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Materiais de Construção I – Notas de aula 1 UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ – UEM Departamento de Engenharia Civil – DEC Disciplina: 2546 – Materiais de Construção I Docente: Prof. Dr. José Luiz Miotto MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO I As anotações constantes nestas notas de aula são compilações de parte das obras indicadas nas referências bibliográficas da disciplina. Por se tratarem se compilações, os textos originais devem ser sempre consultados e estudados. Apresentam-se, na Introdução, transcrições do livro “Revestimentos de argamassas: boas práticas em projeto, execução e avaliação”, de autoria de Luiz Henrique Ceotto, Ragueb C. Banduk e Elza Hissae Nakakura, publicado em 2005 pela Associação Nacional de Tecnologia do Ambiente Construído – ANTAC. 2. ARGAMASSAS 2.1 Introdução As alvenarias e os revestimentos argamassados são tecnologias construtivas que, na sua essência, remontam seu uso desde a Idade Média. Inicialmente, as alvenarias eram utilizadas simultaneamente como vedações e como estrutura, e eram constituídas, na sua grande maioria, por tijolos de origem cerâmica assentados e revestidos com argamassa proveniente da mistura de cal e areia. Com a invenção do cimento Portland, as argamassas sofreram uma evolução. Com a adição desse produto, conseguiram ter sua resistência aumentada e a aderência às bases onde eram aplicadas muito melhorada, já nas primeiras idades. Com a invenção do concreto armado, o sistema de construção mudou profundamente e as alvenarias deixaram de exercer sua função estrutural, sendo utilizadas somente como elementos de vedação. Os problemas de fissuração e destacamento das argamassas tiveram início nessa mesma época, embora não tenham sido percebidos na ocasião. Quando as alvenarias eram estruturais, as tensões eram uniformemente distribuídas em todo o conjunto alvenaria/revestimento, preponderantemente na direção vertical da edificação, provocadas pelo peso próprio do edifício e suas cargas de utilização. Os pisos de madeira e/ou aço de cada pavimento distribuíam com certa uniformidade as cargas nas paredes, as quais distribuíam, também de forma uniforme, seu próprio peso e as cargas das lajes sobre sapatas corridas. Dessa maneira, as eventuais concentrações de tensões ocorriam em áreas muito reduzidas e eram de intensidade muito pequena. Os movimentos higrotérmicos eram facilmente dissipados nas grandes espessuras de argamassas usadas até então. O uso de estruturas reticuladas de concreto armado, tal qual conhecemos hoje, introduziu novos problemas e suas respectivas consequências. Primeiro, as cargas que inicialmente eram uniformemente distribuídas nas paredes eram agora transferidas para vigas, que, por sua vez, as conduziam aos pilares, ou seja, as cargas eram desviadas horizontalmente por peças fletidas (vigas) para locais onde eram concentradas, que passavam a ser chamados de pilares. As vigas transferem essas cargas provocando deslocamentos verticais que chamamos de flechas. As paredes, que, quando usadas como estruturas, eram uniformemente comprimidas, passavam agora a sofrer outros tipos de tensões provocadas pelas vigas. As tensões de compressão deixaram de ser preponderantes, e as de tração e cisalhamento passaram a predominar. Como as alvenarias têm grande capacidade de resistência à compressão e pouca capacidade à tração e ao cisalhamento, instalou-se potencial para patologias. Até algumas poucas décadas atrás, as estruturas de concreto possuíam vãos relativamente pequenos (de 3,5 m a 5 m) com muitos pilares, com edifícios raramente ultrapassando 16 pavimentos e construídos num prazo relativamente longo (24 a 30 meses). Essas condições Materiais de Construção I – Notas de aula 64 faziam com que as tensões de tração e cisalhamento, embora maiores do que na alvenaria estrutural, não fossem grandes, o que não provocava patologias significativas. Nas últimas décadas, a exigência por mais vagas de garagem cresceu muito, bem como a necessidade de aumento da produtividade