CARACTERÍSTICAS DE ARGAMASSAS DE CAL AÉREA COM DIFERENTES TRAÇOS E TEORES DE METACAULINO SUJEITAS A ASPERSÃO COM ÁGUA POTÁVEL E DO MAR A IDADES JOVENS

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1 Sónia Patrícia Ferreira Robalo Licenciada em Ciências de Engenharia Civil CARACTERÍSTICAS DE ARGAMASSAS DE CAL AÉREA COM DIFERENTES TRAÇOS E TEORES DE METACAULINO SUJEITAS A ASPERSÃO COM ÁGUA POTÁVEL E DO MAR A IDADES JOVENS Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em: Engenharia Civil Perfil de Construção Orientador: Maria Paulina Faria Rodrigues, Professora Associada, Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa Co-Orientador: António Manuel dos Santos Silva, Investigador Auxiliar, Laboratório Nacional de Engenharia Civil Júri: Presidente: Professor Doutor Armando Nunes Antão Arguente: Professora Doutora Cristina Borges Vogal: Professora Doutora Maria Paulina Faria Rodrigues Vogal: Doutor António Santos Silva Julho de 2013

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3 Copyright Sónia Patrícia Ferreira Robalo, FCT/UNL e UNL A Faculdade de Ciências e Tecnologia e a Universidade Nova de Lisboa têm o direito, perpétuo e sem limites geográficos, de arquivar e publicar esta dissertação através de exemplares impressos reproduzidos em papel ou de forma digital, ou por qualquer outro meio conhecido ou que venha a ser inventado, e de a divulgar através de repositórios científicos e de admitir a sua cópia e distribuição com objectivos educacionais ou de investigação, não comerciais, desde que seja dado crédito ao autor e editor.

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5 AGRADECIMENTOS Quero deixar os meus mais sinceros agradecimentos às pessoas e entidades, sem os quais não teria sido possível elaborar esta dissertação, para obtenção do grau de Mestre, em especial: À minha orientadora Professora Doutora Paulina Faria, por todo o empenho, dedicação e disponibilidade ao longo de todo o trabalho experimental bem como toda a partilha de informação e conhecimento. Devo-lhe um especial obrigado pela compreensão que sempre demonstrou durante esta atribulada jornada. Ao meu co-orientador Doutor António Silva pela ajuda e conselhos facultados os quais contribuíram para um melhor trabalho. Aos meus pais, Isidoro e Maria Alice Robalo, pela aposta que fizeram em mim, por todo incentivo, ajuda e sacrifício que me foi facultado ao longo de todo o meu percurso académico. Aos meus colegas Rodrigo Massena e Nuno Felgueiras, por todo o companheirismo ao longo de todo o trabalho experimental. Ao bolseiro Engenheiro Vítor Silva, que sempre se disponibilizou para ajudar no que fosse necessário. Ao meu amigo Marco Pereira, com o qual partilhei todos estes anos de faculdade, que sempre me apoiou e me deu forças para nunca desistir. À minha amiga Isabel Ferreira, que apesar dos poucos anos que nos unem, foi criada uma amizade forte e sem medos, que nos bons e maus momentos esteve presente, e espero que se prolongue por muitos anos. Ao Engenheiro João Guterres pela ajuda e disponibilidade que sempre demonstrou. Por último, obrigado a todos os meus amigos, de Portalegre e de Lisboa, que me apoiaram neste caminho, que sempre acreditaram em mim, mesmo quando eu própria não acreditava, e que me incentivaram para encarar sempre a etapa seguinte.

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7 RESUMO A reabilitação de edifícios tem-se tornado cada vez mais uma área de interesse e importância devido ao estado de degradação em que muitos edifícios se encontram. Um dos aspectos mais importantes na reabilitação de um edifício antigo é a compatibilidade química, física e mecânica, entre o material antigo e o novo. Só desta forma é possivel conseguir uma reabilitação eficaz e sustentável. Foi com esse intuito que se procedeu à realização deste trabalho, em que se pretende avaliar: a influência das condições de cura, através de aspersão diária com água potável ou do mar, procurando simular em laboratório condições semelhantes às que podem ocorrer em exposição natural; a influência da substituição de diferentes percentagens de metacaulino face aos traços de argamassas de cal aérea. A presente dissertação, inserida nos projectos financiados pela FCT-LIMECONTECH e METACAL, apresenta todo o percurso experimental, desde a execução das argamassas de cal aérea com diferentes teores de metacaulino, até aos ensaios que foram realizados a diferentes idades (28,60 e 90 dias) e diferentes condições de cura e a sua apreciação. Os resultados obtidos mostram que as argamassas só de cal, com traço mais forte em ligante 1:3, são as que apresentam melhores resultados de características mecânicas e físicas. As argamassas com teor de 9% de metacaulino, com traço mais próximo da argamassa só de cal (1:3,4), é a que apresenta melhor comportamento entre argamassas com metacaulino. Relativamente às curas, de um modo geral, a cura com aspersão diária com água do mar (S) é que apresenta melhores resultados. Palavras-chave: Reabilitação de edifícios; cal aérea; metacaulino; compatibilidade; cura com aspersão diária; ensaios de caracterização i

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9 ABSTRACT The rehabilitation of buildings has increasingly become an area of interest and importance because of the increasing number of old buildings needing intervention. One of the most important aspects in rehabilitation of old buildings is the chemical, physical and mechanical compatibility between old and new materials. This work pretends to evaluate the influence of curing, with daily spraying with potable water or with sea water, aiming to simulate in laboratory conditions that may occur on natural exposure, and the influence that certain percentages of a metakaolin can have on different traces of lime mortars. This work included in the project FCT- LIMECONTECH METACAL, presents all the experimental route, since the execution of lime mortars with different amounts of metakaolin, lime and sand, till the tests that were performed at different ages (28,60 and 90 days) and its appreciation for different curing conditions. Result shows that mortars only with lime, with 1:3 volumetric proportion, are the best in terms of mechanical and physical characteristics. Mortar with 9% metakaolin (proportion 1:3,4 of lime:sand), which has the closest trace to lime mortars, is the one which presents better behavior between mortars with metakaolin. In terms of curing conditions, the cure with daily spraying with sea water shows better results. Palavras-chave: Building rehabilitation; air lime; metakaolin; compatibility; curing conditions; characterization iii

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11 ÍNDICE RESUMO... i ABSTRACT... iii ÍNDICE DE FIGURAS... vii ÍNDICE DE QUADROS... xi SIMBOLOGIA... xiii 1. INTRODUÇÃO ENQUADRAMENTO OBJECTIVOS E METODOLOGIA ORGANIZAÇÃO DE TEXTO ESTADO DO CONHECIMENTO ARGAMASSAS MATÉRIAS-PRIMAS AREIAS POZOLANAS METACAULINO CAL AÉREA ARGAMASSAS DE CAL AÉREA COM METACAULINO SAIS SOLÚVEIS EXIGÊNCIAS FUNCIONAIS DAS ARGAMASSAS NORMALIZAÇÃO E REQUISITOS MATERIAIS E DESCRIÇÃO DOS PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS MATERIAIS UTILIZADOS PREPARAÇÃO DAS ARGAMASSAS CONDIÇÕES DE CURA CLASSIFICAÇÃO DAS ARGAMASSAS PROGRAMA EXPERIMENTAL COMPOSIÇÃO DAS ARGAMASSAS ANÁLISE GRANULOMÉTRICA DETERMINAÇÃO DA BARIDADE (MASSA VOLÚMICA APARENTE) PREPARAÇÃO DAS ARGAMASSAS ESTADO FRESCO AMASSADURAS DOSAGENS POR AMASSADURA... Erro! Marcador não definido CONSISTÊNCIA POR ESPALHAMENTO PRODUÇÃO, MOLDAGEM E DESMOLDAGEM DOS PROVETES CONDIÇÕES DE CURA CARACTERIZAÇÃO DAS ARGAMASSAS NO SEU ESTADO ENDURECIDO MÓDULO DE ELASTICIDADE DINÂMICO (E) v

12 RESISTÊNCIA À TRACÇÃO POR FLEXÃO (Rt) RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO (Rc) ABSORÇÃO DE AGUA POR CAPILARIDADE SECAGEM POROSIDADE ABERTA (Pab) CARACTERIZAÇÃO QUÍMICA E MINERALÓGICA APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS CARACTERIZAÇÃO DAS MATÉRIAS CONSTITUINTES DAS ARGAMASSAS ANÁLISE GRANULOMÉTRICA BARIDADE RESULTADOS DA CARACTERIZAÇÃO DAS ARGAMASSAS ESTADO FRESCO ENSAIO DE CONSISTÊNCIA POR ESPALHAMENTO RESULTADOS DA CARACTERIZAÇÃO DAS ARGAMASSAS ESTADO ENDURECIDO MÓDULO DE ELASTICIDADE DINÂMICO RESISTÊNCIA À TRACÇÃO POR FLEXÃO EM TRÊS PONTOS RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO ABSORÇÃO DE ÁGUA POR CAPILARIDADE ENSAIO DE SECAGEM POROSIDADE ABERTA ENSAIOS QUÍMICOS E MINERALÓGICOS DRX ATG ANÁLISE COMPARATIVA DE RESULTADOS EVOLUÇÃO DO MÓDULO DE ELASTICIDADE DINÂMICO COM A IDADE E O TIPO DE CURA EVOLUÇÃO DA RESISTÊNCIA À TRACÇÃO POR FLEXÃO COM A IDADE E O TIPO DE CURA EVOLUÇÃO DA RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO COM A IDADE E O TIPO DE CURA EVOLUÇÃO DA POROSIDADE ABERTA COM IDADE E O TIPO DE CURA ANÁLISE POR DRX E POR TGA-DTA COM A IDADE E TIPO DE CURA CONCLUSÕES E DESENVOLVIMENTOS FUTUROS CONCLUSÕES DESENVOLVIMENTOS FUTUROS REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS ANEXOS vi

13 ÍNDICE DE FIGURAS Figura 3.1 Cal aérea Lusical H Figura 3.2 Areia Figura 3.3 Borrifadores Figura 3.4 Argamassas S Figura 3.5 Argamassas P Figura 3.6 Equipamento de ensaio utilizado na Análise Granulométrica (Massena, 2011) Figura 3.7 Recipiente e placa acrílica Figura 3.8 Materiais usados Figura 3.8 Balança de pesagem; homogeneização dos materiais Figura 3.9 Misturadora mecânica; aspecto final da amassadura Figura 3.10 Mesa de espalhamento e cone; aspecto antes das 15 quedas Figura 3.11 Compactador mecânico; molde e acréscimo de molde Figura 3.12 Moldes após compactação (ainda com o excesso); molde preenchido após razamento. 24 Figura 3.13 Moldes dentro de sacos de plástico de polietileno Figura 3.14 Colocação dos provetes num pano sobre a bancada; aspersão dos provetes Figura 3.15 Esquema de obtenção dos provetes para cada ensaio Figura 3.16 Equipamento usado no ensaio de E Figura 3.17 Inicio do ensaio de determinação de R t ; Rotura do provete no ensaio de flexão Figura 3.18 Inicio do ensaio de determinação de R c ; Rotura do provete no ensaio à compressão Figura 3.19 Balança de precisão 0,001g e tina de vidro usada na pesagem dos provetes Figura 3.20 Caixa de plástico com os provetes (caixa aberta); caixa de plástico fechado Figura 3.21 Ensaio de secagem Figura 3.22 Ensaio de porosidade aberta Figura 3.23 Bomba de vácuo Figura 3.24 Balança usada nas pesagens; Pesagem hidrostática Figura 4.1 Curva granulométrica das areias e da mistura (Massena,2011) Figura 4.2 Módulo de elasticidade dinâmico realizado aos 28, 60 e 90 dias e respectivas cura Figura 4.3 Módulo de elasticidade dinâmico da cura S, aos 28,60 e 90 dias Figura 4.4 Módulo de elasticidade dinâmico da cura P, aos 28,60 e 90 dias Figura 4.5 Resistência à tracção por flexão aos 28 e 90 dias Figura 4.6 Resistência à tracção por flexão da cura S, aos 28 e 90 dias Figura 4.7 Resistência à tracção por flexão da cura P, aos 28 e 90 dias Figura 4.8 Resistência à compressão de todas as argamassas, aos 28, 60 e 90 dias Figura 4.9 Resistência à compressão da cura S aos 28, 60 e 90 dias vii

14 Figura 4.10 Resistência à compressão da cura P aos 28, 60 e 90 dias Figura 4.11 Curvas de absorção de água por capilaridade aos 28 dias de todas as argamassas Figura 4.12 Curvas de absorção de água por capilaridade aos 90 dias de todas as argamassas Figura 4.13 Início do ensaio de absorção de água por capilaridade aos 28 dias de todas as argamassas Figura 4.14 Início do ensaio de absorção de água por capilaridade aos 90 dias de todas as argamassas Figura 4.15 Ensaio de absorção de água por capilaridade aos 28 das argamassas da cura S Figura 4.16 Ensaio de absorção de água por capilaridade aos 28 das argamassas da cura P Figura 4.17 Valor assintótico e coeficiente de capilaridade de todas as argamassas aos 28 dias Figura 4.18 Valor assintótico e coeficiente de capilaridade de todas as argamassas aos 90 dias Figura 4.19 Curvas de secagem de todas as argamassas aos 28 dias Figura 4.20 Curvas de secagem de todas as argamassas aos 90 dias Figura 4.21 Curvas de secagem da argamassa A aos 28 e 90 dias Figura 4.22 Curvas de secagem da argamassa B aos 28 e 90 dias Figura 4.23 Curvas de secagem da argamassa C aos 28 e 90 dias Figura 4.24 Curvas de secagem da argamassa D aos 28 e 90 dias Figura 4.25 Curvas de secagem da argamassa E aos 28 e 90 dias Figura 4.26 Taxa de secagem de todas as argamassas aos 28 e 90 dias Figura 4.27 Índice de secagem de todas as argamassas aos 28 e 90 dias Figura 4.28 Porosidade aberta de todas as argamassas aos 28, 60 e 90 dias Figura 4.29 DRX da argamassa A aos 28 dias Figura 4.30 DRX da argamassa B aos 28 dias Figura 4.31 DRX da argamassa C aos 28 dias Figura 4.32 DRX da argamassa D aos 28 dias Figura 4.33 DRX da argamassa E aos 28 dias Figura 4.34 DRX da argamassa A aos 90 dias Figura 4.35 DRX da argamassa B aos 90 dias Figura 4.36 DRX da argamassa C aos 90 dias Figura 4.37 DRX da argamassa D aos 90 dias Figura 4.38 DRX da argamassa E aos 90 dias Figura 4.39 Módulo de elasticidade dinâmico de todas as argamassas das curas H e R aos 28,60 e 90 dias Figura 4.40 Resistência à tracção de todas as argamassas das curas H e R aos 28 e 90 dias Figura 4.41 Resistência à compressão das curas H e R aos 28,60 e 90 dias Figura 4.42 Porosidade aberta das curas H e R aos 28,60 e 90 dias Figura II.1 DRX da argamassa A nas condições de cura S,P e H aos 28 dias viii

