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569 FATORES QUE EXERCEM INFLUÊNCIA NA RESISTÊNCIA DE ADERÊNCIA À TRAÇÃO DOS REVESTIMENTOS DE ARGAMASSAS SCARTEZINI, Luís Maurício (1); CARASEK, Helena (2) (1) Eng. Civil. Mestre pelo Curso de Mestrado em Engenharia Civil da EEC/UFG. Goiânia- GO. E-mail: scartezini@aol.com (2) Enga. Civil. Professora Doutora do Curso de Mestrado em Engenharia Civil da EEC/ UFG. Goiânia-GO. E-mail: hcarasek@cultura.com.br Palavras-chave: argamassa, revestimento, preparo do substrato, cura, resistência de aderência à tração. Keywords: mortar, rendering, background pretreatment, curing, tensile bond strength. RESUMO O presente trabalho é fruto de uma dissertação de mestrado realizada com o intuito de investigar o mecanismo de aderência do revestimento de argamassa aplicado sobre substratos porosos. Especificamente, este trabalho objetivou avaliar os fatores que exercem influência na resistência de aderência dos revestimentos de argamassa, tais como: a influência do tipo (blocos cerâmicos ou de concreto) e do preparo do substrato (referência sem preparo, umedecido, chapiscado e solução de cal), e a contribuição da cura úmida. Com base nos resultados obtidos, verificou-se que o tipo de substrato, o tipo de pre- paro e o tipo de cura do revestimento são fatores significativos e influenciam direta- mente na resistência de aderência à tração dos revestimentos de argamassa. ABSTRACT The present work is the result of a master dissertation conducted to investigate the bond mechanism in mortar rendering applied on porous background. Specifically, this study aimed to assess the factors that affect the bond strength of mortar rendering, such as: influence of the background type (clay or concrete) and preparation (wet, spatterdashed, lime solution and no preparation) and the contribution of the rendering wet cure. São Paulo 11 a 13 junho 2003 570 As a result of the findings, it was verified that the type of background, the type of preparation and the type of rendering cure are significant factors and influence the mortar rendering tensile bond strength. 1. INTRODUÇÃO Os revestimentos de argamassa são amplamente utilizados como uma camada prote- tora da estrutura e da alvenaria, responsável pela proteção, estanqueidade, embelezamento e conforto dos usuários das edificações. A falta ou a perda de aderên- cia dos revestimentos conduz a prejuízos econômicos e, principalmente, a prejuízos quanto à habitabilidade, interferindo diretamente na vida do ser humano. Diante de tal cenário torna-se importante o estudo da influência do substrato na resistência de aderência à tração dos revestimentos, com o intuito de melhorar a condição de anco- ragem da argamassa à base de aplicação, levando-se em conta os materiais existentes em cada região, sobretudo os blocos utilizados nas alvenarias. Desta forma, o presente trabalho tem como objetivo avaliar os fatores que exercem influência na resistência de aderência à tração dos revestimentos, dentre os quais a influência do tipo do bloco da alvenaria (bloco cerâmico ou de concreto) e do tipo de preparo do substrato (referência sem preparo, umedecido, chapiscado e solução de cal1 ) e da adoção da cura úmida dos revestimentos nas idades iniciais, dando conti- nuidade ao estudo iniciado por Carasek (1996). 2. MATERIAIS UTILIZADOS Os materiais utilizados neste estudo foram o cimento Portland CP II F-32, cal hidratada CH-I, areia média lavada e blocos de vedação cerâmicos e de concreto. As Tabelas 1 e 2 apresentam os resultados da caracterização do cimento e da cal, respectivamente. 