 2002). Tendo em vista os mecanismos de ligação, pode-se concluir que quanto melhor for o contato entre a argamassa e o substrato maior será a aderência obtida8. dessa forma, a aderência está diretamente relacionada com a trabalhabilidade (ou reologia) da argamassa, com a energia de impacto (processo de execução), além das características e propriedades dos substratos e de fatores externos. A Figura 14 reúne os principais fatores que exercem influência na aderência. H. Carasek910 8 Antunes (2005) encontrou uma relação inversamente proporcional entre a resistência de aderência e a taxa de macrodefeitos na interface. O conceito de taxa de macrodefeitos na interface nada mais é do que o inverso da extensão de aderência. Figura 14 - Fatores que exercem influência na aderência de argamassas sobre bases porosas. Percebe-se que os materiais constituintes das argamassas, tanto a natureza como as proporções, exercem grande influência na aderência. Assim, na subseção a seguir, será discutida resumidamente a influência, nessa propriedade, do cimento, da cal, da areia e de suas proporções na argamassa9. Também relacionados aos materiais, as características do substrato (porosidade, absorção de água e rugosidade) e o seu preparo (limpeza e tratamentos superficiais, como o chapisco) influenciarão grandemente essa propriedade. Por outro lado, aspectos como a mão-de-obra, as técnicas de execução e as condições climáticas durante a aplicação podem ser também decisivos no desempenho da aderência. Apesar de muito importantes, esses últimos aspectos citados não serão discutidos neste capítulo, por se desviarem do escopo proposto10. 28.4.3.2. Influência dos materiais constituintesdas argamassas O tipo e as características físicas do cimento podem influenciar os valores de aderência. Um dos parâmetros mais significativos na resistência é a finura do cimento: quanto mais fino o cimento, maior a resistência de aderência obtida, tanto a resistência final (em idades superiores a 6 meses) quanto, principalmente, as iniciais (3 a 14 dias). Assim, maiores valores de resistência de aderência são obtidos quando se emprega o CP V - ARI (alta resistência inicial) em comparação com os demais cimentos Portland. No entanto, cuidado especial deve ser tomado com o uso dessa informação, pois, justamente em virtude de sua maior finura, cimentos de alta resistência inicial podem levar à retração e fissuração do revestimento de modo mais fácil do que com outros cimentos, considerando-se o mesmo consumo. Argamassas 911 9 Uma abordagem mais completa sobre a influência desses e de outros materiais constituintes da argamassa (incluindo aditivos e adições), bem como da influência do substrato, pode ser vista em Carasek, Cascudo e Scartezini (2001). 10A esse respeito pode-se sugerir a leitura de algumas referências: (a) sobre influência dos substratos e o seu preparo - Carasek (1996); Candia (1998), Scartezini (2002), Paes (2004); (b) sobre a energia de impacto, processo de aplicação (inclusive projeção mecanizada) e cura - Pereira (2000), Carvalho (2004); Gonçalves (2004) e Antunes (2005). A cal, além de ser um material aglomerante, possui, por sua finura, importantes propriedades plastificantes e de retenção de água. dessa forma, as argamassas contendo cal preenchem mais facilmente e de maneira mais completa toda a superfície do substrato, propiciando maior extensão de aderência. Por sua vez, a durabilidade da aderência é proporcionada pela habilidade da cal em evitar fissuras e preencher vazios, o que é conseguido através da reação de carbonatação que se processa ao longo do tempo. Esse aspecto particular da cal, conhecido como restabelecimento ou reconstituição autógena, representa uma das vantagens do uso desse aglomerante nas argamassas de revestimento e assentamento. Conforme visto no Capítulo 22, as cales podem ser classificadas, segundo a sua composição química, em cálcica, magnesiana e dolomítica. Alguns estudos indicam a existência de uma relação direta entre a proporção de hidróxido de magnésio presente na cal hidratada e a resistência de aderência. Assim, uma argamassa preparada com cal dolomítica