15 Figura II.2 DRX da argamassa B nas condições de cura S,P e H aos 28 dias Figura II.3 DRX da argamassa C nas condições de cura S,P e H aos 28 dias Figura II.4 DRX da argamassa D nas condições de cura S,P e H aos 28 dias Figura II.5 DRX da argamassa E nas condições de cura S,P e H aos 28 dias Figura II.6 DRX da argamassa A nas condições de cura S,P e H aos 90 dias Figura II.7 DRX da argamassa B nas condições de cura S,P e H aos 90 dias Figura II.8 DRX da argamassa C nas condições de cura S,P e H aos 90 dias Figura II.9 DRX da argamassa D nas condições de cura S,P e H aos 90 dias Figura II.10 DRX da argamassa E nas condições de cura S,P e H aos 90 dias ix

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17 ÍNDICE DE QUADROS Quadro 2.1 Requisitos mínimos de argamassas de revestimento para edifícios antigos características mecânicas aos 90 dias... 9 Quadro 2.2 Requisitos mínimos de argamassas de revestimento para edifícios antigos características não-mecânicas Quadro 3.1 Identificação e constituintes das argamassas Quadro 3.2 Classificação dos provetes para a cura S e P Quadro 3.3 Ensaios descriminados Quadro 3.4 Traços ponderais e volumétricos das argamassas e relações água/ligante Quadro 3.5 Dosagens por amassadura, UNL 11 provetes... Erro! Marcador não definido. Quadro 4.1 Baridade dos constituintes das argamassas Quadro 4.3 Resultados do ensaio de espalhamento de todas as argamassas Quadro 4.4 Módulo de elasticidade dinâmico e respectivo desvio padrão de todas as argamassas realizado aos 28,60 e 90 dias Quadro 4.5 Resistência à tracção por flexão aos 28 e 90 dias Quadro 4.6 Resistência à compressão aos 28, 60 e 90 dias Quadro 4.7 Valor assintótico e coeficiente de capilaridade de todas as argamassas aos 28 e 90 dias Quadro 4.8 Resultados da taxa e índice de secagem de todas as argamassas aos 28 e 90 dias Quadro 4.9 Valor assintótico e coeficiente de capilaridade de todas as argamassas aos 28 e 90 dias Quadro 4.10 Perdas de massa de todas as argamassas nas condições de cura P aos 28 dias Quadro 4.11 Perda de massa de todas as argamassas nas condições de cura S aos 28 dias Quadro 4.12 Perdas de massa de todas as argamassas nas condições de cura P aos 90 dias Quadro 4.13 Perdas de massa de todas as argamassas nas condições de cura S aos 90 dias Quadro 4.14 Consumo de cal nas reacções químicas e cal livre Quadro 4.15 Perdas de massa de todas as argamassas nas condições de cura H aos 28 dias Quadro 4.16 Perdas de massa de todas as argamassas nas condições de cura H aos 90 dias Quadro 4.17 Consumo de cal nas reacções químicas e cal livre da cura H Quadro I.1 Argamassa A Quadro I.2 Argamassa B Quadro I.3 Argamassa C Quadro I.4 Argamassa D Quadro I.5 Argamassa E Quadro III.1 Módulo de elasticidade dinâmico dos provetes de todas as argamassas, aos 28 dias xi

18 Quadro III.2 Módulo de elasticidade dinâmico dos provetes de todas as argamassas, aos 60 dias Quadro III.3 Módulo de elasticidade dinâmico dos provetes de todas as argamassas, aos 90 dias Quadro III.4 Resistências mecânicas de todos provetes de todas as argamassas, aos 28 e 60 dias Quadro III.5 Resistências mecânicas de todos provetes de todas as argamassas, aos 90 dias Quadro III.6 Porosidade aberta de todos provetes de todas as argamassas, aos 28 e 60 dias Quadro III.7 Porosidade aberta de todos provetes de todas as argamassas, aos 90 dias xii

19 SIMBOLOGIA SIMBOLOGIA DE MATERIAIS: L Cal aérea em pó da Lusical CL90 Mk Metacaulino Argical M 1200S da Imerys S Mistura de areias na proporção volumétrica 1:1,5;1,5: APAS 12: Areia grossa APAS 20: Areia intermédia APAS 30: Areia fina SIMBOLOGIA DAS ARGAMASSAS: A Argamassa de referência, sem metacaulino, ao traço volumétrico 1:3 (ligante:agregado) B Argamassa com 9% de Mk, em substituição parcial de massa de cal, ao traço volumétrico 1:3,4 (ligante:agregado) C Argamassa com 17% de Mk, em substituição parcial de massa de cal, ao traço volumétrico 1:3,7 (ligante:agregado) D Argamassa com 23% de Mk, em substituição parcial de massa de cal, ao traço volumétrico 1:4,1 (ligante:agregado) E Argamassa com 33% de Mk, em substituição parcial de massa de cal, ao traço volumétrico 1:4,8 (ligante:agregado) SIMBOLOGIA DAS CONDIÇÕES DE CURA: S Cura com aspersão de água do mar, directamente recolhida da praia da Costa da Caparica P Cura com aspersão de água potável SIMBOLOGIA DE ENSAIOS E DETERMINAÇÕES: CC coeficiente de absorção de água por capilaridade E módulo de elasticidade dinâmico Esp consistência por espalhamento xiii

20 IS índice de secagem Pab porosidade aberta Rc resistência à compressão Rt resistência à tracção por flexão TS taxa de secagem VA valor assintótico da absorção de água por capilaridade Vv volume de vazios SIGLAS DE ENTIDADES E DOCUMENTOS NORMATIVOS LNEC Laboratório Nacional de Engenharia Civil DEC/FCT UNL Departamento de Engenharia Civil da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa ESTBarreiro/IPS Escola Superior de Tecnologia do Barreiro do Instituto Politécnico de Setúbal IST/UTL Instituto Superior Técnico da Universidade Técnica de Lisboa ASTM American Society for Testing and Materials CEN European Committee for Standardization IPQ Instituto Português da Qualidade ISO International Organization of Standardization MEV Microscópio Electrónico de Varrimento DRX Difracção de Raio X ATG Análise Térmogravimétrica MIEC Mestrado Integrado em Engenharia Civil xiv

21 1. Introdução 1. INTRODUÇÃO 1.1. ENQUADRAMENTO Existe um interesse crescente não só por parte de instituições governamentais como de particulares para a reabilitação do edificado, bem como para a manutenção, não só de edifícios com valor histórico e patrimonial,como da própria construção corrente. Não só é importante a utilização correcta das técnicas como o material utilizado; para isso há que fazer estudos de forma a perceber-se qual o material mais adequado para determinada situação, de modo a que o edifício em causa venha a ter um bom desempenho após intervenção. A durabilidade é uma das grandes preocupações, dado que os edifícios hoje em dia estão mais sujeitos a agressões, que contribuem para um acelerar da degradação. Nos últimos anos assiste-se a um aumento de interesse das investigações sobre as argamassas de cal, devido à sua compatibilidade com suportes antigos, tanto em termos mecânicos como em termos físicos. Em Portugal muitos dos edifícios históricos localizados em zonas costeiras possuem revestimentos que têm por base a cal aérea. Apesar do ambiente marítimo agressivo a que estão sujeitos, estas antigas argamassas têm-se mostrado resistentes e duráveis, no entanto, elas apresentam, muitas vezes, degradação na sua superfície (Veiga et al., 2008). As intervenções baseadas na substituição por novas argamassas que não são de todo compatíveis podem provocar uma degradação prematura e contaminação com sais que anteriormente não existiam (Veiga et al., 2008). No âmbito da reabilitação, os estudos têm revelado a necessidade de se evitar o uso de argamassas à base de cimento portland pois estas são pouco permeáveis ao vapor de água e apresentam módulos de elasticidade demasiado altos, o que faz com que sejam incapazes de se adaptar às deformações das alvenarias e também devido ao facto de este ligante introduzir sais solúveis (Torgal et al., 2010). Uma das grandes vantagens da utilização de argamassas de cal com o uso de pozolanas é o seu menor impacto ambiental, quando comparado com argamassas de cimento, devido ao consumo de energia durante a sua produção e absorção de dióxido de carbono por carbonatação (Velosa et al., 2009). 1

22 1. Introdução As argamassas de cal aérea estão presentes em todos os edifícios antigos portugueses (Faria et al., 2011), motivando a realização de estudos com ou sem adições pozolânicas, pois estas apresentam resultados e comportamentos bastantes satisfatórios face às argamassas de cimento Portland. Algumas pozolanas, como o metacaulino (Mk), que é o utilizado nesta dissertação, são altamente reactivas (Gameiro et al., 2012). Pese embora o facto de existir matéria-prima em quantidade, o Mk, ainda é muito pouco utilizado em Portugal, ao contrário do que acontece em outros países, como os Estados Unidos da América e Inglaterra. As argamassas de cal aérea e metacaulino são ambientalmente mais sustentáveis, devido às temperaturas baixas aquando da sua produção, em comparação com as de outros ligantes (Velosa et al., 2009). O efeito da exposição das argamassas aos iões cloreto e a reacção de carbonatação são dois processos que não podem ser analisados em separado, pois ambos dependem da humidade e temperatura ambiente OBJECTIVOS E METODOLOGIA Pretende-se com o presente trabalho contribuir para o estudo da influência das condições de cura no comportamento e desempenho das argamassas, de cal aérea e metacaulino, em particular sujeitas à aspersão com água do mar e água potável. Esta dissertação vai assim avaliar as características de cinco tipos de argamassas, partindo da argamassa de cal aérea, de traço volumétrico 1:3, e seguindo sucessivamente para traços mais fracos em ligante e em que parte desse ligante é substituído em percentagem crescente por metacaulino. As argamassas são sujeitas a duas curas distintas, por aspersão diária com água potável ou com água do mar, mantendo-se em condições de laboratório condicionadas a 65% de humidade relativa e 23ºC de temperatura. Desta forma pretende-se avaliar as características deste tipo argamassas em função do seu traço ligante: agregado, a influência do teor em metacaulino e a influência da cura, ao longo de idades jovens das argamassas ORGANIZAÇÃO DE TEXTO A actual dissertação está dividida em seis capítulos, sendo o presente capítulo introdutório o primeiro capítulo. No capítulo dois irá ser apresentado o estado do conhecimento, no qual serão tratados assuntos pertinentes para o desenvolver deste trabalho. Irão ser abordadas as matérias-primas utilizadas para a execução de argamassas bem como os ensaios laboratoriais realizados para a caracterização destas. 2

23 1. Introdução No capítulo três é descrito toda a planificação referente ao processo experimental incluindo todos os procedimentos dos ensaios realizados, e a programação destes. No capítulo quatro são examinados todos os resultados, relacionando e equiparando as características mecânicas, físicas e químicas. No capítulo cinco são apresentadas as conclusões do estudo e recomendações/ideias para estudos futuros. Por último as referências bibliográficas e anexos são apresentadas em capítulo autónomo. 3

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25 2. Estado do conhecimento 2. ESTADO DO CONHECIMENTO 2.1. ARGAMASSAS As argamassas de cal aérea possuem um endurecimento bastante lento; no entanto este problema pode ser ultrapassado com a adição de pozolana (Torgal et al., 2010). Uma das questões mais cruciais de forma a melhorar o comportamento das argamassas está relacionado com as condições de cura a que estão sujeitas (Faria et al., 2011). Nas últimas décadas o uso de argamassas de cimento na reabilitação de edifícios antigos tem originado muita patologia (Faria et al., 2011). As argamassas contendo somente cal aérea apresentam melhor compatibilidade com os edifícios antigos, no entanto, devido à sua presa lenta (produzida pela carbonatação do hidróxido de cálcio), não podem ser aplicadas em algumas situações, por exemplo em locais de alta humidade relativa. Para este tipo de casos recorre-se, em geral, a argamassas de cal hidráulica, no entanto estas têm apresentado alguma variabilidade e características semelhantes às dos cimentos, não tendo por isso a compatibilidade necessária com os suportes de alvenaria antiga (Faria, 2004). Devido a estes últimos factos mencionados, uma das opções passa pelo uso de argamassas de ligante aéreo com componentes pozolânicos, por forma a melhorar as características das cais aéreas e melhorar a compatibilização com os suportes antigos MATÉRIAS-PRIMAS AREIAS As areias são os agregados mais utilizados na constituição das argamassas, podendo ser de vários tipos, consoante a sua origem e granulometria. Usualmente a quantidade de ligante a usar pretende ocupar os vazios deixados livres pelos agregados. Assim, é de salientar a importância da influência das dimensões dos agregados, por isso é importante que a curva granulométrica seja extensa, por forma as partículas menores ocuparem os vazios deixados pelas partículas de maior dimensão (Faria, 2012). A porosidade da argamassa é afectada com a utilização de areias com maior volume de vazios, o que exigem um traço mais abundante em ligante (Margalha et al., 2007). A verificação da granulometria do agregado reveste-se de grande importância pois influencia directamente a porosidade, e por conseguinte, as características e durabilidade da argamassa. 5

26 2. Estado do conhecimento A granulometria das areias influencia a quantidade de água necessária para a argamassa adquirir trabalhabilidade, ou seja, quanto maior a quantidade de água menor será a granulometria da areia para todas as argamassas com o mesmo ligante (Botas, 2011) POZOLANAS As pozolanas são adições minerais, usadas desde os tempos dos Gregos e Romanos e que demonstram melhorar a resistência à acção da água e a durabilidade em geral de argamassas de cal aérea. As pozolanas dividem-se entre naturais e artificiais (Veiga et al., 2008). Na sua constituição as pozolanas possuem compostos de sílica e alumina amorfos, os quais reagem com o hidróxido de cálcio dos ligantes em presença de água. Desde o aparecimento do cimento Portland que o uso regular das pozolanas foi um pouco posto de parte (Faria, 2004). As pozolanas naturais são materiais de origem mineral constituídas por rochas que por si só possuem propriedade pozolânicas (não necessitam de tratamento a não ser a sua extracção e moagem). A sua origem pode ser vulcânica ou sedimentar (Faria, 2004). As pozolanas artificiais provêem de rochas sujeitas a tratamento térmico ou são subprodutos industriais (Faria, 2004). Entende-se por reactividade da pozolana a capacidade que a sílica e a alumina amorfa têm de reagir com o hidróxido de cálcio, após contacto com a água. As pozolanas melhoram o comportamento das características mecânicas das argamassas de cal aérea e contribui para um aumento da durabilidade (Velosa et al., 2009 e Faria et al., 2011) METACAULINO O metacaulino (Mk) trata-se de uma pozolana artificial obtida da calcinação, entre os C (Velosa et al., 2009) de argilas caulinítica. Esta pozolana é, em geral, um material muito fino, com uma grande superfície específica o que potencia a actividade pozolânica (Figueiredo, 2010). Algumas das vantagens do uso de metacaulino (Siddique et al., 2009): Aumento da resistência à compressão e flexão; Menor permeabilidade; Aumento da resistência ao ataque químico; 6