1 O uso da solução de cal como preparo do substrato consiste na aplicação, sobre a superfície da alvenaria, de uma solução saturada de cal por aspersão, constituindo desta forma, um pré-tratamento químico, conforme o relatado por Chase (1985). Scartezini & Carasek (2001) comprovaram a eficiência do uso da solução de cal ao obterem uma resistência de aderência, na média, cerca de 20% maior do que a situação de alvenaria chapiscada. 571 Tabela 1 - Resultados da caracterização do cimento utilizado ANÁLISE FÍSICA Característica Resultado Especificações determinada Método de ensaio N médio ABNT NBR 11578 (1991) Massa Unitária ABNT NBR 7215 (1982) 3 1,15 kg/dm3 - Massa Específica ABNT NBR 9676 (1987) 1 3,10 kg/dm3 - Finura ABNT NBR 11579 (1991) 1 Resíduo na peneira 200 = 3,18% < 12% ANÁLISE QUÍMICA - Dados fornecidos pelo fabricante SiO2 Fe2O3 Al2O3 CaO MgO SO3 Na2O K2O cal livre P.F. R.I. 18,34 2,96 4,72 60,51 4,12 3,18 0,27 1,17 1,31 5,08 0,77 Tabela 2 - Resultados da caracterização da cal hidratada utilizada ANÁLISE FÍSICA Característica Resultado Especificações determinada Método de ensaio N médio ABNT NBR 7175 (1992) Massa Unitária ABNT NBR 7215 (1982) 3 0,52 kd/dm3 - Massa Específica ABNT NBR 9676 (1987) 1 2,24 kg/dm3 - Resíduo na 1 peneira 30 = 0% < 0,5% Finura ABNT NBR 9289 (1986) Resíduo na peneira 200 = 4,8% < 15% ANÁLISE QUÍMICA - Dados fornecidos pelo fabricante Óxidos totais CO2 Óxidos não SiO2 CaO hidratados (RI) total MgO Fe2O3 Al2O3 SO3 > 96 < 1 0 < 1,0 > 72 0,46 0,14 0,28 0,36 Foi empregado na pesquisa areia natural proveniente da região da grande Goiânia- GO e a sua distribuição granulométrica encontra-se na Figura 1. 572 Tabela 3 - Resultados da caracterização dos blocos cerâmicos e de concreto Característica determinada Método de ensaio Bloco cerâmico Bloco de concreto Absorção total de água ABNT NBR 7184 (1991) 18,6% 8,0% Taxa inicial de sucção RILEM LUM A5 (1988) 16,9 g/200cm2/min 74,4 g/200cm2/min Sortividade Wilson, Carter & Hoff (1999) 0,30 mm.min-1/2 0,40 mm.min-1/2 Resistência à compressão ABNT NBR 6461 (1983) e ABNT NBR 7184 (1991) 4,5 MPa 2,3 MPa a = 303,3 mm a = 300,0 mm Dimensões Determinação individual b = 103,3 mm b = 90,9 mm c = 150,5 mm c = 191,9 mm Os blocos cerâmicos e de concreto foram caracterizados quanto à absorção total de água, a taxa inicial de sucção de água, a sortividade, a resistência à compressão e a determinação das dimensões, conforme os resultados apresentados na Tabela 3. Figura 1 - Distribuição granulométrica da areia utilizada. 3. METODOLOGIA UTILIZADA O presente trabalho foi dividido em duas etapas para facilitar a compreensão e a discussão. Primeiramente será tratada a influência do tipo e do preparo do substrato, seguida da influência da cura úmida do revestimento, todos eles com enfoque na 573 resistência de aderência à tração. Apresentamos a seguir, a metodologia utilizada nas duas etapas. 3.1 Influência do Tipo e do Preparo do Substrato Neste estudo foram utilizadas alvenarias de blocos como base para a aplicação dos revestimentos de argamassa. Foram construídos oito painéis de dimensões 1,80 m x 1,50 m, sendo que quatro painéis eram de blocos cerâmicos e outros quatro de blocos de concreto. Para o assentamento dos blocos foi utilizada uma argamassa com proporção de mistura de 1:2:9, em volume e 1:0,87:8,8:2,7, em massa (cimento, cal, areia e água/cimento) com junta de assentamento de aproximadamente um centímetro de espessura. Após uma espera de cerca de sete dias após o assentamento, os painéis foram escovados e receberam os seguintes tipos de preparo: Sem preparo ou referência, no qual o revestimento era aplicado diretamente sobre a alvenaria sem nenhum tratamento prévio; Chapiscado, com a utilização de argamassa de chapisco na proporção 1:3 (cimento e areia grossa, em volume) aplicado