apresenta aderência superior a uma argamassa com mesmo traço preparada com cal cálcica. Tal fato, em parte, pode ser atribuído à diferença na retenção de água das argamassas; a argamassa constituída de cal dolomítica apresenta retenção superior àquela observada com cal cálcica. Com relação ao proporcionamento dos materiais, as argamassas com elevado teor de cimento, em geral, apresentam elevada resistência de aderência, mas podem ser menos duráveis, uma vez que possuem maior tendência a desenvolver fissuras. Por outro lado, argamassas contendo cal possuem alta extensão de aderência, tanto em nível macro como em nível microscópico. Sendo mais plásticas, têm maior capacidade de “molhar” a superfície e preencher as cavidades do substrato; microscopicamente levam a uma interface com estrutura mais densa, contínua e com menor incidência de microfissuras, do que a interface da argamassa somente de cimento. Assim, as argamassas “ideais” são aquelas que reúnem as qualidades dos dois materiais, ou seja, são as argamassas mistas de cimento e cal. Melhorias tanto na extensão como no valor da resistência de aderência podem ser obtidas pela adição de pequenas porções de cal às argamassas de cimento Portland. O efeito favorável na aderência propiciado pela adição de pequena quantidade de cal hidratada ficou comprovado no estudo de Carasek (1996), onde foram comparadas duas argamassas semelhantes, de traços, em volume, 1:3 (cimento e areia úmida) e 1:0,25:3 (cimento, cal e areia úmida). A segunda argamassa, contendo apenas 6% de cal em relação à massa dos constituintes secos, resultou, de uma forma geral, em um valor maior de resistência de aderência à tração quando ela foi aplicada sobre diferentes blocos de alvenaria. A contribuição da cal foi mais marcante no caso das argamassas aplicadas sobre blocos de concreto celular autoclavado, onde foram observados aumentos superiores a 70% nos valores da tensão de aderência. Além da ação aglomerante, a cal propiciou um acréscimo da capacidade da retenção de água e uma melhoria da trabalhabilidade, resultando em um ganho na extensão de aderência (comprovado através de observação de amostras na lupa estereoscópica, ilustrada na Figura 15), o que, por sua vez, refletiu na resistência da ligação. H. Carasek912 Figura 15 - Fotografias obtidas na lupa estereoscópica com ampliação de 20 vezes; (a) argamassa 1:3 (cimento e areia, em volume) aplicada sobre bloco cerâmico; (b) argamassa 1:1/4:3 (cimento, cal e areia, em volume) aplicada sobre o mesmo tipo de bloco cerâmico empregado em (a) (CARASEK, 1996). A capacidade de aderência é dependente também dos teores e das características da areia empregada na confecção das argamassas. de uma forma simplista, com o aumento do teor de areia, há uma redução na resistência de aderência; por outro lado é a areia, por constituir-se no esqueleto indeformável da massa, que garante a durabilidade da aderência pela redução da retração. Areias muito grossas não produzem argamassas com boa capacidade de aderir porque prejudicam a sua trabalhabilidade e, conseqüentemente, a sua aplicação ao substrato, reduzindo a extensão de aderência. No entanto, no campo das areias que produzem argamassas trabalháveis, uma granulometria mais grossa garante melhores resultados de resistência de aderência. Exemplificando: em estudo com os traços 1:1:6 e 1:2:9 (cimento, cal e areia, em volume) com duas areias distintas, uma classificada como fina (MF = 2,32) e a outra como muito fina (MF = 1,75), encontraram-se para as argamassas com as duas composições, maiores valores de resistência de aderência quando foi utilizada a areia de partículas maiores (ANGElIM, 2000). Areias ou composições inertes com altos teores de finos (principalmente partículas inferiores a 0,075 mm) podem prejudicar a aderência. Nesse caso, podem ser apresentadas duas hipóteses como explicação. A primeira refere-se ao fato de que, quando da sucção exercida pelo substrato, os grãos muito finos presentes na areia podem penetrar no interior de seus poros, tomando o lugar de produtos de hidratação do cimento que se formariam na interface e produziriam o travamento da