para se reduzirem custos de produção. Além disso, o solo urbano teve seu preço demasiadamente majorado, fazendo com que os edifícios, que antes possuíam 16 pavimentos, agora fossem construídos com 30 pavimentos ou mais. Tudo isso somado tornou as estruturas de concreto armado bem mais solicitadas do que na sua origem, aumentando significativamente as deformações impostas à alvenaria. A consequência foi inevitável, com um aumento muito grande nas patologias nesses últimos anos. Para agravar a situação, para se conseguirem estruturas altas e com grandes vãos, foi necessário o aumento da resistência à compressão do concreto, dos valores comumente usados no passado, da ordem de 15 MPa a 18 MPa para os atuais 30 MPa a 35 MPa. Sabemos que, quanto mais resistente é o concreto, menor é a sua porosidade, o que dificulta ainda mais a aderência dos revestimentos e das argamassas de fixação da alvenaria, piorando a situação. 2.2 Definição Segundo a ABNT NBR 13.281:2001, argamassa é a mistura homogênea de agregado(s) miúdo(s), aglomerante(s) inorgânico(s) e água, contendo ou não aditivos e adições, com propriedades de aderência e endurecimento, podendo ser dosada em obra ou em instalações próprias (argamassas industrializadas). Os aglomerantes utilizados na produção das argamassas podem ser a cal hidratada, o cimento Portland ou o gesso. O agregado mais comum é a areia, embora possa ser utilizado o pó de pedra. As argamassas mais comuns são constituídas por cimento, areia e água. Em alguns casos, costuma-se adicionar outro material como saibro, barro, caulim e outros para a obtenção de propriedades especiais. Chama-se traço a proporção em volume ou em massa entre os componentes das argamassas, que varia de acordo com a finalidade da argamassa. Aditivos para argamassas: • Plastificantes – aumentam a resistência com menos água no preparo; • Fluidificantes – mesmo efeito do plastificante, porém mais efetivo; • Incorporadores de ar – incorporam bolhas de ar, aumentando a permeabilidade; • Impermeablizantes – repelem a água; • Retardadores – retardam a pega; • Aceleradores – aceleram a pega. 2.3 Características e usos para as argamassas Assim como o concreto, as argamassas também se apresentam em estado plástico nas primeiras horas de confecção, e endurecem com o tempo, ganhando resistência mecânica, resiliência e durabilidade. São empregadas com as seguintes finalidades: • Assentar tijolos e blocos, azulejos, cerâmicas e tacos de madeira; • Melhorar a aderência da base de revestimentos; • Impermeabilizar superfícies; • Regularizar (tapar buracos, eliminar ondulações, nivelar e aprumar) paredes, pisos e tetos; • Dar acabamento às superfícies (liso, áspero, rugoso, texturizado, etc.). 2.4 Classificação Quanto à natureza do aglomerante, as argamassas podem ser classificadas em: • Argamassa aérea: preparada com aglomerante aéreo, que endurece por reação com o dióxido de carbono contido no ar; Materiais de Construção I – Notas de aula 65 • Argamassa hidráulica: preparada com aglomerante hidráulico, que endurece por meio de reação com a água. Quanto ao tipo de aglomerante podem ser: • Argamassa de cal: preparada com cal como único aglomerante; • Argamassa de cimento: preparada com cimento Portland como único aglomerante; • Argamassa de cimento e cal: preparada com cal e cimento Portland como aglomerantes. Quanto ao número de aglomerantes empregados podem ser: • Argamassa simples: argamassa constituída de um único aglomerante; • Argamassa mista: argamassa constituída de mais de um aglomerante. Quanto à consistência podem ser: • Secas: argamassas cujo índice de consistência (flow table) é inferior a 250 mm; • Plásticas: argamassas cujo índice de consistência está entre 260 e 350 mm;• Fluidas: argamassas cujo índice de consistência é superior a 360 mm. Segundo a sua finalidade, as argamassas são classificadas em: argamassas para assentamento e argamassas para revestimento de paredes e tetos. a) Argamassas para assentamento As argamassas para assentamento são usadas para unir blocos ou tijolos das alvenarias. Servem também