de modo convencional; Solução de cal, com a aplicação sobre a alvenaria, por aspersão, de uma solução de hidróxido de cálcio a 1%, em relação à massa de água; e Umedecido, com a aplicação de água potável por aspersão, objetivando um teor de umidade de aproximadamente 7%, em relação à absorção total de água dos blocos da alvenaria. De acordo com Chase (1985), o uso de solução de cal como preparo do substrato favorece a deposição de produtos de hidratação do cimento, devido à partículas de hidróxido de cálcio presentes na superfície o que, segundo o autor, contribui para o desenvolvimento da aderência.Após outros sete dias, foi preparada uma argamassa de revestimento, com proporção de mistura de 1:1:6, em volume e 1:0,43:5,90:1,45, em massa (cimento, cal, areia e água/cimento), que foi aplicada nos oito painéis descritos anteriormente por um pedreiro profissional, obedecendo a mesma seqüência de etapas em uma obra convencional. O revestimento aplicado possui, em todos os casos, dois centímetros de espessura. Foram realizados ensaios de determinação da resistência de aderência à tração em dez diferentes idades (2, 4, 8, 12, 16, 20, 28, 60, 120 e 240 dias), seguindo os procedimentos descritos na NBR 13528 (ABNT, 1995), totalizando 960 corpos-de- prova ensaiados. 574 que determinaram o avanço da frente de carbonatação, ao longo da espessura do revestimento, através da aspersão de uma solução de fenolftaleína, em três pontos distintos do revestimento. 4. RESULTADOS E DISCUSSÃO 4.1 Influência do Tipo e do Preparo do Substrato A Figura 2 apresenta os resultados médios de resistência de aderência obtidos nos casos propostos. Figura 2 - Resultados médios da determinação da resistência de aderência dos revestimentos. Os resultados individuais de resistência de aderência bem como os tipos de ruptura obtidos podem ser vistos em Scartezini (2002). Cabe salientar que os valores individuais obedecem a uma distribuição do tipo normal, verificada através do teste de Kolmogorov-Smirnov. A Tabela 4 apresenta os resultados de uma análise de variâncias que determinou a influência do tipo de substrato e do tipo de preparo do substrato na resistência de aderência. 575 Tabela 4 - Análise de variâncias realizada com os resultados de resistência de aderência, obtidos na avaliação da influência do tipo de preparo do substrato Efeito GL SQ MQ F(2 )calculado F tabelado Resultado Modelo 79 9,9029 0,1253 8353,3 1,33 Significativo Erro (resíduo) 5698 0,0848 0,00001 - - - Total 5777 9,9877 - - - - 1 – tipo de bloco 1 9,5717 9,5717 789,8 3,48 Significativo 2 – preparo 3 0,1446 0,0482 11,9 2,60 Significativo 3 – idade 9 0,0479 0,0053 3,9 1,88 Significativo 1 e 2 3 0,0914 0,0305 7,5 2,60 Significativo 1 e 3 9 0,0170 0,0019 1,4 1,88 Não significativo 2 e 3 27 0,0146 0,0005 1,2 1,52 Não significativo 1, 2 e 3 27 0,0157 0,0006 1,3 1,52 Não significativo R2mod =0,99, sendo que R 2 mod = 1-SQ erro/SQ total R mod = 0,99 Onde: GL = graus de liberdade; SQ = soma dos quadrados; MQ = média dos quadrados; F = parâmetro de Fischer para o teste de significância dos efeitos; R2mod = coeficiente de determinação do modelo; e R mod = coeficiente de correlação do modelo. (2) Os valores calculados do parâmetro de Fischer (Fcal) foram comparados com valores tabelados para um nível de significância de 5% (Ftab = Fα = 0,05 (ν1, ν2)) onde ν1 e ν2 são os graus de liberdade do efeito avaliado e do resíduo, respectivamente. Os resultados da Tabela 4 não deixam dúvidas que o tipo de substrato (bloco cerâmico ou bloco de concreto) influencia na resistência de aderência, independentemente de qualquer outra variável. Os valores médios de resistência de aderência obtidos sobre bloco cerâmico são bastante diferentes e inferiores aos obtidos sobre blocos de concreto, isto porque os dois tipos de blocos apresentam uma estrutura superficial distinta, conforme pode ser observado na Figura 3. 