argamassa. A segunda hipótese versa sobre a teoria dos poros ativos do substrato11, segundo a qual uma areia com grãos muito finos produziria uma argamassa com poros de raio médio pequeno; argamassas com poros menores do que os poros do substrato dificultam a sucção da pasta aglomerante, uma vez que o fluxo hidráulico se dá sempre no sentido dos poros maiores para os Argamassas 913 11 Maior detalhamento sobre a teoria de poros ativos pode ser vista nos trabalhos de Carasek (1996) e Carasek, Cascudo, Scartezini (2001). menores. Sendo assim, os poros do substrato seriam, em sua maioria, ineficientes para succionar a pasta aglomerante da argamassa, reduzindo as chances de produzir boa aderência12. Angelim (2000) estudou o efeito de diversos teores de finos de diferentes naturezas (silicosos, argilosos e calcários) na composição da argamassa de revestimento, substituindo parte da areia por agregado com elevado teor de finos inertes. Ele confirmou as hipóteses anteriores, verificando uma redução da resistência de aderência à medida que aumentou o teor total de finos das argamassas. Para obtenção de bons resultados de aderência, a areia deve possuir uma distribuição granulométrica contínua. de uma forma geral, quanto maior o módulo de finura das areias, desde que produzam argamassastrabalháveis, maior será a resistência de aderência obtida. 28.4.3.3 Medida da resistência de aderência No caso de revestimentos de argamassa, a aderência assume grande importância, pois, se ela falhar, podem ocorrer, em casos extremos, danos às vidas humanas pelo descolamento e pela queda de pedaços de revestimento. Assim, a aderência vem sendo amplamente estudada no brasil e no exterior, existindo métodos normalizados para sua avaliação. No brasil, a avaliação da resistência de aderência à tração de revestimentos de argamassa, também designada de resistência ao arrancamento, está prevista na norma NbR 13528 (AbNT, 2010), com metodologia que permite a avaliação tanto em laboratório como em obra. O princípio básico do ensaio está resumido no Quadro 13. Os resultados desse ensaio apresentam, geralmente, alta dispersão, resultando em coeficientes de variação da ordem de 10% a 35%. Isso decorre do fato de que a resistência de aderência é influenciada por diversos fatores (altamente variáveis), como já resumidos na Figura 14. Por outro lado, é importante ressaltar que, no enfoque de ciência dos materiais, está se falando de materiais cerâmicos frágeis, os quais se caracterizam por apresentarem alta dispersão de resultados de ruptura. Nesses casos, a resistência à fratura é extremamente dependente da probabilidade da existência de um defeito que seja capaz de iniciar uma fissura, como discutido por Antunes (2005). H. Carasek914 12 Isso foi comprovado também por Paes (2004) que, empregando sensores de umidade, estudou o fluxo de água de argamassas aplicadas a blocos cerâmicos e de concreto e obteve como resultado que a argamassa elaborada com a areia mais fina foi a que apresentou maior resistência interna ao fluxo de água no sentido argamassa-substrato, principalmente nos primeiros 60 minutos. Quadro 13 – Etapas da realização do ensaio de determinação da resistência de aderência à tração de revestimentos de argamassa, segundo a NbR 13528 (AbNT, 2010). Um aspecto que deve ser observado quando da realização do teste de arrancamento é que tão importante quanto os valores de resistência de aderência obtidos é a análise do tipo de ruptura. Quando a ruptura é do tipo coesiva, ocorrendo no interior da argamassa ou da base (tipos b e C, da Figura 16), os valores são menos preocupantes, ao menos que sejam muito baixos. Por outro lado, quando a ruptura é do tipo adesiva (tipo A), ou seja, ocorre na interface argamassa/substrato, os valores devem ser mais elevados, pois existe um maior potencial para a patologia. A ruptura do tipo d significa que a porção mais fraca é a camada superficial do revestimento de argamassa e quando os valores obtidos são baixos indica resistência superficial inadequada (pulverulência). A ruptura do tipo E é um defeito de colagem, devendo este ponto de ensaio ser desprezado. Argamassas 915 