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Materiais de Construção Argamassas e Rebocos (em revisão) série MATERIAIS joão guerra martins joaquim soares assunção 1.ª edição / 2004 Apresentação Este texto resulta inicialmente do trabalho de aplicação realizado pelos alunos da disciplina de Materiais de Construção I do curso de Engenharia Civil, sendo baseado no esforço daqueles que frequentaram a disciplina no ano lectivo de 1999/2000, vindo a ser anualmente melhorado e actualizado pelos cursos seguintes. No final do processo de pesquisa e compilação, o presente documento acaba por ser, genericamente, o repositório da Monografia do Eng.º Joaquim Soares dos Santos Assunção que, partindo do trabalho acima identificado, o reviu totalmente, reorganizando, contraindo e aumentando em função dos muitos acertos que o mesmo carecia. Pretende, contudo, o seu teor evoluir permanentemente, no sentido de responder quer à especificidade dos cursos da UFP, como contrair-se ainda mais ao que se julga pertinente e alargar- se ao que se pensa omitido. Esta sebenta insere-se num conjunto que perfaz o total do programa da disciplina, existindo uma por cada um dos temas base do mesmo, ou seja: I. Metais II. Pedras naturais III. Ligantes IV. Argamassas V. Betões VI. Aglomerados VII. Produtos cerâmicos VIII. Madeiras IX. Derivados de Madeira X. Vidros XI. Plásticos XII. Tintas e vernizes XIII. Colas e mastiques Embora o texto tenha sido revisto, esta versão não é considerada definitiva, sendo de supor a existência de erros e imprecisões. Conta-se não só com uma crítica atenta, como com todos os contributos técnicos que possam ser endereçados. Ambos se aceitam e agradecem. João Guerra Martins SUMÁRIO A qualidade das argamassas na construção de um edifício tem uma importância muito significativa quanto à sua salubridade, conforto, durabilidade e aspecto visual. A presente monografia descreve os principais tipos de argamassas mais correntes nas obras de construção civil em Portugal, nomeadamente as argamassas tradicionais, argamassas de restauro em edifícios antigos e as argamassas especiais mais comuns. O trabalho é constituído por três partes, sendo a primeira uma abordagem ao tema e um relato histórico da evolução das argamassas, seguida do desenvolvimento e por fim a conclusão. A primeira parte consiste numa descrição dos objectivos do trabalho, da importância do tema desenvolvido e uma abordagem sumária ao tipo de argamassas utilizadas ao longo dos tempos. O desenvolvimento deste tema aborda vários tipos de argamassas, tendo sido consultada diversa documentação bibliográfica. Com o presente trabalho pretende-se dar a conhecer as características das argamassas tradicionais e mais correntes, propriedades e quantidades dos seus componentes e os factores principais que influenciam o seu comportamento. Como objectivo final, houve a preocupação de abordar as características específicas de cada argamassa e condições de utilização, possibilitando uma escolha mais adequada para as funções pretendidas e maior rentabilidade económica. Argamassas II ÍNDICE GERAL SUMÁRIO ..................................................................................................................................I ÍNDICE GERAL....................................................................................................................... II ÍNDICE DE FIGURAS............................................................................................................VI ÍNDICE DE QUADROS....................................................................................................... VIII I - INTRODUÇÃO..................................................................................................................... 1 1.1 – Objectivos..................................................................................................................... 1 1.2 – Generalidades ............................................................................................................... 1 1.3 – Síntese histórica............................................................................................................ 3 II - COMPOSIÇÃO E TIPOS DE ARGAMASSAS TRADICIONAIS .................................... 7 2.1 - Ligantes ......................................................................................................................... 7 2.1.1 - Cal aérea ................................................................................................................ 7 2.1.2 - Cal hidráulica......................................................................................................... 8 2.1.3 - Cimentos................................................................................................................ 8 2.2 - Inertes ............................................................................................................................ 9 2.3 - Adjuvantes ou aditivos .................................................................................................. 9 2.3.1 - Resinas................................................................................................................... 9 2.3.2 - Hidrófugos............................................................................................................. 9 2.3.3 - Introdutores de ar................................................................................................. 10 2.3.4 - Plastificantes........................................................................................................ 11 2.3.5 - Retentores de água............................................................................................... 11 2.3.6 - Pozolanas naturais e artificiais ............................................................................ 11 2.4 – Tipos de Argamassas Tradicionais ............................................................................. 12 2.4.1 - Argamassas aéreas............................................................................................... 12 2.4.2 - Argamassas hidráulicas ....................................................................................... 16 Argamassas III 2.4.3 - Argamassas pozolânicas...................................................................................... 22 2.4.4 - Argamassas de cimento aluminoso ..................................................................... 23 2.4.5 - Argamassas de cimento de alta resistência.......................................................... 23 III - PROPRIEDADES DAS ARGAMASSAS ....................................................................... 24 3.1 - Compacidade de uma argamassa ................................................................................ 24 3.2 - Aderência .................................................................................................................... 27 3.3 - Resistência mecânica .................................................................................................. 28 3.4 - Resistência à compressão............................................................................................ 29 3.5 - Capacidade de absorver deformações ......................................................................... 33 3.6 - Permeabilidade ao vapor de água................................................................................ 34 3.7 - Impermeabilidade à água ............................................................................................ 34 3.7.1. Hidrófugos de superfície....................................................................................... 36 3.7.3. Hidrófugos de superfície versus hidrófugos de massa.......................................... 39 3.8 - Propriedades da superfície ..........................................................................................40 3.9 - Retracção de uma argamassa ...................................................................................... 41 3.10 - Decomposição de uma argamassa............................................................................. 42 3.11 - Rendimento de uma argamassa................................................................................. 43 IV - FABRICO E APLICAÇÃO DE ARGAMASSAS........................................................... 45 4.1 - Fabrico de argamassas................................................................................................. 45 4.1.1 - A água de amassadura ......................................................................................... 47 4.1.2 - As areias da argamassa........................................................................................ 48 4.1.3 - Ligantes ............................................................................................................... 52 4.1.4 - Dosagem e Traço................................................................................................. 52 4.2 – Aplicação das Argamassas ......................................................................................... 54 4.2.1 - Argamassas para alvenarias................................................................................. 54 4.2.2 - Argamassas para revestimento ............................................................................ 55 Argamassas IV 4.2.3 - Outras aplicações................................................................................................. 59 4.2.4 – Preparação das superfícies .................................................................................. 60 V - ARGAMASSAS DE REPARAÇÃO EM EDIFÍCIOS ANTIGOS................................... 70 5.1 - Generalidades .............................................................................................................. 