576 Figura 3 - Vista da superfície de blocos da alvenaria, através de lupa estereoscópica em ampliação de 50 vezes. A – Bloco cerâmico; B – Bloco de concreto. Percebe-se que o bloco cerâmico apresenta uma superfície mais densa, compacta e lisa, ao passo que o bloco de concreto possui uma maior rugosidade superficial e uma textura diferenciada que favorece o intertravamento da argamassa (macroancoragem), pois permite uma melhor penetração da pasta aglomerante e da própria argamassa no interior do bloco, propiciando a ancoragem. A análise estatística também mostrou que o preparo do substrato influencia na resistência de aderência dos revestimentos. Tendo em vista esta influência, foi realizada uma comparação múltipla de médias, com o objetivo de agrupar as médias que não diferem significativamente entre si e separar aquelas que diferem. Para blocos cerâmicos, o teste de Duncan demonstrou, conforme o apresentado pela Figura 4, que o substrato sem preparo e umedecido apresentam resultados de aderência equivalentes e pertencem a um mesmo grupo, ou seja, o de mais baixa aderência. umedecido 0,14 MPa sem preparo 0,14 MPa chapiscado 0,17 MPa solução de cal 0,19 MPa O substrato chapiscado apresentou resultados superiores em um grupo à parte e o preparo do substrato com a solução de cal melhorou a capacidade de aderência no sistema apresentando resultados de resistência de aderência superiores aos demais. Verifica-se desta forma que o fato de molhar o substrato cerâmico antes da aplicação do revestimento não contribui para a melhoria da resistência de aderência, no teor de Figura 4 - Grupos formados a partir dos resultados do Teste de Duncan, para os substratos de bloco cerâmico. 577 umidade utilizado neste estudo. O bloco cerâmico chapiscado de fato apresenta uma melhor condição de aderência para o revestimento e, por sua vez, é estatisticamente diferente da situação de referência. O uso da solução de cal apresentou-se como o melhor tratamento do substrato cerâmico por proporcionar a maior média de resistência de aderência, sendo inclusive superior ao tradicional chapisco. A simples análise dos resultados de resistência de aderência obtidos com os substratos de blocos de concreto permite concluir que para este tipo de bloco pode-se dispensar o preparo de sua superfície para a obtenção de resistências satisfatórias. O uso de chapisco em blocos de concreto não melhora a capacidade de aderência do sistema, sendo que o valor médio obtido neste preparo foi ligeiramente inferior ao bloco sem preparo, mas estatisticamente sem diferenças significativas. O tratamento do bloco de concreto com a prévia molhagem e também com a aplicação da solução de cal resultou em um aumento significativo da resistência de aderência, contribuindo para uma melhor ancoragem da argamassa de revestimento, quando comparados com a situação de referência (sem preparo). A Figura 5 apresenta os agrupamentos formados entre as médias de resistência de aderência estatisticamente distintas, de acordo com o Teste de Duncan, para blocos de concreto. umedecido 0,38 MPa solução de cal 0,38 MPa sem preparo 0,35 MPa chapiscado 0,32 MPa Figura 5 - Grupos formados a partir dos resultados do Teste de Duncan, para os substratos de bloco de concreto. Verifica-se que tratamentos iguais produzem resultados diferentes, de acordo com o tipo de bloco utilizado. Blocos cerâmicos umedecidos produzem resistências de aderência ligeiramente mais baixas do que a situação de referência, por diminuir a capacidade