27 2. Estado do conhecimento Aumento da durabilidade; Aparecimento de eflorescências reduzido CAL AÉREA De acordo com norma NP EN a cal aérea é constituída por óxidos ou hidróxidos de cálcio (CaO ou Ca(OH) 2 ). Este últimos por contacto com a água e a sua subsequente evaporação, vão endurecendo lentamente ao ar, em contacto com o dióxido de carbono presente na atmosfera. Este ligante é produzido da rocha calcária pura ou de calcários magnesianos, e são sujeitos à temperatura máxima de calcinação de ⁰C, resultando a chamada cal viva (CaO) e dióxido de carbono CO 2. Este processo é chamado calcinação (Faria, 2004). Como a cal viva é um produto que demonstra ser instável, este precisa ser hidratado, e para isso, é imerso ou aspergido com água (extinção da cal viva), originando hidróxido de cálcio (cal apagada - Ca (OH) 2 ). Em argamassas somente de cal aérea o endurecimento ocorre por carbonatação. A carbonatação ocorre pela combinação do Ca (OH) 2 com o CO 2, do ambiente envolvente e da presença e transporte de CO 2 através da argamassa (Faria et al., 2011). Na conservação de edifícios antigos tem-se optado pelo uso de cal aérea ou hidráulica; no entanto, a cal aérea tem-se mostrado inadequada devido à sua dificuldade na secagem e a cal hidráulica inadequadas características mecânicas (Velosa et al., 2009). Espera-se que esta situação possa alterar-se com a entrada em vigor da nova versão da EN 459-1:2010 e um maior rigor na formulação e produção de cais com propriedades hidraúlicas (Faria, 2012). As argamassas de cal aérea necessitam de tempo para que a carbonatação possa ocorrer, por isso a cura aos 28 dias não é a suficiente para ter resultados significativos em ensaios físicos e mecânicos (Veiga et al., 2008). Aos 28 dias ainda não foram atingidas as características mecânicas consideradas reprodutíveis a longo prazo ARGAMASSAS DE CAL AÉREA COM METACAULINO Argamassas de cal com este tipo pozolana utilizada no âmbito desta dissertação, visa conferir o melhoramento das suas propriedades mecânicas e das suas características de comportamento de água (Velosa et al., 2009). O endurecimento de argamassas de cal aérea e metacaulino ocorre não por carbonatação mas também por hidratação. A presença de água é importante para o transporte de dióxido de carbono para a carbonatação e para a hidratação dos componentes da pozolana (Faria et al., 2011). 7

28 2. Estado do conhecimento 2.4. SAIS SOLÚVEIS Um dos grandes problemas na construção é a influência da água e de como esta pode afectar o desempenho do edifício. Tem havido uma especial atenção para o estudo da resistência das alvenarias aos sais, dado que é um factor que influencia a durabilidade dos edifícios históricos (Faria, 2009). A deterioração devido aos sais tem atraído cada vez mais atenção da comunidade científica (Gonçalves, 2007). É importante estudar os efeitos dos iões cloreto e sulfato, pois estes contribuem para uma degradação do edifício, pois provocam alterações sob o ponto de vista químico. Os edifícios antigos estão geralmente sob acção da água, nomeadamente através da capilaridade ascendente ou por problemas de impermeabilização nas coberturas. Essa água pode transportar sais que posteriormente através do ciclo de cristalização/dissolução provocam deficiências nos materiais antigos (Faria et al., 2011). Argamassas com componentes pozolânicos têm melhor resistência ao ingresso dos iões cloreto (Faria, 2009). A resistência mecânica é importante para a resistência de uma argamassa aos cloretos, no entanto, esta pode ser difícil de atingir, podendo ser compensada por uma elevada porometria, de forma a permitir que nos poros os sais cristalizem e se dissolvam sucessivamente (sem que ocorra o desenvolvimento de tensões na argamassa que possam levar à sua rotura) (Faria, 2004). Os sais higroscópicos estão presentes na maior parte dos materiais utilizados na construção, e estes são transportados dissolvidos na água e cristalizam quando esta evapora. Existem dois tipos de cristalização: eflorescências, em que os sais são transportados até à superfície e a sua cristalização sé superficial, e criptoflorescências em que os sais cristalizam no interior do elemento (Faria, 2004) EXIGÊNCIAS FUNCIONAIS DAS ARGAMASSAS Existem requisitos funcionais para as argamassas a aplicar em edifícios históricos, os quais dependem de muitos condicionalismos e exigem características que nem sempre são fáceis de alcançar ou compatibilizar (Faria, 2009). As argamassas devem oferecer uma eficiente protecção aos suportes em que vão ser aplicadas com o objectivo de evitar o desenvolvimento de processos que podem levar à degradação (Faria, 2009). 8

29 2. Estado do conhecimento As argamassas usadas na reabilitação de edifícios em zonas costeiras têm de apresentar uma boa resistência mecânica à erosão proveniente do vento marítimo, bem como à cristalização de sais. Devem ainda apresentar um moderado coeficiente de capilaridade e de módulo de elasticidade e elevada permeabilidade ao vapor de água, de forma a retardar a entrada da água e permitir rápida secagem (Veiga et al., 2008). Devem apresentar uma boa compatibilidade mecânica, física e química com os suportes e ao mesmo tempo atingir um bom comportamento para prevenir a degradação, particularmente no que diz respeito ao ataque de sais solúveis (Faria, 2009). Umas das exigências é que as argamassas não contribuam para a libertação de sais solúveis, pois os edifícios históricos geralmente por si só já os possuem, por isso, as argamassas a serem usadas devem apresentar uma boa resistência aos iões cloreto e sulfato (Faria, 2004) NORMALIZAÇÃO E REQUISITOS Para garantir que a argamassa tenha um bom desempenho, têm sido definidos requisitos mínimos (Veiga et al., 2008) para argamassas de revestimento para edifícios antigos (Quadro 2.1). Por sua vez na norma EN 998-1:2010 (CEN, 2010) foram definidos uma gama de valores, que permitem classificar as argamassas tendo em conta vários parâmetros de caracterização. Uso Reboco exterior Reboco inteiro Quadro 2.1 Requisitos mínimos de argamassas de revestimento para edifícios antigos características mecânicas aos 90 dias Características mecânicas aos 90 dias (MPa) (1) Aderência aos 90 dias (MPa) Rt Rc E Frmax (N) 0,2-0,7 0,4-2, ,2-0,7 0,4-2,5 2-5 Juntas 0,4-0,8 0,6-3, ,1-0,3 Ou rotura coesiva pelo reboco 0,1-0,3 ou rotura coesiva pelo reboco 0,1-0,5 ou rotura coesiva pela argamassa Comportamento às forças desenvolvidas por retracção restringida aos 28 dias (2) G (N.mm) CSAF CREF (mm) < 70 > 40 > 1,5 > 0,7 < 70 > 40 > 1,5 > 0,7 < 70 > 40 > 1,5 > 0,7 (1) e (2) Significado dos parâmetros : Rt Resistência à tracção; Rc Resistência à compressão; E Módulo de elasticidade; Frmax Força máxima devida à retracção restringida; G Energia de rotura por tracção; CSAF Coeficiente de segurança à abertura da primeira fenda; CREF=G/Framax 9

30 2. Estado do conhecimento Quadro 2.2 Requisitos mínimos de argamassas de revestimento para edifícios antigos características não-mecânicas Comportamento à água Uso Ensaios clássicos Ensaio com humidímetro Palma Sd (m) C (kg/m².h 0,5 ) M (h) S (h) H (mv.h) Reboco exterior < 0, > 0,1 < 120 < 16 Reboco interior < 0,1 0,4-2,5 < 120 Juntas < 0, > 0,1 < 120 < 16 (1) Significado dos parâmetros: Sd Espessura da camada de as de difusão equivalente; M Atraso na molhagem; S Período de humedecimento; H Intensidade de molhagem O estabelecimento de requisitos é um instrumento de grande utilidade na avaliação das argamassas, principalmente no que diz respeito a edifícios antigos, a qual deve ser complementada e reavaliada à medida que se vão sendo feitos mais estudos (Faria, 2004). 10

31 3. Materiais e descrição do ensaio experimental 3. MATERIAIS E DESCRIÇÃO DOS PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS Foram realizados provetes de argamassa de cal aérea (40x40x160 [mm 3 ]) com e sem substituição de metacaulino. Estes foram submetidos a duas distintas condições de cura: aspersão com água potável ou aspersão com água do mar. As argamassas foram caracterizadas em alguns ensaios aos 28 e 90 dias e noutros aos 28, 60 e 90 dias. Todo o processo experimental foi desenvolvido em simultâneo com dois colegas do MIEC, Nuno Felgueiras que avaliou as argamassas sujeitas a diferentes humidades relativas (65% e 96%), e Rodrigo Massena em que os provetes estavam sujeitos dois tipos de ambiente natural (ambiente urbano e marítimo) MATERIAIS UTILIZADOS Cal aérea Neste estudo, foi utilizada cal aérea hidratada em pó da marca Lusical - CL90. Durante todo o desenvolvimento experimental houve sempre o cuidado de manter o saco completamente fechado, por forma o material não entrar em contacto com o ambiente exterior. Figura 3.1 Cal aérea Lusical H100 Pozolana Utilizou-se metacaulino de origem francesa Metacaulino Argical M 200 S, em diferentes teores de substituição de cal aérea. Com o saco de pozolana foi tido o mesmo cuidado que se teve com o saco de cal aérea, ou seja, manter o saco muito bem fechado, de forma a estar protegido das humidades do ambiente exterior. 11

32 3. Materiais e descrição do ensaio experimental Areias Com o objectivo de obter uma mistura mais compacta, ou seja, de forma a diminuir o volume de vazios da argamassa foram usadas areias siliciosas da AREIPOR com três granulometrias distintas. As três fracções usadas foram: APAS12, areia grossa; APAS 20, areia de dimensões intermédias e APAS30, areia fina. Na mistura das três fracções foi usado um traço volumétrico de 1 APAS12: 1,5 APAS20: 1,5 APAS30, o qual foi definido no âmbito do projecto FCT-METACAL. Tanto as areias como a mistura destas foram submetidas a ensaios de análise granulométrica e baridade (Ba), ambos realizados no LNEC. Figura 3.2 Areia 3.2. PREPARAÇÃO DAS ARGAMASSAS Foram feitos cinco tipos de argamassas, todas elas com diferente traço e percentagem de substituição (% em massa) de cal aérea (L) por Mk (0, 9, 17, 23 e 33%). A estas foram atribuídas letras para uma melhor organização e identificação consoante o valor de Mk, como se pode observar no Quadro 3.1. Tipo Quadro 3.1 Identificação e constituintes das argamassas Argamassa Identificação Percentagem de metacaulino (Mk) Constituintes Cal aérea (L) A 0 L : areias Cal aérea com substituição parcial de metacaulino B 9 L + 9% Mk : areias C 17 L + 17% Mk :areias D 23 L + 23%Mk : areias E 33 L + 33%Mk : areias 12

33 3. Materiais e descrição do ensaio experimental 3.3. CONDIÇÕES DE CURA As argamassas foram sujeitas a dois tipos de curas, uma em que o provete foi aspergido com água potável (P) e outra com água do mar (S). Todos os provetes eram aspergidos diariamente (excepto fins-de-semana e feriados), em todas as faces, sendo que as duas faces menores eram borrifadas uma vez e as outras quatro faces eram borrifadas duas vezes, de forma a abranger toda a área superficial do provete. Foram utilizados dois borrifadores exactamente iguais, como se pode observar na Figura 3.3, que foram experimentados antes do início da cura, de forma a garantir que a água aspergida incidia sobre a superfície do provete, sem o danificar. Figura 3.3 Borrifadores Os provetes permaneceram numa sala com condições de humidade e temperatura controlada, =65±5% e =23±3ºC. A aspersão dos provetes com água do mar, como é óbvio, tinha que sempre ocorrer fora da sala. Para facilitar esse transporte foram utilizados uns móveis com rodas. Nas respectivas gavetas eram colocados os provetes sobre ripas (Figura 3.4). Relativamente às argamassas destinadas a serem aspergidas com água potável, estas foram colocados nas prateleiras, sobre ripas, numa estante existente na sala. (Figura 3.5) 13

34 3. Materiais e descrição do ensaio experimental Figura 3.4 Argamassas S Figura 3.5 Argamassas P Através destas curas, o objectivo é avaliar a durabilidade de argamassas com o tipo de constituintes já referidos sob a acção da água potável ou da água do mar (contaminação por cloretos) CLASSIFICAÇÃO DAS ARGAMASSAS Para haver uma melhor organização dos provetes dado o seu elevado número foram destinadas siglas consoante o tipo de cura, o tipo de argamassa e a que ensaios estavam destinados. Mais especificamente a primeira sigla designa o tipo de cura, ou seja aspersão por água potável (P) ou água do mar (S); a segunda sigla diz respeito ao tipo de argamassa (A, B, C, D e E) consoante a percentagem de metacaulino e a terceira é referente ao ensaio que está designada. Foi programado realizar os seguintes ensaios: Módulo de elasticidade dinâmico (E); Absorção de água por capilaridade (Cap) e secagem (Sec); 14

35 3. Materiais e descrição do ensaio experimental Resistência à tracção por flexão (Rt) aos 28 e 90 dias, 1 ano e a idade mais avançada; Resistência à compressão (Rc) aos 28 e 90 dias, 1 ano e a idade mais avançada; Porosidade aberta (Pab) aos 28 e 90 dias, 1 ano e idade mais avançada; Análise por Difracção de raios X (DRX); Análise Termogravimétrica e Térmica Diferencial (TGA-DTA). No total foram feitos 21 provetes para cada tipo de argamassa (A, B, C, D e E) e para cada tipo de cura (S e P) para serem ensaiados aos 28 e 90 dias, 1 ano e a idade mais avançada. No quadro 2 pode-se observar a numeração que foi feita para as duas curas. Quadro 3.2 Classificação dos provetes para a cura S e P ENSAIOS ARGAMASSAS E Cap/Sec Rt ;Rc; Pab 28 dias 90 dias 180 dias 1 ano Idade mais avançada A 1,2,3 4,5,6 10,11,12 7,8,9 13,14,15 16,17,18 19,20,21 B 1,2,3 4,5,6 10,11,12 7,8,9 13,14,15 16,17,18 19,20,21 C 1,2,3 4,5,6 10,11,12 7,8,9 13,14,15 16,17,18 19,20,21 D 1,2,3 4,5,6 10,11,12 7,8,9 13,14,15 16,17,18 19,20,21 Dando o exemplo da argamassa CS5; a primeira letra diz respeito ao tipo de mistura, ou seja, significa que houve a substituição de 23% de cal aérea por metacaulino, a segunda letra é referente ao tipo que cura, que neste caso é aspersão com água do mar (S) e o algarismo 5 refere a que ensaio está destinado, que neste caso é o ensaio de absorção de água por capilaridade e ensaio de secagem. Inicialmente não estava nos planos fazer qualquer tipo de ensaios aos 60 dias mas, posteriormente, foi decidida a realização de alguns ensaios a esta idade, com o intuito de obter uma melhor caracterização PROGRAMA EXPERIMENTAL Dadas as exigências de qualidade da construção actual não é somente necessário que este conhecimento seja só científico e experimentalmente consistente, mas também que seja difundido pelos profissionais da área. Dado que são muito recentes os estudos em Portugal realizados em torno do tema abordado nesta dissertação, é algo que ainda está a grande distância de acontecer (Velosa, 2006 e Torgal, 2010). 15