para a colocação de azulejos, tacos e cerâmica, devendo possuir as seguintes propriedades: • Trabalhabilidade: uma argamassa tem boa trabalhabilidade quando pode ser distribuída com facilidade ao ser assentada, preenchendo todos os vazios. Não se separa ao ser transportada, não adere à colher do pedreiro e permanece plástica por um bom tempo. • Retenção de água: está relacionada com a manutenção da consistência da argamassa. É a propriedade da argamassa de não perder a água que possui para o elemento onde foi assentada. • Aderência: não é uma característica própria da argamassa. Depende das condições da mesma e da unidade da alvenaria. A aderência é um processo mecânico; a argamassa se ancora na alvenaria pela penetração nas suas reentrâncias. • Resistência mecânica: o principal esforço que a argamassa de assentamento sofre é o de compressão. Também sofre flexão e cisalhamento por esforços laterais nas paredes, porém em menor quantidade. Em relação aos seus aglomerantes, as argamassas de assentamento podem ser: • Argamassa de cal: é uma mistura de areia e cal utilizada para a ligação dos blocos ou tijolos que constituem uma alvenaria. A cal pode ser de dois tipos: a cal virgem e a cal hidratada. A primeira, para ser usada, deve passar por um processo de hidratação; enquanto que a segunda pode ser comprada pronta. A cal confere à argamassa uma boa trabalhabilidade e capacidade de reter água, entretanto, quando está endurecida, apresenta baixa resistência. • Argamassa de cimento: as argamassas de cimento e areia são indicadas para suportar maiores solicitações, pois possuem alta resistência. Argamassas ricas em cimento têm boa trabalhabilidade, porém são pouco econômicas. Devem ser observados os cuidados com o armazenamento dos materiais (cimento e areia) para obtenção de uma argamassa de boa qualidade. Materiais de Construção I – Notas de aula 66 • Argamassa mista de cimento e cal: tem proporções adequadas de cada componente, cada qual contribuindo com suas características, formando uma mistura mais completa. A função da cal é plastificante, por sua capacidade de reter água e melhorar a trabalhabilidade. A função do cimento é dar resistência mecânica e aumentar a velocidade de endurecimento. Esse tipo de argamassa se adapta e é indicada para vários usos em alvenaria (seja ela estrutural ou não). • Argamassa mista de cimento e saibro (muito utilizada em Santa Catarina): é uma argamassa de cimento em que o saibro atua como plastificante, aumentando o volume da mistura e melhorando sua trabalhabilidade. Não se sabe muito sobre o emprego do saibro nas argamassas, mas seu uso vem de uma tradição herdada dos colonizadores da região. b) Argamassas para revestimento Revestimento é o recobrimento de uma superfície, lisa ou áspera, com uma ou mais camadas superpostas de argamassa, em espessura geralmente uniforme, apto a receber, sem danos, uma decoração final. Usualmente são aplicadas três camadas de argamassa em uma parede a ser revestida: • Chapisco: primeira camada fina e rugosa de argamassa aplicada sobre os blocos das paredes e nos tetos. Sem o chapisco, que é a base do revestimento, as outras camadas podem descolar e até cair. Em alguns casos, como em muros, esse pode ser o único revestimento. • Emboço: sobre o chapisco é aplicada uma camada de massa grossa ou emboço, para regularizar a superfície. Revestimentos como azulejos, pastilhas, pedras e outros são aplicados sobre o emboço. • Reboco: é a massa fina ou a camada que dá o acabamento final. Em alguns casos não é usado o reboco, por motivo de economia. Geralmente tem em seu traço areias mais finas, pois servem para dar o acabamento ao revestimento. Aderência é a propriedade do revestimento de resistir a tensões normais ou tangenciais nas superfícies de interface com o substrato. Nas edificações, uma das maiores razões de falha das argamassas de revestimento está relacionada com a perda ou falta de aderência ao substrato. Assim, a capacidade da argamassa de atingir uma completa, resistente e durável aderência com a base talvez seja a mais importante propriedade