de sucção de água do substrato e, conseqüentemente, diminuir a capacidade de aderência no sistema. Por outro lado, o molhamento de blocos de concreto melhorou a aderência, ao contrário dos blocos cerâmicos, pela diminuição da velocidade de sucção de água do substrato, o que pode ter resultado em uma diminuição dos efeitos da retração da argamassa. O uso do chapisco aumentou a resistência de aderência da alvenaria de blocos cerâmicos por propiciar uma maior rugosidade superficial. Blocos de concreto, que já possuem uma textura mais áspera, perdem um pouco esta característica superficial pela uniformização provocada pelo chapisco. A Tabela 4 mostra que a idade do revestimento é fator influente na resistência de aderência ao longo do tempo, com um baixo coeficiente de Fischer calculado, se comparado com 578 os efeitos tipo de bloco e tipo de preparo do substrato, porém significativo. Entretanto, as diferenças observadas entre as idades não possuem um significado físico que modelem o seu comportamento ao longo do tempo, não sendo possível ajustar uma regressão que explicaria o comportamento do sistema ao longo do tempo. 4.2 Influênciada Cura Úmida do Revestimento A Tabela 5 apresenta os resultados obtidos nesta etapa do trabalho, considerando a média de todos os valores obtidos nas dez idades ensaiadas. Tabela 5 - Resultados médios da avaliação da influência da cura úmida na resistência de aderência dos revestimentos de argamassa Substrato Resistência de Aderência (MPa) Contribuição Cura ao Ambiente Cura Úmida da cura úmida Bloco cerâmico sem preparo 0,14 0,16 + 14% Bloco cerâmico chapiscado 0,17 0,24 + 41% Bloco de concreto sem preparo 0,35 0,43 + 23% Bloco de concreto chapiscado 0,32 0,38 + 19% Os resultados da análise estatística indicam que para blocos cerâmicos o fator cura foi significativo e possui dependência com o tipo de preparo do substrato, conforme o apresentado na Tabela 6. Tabela 6 - Análise de variância realizada com os resultados de resistência de aderência, obtidos na avaliação da influência da cura, para os painéis de blocos cerâmicos Efeito GL SQ MQ F calculado F tabelado Resultado Modelo 39 0,5960 0,0153 1530 1,43 Significativo Erro (resíduo) 2772 0,0406 0,00001 - - - Total 2811 0,6366 - - - - 1– preparo 1 0,3021 0,3021 52,0 3,48 Significativo 2 – cura 1 0,1901 0,1901 32,7 3,48 Significativo 3 – idade 9 0,0151 0,0017 2,6 1,88 Significativo 1 e 2 1 0,0699 0,0699 12,1 3,48 Significativo 1 e 3 9 0,0124 0,0014 2,1 1,88 Significativo 2 e 3 9 0,0034 0,0004 0,6 1,88 Não significativo 1, 2 e 3 9 0,0030 0,0003 0,5 1,88 Não significativo R2mod =0,94 sendo que R 2 mod = 1-SQ erro/SQ total R mod = 0,97 579 Para blocos de concreto também verificou-se a significância do fator cura, conforme pode ser comprovado em Scartezini (2002) mas este não depende de outros fatores, de acordo com as condições analisadas. Se por um lado a cura úmida do revestimento contribui para o desenvolvimento da resistência de aderência, por outro ela diminui a velocidade da carbonatação da cal e do cimento presentes no revestimento, conforme o apresentado na Figura 6. Os valores em cada idade representam uma média de 30 medidas da profundidade carbonatada do revestimento com o mesmo tipo de cura, independente do tipo e do preparo do substrato. Figura 6 - Evolução da profundidade carbonatada dos revestimentos de argamassa, determinada com o uso de solução de fenolftaleína, de acordo com o tipo de cura adotado (valores médios). 