Figura 16 - Tipos de ruptura no ensaio de resistência de aderência à tração de revestimentos de argamassa, considerando o revestimento aplicado diretamente ao substrato (sem chapisco). Outra norma nacional existente para avaliação da resistência de aderência à tração de argamassas de revestimento é a NbR 15258 (AbNT, 2005). Essa norma apresenta uma metodologia para avaliação em laboratório, introduzindo o conceito de resistência potencial de aderência, pois estabelece um substrato padrão para aplicação das argamassas, além de alguns cuidados adicionais de condições de climatização do laboratório. dessa forma, os resultados obtidos devem apresentar uma menor variabilidade, embora não caracterizem, necessariamente, o desempenho da argamassa aplicada no sistema construtivo. A resistência ao cisalhamento de revestimentos de argamassa não é normalizada, existindo apenas algumas propostas de métodos de ensaio em nível de pesquisa, como os métodos da RIlEM (1982), MR-14 por corte e MR-20 por torção, e, em nível nacional a proposta de Candia (1998). Todos esses métodos são complexos e de difícil execução, principalmente em obra. Apesar da importância dessa propriedade também para as argamassas de assentamento, ainda não existem métodos normalizados no brasil para avaliação da aderência das juntas de argamassa na alvenaria. Nas propostas de teste existentes são geralmente empregados métodos em que é medido o esforço necessário para separar duas ou mais unidades de alvenaria ligadas por argamassa. A Figura 17 apresenta algumas propostas de métodos internacionais existentes para essa finalidade. H. Carasek916 Figura 17 - Algumas propostas de métodos existentes para a avaliação da resistência de aderência de juntas de assentamento. 25.5.Aspectos da dosagem e do preparo das argamassas diferentemente do que ocorre atualmente com o concreto, para o qual existem vários métodos racionais de dosagem, para as argamassas ainda não se dispõe, no contexto nacional, de métodos totalmente consagrados e difundidos com essa finalidade. Nesse sentido, vários esforços vêm sendo empreendidos por grupos de pesquisadores para suprir esta necessidade. dentre eles, destacam-se as contribuições de Selmo (1989) e diversas outras publicações da autora e do grupo de pesquisa do CPqdCC/EPUSP (Sabbatini, barros, Helene, dentre outros), além do trabalho de Gomes e Neves (2001), do CETA-bA (Centro Tecnológico da Argamassa). Por essa razão, ainda é comum, para o preparo de argamassas de assentamento e revestimento em obra, o emprego de traços pré-fixados, baseados em normas e documentos elaborados por instituições técnicas; são as chamadas “receitas de bolo”. Outro aspecto que contribui com esse contexto é o fato de que, devido à “menor responsabilidade aparente” com esse material, comparado com o concreto que tem função estrutural, muitas construtoras não querem investir em um estudo de dosagem em laboratório, razão pela qual não se desenvolveram e consolidaram muitos métodos de dosagem. Na visão desta autora, entende-se que esses traços propostos por conceituadas instituições técnicas nacionais e estrangeiras, conforme apresentado no Quadro 14, podem servir como um ponto de partida para a dosagem de argamassas adequadas. Estudos de dosagem ou no mínimo ajustes nos traços pré-fixados são necessários, pois os materiais constituintes da argamassa diferem muito de uma Argamassas 917 região para outra, principalmente a areia (granulometria, teor de finos, natureza mineralógica, etc.), podendo gerar, quando da adoção direta da proporção preestabelecida, argamassas de comportamento inadequado. Quadro 14 - Traços recomendados por algumas entidades normalizadoras. *Norma antiga: a versão atual AbNT NbR 7200:1998 não apresenta proposições de traços de argamassa. Pode-se observar, no quadro, que os traços têm em comum uma relação aglomerante/areia igual ou próxima de 1:3 (em volume). O traço 1:1:6, por exemplo, representa uma relação (cimento + cal)/areia igual a 2:6, que corresponde a uma relação 1:3. 