concernente ao comportamento de um revestimento. Por sobre as argamassas de revestimentos podem ser aplicados outros acabamentos como texturas, massas corridas, pintura, etc. As três primeiras fiadas de uma parede de blocos ou tijolos devem ser assentadas e revestidas com uma camada de argamassa de impermeabilização, que protege a parede contra a penetração da umidade. No piso, quando em contato com o solo, aplica-se inicialmente uma camada de brita e, em seguida, executa-se uma camada de concreto impermeabilizado denominado contrapiso. Pode-se realizar acabamento sobre o contrapiso por meio de uma camada de argamassa de cimento e areia, regularizada com desempenadeira de madeira ou de aço, dependendo do tipo de acabamento que se pretende. Este acabamento é conhecido como cimentado. Propriedades da argamassa de revestimento Quando fresca: • Adesão inicial: é a propriedade que a argamassa fresca de revestimento possui de permanecer adequadamente unida à base de aplicação, após o seu lançamento manual ou mecânico, auxiliada pela sua plasticidade – traduzida pela coesão entre as partículas sólidas – e dificultada pela influência da força da gravidade. Adesão inicial é uma das Materiais de Construção I – Notas de aula 67 principais propriedades tecnológicas para a determinação de trabalhabilidade requerida às argamassas. • Consistência e plasticidade: são os principais fatores condicionantes da trabalhabilidade das argamassas, a qual pode garantir que o revestimento fique adequadamente aderido ao substrato e dar o acabamento superficial conforme prescrito, caso essa propriedade não seja muito alterada pelas características do substrato. A consistência e a plasticidade podem alterar-se completamente em função da relação água/aglomerante, da relação aglomerante/areia, e da natureza e qualidade do aglomerante. São vários os métodos empregados para a medida da consistência. Os métodos que impõem à argamassa uma deformação através de vibração ou choque medem ao mesmo tempo a consistência e a plasticidade. • Retenção de água: define-se retenção de água de uma argamassa como a propriedade que a mesma possui de reter mais ou menos água de amassamento ao entrar em contato com uma superfície de maior nível de absorção. Nas argamassas mistas de cimento e cal, os aglomerantes são os principais responsáveis pela capacidade de retenção de água. No entanto as partículas de agregado também são responsáveis por essa propriedade. Quando endurecida: • Resistência mecânica: é a propriedade das argamassas endurecidas de acompanhar a deformação gerada por esforços internos ou externos de diversas origens e de retornar à dimensão original quando cessam esses esforços, sem se romperem, ou através do surgimento de fissuras microscópicas que não comprometam o desempenho do revestimento no que diz respeito à aderência, estanqueidade e durabilidade. A resistência mecânica é uma das principais propriedades responsáveis pelo êxito das argamassas nas diversas funções do revestimento, para tanto devem apresentar módulo de deformação compatível com cada função. As solicitações às quais se encontram submetidas as argamassas de revestimento são: a. Movimentação volumétrica da base – a variação dimensional por umedecimento e secagem é a mais comum, que ocorre por ação dos agentes externos, como temperatura e umidade; b. Deformação da base – devido à deformação lenta do concreto da estrutura e recalques dasfundações; c. Movimentação do revestimento – ligadas às condições climáticas, as variações de temperatura provocam o fenômeno de dilatação e contração do revestimento; d. Retração do revestimento – tensões internas são provocadas pelo movimento de retração, em consequência de uma diminuição de volume devido à perda de água para a base, por evaporação, e ainda devido às reações de hidratação do cimento. Quando as tensões internas atuantes no revestimento superam a sua resistência à tração, surge a fissura. A retração pode ocorrer após a secagem do revestimento, por variações no ambiente. 