5. CONCLUSÕES A análise dos resultados permite observar que o tipo de bloco e do tipo de preparo do substrato e a cura úmida dos revestimentos, são fatores influentes na resistência de aderência dos revestimentos de argamassa. De fato, com base no estudo em questão, pode-se concluir que: O tipo de substrato é o maior responsável pela variação existente na resistência de aderência, sendo extremamente significativo. Blocos de concreto proporcionam uma resistência muito superior aos valores obtidos para revestimentos aplicados em base de blocos cerâmicos devido, principalmente, a sua rugosidade superficial. 580 O tipo de preparo do substrato também é fator influente na resistência de aderência. Para alvenaria de blocos cerâmicos, o umedecimento do substrato momentos antes da aplicação do revestimento praticamente não altera o seu comportamento frente à aderência obtida para blocos sem preparo. O preparo do substrato com chapisco melhora a aderência em 20% na média, enquanto que o preparo com solução de cal aumenta aproximadamente 35% em relação à situação de referência. O preparo do substrato de blocos de concreto também altera o seu comportamento frente à resistência de aderência. Porém, blocos chapiscados proporcionam uma aderência cerca de 9% menor do que blocos sem preparo. O umedecimento destes blocos acarreta em um aumento de 9%, enquanto que o preparo com a solução de cal gerou um acréscimo de 17% em relação à situação de referência. Analisando os resultados de aderência obtidos com substratos de bloco de concreto, conclui-se que não há necessidade de um preparo da sua superfície para a obtenção de valores satisfatórios de aderência. A idade do revestimento influencia na resistência de aderência, porém sem uma coerência física ao longo do tempo e, desta forma, não se encaixam regressões para explicar o se comportamento. A cura úmida do revestimento influencia na resistência de aderência dos revestimentos, mas possui dependência com o tipo de preparo do substrato. Tal influência pode estar associada com a diminuição dos efeitos da retração da argamassa de revestimento nas primeiras idades, bem como da melhoria das condições de hidratação do cimento. A cura úmida do revestimento influencia na velocidade de carbonatação da argamassa, diminuindo o avanço da frente de carbonatação ao longo do tempo, mesmo que a cura somente ocorra nas idades iniciais. 581 6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS CARASEK, H. Aderência de argamassa à base de cimento Portland a substratos porosos – avaliação dos fatores intervenientes e contribuição ao estudo do mecanismo da ligação. São Paulo, 1996. Tese (Doutorado) – EPUSP – Universidade de São Paulo. CHASE, G.W. The effect of pretreatments of clay brick on brick-mortar bond strength. In: NORTH AMERICAN MASONRY CONFERENCE, 3rd., Arlington, June 1985. Proceedings. 1985. paper 11-2:11-12. SCARTEZINI, L.M.; CARASEK, H. Uso de solução de cal como substituto do chapisco para alvenarias. In: 80 Concurso Nacional Falcão Bauer de novos materiais, novas ferramentas e novas técnicas para a construção civil. COMAT/CBIC - Comissão de Materiais, 2001 (Premiação 2º lugar na categoria Novas Técnicas). CD-ROM. SCARTEZINI, L.M.B. Influência do tipo e preparo do substrato na aderência dos revestimentos de argamassa: estudo da evolução ao longo do tempo, influência da cura e avaliação da perda de água da argamassa fresca. Goiânia, 2002. Dissertação (Mestrado) – CMEC – Universidade Federal de Goiás. WILSON, M.A.; CARTER, M.A.; HOFF, W.D. British standard and RILEM water absorption tests: A critical evaluation. Matériaux et Constructions, v.32, p.571-578, Jan-Oct 1999. AGRADECIMENTOS Os autores deste trabalho agradecem ao Conselho Estadual de Ciência e Tecnologia de Goiás – CONCITEG pelo financiamento de parte desta pesquisa e as empresas CARLOS CAMPOS e FURNAS pelo auxílio prestado na execução de parte do programa experimental.