70 5.2 - Características das argamassas antigas ....................................................................... 70 5.3 - Argamassas de acabamento e decoração..................................................................... 72 5.4 - Manutenção e intervenção em argamassas ................................................................. 72 5.5 - Métodos de diagnóstico............................................................................................... 74 5.6 - Argamassas de substituição......................................................................................... 77 5.6.1 - Soluções correntes ............................................................................................... 77 5.6.2 - Requisitos e características das argamassas de substituição ............................... 78 5.6.3 – Processos de reparação ....................................................................................... 80 VI - ARGAMASSAS ESPECIAIS .......................................................................................... 84 6.1 - Monomassas ................................................................................................................ 84 6.1.1 - Generalidades ...................................................................................................... 84 6.1.2 - Propriedades ........................................................................................................ 85 6.1.3 - Tipos de monomassa ........................................................................................... 87 6.1.4 - Aplicação............................................................................................................. 88 6.1.5 - Acabamentos ....................................................................................................... 91 6.1.6 - Inconvenientes..................................................................................................... 93 6.2 - Argamassas de impermeabilização ............................................................................. 96 6.2.1 - Caracterização ..................................................................................................... 96 6.2.2 - Preparação do suporte.......................................................................................... 96 6.2.3 - Aplicação............................................................................................................. 96 6.3 - Argamassas de enchimento e de isolamento ............................................................. 100 6.3.1 - Características.................................................................................................... 100 Argamassas V 6.3.2 - Aplicação........................................................................................................... 105 6.4 - Argamassa de selagem de fissuras ou aberturas ....................................................... 105 6.4.1 - Características ................................................................................................... 106 6.4.2 - Preparação ......................................................................................................... 106 6.4.3 - Aplicação........................................................................................................... 107 6.5 - Argamassas de colagem e betumação cerâmica........................................................ 108 6.5.1 - Descrição ........................................................................................................... 108 6.5.2 - Preparação do suporte........................................................................................ 109 6.5.3 - Aplicação........................................................................................................... 109 6.6 - Argamassas de reparação de betão e armaduras ....................................................... 113 6.6.1 - Descrição ........................................................................................................... 113 6.6.2 - Preparação do suporte........................................................................................ 114 6.6.3 - Aplicação........................................................................................................... 115 6.7 - Argamassas de reparação e nivelamento de pavimentos .......................................... 116 6.7.1 - Descrição ........................................................................................................... 116 6.7.2 - Preparação do suporte........................................................................................ 117 6.7.3 - Aplicação........................................................................................................... 117 6.8 – Argamassas para juntas (construtivas e estruturais) ................................................. 118 6.9 – Argamassas de protecção contra incêndios .............................................................. 118 6.10 – Argamassas de isolamento acústico e térmico ....................................................... 118 6.11 – Composição das argamassas especiais ................................................................... 119 VIII - BIBLIOGRAFIA ......................................................................................................... 120 Argamassas VI ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1 - Ponte romana (Chaves)....................................................................................................................... 4 Figura 2 - Argamassa com aditivo tenso-activo para introduzir alvéolos de ar em argamassas [13] .......... 10 Figura 3 - Triângulo de Feret e curvas de igual compacidade ........................................................................ 25 Figura 4 - Triângulo de Feret e linha de maior compacidade.........................................................................26 Figura 5 – Deterioração de rebocos por ascensão capilar de águas agressivas [14] ...................................... 42 Figura 6 - Confecção de uma argamassas (fase inicial) ................................................................................... 45 Figura 7 - Confecção de uma argamassa (fase final)........................................................................................ 46 Figura 8 - Confecção manual de uma argamassa............................................................................................. 46 Figura 9 - Confecção mecânica de uma argamassa.......................................................................................... 47 Figura 10 - Betoneira .......................................................................................................................................... 47 Figura 11 - Aplicação de chapisco em alvenaria cerâmica .............................................................................. 56 Figura 12 - Fixação de pontos de prumo em paredes....................................................................................... 61 Figura 13 - Mestras aprumadas......................................................................................................................... 62 Figura 14 - Fixação de pontos de prumo em paredes....................................................................................... 63 Figura 15 – Betoneira a verter para berço da máquina de projectar argamassa e respectiva máquina..... 63 Figura 16 – Queda de reboco por excesso de espessura e deficiência de Chapisco ....................................... 64 Figura 17 – Elemento pré-fabricado em gesso.................................................................................................. 66 Figura 18 – Operação de projectar argamassa à base de gesso ...................................................................... 66 Figura 19 – Sequência de aplicação de uma argamassa de pavimento........................................................... 68 Figura 20 – Reboco tradicional à base de cal e areia em situação de desagregação...................................... 71 Figura 21 – Reboco muito fissurado eventualmente devido a variações térmica (fachada Poente) e má qualidade da argamassa............................................................................................................................ 71 Figura 22 – Reparação de rebocos aéreos com ligantes hidráulicos, sendo nítida a sua carência de adesão ..................................................................................................................................................................... 80 Figura 23 - Edifício com revestimento exterior em monomassa – antes e depois da aplicação directa [14] 84 Figura 24 – Detalhe de edifício com revestimento exterior em monomassa .................................................. 85 Figura 25 - Juntas de trabalho........................................................................................................................... 90 Argamassas VII Figura 26 – Detalhe de junta de trabalho ......................................................................................................... 90 Figura 27 - Monomassa com acabamento em pedra projectada..................................................................... 92 Figura 28 – Impermeabilização de cobertura com pendente em argamassa leve (camada de forma). ....... 97 Figura 28 – Impermeabilização de parede de alvenaria pelo interior [14]. ................................................... 98 Figura 29 – Pavimento enchido e isolado com Argila Expandida................................................................. 