2.5 Argamassas industrializadas Atualmente está sendo cada vez mais comum o uso de argamassas industrializadas, ou seja, a mistrura dos componetes secos é realizada em uma planta industrial. Assim, na obra, apenas deve ser acrescentada água à mistura prévia. As argamassas industrializadas para aplicação de revestimentos cerâmicos são conhecidas como argamassas colantes. Elas se apresentam sob os tipos: AC-I, AC-II, AC-III e AC-IIIE, segundo a norma ABNT NBR 14081:2012. A AC-I é recomendada para o revestimento interno com exceção de saunas, churraqueiras e estufas (áreas não sujeitas à umidade). A AC-II é recomendada para pisos com dimensões até 50 cm, em áreas internas ou externas, assentamento de piso sobre lajes (sujeito a tensões de cisalhamento), piscinas e saunas; também é recomendada para revestimento de fachadas com dimensões de até 20 cm. A AC-III é recomendada para assentar peças com grandes dimensões Materiais de Construção I – Notas de aula 68 (acima de 50 cm), pisos internos ou externos, saunas e piscinas, pisos e paredes externos com elevadas tensões de cisalhamento; pode ser utilizada no assentamento de piso cerâmico sobre piso cerâmico. A AC-IIIE é recomendada para ambientes externos, muito ventilados e com insolação intensa. Existem também argamassas prontas para revestimento e rejuntamento, à venda no mercado. Essas argamassas vêm embaladas em sacos e devem ser misturadas com água na quantidade recomendada na embalagem. 2.6 Propriedades das argamassas Para a obtenção de uma argamassa de boa qualidade, deve-se levar em conta: • A qualidade do cimento e da cal, principalmente verificando se é de um fabricante certificado; • A qualidade da areia, que deve apresentar grãos duros e limpeza, livre de torrões de barro, galhos, folhas e raízes antes de ser usada (areia lavada). • A água, que também deve ser limpa, livre de barro, óleo, galhos, folhas e raízes. Uma característica importante da argamassa ainda fresca é a trabalhabilidade. Em alguns usos, como no revestimento, é adicionado um quarto componente à mistura, que pode ser cal, saibro, barro, caulim ou outros, dependendo da disponibilidade e uso na região. De todos esses materiais, chamados de plastificantes, o mais recomendado é a cal hidratada. Quando endurecida, a argamassa dever apresentar resistência e resiliência, de forma a suportar adequadamente os esfoços sem se romper. Uma boa argamassa deve ter boa resistência mecânica, impermeabilidade, aderência, durabilidade e volume constante. Na escolha da argamassa, essas qualidades são valorizadas de acordo com as exigências da obra. 2.7 Modo de preparo As argamassas devem ser preparadas em quantidade suficiente para aproximadamente uma hora de trabalho. Esse cuidado evita que a argamassa endureça ou fique difícil de ser trabalhada. Argamassa misturada à mão : Materiais de Construção I – Notas de aula 69 Argamassa misturada em betoneira : 2.8 Fatores que afetam o desempenho das argamassas na fase de uso A durabilidade é o principal requisito de desempenho exigido das argamassas de revestimento, que depende dos seguintes fatores: • Exposição a intempéries; • Efeitos da poluição atmosférica; • Especificações de acabamentos; • Detalhes arquitetônicos; • Características da base; • Propriedades da argamassa fresca e endurecida; • Características e proporção dos materiais constituintes; • Danos causados por abrasão ou impacto; • Manutenção periódica. As manifestações patológicas dos edifícios têm mostrado que a aderência, em particular, tem efeito marcante na durabilidade dos revestimentos argamassados. Os fatores que afetam a aderência podem ser divididos em três grupos: • Fatores ligados ao projeto; • Fatores inerentes aos materiais; • Fatores que dependem da mão de obra. 2.9 Exemplos de proporções de argamassas Proporções adequadas às argamassas e seus usos Tipo/uso cimento cal areia Alvenaria de tijolos furados 1 2 8 Chapisco 1 - 3 Emboço 1 2 9 Assentamento de Cerâmica ou Pastilhas 1 2 8 Emboço de Forros 1 2 9 Reboco para pintura - 1 3 Piso cimentado 1 - 3 Fonte: A&C – Ed. Abril, n.6, 1991.
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