28.5.1 Princípios dos métodos de dosagem de forma simplificada, o princípio do método de Selmo (1989) é dosar o teor ótimo de material plastificante (finos provenientes da cal13 ou de uma adição mineral como o saibro, o filito ou o pó calcário) em argamassas cujas relações (areia+plastificante)/cimento, parâmetro “E”, sejam preestabelecidas. Tenta-se abranger relações (areia+plastificante)/cimento desde as mais baixas possíveis (traços mais ricos) até as mais altas (traços mais pobres). Em cada situação encontra-se a mínima quantidade de material fino capaz de plastificar a argamassa, além da mínima quantidade de água necessária para dar a fluidez adequada, garantindo a obtenção de argamassas trabalháveis. Constroem-se, assim, os gráficos com as curvas de trabalhabilidade, que relacionam os valores de “E”, nas abscissas, com os “finos plastificantes/cimento” ou água/cimento, nas ordenadas. dessas curvas é possível se extraírem os teores mínimos de plastificante e de águanecessários para cada relação (areia+plastificante)/cimento. Esses teores mudam de acordo com a natureza e as características do material empregado como plastificante (cal, argila ou fíler calcário), além das características da areia. Experimentalmente, a determinação desses teores ótimos de material plastificante e de água é realizada por meio da “sensibilidade” de um pedreiro experiente e habilitado. Com as quantidades de areia e cimento previamente pesadas, vai-se adicionando o material plastificante e a água até que o pedreiro sinta, no manuseio da mistura, que a argamassa tornou-se plástica, com a trabalhabilidade ideal para ser aplicada. Esse método, apesar de não ser H. Carasek918 13 É importante lembrar, neste momento, que a cal não é apenas um material plastificante para a argamassa. A cal hidratada é, antes de mais nada, um aglomerante. totalmente quantitativo (usa a intuição do pedreiro), representa um grande avanço na dosagem das argamassas, saindo do campo do empirismo puro. A prova de sua validade são as boas correlações, em nível estatístico, que são obtidas quando da elaboração das curvas de trabalhabilidade, as quais mostram tendências nitidamente definidas de direta proporcionalidade entre as relações estudadas, como ilustrado na Figura 18. Figura 18 - Exemplo de gráficos obtidos experimentalmente de determinação do teor de finos plastificantes necessário (no caso em questão cal hidratada) e da água, para duas areias diferentes, sendo uma mais fina (1) e a outra mais grossa (2). Após a obtenção dessas curvas, parte-se para o estudo dessas argamassas aplicadas, como assentamento de alvenaria ou revestimento. No caso das argamassas de revestimento, segundo Selmo (1989), preparam-se argamassas com no mínimo três pontos da curva (diferentes valores de E). Essas são aplicadas em paredes avaliando-se a fissuração e a resistência de aderência à tração. Complementarmente ao método exposto, a partir das curvas de trabalhabilidade e dos diferentes valores de E adotados, sugere-se: • preparar as três argamassas que serão aplicadas em painéis de no mínimo 2 m2, com as condições mais próximas possível das existentes na obra (tipo e preparo do substrato, condições climáticas, equipamentos de mistura e aplicação, etc.); • avaliar intuitivamente a facilidade de mistura, a trabalhabilidade (exsudação, adesão inicial, facilidade de aplicação e coesão), além de medir o tempo necessário para sarrafear e desempenar a argamassa (denominado em obra de tempo para “puxar”); • após o endurecimento da argamassa, avaliar, preferencialmente aos 28 dias, a fissuração, a aderência (tanto a resistência, quanto o tipo de ruptura), a resistência e a textura superficial, a permebilidade/absorção de água14, além do aspecto custo/benefício, que deve incluir o consumo de materiais, o rendimento da argamassa e o índice de perdas. Argamassas 919 14 Pode ser avaliada pelo método do cachimbo (AlMEIdA dIAS e CARASEK, 2003). Já o método do CETA-bA, proposto por Gomes e Neves (2001), restringe-se ao uso de plastificantes à base de argilas e foi desenvolvido especificamente para os materiais da região de Salvador, os saibros ali denominados de caulim e arenoso15. Nesse método, os parâmetros básicos de dosagem são: • teor máximo de finos (< 0,075 