36 3. Materiais e descrição do ensaio experimental Todo o desenvolvimento experimental foi dividido em 3 etapas fundamentais: Etapa 1: Nesta primeira etapa ocorreu a preparação das matérias-primas e misturas com a sua respectiva caracterização através dos ensaios de análise granulométrica e determinação da baridade (Ba). Etapa 2: Na segunda etapa foram realizados os provetes de argamassas com os crescentes valores de metacaulino (Mk). Também foi executado o ensaio de determinação de consistência cujos valores estão em anexo. Após a sua realização e compactação, estes eram dirigidos à sua respectiva cura. Etapa 3: Na terceira etapa os provetes de argamassas endurecidos foram submetidos a ensaios a várias idades. Foram compreendidos ensaios mecânicos, físicos e químicos. Os ensaios realizados são os apresentados no Quadro 3.3. Quadro 3.3 Ensaios descriminados ENSAIOS Mecânicos Físicos Químicos, Mineralógicos e Microestruturas Módulo de Elasticidade Dinâmico - E Resistência à tracção por flexão - Rt Resistência à compressão - Rc Absorção de água por capilaridade Cap Secagem Sec Porosidade aberta Pab Análise por MEV Análise por DRX Análise por TGA-DTA As amostras das argamassas para os ensaios químicos, mineralógicos e estruturais foram encaminhadas para o LNEC, onde investigadores procederam ao seu ensaio COMPOSIÇÃO DAS ARGAMASSAS O traço volumétrico ligante:agregado utilizado nesta dissertação foi diferente para cada argamassa, o qual diminui com o aumento da substituição parcial de cal aérea por metacaulino, sendo 1:3 o traço mais forte e 1:4,8 o traço mais fraco. Este foi calculado a partir do traço ponderal (Quadro 3.4). A areia resulta da mistura de três tipos de areias, mais especificamente na proporção de 1 de APAS10, 1,5 de APAS20 e 1,5 de APAS30. 16

37 3. Materiais e descrição do ensaio experimental Quadro 3.4 Traços ponderais e volumétricos das argamassas e relações água/ligante ARGAMASSA Traço ponderal [CL:Mk:S] Traço ponderal [L:S] Traço volumétrico [L:S] Relação A/L A 1 0, ,0 2,6 B (9% Mk) 1 0, ,4 2,8 C (17% Mk) 1 0, ,7 3,2 D (23% Mk) 1 0, ,1 3,5 E (33% Mk) 1 0, ,8 4,3 Nota: CL Cal aérea; L Ligante (CL+Mk); Mk Metacaulino; S - Areia Para a caracterização das matérias-primas foram executados dois ensaios Análise Granulométrica e determinação da baridade. Estes foram realizados no LNEC, no âmbito do projecto FCT - METACAL, por bolseiros inseridos no projecto. Dado que não haveria muita lógica em os repetir, os valores resultantes dos ensaios foram os usados neste trabalho. De qualquer forma, ambos os ensaios serão descritos em seguida ANÁLISE GRANULOMÉTRICA A análise granulométrica baseia-se na determinação da dimensão das várias partículas que compõem certa amostra. O método utilizado nesta análise é a peneiração, que consiste numa separação das partículas por peneiros com diferentes malhas (Figura 3.6). A escolha das malhas irá depender do tipo de areia que se vai analisar e que precisão se quer atingir. A análise granulométrica foi realizada de acordo com a norma NP EN (IPQ, 2). Figura 3.6 Equipamento de ensaio utilizado na Análise Granulométrica (Massena, 2011) 17

38 3. Materiais e descrição do ensaio experimental Procedimento de ensaio Como qualquer determinação a fazer, deve-se realizar a análise granulométrica sobre uma amostra representativa do agregado, daí terem sido usadas três amostras. Inicialmente as areias foram colocadas numa estufa a 110ºC durante 24 horas até atingirem massa constante. As amostras foram pesadas e colocadas no peneiro com maior dimensão de malha, sendo em seguida sujeitas à peneiração mecânica durante o tempo preciso para a separação das várias partículas. É referido na norma NP EN que A peneiração pode ser considerada completa quando a massa do material retido não se alterar mais de 1,0% durante 1 min de peneiração. Depois da peneiração o material retido em cada um dos peneiros foi pesado, determinou-se a sua respectiva percentagem e traçou-se com estes valores a respectiva curva granulométrica. Este processo foi repetido para as restantes amostras, fazendo depois a média das amostras DETERMINAÇÃO DA BARIDADE (MASSA VOLÚMICA APARENTE) Como foi dito anteriormente, tanto este ensaio como o anterior, foram realizados por bolseiros no LNEC no âmbito do projecto FCT-METACAL, de acordo com a norma NP EN (IPQ, 2002). Este ensaio tem como objecto a determinação da baridade (Ba) dos materiais, com o intuito de estimar qual a quantidade de matéria-prima, em peso, a usar em cada amassadura, conforme o traço volumétrico. O ensaio da baridade só pode ser efectuado com materiais granulares e a sua determinação depende como as partículas estão dispostas dentro do recipiente (balde de baridade). A compactação, granulometria e forma das partículas são factores que influenciam a sua determinação da baridade (Martins, 2010). Procedimento de ensaio Capacidade do recipiente De início o recipiente e a placa acrílica são pesados, individualmente. Para ter conhecimento da capacidade, V, do recipiente, este foi completamente cheio com água, tapando-se logo com a placa cirílica, de maneira impedir a formação de bolhas de ar (Figura 3.7). Em seguida o conjunto recipiente+placa+água foi pesado, retirando o peso do recipiente e placa. Desta forma pode-se, então, determinar a capacidade, V, do recipiente: = 18

39 3. Materiais e descrição do ensaio experimental Sendo que: m Massa da água (g) Massa volúmica da água (g/cm³) Figura 3.7 Recipiente e placa acrílica Determinação da baridade (Ba) Inicialmente a cal aérea foi seca numa estufa à temperatura de 40ºC até atingir massa constante. Posteriormente a cal foi vertida para o recipiente com a ajuda de um funil de sólidos, em que o bordo inferior desde ficou a uma distância de 73mm da superfície do recipiente. Após o enchimento o excesso de material é rasado, com precaução e movimentos lentos, através do uso de uma espátula metálica (Figura 3.8). Por fim, procedeu-se à pesagem de todo o conjunto (recipiente+cal aérea) e determinou-se a baridade. Figura 3.8 Materiais usados Todo este procedimento é igualmente feito tanto para o metacaulino como para as areias, com a diferença que para este último a matéria foi sujeito a uma temperatura de 110ºC e a distância entre o bordo inferior do funil e a superfície do recipiente é de 50 mm, segundo a norma NP EN (IPQ, 2002). 19

40 3. Materiais e descrição do ensaio experimental Este processo foi repetido mais duas vezes, fazendo no fim média dos três valores. A baridade é calculada através da seguinte expressão: Em que: Ba Baridade, em g/cm³ = Massa do recipiente cheio, em g Massa do recipiente vazio, em g V Capacidade do recipiente, em cm³ PREPARAÇÃO DAS ARGAMASSAS ESTADO FRESCO AMASSADURAS Para uma melhor organização foi elaborado todo um plano de produção das argamassas, de forma a optimizar o tempo, para as argamassas serem ensaiadas na altura que era prevista. Toda a execução das argamassas foi realizada em conjunto com os colegas Rodrigo Massena e Nuno Felgueiras, em que cada um tinha os provetes sujeitos a duas condições de cura distintas. Parte dos provetes foram realizados no Departamento de Engenharia Civil da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa e outra parte (uma condição de cura do Rodrigo Massena) no Laboratório Nacional de Engenharia Civil. Foram executados 21 provetes com dimensões de 4x4x16, para cada tipo de argamassa e condição de cura, sendo no total 630 provetes, em que 525 foram realizados no DEC/FCT-UNL, para quatro condições de cura e os restantes 105 foram realizados no LNEC. Devido ao número limitado de moldes e o facto de, no mínimo, os provetes necessitarem de uma semana até serem desmoldados, foi necessário fazer um planeamento para saber quais teriam que ser em primeiro lugar produzidos. Para optimizar o tempo, optou-se por realizar os provetes de 1 a 9, dado que estes iriam ser ensaiados aos 90 dias. Os provetes 1, 2 e 3 foram sujeitos ao ensaio de módulo de elasticidade, 4, 5 e 6 absorção de água por capilaridade e secagem, e por fim os provetes 7,8 e 9 foram sujeitos a ensaios de resistência e porosidade aberta (consultar Quadro 3.2). Numa segunda fase realizaram-se os restantes provetes, do 10 ao 21, que inclui ensaios de resistência aos 28 dias (10,11 e 12), resistência aos 180 dias (13, 14 e 15), resistência a 1 ano (16,17 e 18) e resistência a longa idade (19, 20 e 21). Os procedimentos de ensaio adoptados foram baseados nas normas EN /A1 (CEN, 1998/2006) e EN /A1 (2006), mas como estas estão direccionadas para argamassas com 20

41 3. Materiais e descrição do ensaio experimental cimento, foi necessário proceder a algumas alterações, principalmente no que diz respeito aos tempos da amassadura mecânica das argamassas DOSAGENS POR AMASSADURA As dosagens de todos os materiais, cal aérea, metacaulino, água e os vários tipos de areia a serem usados em cada amassadura, foram previamente calculados no LNEC, no âmbito do projecto FCT-METACAL. Em trabalhos laboratoriais a quantidade de matéria-prima é definida em massa (g), de forma a ter valores mais exactos e permitir a repetibilidade dos ensaios. Em obra esta quantidade é definida através do seu traço volumétrico. Como a cuba existente no DEC/FCT-UNL é de maiores dimensões, foi decidido aproveitar esse facto para aumentar a produção de argamassa em cada amassadura. Desta forma, houve um aumento de 1,5 vezes a quantidade dos materiais calculados no LNEC, permitindo uma diminuição do número de amassadura e a execução de cerca 11 provetes, os quais preenchiam 3 moldes e meio. No Quadro 3.5 estão definidas as quantidades de cada um dos constituintes utilizados em cada amassadura na UNL. ARGAMASSA Quadro 3.5 Dosagens por amassadura, UNL 11 provetes LIGANTES (g) AREIAS (g) TOTAL DE Cal aérea Metacaulino APAS12 APAS20 APAS30 AREIAS (g) ÁGUA (ml) A, sem Mk 360,0-1100,3 1642,4 1622,1 4364,8 960,0 B, Mk9% 307,5 30,8 1161,3 1733,6 1712,1 4606,9 960,0 C, Mk13% 255,0 51,0 1165,5 1739,9 1718,3 4623,7 975,0 D, Mk17% 210,0 63,0 1142,4 1705,3 1684,2 4531,8 945,0 E, Mk33% 150,0 75,0 1111,1 1658,6 1638,1 4407,8 930,0 Inicialmente procedeu-se à pesagem, num tabuleiro, dos constituintes secos: os 3 tipos de areias, seguido a cal aérea e por fim o metacaulino, numa balança de precisão 0,1g (Figura 3.8), conforme o tipo de argamassa a produzir. Há medida que se adiciona o material tirou-se a tara para retornar a zeros (logo de inicio tirou-se a tara do tabuleiro). Em seguida homogeneizou-se com cuidado, para não perder matéria e minimizar a libertação de pó, os materiais no tabuleiro com uma pá e colocou-se a mistura na cuba da misturadora mecânica. Procedeu-se à medição da quantidade de água, necessária para cada argamassa obter a trabalhabilidade apropriada (quantidades previamente determinadas Quadro 3.5), a adicionar em provetes graduados, tendo atenção o erro de paralaxe. 21

42 3. Materiais e descrição do ensaio experimental Coloca-se a misturadora em funcionamento na velocidade lenta durante 2,5 minutos (150s), adicionando a água de forma contínua durante os 15 segundos iniciais da amassadura. Pára-se a mistura ao fim dos 2,5 minutos para se proceder à raspagem das paredes, pá da misturadora e fundo da cuba com o rapa tudo e deixa-se actuar a misturadora durante mais 30 segundos. Figura 3.8 Balança de pesagem; homogeneização dos materiais Figura 3.9 Misturadora mecânica; aspecto final da amassadura CONSISTÊNCIA POR ESPALHAMENTO A consistência por espalhamento tem por base a norma EN /A1/A2 (CEN, 1999/2004/2006), e consiste na influência que determinada quantidade de água tem na argamassada, avaliando a sua trabalhabilidade. Apesar de este ensaio já ter sido realizado no âmbito do projecto FCT-METACAL, a fim se verificar a quantidade necessária de água para cada argamassa, foi decidido em cada amassadura repetir o ensaio de espalhamento para verificar se os valores estavam de acordo com os valores previstos. No projecto anteriormente referido foi usada uma mesa de espalhamento de acordo com a norma referida e chegou-se a resultados de aproximadamente de 150mm. 22

43 3. Materiais e descrição do ensaio experimental No entanto, as mesas de espalhamento usadas no LNEC e na FCT possuem diferenças, sendo que a primeira está de acordo com a actual norma e a segunda não está de acordo com aditamentos à norma (Massena, 2011). Esta será uma das razões justificativas da diferença de resultados observados. Trata-se de um ensaio sensível, o qual pode ser influência por vários factores: mistura dos componentes, acomodação da mistura no molde e ritmo das pancadas na mesa de espalhamento (Botas, 2009). Inicialmente procedeu-se ao humedecimento da mesa de espalhamento, do cone e do varão. Em seguida, de acordo com a EN /A1/A2:1999/2004/2006, o cone foi preenchido em duas camadas de argamassa, cada uma com 10 inserções do varão para eliminação de vazios, sendo o excesso rasado e removido. Retirou-se o cone e rodou-se o equipamento de modo a este dar 15 quedas em 15 segundos. Mediu-se o diâmetro da argamassa em duas direcções opostas e registou-se a média em mm com o auxílio de uma craveira e uma régua. Figura 3.10 Mesa de espalhamento e cone; aspecto antes das 15 quedas PRODUÇÃO, MOLDAGEM E DESMOLDAGEM DOS PROVETES Procedeu-se ao enchimento de moldes prismáticos (40x40x160mm), de acordo com a norma NP EN (IPQ, 2006), havendo uma alteração no número de pancadas. Foram executadas 20 pancadas e não as 60 que estão definidas na norma. Na realização de outro trabalho realizado em paralelo, nos provetes produzidos no LNEC foi usada a compactação manual, sendo que a argamassa foi sujeita a 25 pancadas com um pilão de secção quadrada (Massena, 2011). Antes do preenchimento dos moldes prismáticos (40x40x160mm), estes foram limpos e pincelados interiormente com óleo descofrante, para facilitar a posterior desmoldagem. Procedeu-se à colocação dos moldes no compactador mecânico com um acréscimo de molde, fixando muito bem o molde e este foi preenchido até um pouco mais de metade da sua altura e foi sujeito a uma 23