102 Figura 30 – Argamassa selagem de fissuras [13] ............................................................................................ 106 Figura 31 – Aplicação da argamassa de colagem de elementos cerâmicos .................................................. 110 Figura 32 – Detalhe da aplicação de azulejos, com separadores e argamassa canelada (para libertação do ar quando do assentamento) [14] ........................................................................................................... 110 Figura 33 – Betumação de juntas de elementos cerâmicos........................................................................... 111 Figura 34 – Colagem de Azulejos novos por cima de antigos [14] ................................................................ 111 Figura 35 – Colagem de Azulejos sobre argamassa/cola adequada [14] ...................................................... 111 Figura 36 – Colagem de Mosaicos novos por cima de antigos [14] ............................................................... 112 Figura 37 – Colagem de Placagem em fachada sobre argamassa/cola adequada [14]................................ 112 Figura 38 – Regularização de superfície sobre antiga Placagem (em pastilha) [14] ................................... 112 Figura 38 – Reparação de pilar em betão armado, com armadura principal resistente tratada e armadura de pele em reforço e protecção à argamassa de cobertura................................................................... 114 Figura 39 - Piso degradado pela contaminação de líquidos corrosivos. ....................................................... 116 Figura 40 - Aplicação de argamassa autonivelante........................................................................................ 117 Argamassas VIII ÍNDICE DE QUADROS joão guerra martins ...............................................................................................................................................I joaquim soares assunção .......................................................................................................................................I Quadro 1 – Dosagens correntes de argamassas para estucar.......................................................................... 13 Quadro 2 – Resistência de argamassas para estucar paredes ......................................................................... 14 Quadro 3 - Quantidades para confeccionar 1 m3 de argamassa ..................................................................... 15 Quadro 4 - Quantidades para confeccionar 1 m3 de vários artigos ................................................................ 16 Quadro 5 – Correspondência entre a dosagem em peso e em volume de argamassas de cimento e areia... 17 Quadro 6 – Rendimento de algumas argamassas por m3................................................................................ 20 Quadro 7 – Resistências mecânicas de algumas argamassas........................................................................... 20 Quadro 8 – Traços de argamassas bastardas de cimento e cal ordinária ...................................................... 21 Quadro 9 – Traços de argamassas bastardas de cimento e cal hidráulica ..................................................... 22 Quadro 10 – Dosagens usuais de argamassas .........................................................Erro! Marcador não definido. Quadro 11 – Traços habituais de argamassas ........................................................Erro! Marcador não definido. Quadro 9 – Aplicação de argamassas em função do tipo de ligante ............................................................... 32 Quadro 10 – Dosagens correntes de argamassas.............................................................................................. 53 Quadro 11 – Traços correntes de argamassa.................................................................................................... 54 Quadro n.º 12 - Critérios gerais de decisão sobre o tipo de intervenção (1ªs Jornadas de Engenharia Civil, UA - Avaliação e Reabilitação das Construções Existentes) ..................................................................74 Quadro n.º 13 - Técnicas de caracterização e ensaio em argamassas antigas: Ensaios in situ (1ªs Jornadas de Engenharia Civil, UA - Avaliação e Reabilitação das Construções Existentes) .............................. 75 Quadro n.º 14 - Técnicas de caracterização e ensaio em argamassas antigas: Ensaio em laboratório sobra amostras recolhidas em obra (1ªs Jornadas de Engenharia Civil, UA - Avaliação e Reabilitação das Construções Existentes) ............................................................................................................................ 76 Quadro n.º 15 - Requisitos estabelecidos para as características mecânicas das argamassas de revestimento para edifícios antigos (1ªs Jornadas de Engenharia Civil, UA - Avaliação e Reabilitação das Construções Existentes)...................................................................................................................... 79 Quadro n.º 15 – Características da mistura cimento: vermiculite expandida ............................................. 102 Quadro n.º 16 – Resistência da argamassa/betão poroso............................................................................... 104 Argamassas 1 I - INTRODUÇÃO 1.1 – Objectivos Este trabalho tem por objectivo dar a conhecer as características das argamassas tradicionais e especiais mais comuns que existem no mercado, as suas propriedades, composição e os factores que influenciam o seu comportamento ou características, nomeadamente as condições climatéricas e as técnicas de cura, a quantidade de água de amassadura e o tipo de inerte. 1.2 – Generalidades Genericamente, a argamassa é uma pedra artificial que resulta da mistura homogénea de um agente ligante com uma carga de agregados e água (refira-se que também se designa, usualmente, os agregados por inertes, sendo equivalentes as nomenclaturas). O ligante é, normalmente e na actualidade, de natureza hidráulica e os agregados/inertes areia siliciosa. Temos assim 3 factores a considerar: A qualidade dos seus componentes (agregados/inertes; do ligante; da água da ligação); Da melhor proporção entre estes componentes. A água é, de facto, também um elemento importante que entra na composição das argamassas, sendo certo que a quantidade necessária para que a argamassa possa ser facilmente utilizada em obra é sempre superior à necessária para hidratar o ligante. É fundamental o estudo deste problema. Quando o ligante, os inertes e a água se misturam, fica sempre algum ar retido na argamassa. Esforçamo-nos por diminuir a sua presença compactando, na medida do possível, os constituintes das argamassas, mas não conseguiremos a sua eliminação total e daí podermos considerar que o ar também como constituinte. Argamassas 2 Quando da confecção de argamassas, por vezes juntam-se-lhes pequenas quantidades de produtos destinados a conferir certas propriedades ou qualidades: são os adjuvantes. As argamassas denominam-se pelo componente ligante activo, por exemplo, cimento, gesso ou cal. Quando intervêm dois ligantes, por exemplo cimento e cal, ou gesso e cal, designam- se por mistas ou “bastardas”. As características das argamassas, além do aspecto estético e de durabilidade, devem possuir impermeabilidade líquida, permeabilidade ao vapor de água, resistência ao choque e à fendilhação. As argamassas, sobretudo durante o período de presa, originam tensões internas de retracção que, em função das suas características e das condições do meio ambiente, podem resultar em fissurações. Com vista a reduzir substancialmente este problema também se faz uma descrição do modo de fabrico de uma argamassa e dos cuidados a ter na sua execução, assim como na sua aplicação em obra. Nos edifícios correntes, com estrutura de betão armado e paredes em alvenaria, as argamassas têm as seguintes funções: Proteger as alvenarias/suportes e a estrutura contra a acção de agentes agressivos e, por consequência, evitar a degradação precoce das mesmas, aumentar a sua durabilidade e reduzir os custos de manutenção dos edifícios; Auxiliar as alvenarias e pavimentos a cumprir as suas funções, nomeadamente como isolamento térmico, acústico, estanquicidade à água e segurança contra o fogo; Funções estéticas e de acabamento e todas as outras relacionadas com a valorização da construção. Quando os revestimentos de argamassa estão associados a outros revestimentos de acabamentos (por exemplo de cerâmica), tem a função de suporte, ou seja, o revestimento de argamassa deve proporcionar uma superfície uniforme, resistente e de sustentáculo mecânico e, ainda, a de compatibilizar as deformações diferenciais entre a base e o revestimento final. Argamassas 3 As argamassas correntes, para cumprir adequadamente as suas funções, devem possuir características que sejam compatíveis com: As condições a que estarão expostas; As condições de execução; A natureza da base; As condições específicas para o desempenho previsto; O acabamento final. 