mm) do agregado de 7%; • máxima relação entre adição plastificante (arenoso e caulim) e de agregado de 35%; • consumo de cimento especificado em projeto ou conforme a recomendação apresentada no Quadro 15; • características da argamassa no estado fresco: índice de consistência na mesa AbNT de 260 mm + 10 mm (NbR 13276: 2005); teor de ar incorporado entre 8% e 17%, e retenção de água (NbR 13277: 2005) superior a 75%. Quadro 15 - Faixas de consumo de cimento em kg por m3 de argamassa, propostas no método do CETA-bA (GOMES, NEVES, 2001). A limitação do teor de finos está relacionada com as fissuras. No entanto, nesse método, com o limite de 7%, porém, nem sempre é possível a obtenção de argamassas trabalháveis; por isso, o método prevê a introdução de aditivo incorporador de ar. Por outro lado, o teor de ar incorporado também deve ser limitado, pois favorece ao aumento da pulverulência e à redução da resistência de aderência. Cabe destaque que, apesar de o método do CETA-bA ter sido desenvolvido para plastificantes à base de argilominerais, o grupo de pesquisadores do NUTEA-UFG testou o emprego do método para dosagem de argamassas com pó calcário como plastificante e obteve ótimo resultado. Assim, uma vez determinado o traço em massa da argamassa, com base em algum método de dosagem, pode-se calcular o consumo de materiais, empregando as equações apresentadas a seguir. H. Carasek920 15 Salienta-se que o caulim e o arenoso são saibros amplamente empregados na região de Salvador e, se bem dosados, geralmente não apresentam manifestações patológicas. Traço: 1 : p : q : a/c (em massa) (Equação 1) ou (Equação 2) Cp = Cc.p (Equação 3) Cq = Cc.q (Equação 4) onde: p = traço da cal (ou outro plastificante), em massa q = traço do agregado, em massa a/c = relação água/ cimento Cc = consumo de cimento Cp = consumo de cal Cq = consumo de areia �arg = massa específica da argamassa ar = teor de ar (%) �c = massa específica do cimento �p = massa específica da cal �q = massa específica do agregado A título de comparação, o Quadro 16 apresenta os consumos médios para aquelas argamassas convencionais de traços pré-definidos em volume, considerando a areia úmida e com as relações a/c indicadas. Quadro 16 - Consumo de cimento aproximado para diferentes traços de argamassa mista. Argamassas 921 28.5.2 Preparo das argamassas A dosagem em laboratório é feita em massa, e geralmente em obra os materiais constituintes da argamassa serão medidos em volume16. A esse respeito, a NbR 7200 (AbNT, 1998), norma brasileira de procedimento de execução de revestimentos de argamassa, prevê que a composição da argamassa deve ser estabelecida pelo projetista ou construtor, com traço expresso em massa. Cabe ao construtor a conversão do traço em massa para volume, que pode ser feita empregando a equação apresentada a seguir. (Equação 5) onde: p = traço da cal (ou outro plastificante), em massa q = traço do agregado, em massa �c = massa unitária do cimento, em kg/m3 �p = massa unitária da cal, em kg/m3 �q = massa unitária do agregado, em kg/m3 Um aspecto que deve ser observado no preparo das argamassas é o tempo de mistura. Esse tempo deve ser definido em função do tipo e volume de equipamento empregado, betoneira ou argamassadeira, e da quantidade de material misturado, garantindo a perfeita homogeneização da massa. No caso das argamassas que contêm aditivo incorporador, deve- se observar também o tempo máximo de mistura, pois, em algumas situações, caso o tempo seja elevado, poderá ocorrer uma incorporação de ar exagerada, o que pode ser prejudicial para o desempenho da argamassa aplicada, conforme será discutido no texto sobre patologia dos revestimentos na próxima seção. 