44 3. Materiais e descrição do ensaio experimental compactação mecânica com 20 pancadas. Em seguida preencheu-se o resto da altura dos moldes, ultrapassando um pouco a altura destes, compactou-se mais uma vez com 20 pancadas. Retirou-se o molde do compactador e rasou-se a superfície com movimento serra com uma pá de pedreiro. Figura 3.11 Compactador mecânico; molde e acréscimo de molde Figura 3.12 Moldes após compactação (ainda com o excesso); molde preenchido após razamento CONDIÇÕES DE CURA Após a realização dos provetes, estes foram colocados dentro de sacos de plástico de polietileno e fechados na forma de balão para não entrarem em contacto com o dióxido de carbono, presa mais lenta (Figura 3.13). Figura 3.13 Moldes dentro de sacos de plástico de polietileno 24

45 3. Materiais e descrição do ensaio experimental Inicialmente todas as argamassas eram para permanecer dentro dos sacos durante 6 dias, no entanto, as argamassas A, sem metacaulino, encontravam-se frescas e sem resistência suficiente para serem desmoldados. Como não foi possível proceder à sua desmoldagem, os sacos foram abertos e permaneceram assim durante 24 horas. No entanto, como passado este tempo as argamassas não adquiriram a resistência necessária, os moldes acabaram por ser retirados dos sacos e colocados em contacto com o ambiente do laboratório, tendo permanecido nestas condições mais 7 dias, sendo somente desmoldados no total ao fim de 13 dias. Depois de desmoldados foram identificados com as letras da respectiva argamassa, cura e o número respeitante ao ensaio a que estavam destinados, e foram colocados durante 24 horas numa sala com humidade elevada (± 95%). Seguidamente foram colocados numa sala com condições de humidade (65±5%) e temperatura (23±3ºC) controladas. Os provetes foram sujeitos a aspersão com água do mar (S) e com água potável (P) todos os dias, excepto aos fins-de-semana e feriados. Os provetes da cura S foram colocados em carrinhos para transportar para fora da sala, pois a aspersão não podia ser realizada dentro da sala condicionada, para não contaminar os materiais nessa sala e os da cura P foram colocados em estantes. Os provetes de ambas as curas estavam sobre ripas. O aspersor teria que estar a cerca de 15 cm do provete, no entanto, como é difícil respeitar concretamente essa distância e dado o elevado número de provetes, a distância variava entre os 10 e 15 cm. Inicialmente, na primeira vez que ocorreu a aspersão, pegava-se no provete e ia-se rodando o próprio na mão, mas houve um deles que se partiu. Como foi notada a facilidade com que os provetes iam perdendo material e para minimizar o manuseio destes, optou-se por colocar um pano na bancada, colocar os provetes, aspergi-los nas 5 faces e por último rodar os provetes e aspergir a face que ficava em falta; e por fim colocá-los nos respectivos lugares. Figura 3.14 Colocação dos provetes num pano sobre a bancada; aspersão dos provetes 25

46 3. Materiais e descrição do ensaio experimental 3.8. CARACTERIZAÇÃO DAS ARGAMASSAS NO SEU ESTADO ENDURECIDO GENERALIDADES Como já foi referido anteriormente antes dos ensaios a realizar os provetes eram colocados 24 horas na sala climática, não sendo aspergidos, por forma a atingirem condições uniformes. Para cada ensaio foram utilizados 3 provetes, sendo que os resultados são fruto da média destes. Na Figura 3.15 está apresentada a metodologia da obtenção dos provetes. Módulo de elasticidade dinâmico Resist. à tracção por flexão Resist. à tracção por flexão (28,60,90 dias) (28 dias) (90 dias) Resist. à compressão Resist à compressão Resist. à compressão Capilaridade \ (28 dias) (60 dias) (90 dias) (90 dias) Porosidade aberta Ensaios químico Porosidade aberta Ensaios químicos Porosidade aberta Ensaios químicos e mineralógico e mineralógico e mineralógico Figura 3.15 Esquema de obtenção dos provetes para cada ensaio MÓDULO DE ELASTICIDADE DINÂMICO (E) O ensaio módulo de elasticidade dinâmico foi baseado na norma NP EN (IPQ, 2006) utilizando um equipamento específico ZEUS Resonance Meter, a qual está definida para provetes de pedra natural e é baseada na determinação da frequência de ressonância longitudinal através de um equipamento que emite vibrações. A existência de um elevado teor de água instabiliza o resultado do ensaio (Faria, 2004). O módulo de elasticidade, também conhecido como módulo de Young, é uma medida de rigidez dos materiais e é caracterizado pela inclinação da tangente à curva tensões-deformações, a esforços provocados por cargas a grande velocidade (Rodrigues, 2010). 26

47 3. Materiais e descrição do ensaio experimental Inicialmente procedeu-se à pesagem de cada provete numa balança de precisão 0,1g. Em seguida os provetes foram colocados num suporte e a sua massa e suas dimensões inseridas num programa próprio. Das extremidades dos provetes prismáticos aproximam-se a fonte emissora e a unidade de recepção. Para cada provete, geralmente, são feitas quatro medições, colocando de forma alternada a fonte emissora em cada uma das extremidades (Faria, 2004). O programa calcula automaticamente o E, através da seguinte expressão (Botas, 2009): =(2 ) 10 Em que: l - comprimento do provete (m); f - frequência de ressonância longitudinal (Hz); p - massa volúmica do material (N/ m 3 ); g - aceleração da gravidade (9,81 m/s 2 ) Figura 3.16 Equipamento usado no ensaio de E RESISTÊNCIA À TRACÇÃO POR FLEXÃO (Rt) O ensaio de resistência à tracção por flexão em três pontos foi realizado aos 28 e 90 dias, de acordo com a norma EN :1999/A1:2006 (CEN, 1999/2006), a 3 provetes, fazendo posteriormente a média destes. Todos os ensaios de Rt foram feitos no laboratório do IST/UTL, embora nos estudos que decorreram em paralelo (Massena, 2011 e Felgueiras, 2011) parte dos ensaios foram realizados no ESTBarreiro/IPS e no LNEC. Este facto deve ser tomado em conta quando se fizer comparação de resultados. 27

48 3. Materiais e descrição do ensaio experimental O ensaio consiste na aplicação de uma carga a meio vão do provete, registando-se o seu valor em que este sofreu a rotura e calcula-se a sua resistência. No ensaio foi utilizado uma carga de 10 kn e o equipamento de ensaio DigiMess M-10. Procedeu-se à colocação do provete na prensa (horizontalmente), de forma que a força aplicada fosse a meio deste. A face superior teria que ser a face livre que ficou na moldagem. Foi aplicada uma força a qual aumentou de forma gradual até à rotura e registou-se esse valor e procedeuse ao cálculo de Rt. O cálculo de resistência à tracção por flexão em 3 pontos é dado pela seguinte expressão: Em que: Rt - resistência à tracção por flexão (MPa); =1,5 F f - carga de rotura à tracção por flexão (N); L - distância entre os dois apoios que suportam o provete (mm); b - espessura do provete (mm); d2 - profundidade do provete (mm). Figura 3.17 Inicio do ensaio de determinação de R t ; Rotura do provete no ensaio de flexão RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO (Rc) A resistência à compressão, bem como a resistência à flexão e módulo de elasticidade são dos mais importantes factores que influenciam a durabilidade e a capacidade que as argamassas têm de proteger os suportes (se os valores forem muito elevados) (Martins, 2010). As resistências mecânicas são dos mais importantes factores que influenciam a durabilidade das argamassas. Por isso, em muitos estudos experimentais a resistência à tracção por flexão em três pontos e a resistência à compressão são geralmente estudadas. São também um dos factores que podem pôr em causa a capacidade das argamassas para efectivamente protegerem os suportes (se demasiado elevadas). 28

49 3. Materiais e descrição do ensaio experimental O ensaio de resistência à compressão foi realizado aos 28, 60 e 90 dias de acordo com a norma EN :1999/A1:2006 (CEN, 1999/2006), tendo sido realizados a 3 provetes, fazendo posteriormente a média destes. Inicialmente estava previsto realizar este ensaio só aos 28 e 90 dias, mas, posteriormente, decidiu-se realizar aos 60 dias com metade do provete que sobrou do ensaio de resistência à tracção por flexão aos 28 dias. Após este último ensaio, os meios provetes voltaram para as respectivas curas. No momento da aspersão todas as faces eram aspergidas excepto a face onde tinha ocorrido a rotura. Todos os ensaios de Rt foram feito no laboratório do IST, embora que nos estudos que decorreram em paralelo (Massena, 2011 e Felgueiras, 2011) parte desde foram realizados no ESTBarreiro/IPS e no LNEC. Este facto deve ser tomado em conta quando se fizer comparação de resultados. O ensaio consiste na aplicação de um dispositivo de compressão, registando-se o valor em que este sofreu rotura e calcula-se a sua resistência. No ensaio foi utilizado uma carga de 10 kn e o equipamento de ensaio DigiMess M-10. Procedeu-se à colocação do provete na presa (horizontalmente), de forma que a face superior ficasse livre que ficou na moldagem. Em seguida foi aplicada uma força a qual aumentou de forma gradual até à rotura e registou-se esse valor e procedeu-se ao cálculo de Rc. A resistência à compressão (MPa) é obtida dividindo a carga de rotura à compressão (N) pela seção de contacto (40x40 mm2). Figura 3.18 Inicio do ensaio de determinação de R c ; Rotura do provete no ensaio à compressão 29

50 3. Materiais e descrição do ensaio experimental ABSORÇÃO DE AGUA POR CAPILARIDADE O ensaio tem como objectivo determinar a capacidade que a argamassa tem em absorver água por capilaridade. Segundo Botas (Botas, 2009), A capilaridade é definida como a penetração de um líquido (geralmente água) na argamassa por efeito da tensão superficial gerada no interface água-ar-parede do poro. Depende essencialmente da quantidade, dimensão e conectividade dos poros. Este ensaio é importante quando se pretende conhecer o comportamento das argamassas face à água e, por exemplo, em relação à resistência ao gelo-degelo (Martins, 2010). Especialmente quando as faces laterais dos provetes não são impermeabilizadas, este ensaio deve decorrer num ambiente saturado para se poder quantificar a massa de água absorvida, sem que ocorra evaporação da mesma. (Felgueiras, 2011). O ensaio de absorção de água por capilaridade foi realizado aos 28 e 90 dias de acordo com as normas EN (CEN, 2002) e EN (CEN, 2009), tendo sido realizados a 3 provetes para cada tipo de argamassa e condição de cura, fazendo posteriormente a média destes. Aos 28 dias foram utilizados provetes inteiros e aos 90 dias meios provetes, e os ensaios foram realizados no DEC/FCT- UNL numa sala em ambiente controlado (temperatura de 23 ± 3 C e humidade relativa de 65 ± 5%). Como os provetes para este ensaio necessitavam de ter massa constante, então foram colocados numa estufa durante 48 horas a 60ºC (variação de massa inferior a 0,1% no espaço de 24 horas). Como é um ensaio que demora muito tempo (cerca de 7 horas no primeiro dia), era sempre aconselhável começar cedo. Com os resultados obtidos e após fazer a média dos 3 provetes, traça-se um gráfico, chamada curva de absorção capilar, do qual se tira o valor assintótico (Va) que é a quantidade máxima de água absorvida por unidade de área da base do provete, e o coeficiente de capilaridade (CC), que é dado pela inclinação do segmento de recta do troço inicial. Interessam valor baixos de CC mas também de Va (Martins, 2010). Dá-se como terminado este ensaio quando as diferença entre as duas pesagens fosse inferior a 1%. Como já referido, antes do ensaio os provetes foram colocados num estufa a 60 º C até atingirem massa constante, durante 48h. Os tabuleiros foram preparados e colocados numa caixa estanque, colocando um manta impermeável e com a ajuda de um nivelador com bolha de ar verificouse a planeza do tabuleiro. Este foi preenchido com cerca de 5 mm de lâmina de água, mantendo-se esta altura ao longo de todo o ensaio, rectificando sempre que necessário com um esguincho. Em seguida, utilizando uma balança de precisão 0,001g procedeu-se à pesagem de cada provete sobre uma tina de vidro, o registo do seu valor e volta-se a colocar no tabuleiro (fechando a caixa), segundo uma determinada ordem. Ao fim de 5 minutos faz-se uma nova pesagem segundo a ordem estabelecida e coloca-se novamente no tabuleiro. 30

51 3. Materiais e descrição do ensaio experimental O procedimento anterior foi executado novamente aos 10min, 15min, 30min, 1h, 2h, 3h, 5h, 7h, e depois de 24 em 24 horas até que a diferença entre as duas pesagens fosse inferior a 1%; Para cada pesagem efectuada, calculou-se a quantidade de água absorvida por unidade de superfície, que é dada pela seguinte equação; = m Em que: m - quantidade de água absorvida, por unidade de superfície no tempo i, em kg/m 2 ; mi - quantidade de água absorvida, no instante ti, em kg/m 2 ; m 0 - massa do provete seco, no instante t 0, em kg; S secção, em m 2, do provete em contacto com a água (40x40mm). Cuidados a ter no ensaio Nivelamento da caixa com auxílio de tijolos e o nivelador com bolha de ar; Atenção regular ao nivelamento caixa; Repor a lâmina de água sempre que esta se localize abaixo do nível dos 5 mm com o esguincho, sem que esta água atinja os provetes; Fechar sempre a tampa da caixa; Ao fazer as pesagens, deve-se pegar os provetes com muito cuidado e abaixo de metade da altura do provete, pois estes apresentavam-se muito frágeis, principalmente quando já se encontravam muito saturados; Na balança colocar uma tina de vidro e sobre ela colocar o provete, de modo a que nenhum material ficasse na balança; Antes da pesagem deve-se sacudir ligeiramente o provete, de forma a cair uma gota, devido ao excesso de água presente; Devido ao facto de no início se ter que fazer muitas pesagens em pouco tempo (havia sempre um grande número de provetes), foi necessário 2 pessoas para realizar este ensaio; Tentar ao máximo cumprir o tempo em que se deve fazer as pesagens. 31