1.3 – Síntese histórica Este material construtivo é conhecido há mais de 8.000 anos, sendo tradicionalmente utilizadas para montar paredes e muros, revestimento de paredes e pavimentos. O Homem recorreu à argamassa para proteger e reforçar as suas construções com revestimentos de superfícies, mesmo antes de a utilizar entre as pedras, com o fim de melhor as fixar entre si. Inicialmente utilizou o barro tal como o encontrava na Natureza, posteriormente misturou-o com fibras vegetais e palha, para lhe conferir maior consistência. Mais tarde passou a adicionar-lhe areia, pois deve ter compreendido que, em certas proporções, esta adição reduz consideravelmente os inconvenientes da retracção e produz um aglomerado final muito mais duro e resistente. Depois da descoberta dos ligantes artificiais, que permitem produzir aglomerados resistentes à acção das chuvas, passou a utilizá-los não só na estabilização das pedras das alvenarias, mas muito especialmente no revestimento das superfícies das paredes e dos pavimentos. Com estes revestimentos, não só protegia as paredes, como corrigia as irregularidades das superfícies. Os Etruscos e os Egípcios já usaram argamassas na construção de arcos, abóbadas e pirâmides cujos aglutinantes principais eram a cal e o gesso. Mais tarde, os Romanos desenvolveram o Argamassas 4 emprego da cal e fabricaram um ligante à base de cimentos naturais e de lava vulcânica que endurecia debaixo de água (ver figura 1), assim como conheciam as propriedades aglutinantes da mistura de um ligante com areia. Dos Romanos até ao século XVIII pouco desenvolvimento se verificou na tecnologia das argamassas. Em 1756, o engenheiro britânico John Smeaton descobriu que os melhores cimentos hidráulicos eram obtidos de calcário impuro, ao contrário do minério puro usado até então. A escória dura, ou clínquer, moída e misturada com água, produzia cimento de melhor qualidade. Figura 1 - Ponte romana (Chaves) Vicat (Louis J.), ano 1812, engenheiro francês, determinou a composição dos cimentos naturais e encontrou o meio de fabricar cimentos artificiais. Foi ainda o percursor dos conhecimentos sobre a influência da quantidade de água de amassadura e da granulometria das areias na resistência das argamassas. Tradicionalmente, têm sido usadas, para a regularização e realização de revestimentos, argamassas executadas em obra por mistura e amassadura com: Água, cal aérea e areia (argamassa de cal); Cimento, cal aérea e areia (argamassas bastardas); Argamassas 5 Cimento e areia (argamassa de cimento). Durante longos anos estes produtos deram bons resultados e os revestimentos por eles executados cumpriram satisfatoriamente as suas funções e com assinalável durabilidade. Nas últimas décadas, contudo, tem-se registado um número crescente de insucessos com estes revestimentos, devido fundamentalmente aos seguintesfactores: Desaparecimento de mão-de-obra especializada com domínio das técnicas tradicionais, selecção pouco criteriosa dos materiais utilizados (areias e ligantes) e não cumprimento das regras de execução; Ritmo cada vez mais rápido exigido à construção para satisfação de prazos, dificilmente compatível com as regras tradicionais em várias camadas, com tempos de secagem intermédios, tanto maiores quanto mais alta for a proporção de cal utilizada em relação ao cimento; Aparecimento de novos materiais de suporte, com características de resistência mecânica, de estabilidade dimensional, ou outras, que os tornam mal adaptados para serem revestidos com rebocos tradicionais. A tentativa de ultrapassar os problemas levantados em termos de rapidez de aplicação, de qualidade e de comportamento, motivaram o aparecimento de uma nova geração de produtos, nomeadamente os adjuvantes e as resinas, principalmente a partir da década de 70. Na moderna indústria da construção, com a preocupação de: Racionalização dos custos; Cumprimento dos prazos; Qualidade; Durabilidade; Argamassas 6 e, principalmente, nos centros urbanos, com a falta de espaço disponível para os estaleiros da obra, o método tradicional de preparação em obra das argamassas torna-se cada vez menos adequado e, como resposta a estas questões, desenvolveu-se a tecnologia para o fabrico industrial das argamassas de produção. Argamassas 7 II - COMPOSIÇÃO E TIPOS DE ARGAMASSAS TRADICIONAIS As argamassas são constituídas por um ou mais ligantes minerais e areia, eventualmente adjuvados com plastificantes, retentores de água, hidrófugos, pozolanas, etc. 2.1 - Ligantes O maior fornecedor de ligantes é, sem dúvida, o calcário. De facto, é através da cozedura de vários tipos de calcários (incluindo as margas neste grupo) que se chega aos ligantes mais utilizados. Colocando esta afirmação de forma sucinta, poderíamos dizer que a génese é, grosso modo, a seguinte: A partir de calcários puros (com teor de impurezas não superior a 5%) obtém-se cais aéreas; Dos calcários margosos (com teor de argila entre 5% e 20%) obtém-se cais hidráulicas; Das margas calcárias (com teor de argila entre 20% e 40%) obtém-se os cimentos naturais. Hoje em dia são as cais os parentes pobres dos ligantes. Na realidade, os seus tempos dominantes cessarão, tendo sido preteridas pelos cimentos que não dão mostras de perder a sua já consolidada ascensão. Acresce que, por inexistência de normas, verificam-se sérias dificuldades em encontrar no mercado nacional cais cujas características satisfaçam as exigências de qualidade e homogeneidade requeridas para a sua aplicação. Para a utilização de cais em argamassas para revestimentos de paredes, deve ter-se um especial cuidado com a extinção completa das cais aéreas, para evitar que a expansão que acompanha a hidratação dos óxidos de cálcio e de magnésio (CaO; MgO) se continue a verificar após aplicação em obra. 2.1.1 - Cal aérea A cal aérea resulta da decomposição, por acção da temperatura, de calcário com teor não inferior a 95% de carbonato de cálcio (CaCO3) ou de carbonato de cálcio e magnésio. Argamassas 8 Consoante as referidas percentagens, a cal aérea pode ser classificada como cálcica (podendo ser gorda quando se obtém a partir de calcários com percentagem não inferior a 99% de carbonatos, ou magra quando os calcários de que provêm contêm de 1% a 5% de argila ou outras impurezas) ou magnesiana (quando o teor em óxidos de magnésio da matéria-prima é superior a 20%). Por cozedura dos calcários a cerca de 900ºC, dá-se a reacção de calcinação da cal, que é endotérmica, com formação de óxido de cálcio ou cal viva. Provoca-se a reacção de extinção da cal viva por aspersão ou imersão em água, obtendo-se cal apagada em pó ou em pasta. Este ligante tem o grave problema de fraca resistência mecânica e sensibilidade à água no estado líquido, embora o seu comportamento salubre em atmosfera saturadas de vapor, o torne indicado para rebocos ou pinturas de interiores. 2.1.2 - Cal hidráulica A cal hidráulica obtém-se por cozedura de calcários margosos, com teores de argila entre 5% e 20%. À temperatura entre 1200ºC e 1500ºC dá-se a formação de óxido de cálcio e a combinação de parte do cálcio com sílica e alumina, formando silicatos ou aluminatos. Por junção de água, somente a necessária para hidratar hidráulica, obtém-se argamassas com propriedades ligeiramente inferiores às do cimento que, de seguida, se estudam. 2.1.3 - Cimentos O cimento é o ligante hidráulico mais usado na confecção de argamassas, devido às suas propriedades muito favoráveis e também por ser economicamente mais rentável. Os cimentos resultam da cozedura da mistura moída de calcário, marga e argila. A mistura é submetida a temperaturas entre 1400 e 1500ºC, resultando numa massa a que se dá o nome de clinquer. O processamento final consiste na moagem muito fina do clinquer, com a adição de um regulador de presa (normalmente gesso) destinado a controlar a velocidade de endurecimento do cimento, quando este é transformado em argamassa, e outros eventuais aditivos (“filler” calcário, cinzas volantes, escórias siderúrgicas, etc.) que vão dar origem a diversos tipos de cimentos, de acordo com as Normas em vigor. Argamassas 9 2.2 - Inertes As areias utilizadas nas argamassas são produtos da desagregação das rochas, de natureza granulosa e podem ser redondas ou angulosas. Quanto à composição química podem ser siliciosas, calcárias e argilosas. As areias podem ser recolhidas em barreiras, nos rios ou trituração de pedras artificiais Pela sua resistência mecânica (bem como propriedades físicas, em geral) e estabilidade química, as areias siliciosas são de preferir. 2.3 - Adjuvantes ou aditivos Podemos considerar como aditivo todo o produto não indispensável à composição e finalidade da argamassa, que colocado na betoneira imediatamente antes ou durante a mistura do ligante com o inerte, em quantidades geralmente pequenas e bem homogeneizadas, faz aparecer ou reforçar determinadas características específicas. De uma forma geral, os aditivos são utilizados em função da finalidade pretendida, como por exemplo melhorar a trabalhabilidade das argamassas, alteração das suas resistências mecânicas, variação do tempo de presa, incremento das qualidades impermeabilizantes, etc. 2.3.1 - Resinas As resinas, em função da sua composição química, possuem propriedades como a viscosidade, flexibilidade, reactividade, etc. Estas faculdades possibilitam uma maior adesividade, resistência à tracção e compressão das argamassas, por melhorarem a ligação entre os grãos. 2.3.2 - Hidrófugos Os hidrófugos são produtos que visam melhorar o comportamento à água das argamassas, designadamente à penetração e/ou ascensão por capilaridade. Se bem que a melhor garantia de impermeabilidade de uma argamassa (como de um betão) esteja na sua bem estudada Argamassas 10 granolumetria, a inclusão de compostos hidrófugos pode melhorar expressivamente o seu desempenho neste atributo. Existem 2 tipos essenciais de produtos hidrófugos: hidrófugos de superfície; hidrófugos de massa. 