28.6. Patologia dos revestimentos de argamassa A deterioração prematura dos revestimentos de argamassa é decorrente de diferentes formas de ataque, as quais podem ser classificadas em físicas, mecânicas, químicas e biológicas. No entanto, essa distinção entre os processos é meramente didática, pois, na prática, os fenômenos freqüentemente se sobrepõem, sendo, portanto, necessário considerar também as suas interações. Além disso, geralmente, os problemas nos revestimentos se manifestam através de efeitos físicos nocivos, tais como, desagregação, descolamento, vesículas, fissuração e aumento da porosidade e permeabilidade. A Figura 19 apresenta uma H. Carasek922 16 O ideal seria que os materiais fossem medidos em massa na obra (empregando balança), pois isso levaria a uma garantia da composição da argamassapreparada; seriam evitadas as variações introduzidas pelo efeito do inchamento da areia e da compactação dos materiais ao preencher as padiolas. classificação dos processos de deterioração dos revestimentos de argamassa, apresentando exemplos de causas típicas associadas a eles. Figura 19 - Processos de deterioração dos revestimentos de argamassa. Uma outra forma de classificação dos problemas refere-se à origem da fonte causadora. Assim, a deterioração das argamassas tanto pode ser originada por fatores externos ao revestimento como por causas internas à própria argamassa. Nessa linha, podem ser citados como fatores que interferem na durabilidade dos revestimentos de argamassa: • a qualidade dos materiais constituintes da argamassa; • a composição (ou traço) da argamassa; • os processos de execução; • os fatores externos (p.ex. exposição às intempéries, poluição atmosférica, umidade de infiltração, etc.). Todos esses fatores são muito importantes e, muitas vezes, se não quase sempre, as causas de deterioração são provenientes da associação de mais de um fator. Apesar de todos estes fatores serem importantes, este capítulo tem como Argamassas 923 objetivo discutir mais detalhadamente a influência dos materiais na durabilidade dos revestimentos de argamassa17. Assim, a seguir, serão abordados os aspectos ligados à influência dos materiais constituintes das argamassas de emboço ou camada única: cimento, cal, agregados, adições, aditivos e água, na durabilidade dos revestimentos. 28.6.1. Cimento O cimento Portland é um material industrializado, com um bom controle de qualidade, o que o torna, geralmente, pouco responsável pelas manifestações patológicas observadas nos revestimentos de argamassa. Algumas vezes problemas nos revestimentos atribuídos ao cimento, na realidade são provenientes do proporcionamento (traço) adotado e não da baixa qualidade dos materiais. Por exemplo, um traço muito rico em cimento pode levar a uma alta rigidez, retração, fissuração e descolamento do revestimento; ou, por outro lado, um traço muito pobre, à desagregação do revestimento. Em princípio, qualquer cimento pode ser empregado no preparo de argamassas para revestimento (emboços ou revestimentos de camada única), tendo-se apenas atenção com a sua finura. Cimentos muito finos podem produzir maior retração plástica levando à formação de fissuras com configuração em mapa (como ilustrado na Figura 20), as quais permitem a entrada de água, comprometendo totalmente a durabilidade dos revestimentos. Nesse sentido, deve-se ter cuidado especial com o cimento CP V – ARI, que devido à sua elevada área específica possui alta velocidade de hidratação e maior retração inicial do que os demais tipos de cimento, geralmente resultando em fissuração do revestimento nas primeiras idades. Igualmente os cimentos de maior classe de resistência (40 MPa) devem ser empregados com cautela, uma vez que também são mais finos do que os das classes mais baixas (25 MPa e 32 MPa). Por outro lado, quando empregados cimentos com altos teores de adições minerais (pozolanas ou escória de alto forno) deve-se ter o cuidado de, em locais com baixa umidade relativa, altas temperaturas e ventos fortes, realizar uma cura úmida adequada de forma a garantir a adequada hidratação deste aglomerante. Figura 20 – Revestimento apresentando fissuração em mapa, típica de argamassas com alta retração, fissuras estas que posteriormente tornam-se pontos de movimentação devido às ações térmicas e higroscópicas sobre os revestimentos. H. Carasek924 17 É importante lembrar que grande parte dos aspectos abordados a seguir serve também para a compreensão das manifestações patológicas que ocorrem com outras argamassas aplicadas, por exemplo as juntas de assentamento de alvenaria e