52 3. Materiais e descrição do ensaio experimental Figura 3.19 Balança de precisão 0,001g e tina de vidro usada na pesagem dos provetes Figura 3.20 Caixa de plástico com os provetes (caixa aberta); caixa de plástico fechado SECAGEM O ensaio de secagem foi realizado imediatamente a seguir ao ensaio de absorção de água por capilaridade, ou seja, a última pesagem do ensaio de capilaridade era a primeira do ensaio de secagem. O ensaio de secagem foi realizado aos 28 e 90 dias, tendo sido realizados a 3 provetes para cada tipo de argamassa e condição de cura, fazendo posteriormente a média destes. Aos 28 dias foram utilizados provetes inteiros e aos 90 dias meios provetes, e os ensaios foram realizados no DEC/FCT- UNL numa sala em ambiente controlado (temperatura de 23 ± 3 C e humidade relativa de 65 ± 5%). É considerado mais representativo quando as argamassas estão sujeitas a uma imersão parcial em que as paredes ficam húmidas do que imersão total (Martins, 2010). Com os resultados obtidos e após fazer a média dos 3 provetes, traça-se um gráfico que traduz a curva de secagem que relaciona o teor de secagem em função da raiz quadrada do tempo. Também foi calculado o índice de secagem que permite saber a rapidez de secagem de cada tipo de argamassa. Por outro lado o índice de secagem permite aferir qual a rapidez de secagem de cada argamassa, sendo que quanto menor o índice maior é a rapidez (Martins, 2010). 32

53 3. Materiais e descrição do ensaio experimental Os provetes (saturados) foram retirados da caixa estanque, pesados numa balança de precisão 0,001g sobre uma tina de vidro, e colocados sobre uma rede plástica. Procedeu-se à pesagem de cada provete sobre a tina de vidro, registando o seu valor e colocados na rede (permite a circulação de ar), segundo uma determinada ordem. Ao fim de 1 hora faz-se uma nova pesagem segundo a ordem estabelecida e colocou-se novamente no geotêxtil. O procedimento anterior foi executado novamente ao fim de 2h, 3h, 4h, 5h, 6h e 7h, e depois de 24 em 24 horas até que os provetes atingissem a massa com que iniciaram o ensaio de capilaridade. Para cada pesagem efectuada, calculou-se o teor em água, que é dado pela seguinte equação; = m 100% Em que: W t - quantidade teor em água, em %; m i - massa do meio provete no instante t, em kg; m 0 - massa do meio provete seco em estufa, em kg; O índice de secagem, IS, é calculado tendo como base na equação abaixo sugerida por Brito (Brito, 2009): i=n (t i -t i-1 ) w i-1+w i i=1 IS= 2 w máx t f Em que: IS índice de secagem; t i tempo de ensaio i, em horas t f tempo final do ensaio, em horas w i teor em água no interior do provete no instante i, em % relativamente à massa seca w máx teor em água inicial, em % relativamente à massa seca 33

54 3. Materiais e descrição do ensaio experimental Figura 3.21 Ensaio de secagem Foi calculado a taxa de secagem (TS), a qual foi obtida através do declive com a horizontal do troço recto inicial da curva de secagem com o teor em água, em função do tempo POROSIDADE ABERTA (Pab) O ensaio tem como objectivo determinar porosidade de parte dos provetes que resultaram do ensaio de determinação das resistências à compressão, aos 28, 60 e 90 dias de idade de cura. O ensaio de porosidade aberta (Pab) foi realizado de acordo com as normas EN 1936 (CEN, 1999), mas com algumas alterações pois esta norma diz respeito a provetes de pedra natural, então foi adoptado para argamassas de cal. Na altura do ensaio os provetes já se encontravam com massa constante, já que após o ensaio de compressão estes foram colocados em tabuleiros, numa estufa a 60ºC. As argamassas de cal aérea apresentam uma elevada porosidade, sendo que esta característica é importante devido à carbonatação que requer a introdução de dióxido de carbono no interior da argamassa (Faria, 2004). Inicialmente procedeu-se à limpeza do material solto dos provetes, pesando em seguida numa balança de precisão de 0,01g. Colocaram-se as amostras no excicador em forma espiral segundo uma determinada ordem e de modo que não tivessem contacto com as paredes do mesmo. A tampa do exsicador é colocada (verificar se está bem selada) e liga-se da bomba de vácuo, de forma a diminuir a pressão dentro do exsicador até um valor programado (20 Torr). Os provetes ficaram durante 24h neste ambiente para diminuir o ar contido nos poros. Passadas estas horas introduziu-se a água no espaço mínimo de 15 minutos, até os provetes ficarem submersos mas com o cuidado de ser abaixo da saída do ar. Permaneceram mais 24 horas nas condições anteriormente referidas, e após este tempo a bomba foi desligada permitindo a entrada do ar de forma gradual. Passado 72h procedeu-se à pesagem hidrostática e saturada dos provetes na ordem contrária à inicial, sendo que procedia-se em primeiro lugar à pesagem hidrostática num dispositivo, constituído 34

55 3. Materiais e descrição do ensaio experimental por uma caixa de plástico e uma rede, que era colocada sob a balança de precisão 0,01g. Seguidamente fez-se a pesagem saturada, intercalando sempre as pesagens. Os provetes eram colocados num tabuleiro sobre um pano húmido de forma a retirar a água mais superficial. Figura 3.22 Ensaio de porosidade aberta Figura 3.23 Bomba de vácuo Figura 3.24 Balança usada nas pesagens; Pesagem hidrostática 35

56 3. Materiais e descrição do ensaio experimental A porosidade aberta, Pab, foi calculada tendo como base a seguinte equação: Em que: = 100 Pab porosidade aberta (%) m 3 massa do provete seco (g); m 2 - massa hidrostática do provete (g); m 1 massa saturada do provete (g) CARACTERIZAÇÃO QUÍMICA E MINERALÓGICA Esta caracterização foi feita aos 28, 60 e 90 dias, tendo sido realizada no LNEC por um químico especializado, no âmbito do projecto FCT-METACAL. As partes dos provetes entregues para análises provieram do ensaio de resistência à compressão nas idades de cura mencionadas, as quais foram secas e colocadas em sacos estanques e devidamente identificadas. Foram realizadas 2 análises: Análise mineralógica por difracção de raio X (DRX); Análise Termogravimétrica (ATG). Procedimento de ensaio Colocação das amostras em estufa ventilada a 40 º C durante no mínimo de um dia, sendo seguidamente colocadas num exsicador até serem realizados os ensaios, de forma a não ganhar humidade; Retira-se parte da amostra para a análise MEV (não vai ser abordado) colocando-a num saco próprio estanque; Para a análise DRX foram utilizados dois procedimentos diferentes: - Fracção fina: material fino enriquecido na pasta do ligante e que foi obtido da desagregação de uma porção de amostra com o auxílio de um martelo de borracha; - Amostra global: moagem global da argamassa até granulometria inferior a 106 µm (auxilio de um almofariz e peneiro de malha a 106 µm). Para a análise ATG utilizou-se a amostra global anterior, sendo que esta foi colocada num saco estanque antes deste ensaio. 36

57 4. Apresentação e análise dos resultados 4. APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS No presente capítulo são apresentados os resultados obtidos de todos os ensaios realizados e está dividido em quatro partes. A primeira parte é referente à caracterização das matérias-primas utilizadas neste trabalho, na segunda parte são exibidos os resultados da caracterização das argamassas no seu estado fresco, na terceira parte são apresentados os resultados da caracterização das argamassas no seu estado endurecido, e por último é realizada uma análise comparativa com os resultados obtidos da dissertação de Nuno Felgueiras (Felgueiras, 2011) em que argamassas semelhantes foram sujeitas a cura nas mesmas condições ambiente das utilizadas na presente dissertação mas sem a aspersão diária e a cura em condições de mais elevada humidade relativa. Os resultados apresentados da caracterização de argamassas no seu estado endurecido são a média de valores de três provetes CARACTERIZAÇÃO DAS MATÉRIAS CONSTITUINTES DAS ARGAMASSAS ANÁLISE GRANULOMÉTRICA Foi utilizada uma mistura das areias APAS12, APAS20 e APAS30 com a proporção 1:1,5:1,5, respectivamente. Os resultados referentes à análise granulométrica das areias e da mistura são representados sob forma de uma curva, chamada de curva granulométrica, que se pode observar na Figura 4.1. Figura 4.1 Curva granulométrica das areias e da mistura (Massena,2011) 37

58 4. Apresentação e análise dos resultados Ao observar a Figura 4.1 pode-se concluir que a curva granulométrica da mistura de areias apresenta uma maior variedade de dimensões de partículas que a de cada areia separada e, daí poder se dizer que resulta numa areia melhor graduada. Quanto ao módulo de finura, constatou-se, tal como já era visível, que a areia APAS 12 apresenta uma granulometria mais grossa (3,03), seguindo-se as areias APAS20 (2,55) e APAS30 (1,78), respectivamente. A mistura apresentou um módulo de finura bem superior às areias individuais (5,00) BARIDADE No Quadro 4.1 pode-se observar os valores de baridade de todos os constituintes das argamassas, cujo ensaio foi realizado com base em três amostras para cada material Quadro 4.1 Baridade dos constituintes das argamassas LIGANTES AREIAS MATERIAL BARIDADE (g/cm³) Cal aérea 0,362 Metacaulino 0,294 APAS12 1,412 APAS20 1,405 APAS30 1,388 Mistura areias 1,463 Analisando o Quadro 4.1 verifica-se que a mistura de areias é a que possui um valor de baridade maior, o que era esperado, já que na sua constituição existem areias com partículas de várias dimensões, que vão preenchendo os vazios umas das outras. Também se observa que o metacaulino apresenta uma baridade menor que a de cal aérea RESULTADOS DA CARACTERIZAÇÃO DAS ARGAMASSAS ESTADO FRESCO ENSAIO DE CONSISTÊNCIA POR ESPALHAMENTO O ensaio de espalhamento foi feito para todas as amassaduras realizadas no laboratório do DEC/FCT-UNL. Para as argamassas utilizadas, o valor definido para um espalhamento adequado foi de 150±10 mm, de acordo com o último complemento da norma EN /A1/A2 (CEN, 2006).O Quadro 4.2 apresenta valores da quantidade de água utilizada, o espalhamento médio de cada tipo de argamassa e o seu respectivo desvio padrão e a relação água/ligante. 38

59 4. Apresentação e análise dos resultados Em anexo (Anexo I) encontram-se os valores do ensaio de espalhamento referente a cada amassadura de todas as argamassas de modo mais detalhado. Quadro 4.2 Resultados do ensaio de espalhamento de todas as argamassas ARGAMASSA Quantid. De água (ml) Esp. Médio (mm) Desvio padrão (mm) Relação A/L A, sem Mk 960,0 132,2 4,3 2,6 B, Mk9% 960,0 127,1 2,4 2,8 C, Mk13% 975,0 130,1 5,5 3,2 D, Mk17% 945,0 133,4 5,9 3,5 E, Mk33% 930,0 133,1 1,3 4,3 Como se pode observar no quadro acima os valores de espalhamento das cinco argamassas apresentam valores inferiores aos que se esperava. No entanto, as argamassas apresentavam-se trabalháveis e, como se pode constatar não existe uma variação significativa na gama de valores para cada tipo de argamassa. O valor mais díspar que se obteve foi na argamassa D, em que se obteve um valor de espalhamento de 133,44 mm com um desvio padrão de 5,9 mm. Verifica-se que à medida que a quantidade de metacaulino aumenta, a água diminui. As argamassas realizadas no LNEC, no âmbito de um estudo paralelo a este, os valores obtidos no ensaio por espalhamento foram os expectáveis (150±10 mm). Este resultado deve-se ao facto de os equipamentos utilizados no LNEC estarem de acordo com a mais recente versão da norma EN (CEN (1999/2004/2006)), enquanto na FCT-UNL os equipamentos ainda estão calibrados com a versão anterior da norma (Massena, 2011) RESULTADOS DA CARACTERIZAÇÃO DAS ARGAMASSAS ESTADO ENDURECIDO No âmbito desta dissertação, como foi referido no capítulo 3, a caracterização das argamassas foi feita realizando os seguintes ensaios: módulo de elasticidade dinâmico, resistência à tracção por flexão em três pontos, resistência à compressão, absorção de água por capilaridade, secagem, porosidade aberta, análise por DRX e TGA/DTA. Estes ensaios permitiram uma avaliação da durabilidade e da evolução de argamassas com as características já mencionadas. 39

60 4. Apresentação e análise dos resultados MÓDULO DE ELASTICIDADE DINÂMICO Os ensaios de módulo de elasticidade, tal como já foi referido, foram realizados aos 28, 60 e 90 dias. A partir da desmoldagem e depois de ser retirado o polietileno que os envolvia, os provetes de argamassas a ensaiar foram colocados numa sala com condições de humidade (65±5%) e temperatura (23±3ºC) controladas, e só não foram aspergidos no dia anterior ao respectivo ensaio. No Anexo II (Quadro III.1 ao Quadro III.3) são apresentados os resultados dos ensaios de módulo de elasticidade dinâmico de todos os provetes de todas as argamassas, aos 28, 60 e 90 dias. No Quadro 4.3 são apresentados os valores médios de módulo de elasticidade consoante o tipo de argamassa e condição de cura, bem como o seu desvio padrão. Quadro 4.3 Módulo de elasticidade dinâmico e respectivo desvio padrão de todas as argamassas realizado aos 28,60 e 90 dias Média E [MPa] Dv. Padrão [MPa] Tipo de Argamassa 28 dias 60 dias 90 dias 28 dias 60 dias 90 dias AS AP BS BP CS CP DS DP ES EP Este ensaio permite avaliar a deformabilidade da argamassa. A diminuição do valor do módulo de elasticidade corresponde a um aumento da sua uma capacidade de se deformar. Este ensaio também nos auxilia na avaliação das resistências mecânicas, a obter por ensaio destrutivo. Para uma melhor análise comparativa, na Figura 4.2. são apresentados, em forma de gráfico, os valores do módulo de elasticidade dinâmico aos 28, 60 e 90 dias. Desta forma será possível, de uma forma mais expedita, visualizar a evolução dos resultados ao longo da idade de cura. 40

61 4. Apresentação e análise dos resultados E [MPa] dias 60 dias 90 dias 1 0 S P S P S P S P S P A B C D E Figura 4.2 Módulo de elasticidade dinâmico realizado aos 28, 60 e 90 dias e respectivas cura Ao observar a Figura 4.2 verifica-se que as argamassas A são as que revelam maiores valores de módulo de elasticidade dinâmico e, excepto no caso da argamassa B, os valores da argamassa em cura com aspersão de água do mar (S) são mais elevados que os das argamassas em cura com aspersão com água potável (P) nas três idades. Aos 90 dias não houve uma evolução significativa de valores, sendo os resultados na mesma ordem que os valores dos 60 dias. A argamassa B, que possui 9% de Mk, apresentou valores mais baixos que a argamassa A, aos 28 dias. Tal pode ter acontecido por ainda não ter ocorrido na totalidade a reacção pozolânica, no entanto aos 60 dias, apesar de os valores terem aumento sensivelmente para o triplo, continuaram a ser inferiores aos da argamassa A. Na argamassa C, com 13% de Mk, verifica-se que em ambas as curas ocorreu um aumento dos 28 para os 60 dias, chegando a valores perto dos 2 MPa, diminuindo posteriormente aos 90 dias. É de realçar que as argamassas CS e CP foram realizadas em semanas diferentes. Os resultados da análise da argamassa D, com 23% de Mk, mostram que ocorreu uma diminuição do módulo de elasticidade dinâmico ao longo das idades de cura e para ambas as condições de cura, o que não é totalmente compreensível. É de notar o valor elevado da argamassa D aos 28 dias, que comparativamente com a argamassa B e C é bastante mais elevado. 41