2.3.3 - Introdutores de ar Os introdutores de ar provocam a formação na argamassa, durante a amassadura, de pequenas bolhas de ar com diâmetros máximos de 1mm (Figura 2). Figura 2 - Argamassa com aditivo tenso-activo para introduzir alvéolos de ar em argamassas [13] Estas bolhas de ar funcionam como um corte de capilaridade, melhorando a capacidade nas seguintes áreas: De impermeabilização; Resistência ao gelo (as bolhas de ar, relativamente compressíveis, permitem compensar o aumento de volume por congelação da água); Resistência aos sais, nomeadamente os sulfatos; Argamassas 11 Torna a argamassa mais homogénea e trabalhável, o que permite reduzir o teor de águade amassadura. Porém, a sua dosagem deve ter alguns cuidados, dependendo do teor de cimento, natureza e granulometria dos inertes. 2.3.4 - Plastificantes Os plastificantes são agentes redutores de água que aumentam a trabalhabilidade da argamassa, permitindo reduzir o teor de água da amassadura e, eventualmente, o teor de ligante. Estes resultam numa menor retracção da argamassa e, sobretudo, num ganho de resistência por permitir uma menor quantidade de água (ex: argila coloidal, bentonite, cal gorda, calcário moído, etc.). A sua função é a dispersão das partículas de cimento na fase aquosa da argamassa, contudo poderá ter alguns efeitos secundários, tais como: O retardamento da presa; A redução das resistências iniciais. 2.3.5 - Retentores de água Os retentores de água limitam os riscos de dessecação prematura da argamassa por absorção de água do suporte e por evaporação em tempo quente, o que possibilita uma hidratação mais completa dos ligantes (derivados celulósicos). 2.3.6 - Pozolanas naturais e artificiais São materiais siliciosos ou aluminosos que na presença de água reagem quimicamente com o hidróxido de cálcio livre no cimento hidratado, formando compostos com propriedades cimentícias (silicatos de cálcio hidratado). As pozolanas podem ser naturais (como, por exemplo, alguns materiais de origem vulcânica, determinadas pedras-pomes e perlites) ou artificiais (subprodutos industriais como as cinzas volantes, escórias de alto forno, etc.). O seu uso tem sido adoptado em ambientes quimicamente agressivos. Argamassas 12 Vantagens Uma melhoria na resistência aos sulfatos e às reacções sílica-inertes (estas reacções dão origem a compostos expansivos que podem ser destrutivos para as argamassas). Os sulfatos solúveis encontram-se em determinados materiais de suporte, solos de fundação, paredes antigas e na água do mar. As reacções sílica-inertes dão-se quando se utilizam determinadas formas de sílica activa na sua composição. Tem ainda outras vantagens ao nível da trabalhabilidade e coesão da argamassa. Desvantagens Aumento do tempo de presa (atrasos nas reacções de hidratação) que podem originar tempos de secagem superiores aos recomendados, com consequências económicas (tempos de execução das tarefas). 2.4 – Tipos de Argamassas Tradicionais A argamassa é, em geral, constituída por um elemento activo aglomerante (como, por exemplo, o cimento portland normal) e por um elemento inerte (a areia), a que se adiciona uma certa quantidade de água, por forma a constituir uma mistura plástica que serve, fundamentalmente, para ligar as pedras naturais ou artificiais das alvenarias e revestimentos (por exemplo, o reboco). 2.4.1 - Argamassas aéreas As argamassas aéreas, cujos ligantes principais são o gesso e a cal ordinária ou aérea, endurecem apenas ao ar, pelo que devem ser aplicadas em revestimentos interiores ou, quando aplicadas no assentamento de alvenarias ou execução de fundações, deverá ser garantido de que não estarão sujeitas à acção da água. 2.4.1.1 - Argamassas de gesso O gesso amassa-se, em geral, em amassadores de madeira, onde se junta o gesso em pó, com um volume aproximadamente igual ao da água. Como todos os materiais de presa rápida, Argamassas 13 amassa-se em pequenas quantidades para logo se empregar, pois esta argamassa endurece rapidamente. De facto, o gesso ao hidratar-se dá origem a cristais duros, aciculares, intimamente enlaçados, constituindo uma massa consistente. Durante a presa há desenvolvimento de calor e aumento de volume, o que traz algumas vantagens quando se trata de enchimento de moldes. A coesão máxima não se alcança senão passados alguns dias e um excesso de água na argamassa retarda o seu endurecimento e prejudica a resistência final. O recipiente onde se amassa o gesso deve limpar-se das incrustações endurecidas da operação anterior e, se a argamassa chega a endurecer antes do seu emprego, é necessário tirá-la, sem que se tente deitar-lhe mais água, já que não seria possível alcançar a necessária coesão. Amassando o gesso com argamassa de cal, obtém-se uma argamassa que adquire presa mais lentamente do que só com gesso puro, mas alcança maior resistência. Na arte de moldador, emprega-se um gesso mais puro – a escaiola – o qual, amassado com água, endurece rapidamente e aumenta muito de volume; a pasta verte-se, mais fluida, em moldes e o gesso preencherá as mais pequenas cavidades. Classicamente, o gesso para estucar ou gesso rápido, com a adição de cal e areia, emprega-se, sobretudo, em guarnecimentos interiores de paredes e tectos (ver quadro 1). Quadro 1 – Dosagens correntes de argamassas clássicas para estucar Aplicação Gesso Cal Areia Guarnecimentos de paredes 1 Vol. 3 Vol. 1 Vol. Guarnecimentos de tectos 2 Vol. 3 Vol. 1 Vol. Segundo a quantidade de água que se junte à argamassa, a pasta resultará mais ou menos fluida. Assim, diz a experiência que se a quantidade de água for 5/8 do volume de gesso a pasta resultará espessa e se for 13/8 a pasta resultará fluida. Argamassas 14 1 vol. de gesso + 5/8 vol. de água = 3/4 vol. de argamassa Experiências feitas com esta argamassa demonstram que as suas resistências são crescentes aos 7, 28 e 84 (Quadro 2), como seria de esperar. Quadro 2 – Resistência característica de argamassas clássicas para estucar paredes Resistência 7 dias (MPa / Kg.cm-2) 28 dias (MPa / Kg.cm-2) 84 dias (MPa / Kg.cm-2) Tracção 1,2 / 12 2 / 20 2,3 / 23 Compressão 5,5 / 55 8 / 80 12,5 / 125 Por vezes usam-se aceleradores ou retardadores de presa. Como aceleradores, pode citar-se o alúmen e os sulfatos de alumínio ou de potássio. Por outro lado, como retardadores, temos o sulfato de sódio, o açúcar e o álcool. O gesso adere mal à madeira e a todos os agregados lisos. Para o seu manuseamento devem ser utilizadas ferramentas de latão, visto que reage com o aço, tanto mais quanto mais água contiverem os seus poros. Por isso, a utilização de quaisquer armaduras ou redes de suporte devem ser galvanizadas. O gesso não deve ser usado em exteriores, dado trata-se de um ligante aéreo que não resiste à acção do tempo. No entanto, tem grande aplicação em interiores, sobretudo em acabamentos em tectos, apresentando boas qualidades de absorção do vapor de água existente no ar, sem alteração das suas características. É, junto com a cal aérea, o melhor ligante para rebocos interiores (nas zonas secas, pois nas húmidas – cozinhas, sanitários e mesmo garagens e arrecadações de caves – pode apodrecer devido a contacto com água liquida ou excesso continuado de vapor). Argamassas 15 É um isolante análogo à madeira seca, tanto térmica como acusticamente. Adere bem às pedras naturais ou artificiais. 2.4.1.2 - Argamassas de cal ordinária Nas argamassas de cal ordinária, as matérias-primas são a cal, areia e água. A qualidade destas argamassas depende tanto da boa qualidade da cal, como da correcta preparação e da natureza dos outros componentes. Ao amassar a areia e a cal apagada produz-se sempre uma notável redução de volume. Assim, por exemplo: 1 vol. de cal apagada + 2.0 vol. de areia = 2,4 vol. de argamassa 1 vol. de cal apagada + 2.5 vol. de areia = 2,8 vol. de argamassa 1 vol. de cal apagada + 3.0 vol. de areia = 3,2 vol. de argamassa 1 vol. de cal apagada + 4.0 vol. de areia = 4.0 vol. de argamassa Para a confecção de 1 m3 de argamassa, em função do tipo de traço a utilizar, pode-se utilizar o Quadro 3. Quadro 3 - Quantidades para confeccionar 1 m3 de argamassa Traço Cal apagada (litros) Areia (m3) Água (litros) 1 : 2,0 420 0,84 170 1 : 2,5 370 0,92 184 1 : 3,0 330 1,00 200 Argamassas 16 Com cal gorda emprega-se argamassas com o traço 1:3, para alvenaria em elevação, e com o traço 1:4 em alvenarias em fundações, desde que haja a garantia do terrenode fundação ser seco. Com cal magra, as proporções poderão ser respectivamente 1:1 e 1:2, para revestimentos em paredes exteriores o traço poderá ser 1:2. Apesar das argamassas de cal ordinária não serem de presa rápida, devem fazer-se nas quantidades necessárias e não preparar grandes quantidades, não as deixando expostas “ao tempo”. Quadro 4 - Quantidades para confeccionar 1 m3 de vários artigos Artigo em volume (1m³) Argamassa em volume (1m³) Alvenaria 0.35 m³ Silharia 0.30 m³ Cantaria em paramentos planos 0.10 m³ O frio excessivo e o gelo prejudicam as argamassas no Inverno, e os raios solares ou, simplesmente o calor forte, provocam a evaporação da água de amassadura, secando a argamassa demasiado rapidamente. Como referência, podemos dizer que 1m³ de argamassa de cal e areia ao traço 1:3, pesa aproximadamente 1700kg, contém 20% de vazios e depois de completo endurecimento, apresenta uma resistência à compressão que pode ir até aos 4MPa (40kg/cm²). A resistência à tracção será cerca de 1/6 a 1/10 da resistência à compressão. 