contrapiso. Outra manifestação patológica que pode ser atribuída ao cimento, porém de menor incidência, é a formação de eflorescências, conforme será melhor discutido no subitem 28.6.7. Cimentos com elevados teores de álcalis (Na2O e K2O) podem ser responsáveis por eflorescências nas argamassas. durante a hidratação do cimento, esses óxidos, transformam-se em hidróxidos e, em contato com o CO2 da atmosfera, transformam-se em carbonatos de sódio e potássio, altamente solúveis em água. 28.6.2. Cal diferentemente do cimento, apesar de no brasil serem produzidas cales de ótima qualidade, ainda existem também muitos produtos de baixa qualidade sendo comercializados como cal hidratada. dessa forma, deve ser tomado cuidado para não se adquirir uma cal inadequada18 que é um produto de origem duvidosa, normalmente resultado de um processo de fabricação com baixo controle de produção, ou mesmo de uma mistura rudimentar de cal com outros materiais. O principal problema observado com a cal hidratada é a presença de óxidos não hidratados em teor excessivo (ver Quadro 17). Nesses casos, esses óxidos podem reagir com a umidade após a aplicação e endurecimento da argamassa. A reação de hidratação é expansiva, levando a um aumento de volume do material de 100% para o CaO e de 110% para o MgO. Assim, quando ocorre a hidratação retardada, não existe espaço para os novos produtos formados, levando à deterioração dos revestimentos. Quando o problema ocorre com o óxido de cálcio, que se apresenta na forma de grãos grossos, a conseqüência observada é a formação de vesículas, que nada mais são do que pequenos pontos do revestimento que inchando progressivamente acabam por destacar a pintura. Por outro lado, quando se trata da hidratação retardada do óxido de magnésio, presente na cal do tipo magnesiana ou dolomítica, esta reação é bem mais lenta e ocorre simultaneamente à carbonatação do Ca(OH)2; nesta situação, o principal problema observado na atualidade é a desagregação do emboço ou mesmo, no caso de revestimentos cerâmicos, o destacamento das peças cerâmicas, com ruptura no interior da camada de emboço (CINCOTTO, 1976; CARASEK, CASCUdO, 1999). Quadro 17 - Manifestações patológicas nos revestimentos de argamassa provenientes da hidratação retardada dos óxidos de cálcio e magnésio da cal. Argamassas 925 18 A Associação brasileira dos Produtores de Cal (AbPC) mantém, desde 1995, o Programa da Qualidade da Cal Hidratada para a Construção Civil, que monitora a qualidade das marcas de cal existentes no mercado, sendo fornecidos relatórios, a cada três meses, para o Ministério das Cidades, que gerencia o Programa brasileiro de Qualidade e Produtividade no Habitat (PbQP-H). Os resultados destes relatórios podem ser obtidos em: www.abpc.org.br. 28.6.3. Agregados Também os agregados devem ser escolhidos com cuidado, pois eles representam cerca de 60% a 80% do consumo dos materiais da argamassa pronta, resultando em significativa influência no seu comportamento no estado fresco, bem como no desempenho do revestimento. Geralmente o agregado empregado para argamassas de revestimento é a areia natural constituída essencialmente de quartzo e extraída de leitos de rios e “cavas”. Alternativamente têm sido empregadas também areias artificiais obtidas pela britagem das rochas, principalmente o calcário e o dolomito, constituídas, neste caso, por carbonatos de cálcio e magnésio. As areias, por vezes escolhidas pelo construtor apenas em função do custo e do acabamento desejado para o revestimento (por exemplo, são empregadas areias mais finas para obtenção de uma textura menos rugosa o que leva a uma economia de massa corrida quando da execução da pintura), podem ser uma séria fonte de manifestações patológicas. Os problemas dos revestimentos atribuídos às areias podem ser separados em dois grupos: • relacionados à composição química e mineralógica, sendo de grande importância a presença de impurezas; e • relacionados à granulometria, devendo ser considerada a distribuição granulométrica, além do teor e da natureza dos materiais pulverulentos. Com relação
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