62 4. Apresentação e análise dos resultados A argamassa E foi a que obteve resultados mais baixos aos 60 e 90 dias comparativamente às outras argamassas, algo que já era de esperar, pois ao longo dos ensaios observou-se que eram bastante frágeis. Estes baixos resultados levam a crer que esta não será q melhor solução face aos resultados apresentados. Para as argamassas de revestimento com 90 dias de idade os valores recomendados para o E variam entre os 2 e 5 MPa (Santos et al., 2012). Somente as argamassas A e B, em ambas as curas, respeitam este intervalo. As restantes argamassas apresentam valores de módulo de elasticidade dinâmico inferior aos valores estipulados por Veiga (Veiga, 2005). As Figuras 4.3. e 4.4. apresentam os resultados da cura por aspersão com água do mar (S) e água potável (P), respectivamente, com todos os tipos de argamassas e respectivas idades. E [MPa] dias 60 dias 90 dias 1 0 AS BS CS DS ES Figura 4.3 Módulo de elasticidade dinâmico da cura S, aos 28,60 e 90 dias Analisando a Figura 4.3, verifica-se que, de modo geral, existe uma diminuição do módulo de elasticidade dinâmico à medida que aumenta a substituição de cal aérea por metacaulino (traço mais fraco em ligante), com excepção da argamassa B e C aos 28 dias. Como o metacaulino confere à argamassa propriedades hidráulicas, seria de esperar que os provetes ao serem aspergidos com água do mar e estando em ambiente de temperatura e humidade controlado, os valores de E fossem mais elevados. No entanto, esse facto levanta questões, pois não é isso que se constata. 42

63 4. Apresentação e análise dos resultados As argamassas D e E registaram maiores valores de E aos 28 dias que as argamassas B e C, o que não seria expectável já que foram os provetes que mais se deterioraram ao longo dos ensaios. Há que salientar que as argamassas B, C, D e E não se notou nenhuma mudança significativa dos 28 para os 90 dias. Somente as argamassas A e B apresentam bons resultados, pois de acordo com Veiga (Veiga, 2010) os valores, aos 90 dias, têm de estar entre os 2 e 5 MPa. E [MPa] dias 60 dias 90 dias AP BP CP DP EP Figura 4.4 Módulo de elasticidade dinâmico da cura P, aos 28,60 e 90 dias Na cura P nas argamassas A, B e C aumentou o valor do módulo de elasticidade com a idade, enquanto nas argamassas D e E não houve qualquer tipo de evolução no seu valor. Os valores obtidos são, de modo geral, inferiores aos obtidos na cura com aspersão de água do mar. Apesar de ser expectável um aumento dos 60 para os 90 dias, não se notou qualquer evolução das argamassas B, C, D e E, mesmo sendo os provetes aspergidos todos os dias (excepto fins-desemana e feriados). Somente as argamassas A e B obedecem aos requisitos estabelecidos para as argamassas de revestimento na idade dos 90 dias. De acordo com Veiga (Veiga, 2010) os valores, têm de estar entre os 2 e 5 MPa. As restantes argamassas apresentam valores inferiores. Os valores de E são valores indicativos para os resultados de resistência mecânica. 43

64 4. Apresentação e análise dos resultados RESISTÊNCIA À TRACÇÃO POR FLEXÃO EM TRÊS PONTOS Os ensaios para determinação da resistência à tracção por flexão foram realizados aos 28 e 90 dias, para cada tipo de argamassas e respectivas condições de cura. Os provetes foram colocados, previamente, 24h numa sala com temperatura e humidade relativa controlados, 23 ± 3ºC e 65 ± 5%, respectivamente. No Anexo II (Quadro III.4 e Quadro III.5) são apresentados os resultados dos ensaios de resistência é tracção por flexão de todos os provetes de todas as argamassas, aos 28 e 90 dias. No Quadro 4.4 podem-se observar os resultados obtidos para resistência à tracção por flexão, sendo apresentados para cada tipo de argamassa e condição de cura, o seu valor médio e respectivo desvio padrão. Foram ensaios 3 provetes para cada argamassa e cada condição de cura. Quadro 4.4 Resistência à tracção por flexão aos 28 e 90 dias Resistência à tracção por flexão - Rt [MPa] Argamassa 28 Dias 90 Dias Tipo Cura Média Dv. Padrão Média Dv. Padrão A S 0,353 0,006 0,646 0,004 P 0,265 0,003 0,409 0,045 B S 0,088 0,003 0,099 0,011 P 0,080 0,008 0,080 0,004 C S 0,073 0,015 0,082 0,055 P 0,055 0,007 0,044 0,005 D S 0,048 0,003 0,035 0, P 0,034 0,006 0,031 0,005 E S 0,021 0,006 0,020 0,018 P 0,120 0,002 0,020 0,001 Na Figura 4.5 são apresentados, sob forma de gráfico, os resultados de resistência à tracção por flexão, de forma a permitir fazer uma mais fácil análise. 44

65 4. Apresentação e análise dos resultados Rt [MPa],700,600,500,400, dias 90 dias,200,100,00 S P S P S P S P S P A B C D E Figura 4.5 Resistência à tracção por flexão aos 28 e 90 dias Fazendo uma análise geral da Figura 4.5, observa-se que a argamassa A é que apresenta valores mais elevados de resistência à tracção por flexão, o que já era de se esperar, pois esta argamassa foi a que apresentou resultados de E mais elevados. As restantes argamassas registaram valores bastante inferiores, mas é importante comentar o comportamento da argamassa E sujeita à cura com aspersão de água potável, tanto aos 28 como aos 90 dias, o qual é mais elevado do que era de esperar. A argamassa A, sem presença de Mk, apresenta aos 28 dias o valor de 0,3 MPa para a cura S e para a cura P um valor próximo dos 0,2 MPa. Como seria de esperar, aos 90 dias, houve um aumento considerável de valores para as duas curas. A argamassa A sujeita à cura S (aspersão com água do mar), apresentou resultados mais elevados face à cura P (aspersão com água potável). Na argamassa B, com substituição parcial de 9% de metacaulino, eram esperados melhores resultados dados os valores indicativos de módulo de elasticidade, tendo só obtido um valor máximo de 0,099 MPa para a cura S e 0,08 para a cura P. A cura com aspersão de água do mar tem valores mais elevados que a cura com aspersão de água potável, dado que o metacaulino tem-se mostrado ser um agente eficaz contra o ataque dos cloretos (Figueiredo, 2011). Analisando a argamassa C, com substituição parcial de cal aérea por metacaulino de 13%, verifica-se que os valores tanto para a cura S como para a cura P são mais baixos que na argamassa B. Na cura S houve um aumento de resistência, embora pequena, enquanto na outra cura ocorreu uma diminuição de resistência à tracção por flexão dos 28 para os 90 dias. 45

66 4. Apresentação e análise dos resultados Os valores de resistência da argamassa D, com substituição parcial de massa de cal aérea por metacaulino de 23%, são inferiores aos observados nas argamassas anteriores. Para além dos valores baixos observados aos 28 dias, ocorreu uma diminuição de resistência em ambas as curas, sendo mais significativa na cura com aspersão de água do mar. Estes resultados mostram o quanto são frágeis estas argamassas. As argamassas ES, com substituição parcial de 33% de cal aérea por metacaulino, são as que apresentam piores resultados em termos de resistência, talvez devido à falta de cal aérea. No entanto, a argamassa EP foi a que obteve o valor mais elevado entre todas as argamassas (excepto a argamassa A). Há que observar que os resultados de EP sobressaem, pois não eram esperados valores mais elevados que as restantes argamassas, dado os resultados do módulo de elasticidade dinâmico, o que leva a concluir que provavelmente as condições dos provetes não eram semelhantes aos outros, ou que tenhas havido algum tipo de erro no ensaio. Uma das razões porque os resultados de Rt são baixos nas argamassas com Mk deve-se, provavelmente, ao facto de a reacção pozolânica ter sido pouco eficaz em detrimento da carbonatação. Segundo Veiga (Veiga, 2005), as argamassas de substituição para edifícios antigos devem registar valores entre os 0,2 e 0,7 MPa de Rt, de forma a poderem ser aplicadas. No caso em estudo somente a argamassa A satisfaz os requisitos estabelecidos. As Figuras 4.6 e 4.7 permitem uma análise mais directa dos resultados entre os vários tipos de argamassas e às duas curas que foram sujeitas Rt [MPa],700,600,500,400, dias 90 dias,200,100,00 AS BS CS DS ES Figura 4.6 Resistência à tracção por flexão da cura S, aos 28 e 90 dias 46

67 4. Apresentação e análise dos resultados Os resultados aqui apresentados permitem observar um padrão no que diz respeito à substituição parcial de cal aérea por metacaulino, ou seja, à medida que vai aumentando a percentagem de metacaulino e diminuindo o respectivo traço, ocorre uma diminuição da resistência à tracção nas duas idades de cura. A argamassa A, sem Mk, é a de todas a que apresenta melhores resultados, tendo evidenciado uma melhoria dos valores de Rt dos 28 para os 90 dias. Não se observa uma evolução significativa de valores de Rt dos 28 para os 90 dias das argamassas B, C, D e E, apesar de ter ocorrido um ligeiro aumento. A argamassa E (maior percentagem de Mk), para a cura com aspersão de água do mar, é a que obteve resultados mais insatisfatórios.. Segundo Santos (Santos et al., 2012), os valores de resistência à tracção por flexão em três pontos, para argamassas de revestimento, devem-se situar entre os 0,2 e 0,7 MPa, aos 90 dias. Neste contexto, somente a argamassa AS respeita este requisito. Rt [MPa],450,400,350,300,250,200, dias 90 dias,100,050,00 AP BP CP DP EP Figura 4.7 Resistência à tracção por flexão da cura P, aos 28 e 90 dias Observando os resultados de Rt, referentes à cura P, mais uma vez observa-se que a argamassa A é que apresenta melhores resultados, embora inferiores aos da cura S, sendo a única argamassa que corresponde aos requisitos segundo Santos (Santos et al., 2012). 47

68 4. Apresentação e análise dos resultados Constata-se uma diminuição da resistência entre as argamassas na mesma idade de cura, com excepção da argamassa E, em que os resultados são um pouco surpreendentes pelo facto de ter apresentado resultados bem melhores que as outras argamassas. Consideram-se os resultados da argamassa E estranhos; provavelmente por estarem mais húmidos que os outros, pois estes provetes foram sempre os que se apresentaram mais sensíveis à deterioração aquando do seu manuseamento. Segundo Santos (Santos et al., 2012), os valores de resistência à tracção por flexão em três pontos, para argamassas de revestimento, devem-se situar entre os 0,2 e 0,7 MPa, aos 90 dias. Neste contexto, somente a argamassa AP respeita este requisito. Não era expectável uma discrepância tão significativa de valores da argamassa A (argamassa com maior teor de cal aérea) comparativamente às restantes, facto observado em ambas as curas. Apesar de as restantes argamassas terem menor quantidade de cal, sendo esta substituída por metacaulino, era esperado apresentarem valores mais elevados face à elevada reactividade do Mk. Por conseguinte o Mk potencia as propriedades hidráulicas das argamassas, e como os provetes eram aspergidos com água (na cura S água do mar e na cura P água potável) seria de esperar mais desenvolvimento da reacção pozolânica. A caracterização química e mineralógica permitirá complementar e compreender melhor os resultados aqui apresentados RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO Tal como foi referido no ponto , os ensaios para determinação da resistência à compressão foram realizados aos 28, 60 e 90 dias, para cada tipo de argamassas e respectivas condições de cura. Aos 28 e 60 dias os ensaios foram realizados sobre os mesmos provetes e aos 90 dias sobre outros provetes. Os provetes estiveram previamente 24h numa sala com temperatura e humidade relativa controlados, 23 ± 3ºC e 65 ± 5%, respectivamente. No Anexo II (Quadro III.4 e Quadro III.5) são apresentados os resultados dos ensaios de resistência à compressão de todos os provetes de todas as argamassas, aos 28, 60 e 90 dias. No Quadro 4.5 podem-se observar os resultados obtidos para resistência à compressão, sendo apresentados para cada tipo de argamassa e condição de cura, o seu valor médio e respectivo desvio padrão. Foram ensaios 3 provetes para cada argamassa e cada condição de cura. 48

69 4. Apresentação e análise dos resultados Quadro 4.5 Resistência à compressão aos 28, 60 e 90 dias Argamassa Resistência à compressão - Rc [MPa] 28 Dias 60 dias 90 Dias Tipo Cura Média Dv. Padrão Média Dv. Padrão Média Dv. Padrão A S 0,503 0,045 1,062 0,025 1,619 0,078 P 0,481 0,052 0,929 0,074 1,184 0,075 B S 0,146 0,005 0,235 0,025 0,238 0,018 P 0,133 0,010 0,247 0,012 0,214 0,042 C S 0,178 0,029 0,211 0,001 0,237 0,087 P 0,133 0,036 0,199 0,007 0,194 0,015 D S 0,218 0,021 0,174 0,028 0,172 0,021 P 0,181 0,008 0,126 0,025 0,151 0,028 E S 0,135 0,006 0,118 0,020 0,102 0,032 P 0,120 0,041 0,088 0,010 0,100 0,003 Na Figura 4.8 são apresentados sob forma de gráfico os resultados de resistência à compressão de forma a fazer uma melhor análise. Rc [MPa] 1,800 1,600 1,400 1,200 1,00,800, dias 60 dias 90 dias,400,200,00 S P S P S P S P S P A B C D E Figura 4.8 Resistência à compressão de todas as argamassas, aos 28, 60 e 90 dias Analisando a Figura 4.8, mais uma vez se observa que a argamassa A é a que apresenta melhores resultados em ambas as curas face às outras argamassas, tendo os provetes AS os valores mais altos de resistência, sendo cerca de 1,6 MPa. Nas argamassas B, C, D e E não se encontra nenhum padrão de resultados relacionando o aumento do teor de metacaulino com a idade de cura e respectivo traço volumétrico, contudo existe uma proximidade de valores entre estas argamassas. 49