2.4.2 - Argamassas hidráulicas Nas argamassas hidráulicas o ligante principal é a cal hidráulica ou o cimento, sendo a dosagem feita habitualmente em peso, ao contrário do que aconteceria com as argamassas de cal ordinária, em que se fazia em volume. Como mostra o Quadro 5, há equivalência, de Argamassas 17 qualquer forma, entre as dosagens em peso e em volume para vários traços de argamassas de cimento e areia. Quadro 5 – Correspondência entre a dosagem em peso e em volume de argamassas de cimento e areia Dosagem em peso Dosagem correspondente em volume 250 Kg de cimento/m3 de areia 1 : 5 300 Kg de cimento/m3 de areia 1 : 4 400 Kg de cimento/m3 de areia 1 : 3 600 Kg de cimento/m3 de areia 1 : 2 Para se obter uma boa argamassa é indispensável que todos os grãos do inerte estejam não só envolvidos pela pasta de cimento como a essa pasta adiram. Para uma boa aderência são indispensáveis muitas condições, especialmente as seguintes: a) Os grãos sejam hidrófilos, isto é, que tenham capacidade de absorção de água; b) Os grãos sejam molhados quer pela água, quer directamente pela pasta de cimento (permite relações de aderência entre os grãos de cimento fazendo presa e os grãos do inerte, sendo necessário uma certa quantidade de água independentemente da necessária à hidratação do cimento, o que leva à consideração da dosagem da água em função da superfície especifica do inerte). c) As areias estejam bem limpas. A aderência do aglutinante às areias torna indispensável que se tome em atenção as propriedades destas últimas, porquanto a interposição de películas de colóides, de argila ou mesmo alteração superficial dos grãos de certos agregados, impedem o contacto real dos grãos inertes com os elementos activos; d) O ligante deve ser o mais fino possível. O envolvimento dos grãos das areias pelas películas de pasta de cimento é mais difícil de fazer à medida que aumenta a sua forma. Embora se pudesse compensar tal dificuldade à custa de uma amassadura mais Argamassas 18 cuidada, raras vezes é suficiente para se obter uma dispersão regular e homogénea dos grãos mais finos na pasta de cimento. As qualidades que se desejam numa argamassa são, essencialmente, de: Compacidade; Resistência à compressão; Impermeabilidade; Aderência às alvenarias; Constância do volume durante a presa e endurecimento; Permanência de resistência no tempo. Estas qualidades dependem da: Qualidade do aglomerante; Natureza dos inertes; Composição granulométrica dos inertes; Quantidade da água de amassadura; Dosagem do aglomerante/ligante (traço); Condições de fabrico da argamassa; Condições de aplicação da argamassa. Ainda no campo das generalidades, diremos que uma “argamassa” pode ser considerada como um betão sem inertes grossos (britas), ou mesmo como um componente do betão, considerado este como a mistura de britas com uma argamassa. Argamassas 19 2.4.2.1 - Argamassas de cal hidráulica Nas argamassas de cal hidráulica, a água deve empregar-se na proporção conveniente para apagar por completo a cal livre. Traços em função do destino da argamassa de cal hidráulica: A cal hidráulica emprega-se sem areia para obras em contacto com correntes de água; Ao empregar-se argamassa de cal hidráulica, em alvenarias, em fundações, em lugares húmidos, podemos utilizar o traço: 1:1,5 (1 vol. de cal + 1.5 vol. de areia + 0.75 vol. de água = 2 vol. de argamassa) Se o risco de humidade é menor, o traço poderia passar para 1:2 (resultando 2,4 partes de argamassa); Ainda, se for de alvenaria em elevação que se trate, em paredes sujeitas a cargas, muros de suporte, etc., o traço poderá ser 1:3 (resultando 3 partes de argamassa). Este mesmo traço poderá ser usado em rebocos exteriores; Os traços 1:4, 1:5 e 1:6, usam-se em obras de menor importância, como os rebocos interiores; Se pretendermos uma argamassa muito forte, podemos chegar ao seguinte traço, para 1m³ desta argamassa: 300 l de cal + 0.78m³ de areia + 390 l de água: 1:1/2 (1 vol. cal hidráulica + ½ vol. de areia + 0.75 vol. de água = 2 partes de argamassa) O traço mais generalizado é 1:3 (depois de 28 dias de permanência ao ar surge uma resistência à compressão de cerca de 7,5MPa (75kg/cm²) e de 1MPa (10kg/cm²) à tracção, enquanto que para endurecimento em água estes números podem diminuir em cerca de um 30%. Argamassas 20 2.4.2.2 - Argamassas de cimento Quanto ao emprego do cimento “portland” podemos ver alguns dados práticos referentes ao rendimento da sua argamassa no Quadro 6. Quadro 6 – Rendimento de algumas argamassas por m3 Quantidade de Cimento Quantidade de Areia Quantidade de Água Quantidade de Argamassa 1 parte (960 kg) 1 parte (680 l) 0,50 partes (250 l) 1,6 partes 1 parte (700 kg) 2 partes (980 l) 0,53 partes (240 l) 2,9 partes 1 parte (490 kg) 3 partes (1040 l) 0,64 partes (230 l) 2,9 partes 1 parte (370 kg) 4 partes (1050 l) 0,80 partes (220 l) 3,7partes Estas mesmas argamassas apresentam as resistências mecânicas que se seguem: Quadro 7 – Resistências mecânicas de algumas argamassas Traços Resistência à compressão (MPa / Kg.cm-2) Resistência à tracção (MPa / Kg.cm-2) 1 : 1 20 / 200 2,5 / 25 1 : 2 18 / 180 2,2 / 22 1 : 3 16 / 160 2,0 / 20 1 : 4 14 / 140 1,8 / 18 Traços em função do destino da argamassa de cimento: Para a generalidade dos trabalhos, o traço usado é 1:3; Argamassas 21 Em obras submetidas à pressão hidráulica ou expostas a arrastamentos é 1:1,5; Para obras em água corrente ou em construções carregadas e abóbadas de pequena flecha, o traço é 1:2; Para refechamentos de juntas e rebocos impermeáveis, o traço é 1:1. Uma pequena percentagem de cal hidráulica torna as argamassas de cimento mais suaves e mais compactas. Uma pequena percentagem de cal ordinária torna as argamassas de cimento ainda mais trabalháveis, com pequena quebra de resistência. Também se usam argamassas de cimento e de cal ordinária, quando se quer conseguir que argamassas de cal endureçam em meio húmido. Quadro 8 – Traços de argamassas bastardas de cimento e cal ordinária Cimento Cal ordinária cal viva + pasta de cal Areia (litros) Água (litros) Argamassa Resistência à Compressão (MPa/Kg.cm-2) 1parte (270 Kg) 0,5 partes (46Kg+100 l) 5 partes (950) 1,3 partes (250) 5,3 partes 17 / 170 1parte (220 Kg) 1 partes (74Kg+165 l) 6 partes (930) 1,35 partes (220) 6,5 partes 20 / 200 1parte (170 Kg) 1,5 partes (86Kg+195 l) 10 partes (960) 1,6 partes (200) 8,0 partes 13 / 130 1parte (155 Kg) 2 partes (106Kg+210 l) 8 partes (1090) 1,7 partes (1090) 9,2 partes 11 / 110 Quando se junta vários ligantes numa mesma argamassa, é costume chamar-se “bastarda”.Argamassas 22 Apresentam-se alguns traços, usualmente utilizados, de argamassas bastardas no Quadro 8 e 9 (traços mais fracos para rebocos interiores e mais fortes para exteriores). De referir que as argamassas de cimento devem usar-se, quando muito, até duas horas depois de ter sido feita a massa. Durante este tempo pode-se juntar água, se for necessário, para compensar a água perdida enquanto se amassou, sempre tendo em atenção os eventuais inconvenientes, como a perda de resistência. Quadro 9 – Traços de argamassas bastardas de cimento e cal hidráulica Traço Cimento (kg) Cal hidráulica (kg) Areia (m3) Água (litros) 1 : 4 : 10 120 400 1 300 1 : 3 : 8 150 375 1 360 2.4.3 - Argamassas pozolânicas Com a adição de matérias pozolânicas às argamassas, trata-se de lhes incorporar uma substância capaz de prestar à cal um carácter hidráulico. Com resultados diferentes, ensaiam- se várias substâncias, naturais ou artificiais, caracterizadas pela sua elevada dosificação em anidrido silício, susceptível de reagir com a cal em excesso. Por outro lado, a pozolâna confere melhor estabilidade química às argamassas de cimento, por substituição parcial da quantidade deste. Entre as matérias pozolânicas artificiais, ocupam lugar importante as escórias dos altos- fornos, cujo conteúdo de sílica e alumina lhes dá um carácter semelhante ao das pozolanas naturais. O estudo das argamassas pozolânicas e o desenvolvimento das suas aplicações tem alcançado desde há muito, sobretudo na Alemanha, uma grande importância (não é muito vulgar o emprego destas argamassas em Portugal). Argamassas 23 O traço de 1 parte de pozolana + 1.5 partes de cal viva + 0.5 partes de água, tem-se aplicado em trabalhos hidráulicos, com resultados satisfatórios. A idade da pozolana a aplicar não deverá ser recente, nem demasiado envelhecida. 2.4.4 - Argamassas de cimento aluminoso As argamassas de cimento aluminoso, ao traço de 1:3, usam-se para o fabrico de aglomerados, sendo empregues em trabalhos marítimos rápidos. Usam-se também em obras expostas à acção das águas sulfurosas. Esta argamassa deve ser um pouco mais fluida do que a dos cimentos “portland”. 2.4.5 - Argamassas de cimento de alta resistência As argamassas de cimento de alta resistência têm emprego muito reduzido devido ao seu preço elevado, sendo mais frequentes na confecção de betão armado. Argamassas 24 III - PROPRIEDADES DAS ARGAMASSAS Apresentam-se, seguidamente, as principais características que as argamassas devem possuir, para que possam cumprir adequadamente as suas funções. 3.1 - Compacidade de uma argamassa A compacidade de uma argamassa é conseguida, geralmente, através de uma granulometria adequada das areias e duma quantidade correcta de cimento. Complementarmente, poderá ser adicionado um aditivo adequado. Assim, para obter uma maior compacidade, escolhem-se as areias com granulometrias convenientes através do recurso ao triângulo de Feret. Esta composição granulométrica é a proporção em que se encontram os grãos de tamanho diferente, expressa em percentagem. Na verdade, misturando-se areias de grãos diferentes obtém-se uma areia com o mínimo de vazios (dado que, sucessivamente, os mais pequenos preenchem os intervalos deixados pelos maiores), pelo que necessitará de menor quantidade de aglomerante para uma massa mais compacta. Em geral, a areia que apresenta o mínimo de vazios é aquela que contém somente 2/3 de grãos grossos e 1/3 de grãos finos. Esta representação tem interesse prático quando se dispõe de duas ou três espécies de areias diferentes e se pretende obter com elas uma areia de maior compacidade. Pelo triângulo de Feret (ver figura 3), verifica-se que as areias de maior compacidade são as que se encontram sobre uma recta paralela a GM, que passa pelo ponto S, que representa a areia de maior compacidade. Ao longo desta recta, a compacidade vai decrescendo conforme nos afastamos do ponto S. Assim, a compacidade de uma argamassa mede-se pela percentagem do volume real dos materiais sólidos existentes na unidade de volume. Sendo: C – soma dos volumes dos grãos de cimento contidos na unidade de volume da argamassa; Argamassas 25 A – soma dos volumes de grãos de areia; a – volume de água de amassadura; v – volume de vazios. temos: C + A + a + v = 1 E, por definição, a compacidade será: ρ = C + A Para o seu estudo torna-se necessário fazer a análise da composição granulométrica das areias. Figura 3 - Triângulo de Feret e curvas de igual compacidade Argamassas 26 Figura 4 - Triângulo de Feret e linha de maior compacidade Pelos estudos de Feret sobre compacidade tiram-se as seguintes conclusões: 1. Não há argamassa de compacidade igual a 1 porque a água e os vazios ocupam sempre, pelo menos, ¼ do volume aparente da argamassa; 2. O máximo de compacidade para diferentes composições granulométricas das areias encontra-se sobre uma curva NN’, que difere pouco de uma recta paralela ao lado GM (ver figura n.