70 4. Apresentação e análise dos resultados A argamassa A, em ambas as curas, apresenta aos 28 dias valores superiores aos das restantes argamassas aos 90 dias. É de realçar que a argamassa sujeita à cura S (aspersão com água do mar) obteve maiores superiores significativos que a cura P (aspersão com água potável) aos 60 e 90 dias. A argamassa B obteve valores de resistência inferiores aos da argamassa A, no entanto, eram expectáveis valores mais elevados, dados os valores indicativos do módulo de elasticidade. Em ambas as curas ocorreu um aumento dos 28 para os 60 dias, no entanto, aos 90 dias a resistência à compressão na cura P diminui, talvez devido ao facto de a carbonatação já se ter dado na sua totalidade. Os provetes da argamassa C, com substituição parcial de 23% de cal aérea por metacaulino, apresentam um aumento gradual de resistência à compressão para os dois tipos de cura. Os provetes de argamassa D (23% de Mk) e os de argamassa E (33% de Mk) apresentam um comportamento bastante semelhante. A argamassa que apresenta piores resultados é a E, em todas as idades de cura. Nas três idades de cura todas as argamassas sujeitas a aspersão com água potável apresentam valores inferiores às argamassas da cura S, excepto a argamassa B aos 60 dias. Somente as argamassas A estão dentro dos limites segundo Santos e Veiga (Santos et al., 2012) em que os valores de resistência à compressão têm de estar compreendidos entre 0,4 e 2,5 MPa, aos 90 dias. As Figuras 4.9 e 4.10 permitem uma análise mais comparativas dos resultados de resistência à compressão entre os vários tipos de argamassas e as duas curas a que foram sujeitas. Rc [MPa] 1,800 1,600 1,400 1,200 1,00,800, dias 60 dias 90 dias,400,200,00 AS BS CS DS ES Figura 4.9 Resistência à compressão da cura S aos 28, 60 e 90 dias 50

71 4. Apresentação e análise dos resultados Analisando a Figura 4.9, que apresenta os valores das cinco argamassas sujeitas a aspersão com água do mar (S), verifica-se que dos 60 para os 90 dias houve um aumento de valores para todas as argamassas, embora tenha sido mais significativa na argamassa A. É difícil estabelecer uma relação dos valores da resistência à compressão com a percentagem de metacaulino, tipo de argamassa e respectivo traço, pois não se observa nenhum comportamento padrão. Nas argamassas DS e ES ocorreu uma diminuição de resistência dos 28 para os 90 dias, embora tenha sido pequena a descida. Os valores de resistência da cura P, para ambas as argamassas, diminui dos 28 para os 60 dias, no entanto, aos 90 dias houve um aumento de resistência. A argamassa A é única que apresenta resultados aceitáveis face aos requisitos exigidos por Santos e Veiga (Santos et al., 2012). Rc [MPa] 1,400 1,200 1,00,800, dias 60 dias 90 dias,400,200,00 AP BP CP DP EP Figura 4.10 Resistência à compressão da cura P aos 28, 60 e 90 dias Os provetes sujeitos à cura P, que obtiveram melhores resultados foram os da argamassa A, sendo que as argamassas B e C aumentaram de resistência dos 28 para os 60 dias, mas depois diminuíram aos 90 dias. As argamassas D e E diminuíram de valor aos 60 dias, e aos 90 dias ocorreu um aumento de resistência, embora que ligeiro. Estes resultados mostram que, provavelmente, a resistência obtida deveu-se somente à carbonatação da cal, e a introdução do metacaulino pouco terá contribuído para tais resultados. 51

72 4. Apresentação e análise dos resultados Os resultados apresentados permitem concluir que as argamassas com cura com aspersão de água do mar (S) apresentam melhores resultados em termos de resistência à compressão que as com aspersão com água potável (P) ABSORÇÃO DE ÁGUA POR CAPILARIDADE Foram executados os ensaios de absorção de água por capilaridade aos 28 dias, com provetes inteiros; no decorrer dos ensaios aos 28 dias observou-se a sua fácil degradação, a inviabilidade de prosseguir com ensaios deste modo; por essa razão aos 90 dias optou-se por somente ensaiar meios provetes. A perda de matéria que ocorreu durante os ensaios levou ao terem de desprezar-se alguns provetes. Os resultados nem sempre correspondem à média de 3 provetes, pois houve provetes que perderam massa durante o ensaio, e por isso tiveram que ser desprezados. As argamassas mais susceptíveis à degradação foram as argamassas D e E, em que o seu manuseamento teve que ser muito cuidado, por forma a não se degradarem ainda mais. Todos os provetes foram colocados durante 48h (antes do ensaio) numa estufa climática sujeitos a uma temperatura de 60ºC, de modo a atingirem massa constante. Nas Figuras 4.11 e 4.12 são apresentadas as curvas de absorção de água das argamassas A, B, C, D e E. aos 28 e 90 dias, respectivamente. 45,0 Absorção por capilaridade [kg/m 2 ] 40,0 35,0 30,0 25,0 20,0 15,0 10,0 AS AP BS BP CS CP DS DP ES EP 5,0, [min 0,5 ] Figura 4.11 Curvas de absorção de água por capilaridade aos 28 dias de todas as argamassas 52

73 4. Apresentação e análise dos resultados Absorção por capilaridade [kg/m 2 ] 26,0 24,0 22,0 20,0 18,0 16,0 14,0 12,0 10,0 8,0 6,0 4,0 2,0,0 AS AP BS BP CS CP DS DP ES EP [min 0,5 ] Figura 4.12 Curvas de absorção de água por capilaridade aos 90 dias de todas as argamassas Observando as Figuras 4.11 e 4.12 verifica-se que nas argamassas com metacaulino e traço mais fraco em ligante a absorção capilar é mais rápida que nas argamassas só de cal (argamassa A), em que a absorção na fase inicial do ensaio é mais lenta. É possível verificar que as argamassas A, argamassas só de cal aérea, são as que apresentam menores valores de absorção capilar total tanto aos 28 como aos 90 dias. Quanto às restantes argamassas não é possível identificar um padrão. Nas Figuras 4.13 e 4.14 serão apresentadas as curvas referentes ao início do ensaio de absorção de água das argamassas A, B, C, D e E. aos 28 e 90 dias, respectivamente. As figuras referidas permitem uma visualização mais fácil da evolução do ensaio até ao momento em que atingiram o equilíbrio (zona de inflexão). Aos 28 dias foram ensaiados provetes inteiros, enquanto aos 90 dias foram ensaiados meios provetes, e por essa razão não é possível estabelecer uma comparação precisa e directa entre os valores assintóticos. Estes valores dizem respeito à velocidade de absorção de água pelos provetes, e quando esta começa a ser pequena está-se perto de atingir a saturação. 53

74 4. Apresentação e análise dos resultados 45,0 Absorção por capilaridade [kg/m 2 ] 40,0 35,0 30,0 25,0 20,0 15,0 10,0 AS AP BS BP CS CP DS DP ES EP 5,0, [min 0,5 ] Figura 4.13 Início do ensaio de absorção de água por capilaridade aos 28 dias de todas as argamassas 26,0 Absorção por capilaridade [kg/m 2 ] 24,0 22,0 20,0 18,0 16,0 14,0 12,0 10,0 8,0 6,0 4,0 AS AP BS BP CS CP DS DP ES EP 2,0, [min 0,5 ] Figura 4.14 Início do ensaio de absorção de água por capilaridade aos 90 dias de todas as argamassas 54

75 4. Apresentação e análise dos resultados As argamassas ensaiadas aos 28 dias apresentam um valor assintótico maior, pois os provetes inteiros absorvem mais água que os meios provetes. Ao observar as Figuras 4.13 e 4.14 verifica-se que as argamassas A são as que apresentam um coeficiente de capilaridade (Cc) e valor assintótico (VA) mais baixo aos 28 e 90 dias, para ambas as condições de cura. Na fase inicial do ensaio é possível observar a semelhança de velocidade de absorção capilar entre as argamassas B, C, D e E, no entanto é visível a diferença entre os valores assintóticos. Nas Figuras do 4.15 ao 4.16 são apresentados os resultados do ensaio de absorção por capilaridade aos 28 dias da cura S e P. 45,0 [Absorção por capilaridade [kg/m 2 ] 40,0 35,0 30,0 25,0 20,0 15,0 AS BS CS DS ES 10,0 5,0, [min 0,5 ] Figura 4.15 Ensaio de absorção de água por capilaridade aos 28 das argamassas da cura S A argamassa A é a que apresenta melhores valores assintóticos aos 28 dias, absorvendo menos água que as restantes, contrariamente a argamassa C foi a que apresentou piores resultados de absorção de água. Na cura S, a seguir à argamassa A, as argamassas que absorvem menos água são as argamassas D e E, as quais possuem 23% e 33% de Mk, respectivamente. Os provetes da argamassa DS sofreram perda de massa durante o ensaio na altura em que estavam a atingir o equilíbrio, o que pode ser observado na Figura 4.15 logo após a zona de inflexão. 55

76 4. Apresentação e análise dos resultados 45,0 Absorção por capilaridade [kg/m 2 ] 40,0 35,0 30,0 25,0 20,0 15,0 AP BP CP DP EP 10,0 5,0, [min 0,5 ] Figura 4.16 Ensaio de absorção de água por capilaridade aos 28 das argamassas da cura P Na cura P, a argamassa A foi a apresentou melhores valores de absorção de água, seguindo dos provetes da argamassa B, absorvendo menos água que as outras argamassas. Os provetes da argamassa EP sofreram uma perda considerável de massa daí a curva apresentada ser menor, pois os valores obtidos no ensaio foram desprezados. Os valores assintóticos e os coeficientes de capilaridade estão apresentados no Quadro 4.6 e Figura 4.17 de todas as argamassas aos 28 e 90 dias de idade. Quadro 4.6 Valor assintótico e coeficiente de capilaridade de todas as argamassas aos 28 e 90 dias Argamassa A B C D E CC VA Cura 28 dias 90 dias 28 dias 90 dias VA*2 (90 dias) S 1,74 1,38 30,62 15,17 30,33 P 1,84 1,80 31,20 15,22 30,44 S 5,12 2,31 40,98 19,21 38,42 P 5,15 2,35 40,96 19,58 39,15 S 3,50 2,39 42,67 18,69 37,37 P 5,22 2,76 43,65 22,06 44,12 S 4,73 2,64 37,45 21,36 42,73 P 5,28 3,06 41,85 24,22 48,44 S 4,47 2,07 35,46 16,06 32,12 P 5,34 2,55 42,10 20,13 40,26 56

77 4. Apresentação e análise dos resultados V.A. [kg/m 2 ] C.C. [kg/m 2.min 0,5 ] S P S P S P S P S P A B C D E Valor assintótico Coeficiente de capilaridade 0 Figura 4.17 Valor assintótico e coeficiente de capilaridade de todas as argamassas aos 28 dias 50 5, ,00 V.A. [kg/m] ,00 2,00 C.C. [KG/m.min] 10 1, S P S P S P S P S P,00 A B C D E Valor assintótico Coeficiente de capilaridade Figura 4.18 Valor assintótico e coeficiente de capilaridade de todas as argamassas aos 90 dias O coeficiente de capilaridade (CC) traduz a velocidade de absorção de água nos instantes iniciais e é dado pela inclinação do primeiro troço linear recto da curva de absorção capilar. Para o cálculo deste parâmetro foi tomado como referência os valores de ensaio correspondentes ao intervalo de valores entre os 0 e os 60 minutos. 57

78 4. Apresentação e análise dos resultados Ao observar o Quadro 4.6 verifica-se que os valores do coeficiente de capilaridade (CC) para as argamassas com metacaulino são mais elevados que a argamassa A (sem metacaulino), tanto aos 28 como aos 90 dias de idade. Observando os valores obtidos, aos 28 dias verificam-se que os provetes da argamassa B sujeitos à cura S são os que absorvem água mais rapidamente, seguido das argamassas D e E, e por último C e A. Relativamente à cura P, aos 28 dias é de notar que os valores das argamassas B, C, D e E são muito próximos. Aos 90 dias a argamassa D é a que apresenta maiores valores de coeficiente de capilaridade (CC) e a argamassa A é que apresenta menores valores ENSAIO DE SECAGEM Como referido no ponto o ensaio de secagem foi realizado imediatamente a seguir ao ensaio de absorção de água por capilaridade. As curvas obtidas do ensaio de secagem aos 28 e 90 dias estão apresentadas nas Figuras 4.19 e Figura 4.20, respectivamente. Como ocorreram perdas significativas de massa durante o ensaio de capilaridade e a massa seca antes da capilaridade é o valor de referência utilizado no ensaio de secagem, verifica-se nas figuras a dificuldade de obter curvas de secagem exactas para algumas argamassas. 18,0 Wt [%] 16,0 14,0 12,0 10,0 8,0 6,0 4,0 2,0,0 AS AP BS BP CS CP DS DP ES EP [min^0,5] Figura 4.19 Curvas de secagem de todas as argamassas aos 28 dias 58

79 4. Apresentação e análise dos resultados Analisando a Figura 4.19 observa-se que a argamassa E sujeito à cura P é a que seca mais rapidamente. A argamassa CP é a que demora mais tempo a secar. As argamassas AS, AP, BS, BP e CS têm comportamento semelhante a partir do momento em que atingem massa constante. 18,0 Wt [%] 16,0 14,0 12,0 10,0 8,0 6,0 4,0 2,0,0 AS AP BS BP CS CP DS DP ES EP [min^0,5] Figura 4.20 Curvas de secagem de todas as argamassas aos 90 dias Ao observar a Figura 4.20 verifica-se que a argamassa A sujeita à cura P é a que seca mais rapidamente aos 90 dias e que as argamassas ES e EP apresentam um comportamento semelhante durante o ensaio de secagem. As argamassas B são as que demoram mais a atingir massa constante. Da Figura 4.21 até à Figura 4.22 estão apresentadas os resultados do ensaio de secagem das argamassas A, B, C, D e E sujeitas às condições de cura S e P em ambas as idades. Observando as Figura 4.21 e 4.22, apresentadas em seguida, observa-se que as argamassa A e B sujeitas à cura S e P secam mais rapidamente aos 90 dias que aos 28 dias. Verifica-se uma diferença de valores entre a cura S e P para os provetes da mesma idade em ambas as argamassas, sendo na argamassa A esta diferença mais acentuada. Desta forma presume-se alguma influência das condições de cura neste ensaio. Os provetes que demoram mais a secar aos 28 dias são os provetes sujeito à cura H em ambas as argamassas. 59

80 4. Apresentação e análise dos resultados Wt [%] 12,0 10,0 8,0 6,0 4,0 2,0 AS(28d) AS(90d) AP(28d) AP(90d), t [h] Figura 4.21 Curvas de secagem da argamassa A aos 28 e 90 dias Wt [%] 16,0 14,0 12,0 10,0 8,0 6,0 4,0 BS(28d) BS(90d) BP(28d) BP(90d) 2,0, t [h] Figura 4.22 Curvas de secagem da argamassa B aos 28 e 90 dias Em seguida serão apresentadas as Figuras 4.23 e 4.24 referentes à argamassas C,D e E: Wt [%] 18,0 16,0 14,0 12,0 10,0 8,0 6,0 4,0 2,0, CS(28d) CS(90d) CP(28d) CP(90d) t [h] Figura 4.23 Curvas de secagem da argamassa C aos 28 e 90 dias 60