º 4); 3. Que o máximo dos máximos tem lugar para um ponto N, situado no lado GF, como sucede apenas com a areia, quer dizer, a composição granulométrica mais favorável à Argamassas 27 compacidade é aquela que tem apenas grãos grossos e finos sem ter grãos intermédios (ponto N da fig. 4 e ponto S da fig. 3); 4. Que as proporções de grãos destas categorias são sensivelmente 2/3 volume de grãos grossos e 1/3 de volume de grãos finos; 5. Que a adição de uma maior quantidade de aglomerante não aumenta a compacidade. Assim, tomemos um ponto P1, por exemplo, representativo de uma mistura de areia e cimento e suponhamos que aumentamos a proporção de cimento: A compacidade desloca-se segundo a recta P1-F aproximando-se de F e corta a curva NN’ num ponto P que corresponde ao máximo de compacidade (ver figura n.º 4); Se aumentarmos mais o cimento, não há nisso qualquer vantagem pois que no ponto P2, representativo dessa nova compacidade, ela é menor (e menos económica); 6º - Numericamente vê-se ainda que o máximo de compacidade é da ordem de 0.750, o que prova que as argamassas empregadas terão vazios de 25%. 3.2 - Aderência Entende-se a aderência como a propriedade que possibilita à camada de revestimento resistir às tensões normais e tangenciais actuantes na interface com a base. A aderência resulta da conjugação das seguintes características na relação da argamassa/base de aplicação: Resistência de aderência à tracção; Resistência de aderência ao cisalhamento; Argamassas 28 Extensão de aderências, que corresponde à relação entre a área de contacto efectivo e a área total da base. O mecanismo de aderência desenvolve-se, principalmente, pela ancoragem da pasta aglomerante nos poros da base, bem como por efeito de ancoragem mecânica da argamassa nas rugosidades da superfície de suporte. Parte da água de amassadura, com o ligante em solução, é absorvido pelos poros do suporte, onde ocorre a precipitação de silicatos e hidróxidos com o seu endurecimento. A aderência depende ainda das: Características da argamassa, no seu estado fresco, nomeadamente da granulometria e teor de finos dos agregados da natureza dos ligantes; Quantidade deste ligante; Relação água/ligante. Devemos ainda considerar alguns factores que podem influenciar a aderência duma argamassa, nomeadamente: O espalhamento da argamassa com a compactação da argamassa através da talocha, de modo a ampliar a extensão de contacto com a base; Natureza e características da base, em que a textura e a capacidade de absorção da base podem, ou não, melhorar a ancoragem das argamassas; Limpeza da base de suporte, nomeadamente de partículas soltas, poeiras, concentração de sais musgo ou algas, pinturas, gesso, descofrantes ou hidrófugos de superfície. 3.3 - Resistência mecânica A resistência mecânica das argamassasé vista pela sua capacidade de: Argamassas 29 Resistir a esforços mecânicos sem desagregação ou deformações plásticas visíveis; Resistência ao desgaste superficial. Esta resistência depende da natureza e consumo dos ligantes e inertes. Nas argamassas de cimento, a resistência à tracção e compressão diminui com o aumento da proporção de inertes. As resistências das argamassas de cal são limitadas pelo seu potencial aglomerante que se processa pela carbonatação de hidróxido de cálcio, em muito inferior à consolidação que se verifica pela hidratação dos silicatos dos cimentos. A natureza dos inertes também tem influência na resistência das argamassas, nomeadamente: Quando o inerte é excessivamente fino, implica um consumo de água de amassadura superior à necessária à hidratação do cimento, podendo originar uma argamassa porosa e de menor resistência; Quando os inertes estão “sujos”, isto é, com quantidades de matéria orgânica, argilosa ou siltosa, pois estas impedem uma completa consolidação e ligação entre inertes e a parte ligante. A técnica de aplicação das argamassas com uma maior compactação dá origem a uma estrutura mais densa e, consequentemente, com maior resistência à tracção, compressão e às acções de desgaste por abrasão e de impactos. 3.4 - Resistência à compressão As argamassas para assentamento de alvenarias e cantarias estão normalmente sujeitas a tensões significativas, pelo que é fundamental que possuam uma resistência à compressão na ordem dos 5 a 10 MPa (50-100kg/cm2). A resistência à compressão depende da: Dureza da areia; Argamassas 30 Qualidade do aglutinante; Composição granulométrica da areia; Quantidade de água de amassadura: Dosagem do aglutinante; Modo de fabricação da argamassa. Feret estabeleceu fórmulas que nos dão o valor da resistência ao esmagamento de uma argamassa aos 28 dias e em função dos seus constituintes: 2 28 1 ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ − = m ckR Em que: - R28 é a resistência à compressão ao fim de 28 dias, dada em kg/cm²; - c é o volume unitário de cimento, em cm3; - m é o volume unitário da areia, em cm3; - K um factor de proporcionalidade constante que depende do tipo de ligante, das dimensões do provete, do tempo, das condições de ensaio, etc. Para o cimento Portland o valor é de 1500, para o cimento de escórias é de 2220 e para os cimentos aluminosos de 2960. Entende-se por volume unitário, o volume por unidade do volume total. Pela análise da fórmula, vemos que a resistência à compressão de uma argamassa depende da quantidade de cimento utilizado. Considerando que a argamassa é composta por cimento, areia, água da amassadura e o volume de vazios, então: Argamassas 31 1m3 argamassas = c + m + w + v Em que: - w é a água da amassadura - v é o volume de vazios, preenchido total ou parcialmente pela água da amassadura. Desprezando o volume de vazios v, se utilizarmos um processo de aperto energético (como um vibrador), temos: 1m3 argamassa = c + m + w, donde: 1 - m = c + w , e w = 1 - (c + m), então 1 - m = 1 + c - (c + m) Logo: ( ) 2 28 1 ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ +−+ = mcc ckR (c + m) representa a soma dos volumes unitários ocupados pelo cimento e pela areia, ou seja a compacidade. Então, pela fórmula poderemos verificar que quanto maior for a compacidade de uma argamassa maior será a sua resistência. Considerando ainda que w é o volume unitário de água, temos que: C + m + w + vazios = 1 m3 de argamassa No caso de uma argamassa plástica, poderemos desprezar o volume de vazios (o erro não é significativa), temos: 1 - m = c + w Então: 2 28 ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ + = wc ckR Argamassas 32 Convertendo volumes em pesos e considerando c’ o peso do cimento e δ o seu peso específico, temos: δ 'cc = Então: 2 28 131 1 ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ ×+ = , 'c w kR A relação w / c’ chama-se normalmente o factor água/cimento e poderemos verificar que a resistência cresce ao diminuir-se a água de amassadura, para a mesma dosagem de cimento. Também, se variarmos, na mesma proporção, a quantidade de água e de cimento, a resistência da argamassa mantém-se inalterável. Como vimos anteriormente, a resistência duma argamassa cresce com o aumento da quantidade de cimento. Contudo, não há interesse em aumentar a quantidade de cimento para além de determinados limites, devido às acções de retracção que também aumentam (provocando fendilhação) e o acréscimo de resistência não é significativo. Os valores das quantidades de cimento que se costumam utilizar variam em função do tipo de aplicação e do seu aglomerante são, normalmente: Quadro 9 – Aplicação de argamassas em função do tipo de ligante Aglomerante Aplicação Dosagem (kg/m3) Cimento Portland Alvenaria não exposta ao ar 250 Cimento Portland de Ferro Alvenaria exposta ao ar 350 Reboco 400 Reboco impermeabilizado 500 Alvenarias em meios agressivos 500 Cimento Pozolânico Refechamento de juntas 600 Argamassas 33 O refechamento de juntas consiste em protegermos as argamassas interiores de suporte de alvenarias das acções agressivas do meio exterior, ou aumentar a impermeabilização das juntas, através da substituição das argamassas superficiais das juntas por uma nova argamassa mais rica. Igual tratamento pode ser executado, no caso de juntas criadas pela retracção da argamassa original, ou devido a movimentos da própria alvenaria. 3.5 - Capacidade de absorver deformações (flexibilidade) As argamassas devem possuir a capacidade de absorver as deformações intrínsecas (retracções e expansões térmicas) e deformação da base de suporte, sem apresentar fissurações visíveis. Esta propriedade permite às argamassas deformarem-se sem ruptura ou através de microfissuras imperceptíveis, quando os esforços actuantes ultrapassam o seu limite de resistência à tracção. Durante a aplicação das argamassas, parte da água de amassadura é absorvida pelo suporte a restante por evaporação, em função das condições do meio ambiente, originando tensões internas de retracção, podendo resultar em fissurações de maior ou menor gravidade. O grau de fissuração depende, essencialmente, dos seguintes parâmetros: Teor e natureza dos ligantes, que deverão ser de baixa reactividade, de modo a não diminuir a capacidade de deformação das argamassas; Teor e natureza dos inertes, em que a granulometria deve ser contínua, de modo a reduzir o volume de vazios e com teor adequado de finos, uma vez que o excesso destes irá conduzir a um aumento na quantidade de água de amassadura e, por sua vez, induzir a uma maior retracção na secagem da argamassa (de notar que um bom estudo de granulometria descontínuas pode também dar bons resultados – triângulo de Feret); Argamassas 34 Absorção da água de amassadura pelo suporte demasiado rapidamente, assim como as condições ambientais desfavoráveis que originam uma evaporação rápida. Compreende-se que esta propriedade se relaciona intrinsecamente com a flexibilidade, enquanto relação entre a força que actua sobre uma determinada área de um corpo e a deformação unitária que esta alcança. É, no fundo, um parâmetro que exprime a capacidade de uma argamassa para se deformar. Quanto menor for o seu valor, maior é a elasticidade de uma argamassa. Nas argamassas cujo ligante é a cal ou gesso, as ligações internas e as tensões podem ser dissipadas na forma de micro-fissuras. Nas argamassas cujo ligante principal é o cimento, com maior limite de resistência, as tensões vão-se acumulando e a ruptura, quando aparece, já ocorre sob a forma de fissuras, eventualmente, visíveis. 3.6 - Permeabilidade ao vapor de água A permeabilidade ao vapor de água é uma propriedade importante nas argamassas, em especial, quando utilizadas como revestimentos de paredes e tectos.Esta permeabilidade devido à sua estrutura porosa, possibilita a secagem das paredes quando existem infiltrações acidentais de água nas paredes e, sobretudo, evita a humidade de condensação no interior dos edifícios. As argamassas de cimento possuem menor permeabilidade ao vapor de água que as de cais, devido ao facto de ser uma argamassas mais compacta e com menor volume de vazios. 3.7 - Impermeabilidade à água A permeabilidade das argamassas tem uma importância fundamental na estanquicidade e no nível de protecção que estas devem oferecer aos suportes contra as infiltrações de água. Diversos factores influenciam na impermeabilidade das argamassas como: Argamassas 35 Traço; Natureza dos inertes; Forma de aplicação; Espessura da camada; Essência do suporte; Quantidade de fissuras ou micro-fissuras existentes. Em areias destinadas a argamassas impermeáveis, não deve haver elementos com dimensões inferiores a 0,5mm. As areias empregues devem ser limpas previamente. Conhecida a areia a utilizar, determina-se a quantidade de cimento que conjuntamente com a água vai preencher os vazios da areia. A impermeabilidade de uma argamassa é a propriedade que esta deve ter para não se deixar atravessar por um líquido em pressão, sendo tanto maior, quanto menores forem os diâmetros dos poros. É uma qualidade que em certas relações tem uma importância primária. A impermeabilidade de uma argamassa está relacionada com a compacidade e esta com o número de vazios existentes, pois quanto menor for o número de vazios, maior será a compacidade e a impermeabilidade. Não podemos, no entanto, confundir a compacidade com a impermeabilidade, pois pode acontecer que uma argamassa tenha um mínimo de vazios (e, por conseguinte, um máximo de compacidade) mas existirem fissuras que fazem com que a argamassa não seja impermeável. De um modo geral, podemos dizer que aumentando a compacidade, aumenta a impermeabilidade, por conseguinte, uma forte compacidade arrasta uma boa impermeabilidade, mas o inverso não é necessariamente verdadeiro. Argamassas 36 Nota-se que com o tempo a argamassa se torna mais compacta e, subsequentemente, que a impermeabilidade se torna maior. Pode explicar-se a existência deste facto por três razões: A partir de certa altura, a cal existente no cimento da argamassa pode carbonatar-se quando em presença do CO2 da atmosfera e formar uma camada protectora; Pode, ainda, acontecer que a água das chuvas transporte substâncias dissolvidas que se vão depositar nos poros da argamassa e a colmatem; A explicação mais verosímil será a que se refere ao facto de a argamassa se comportar como uma substância coloidal (gel) e, portanto, quando posta à humidade, entumecer. As razões pelas quais uma argamassa pode não ser impermeável, são as seguintes: Ela não está repleta, isto quer dizer que todos os vazios que existem entre os grãos de areia não são preenchidos pela pasta de cimento, portanto a água pode atravessar através dos interstícios; A pasta do cimento está em quantidade suficiente, mas ela é porosa ou não adere perfeitamente aos grãos de areia Como vimos, a impermeabilidade da argamassa está relacionada com a compacidade. Ora, a melhor maneira de termos uma argamassa compacta/impermeável será, no caso geral, fazer com que ela tenha um mínimo de vazios possível e, por conseguinte, para aumentar a sua compacidade poderá usar-se certos produtos chamados Hidrófugos. Estes produtos são preferíveis a um simples aumento do teor de cimento, até porque com uma percentagem maior deste ligante, a retracção provoca a fendilhação da argamassa. Como já se adiantou, existem 2 tipos de produtos hidrófugos: Hidrófugos de superfície; Hidrófugos de massa. 3.7.1. Hidrófugos de superfície Os hidrófugos de superfície constituem camadas que se aplicam sobre a superfície da Argamassas 37 argamassa e a impermeabilizam. Deverão estes hidrófugos verificar as seguintes condições: 1. Serem muito aderentes e, deste modo, ligeiramente penetrantes nos capilares da superfície a revestir; 2. Serem quimicamente resistentes ás águas de contacto e possuírem uma boa resistência ao desgaste; 3. Não atacarem quimicamente os constituintes da argamassa e não serem atacados por eles; 4. Constituírem eles mesmos uma camada impermeável, serem desprovidos de fragilidade e terem um envelhecimento o mais lento possível. Como exemplo de hidrófugos de superfícies temos os silicatos, fluorsilicatos de magnésio, zinco e alumínio, parafina, sebo, vernizes, tintas de óleo, mas os mais frequentes são do grupo dos hidrocarbonatos (produtos que se obtém da refinaria de petróleo). A parafina, a cera, o sebo e ainda algumas emulsões asfálticas, impermeabilizam as superfícies colmatando os poros da argamassa. Os silicatos e fluorsilicatos chegam mesmo a reagir quimicamente com os elementos da argamassa. As tintas e as emulsões betuminosas formam apenas películas protectoras. Estes revestimentos de superfície podem ser aplicados quer em películas finas, quer em películas mais espessas. A aplicação dos hidrófugos de superfície é diferente conforme as superfícies a revestir estão acima ou abaixo do nível do solo. Como é evidente, a camada hidrófuga deverá ser aplicada na face exposta à humidade. O reboco sobre o qual se executará a aplicação deve apresentar-se firme, havendo que prever a reparação de quaisquer zonas em que ele se apresente em desagregação. Os hidrófugos de superfície também são conhecidos por repelentes de água. 3.7.2. Hidrófugos de massa Os hidrófugos de massa são partículas finas insolúveis, em regra sais metálicos de ácidos Argamassas 38 orgânicos em emulsão (estearatos de cálcio, zinco, alumínio ou magnésio) a que se adicionam outros produtos tensoactivos. A sua dosagem não deve exceder 2% da massa de cimento (objectivo de obturar os capilares e impedir a penetração de água por redução da tensão capilar no interior da argamassa). São produtos que se incorporam na argamassa, misturados com a areia, água e o ligante para aumentar a compacidade da argamassa. Inicialmente utilizava-se a hidrofugação de superfície, mas hoje começa a ser mais frequente a aplicação de hidrófugos de massa. Como hidrófugos de massa podemos falar em produtos como fillers, que vão preencher os vazios da areia e do cimento (como a sílica moída, que é um pó inerte), pós como sejam a pozolana e cal que não só preenchem os vazios como reagem com os constituintes do cimento. Encontramos também, por exemplo, o cloreto de cálcio, que é um hidrófugo que tem a propriedade de ser absorvente e ser um produto higroscópio. Pode ser aplicado nos processos de cura das superfícies de argamassa (e betão) com vista à diminuição dos valores da retracção. É também um retentor de humidade. Podemos utilizar como hidrófugos certas gorduras, sabões, certos coloides tirados das águas marinhas, silicatos e fluorsilicatos e ainda estearatos, como o do sódio que repele a água. É de referir que dentro dos hidrófugos de massa que existem no mercado, se encontram emulsões betuminosas especiais para serem adicionadas a argamassas de cimento/areia ou cimento/inertes variados. A adição destes produtos modifica as características das argamassas, já que o betuminoso passa praticamente a ser o aglutinante e o cimento passa a actuar principalmente como filler. A ideia é tornar as argamassas plásticas e também impermeáveis, podendo, então, serem utilizadas como revestimentos betuminosos de aplicação a frio e com múltiplas utilizações. Existem também aditivos, que não são propriamente hidrófugos, mas contribuem para uma melhoria da impermeabilidade das argamassas, como por exemplo os aditivos introdutores de ar (indicados para argamassas pobres em cimento portland). A introdução de ar confere à argamassa uma grande coesão, que evita a segregação de materiais. As bolhas
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