Tecnologia de Revestimentos de Argamassas

Transcrição

1 Consórcio Setorial Para Inovação em Tecnologia de Revestimentos de Argamassas Vanderley M. John Fábio L. Campora ABAI

2 Universidade x Empresas A tradição Brasileira

3 Universidade x Empresas A tradição Brasileira Interesses divergentes Universidade = Teoria Empresa = Dinheiro Tempos divergentes Universidade = sem prazo Empresas = curto prazo Desconfiança e acusações mútuas Nenhuma comunicação

4 Universidade x Empresas Mudando a percepção Criação da ABAI (~2002) (Associação Brasileira de Argamassas Industrializadas) ABAI se aproxima da universidade Primeiras reuniões em 2002 Organização conjunta do V SBTA (2003) (Sim. Bras. de Tecnologia de Argamassas)

5 Universidade x Empresas Partindo para a prática Cadeia de argamassa se organiza (2003..) ABAI Sinduscon SP Abratec ABCP Identifica problemas e necessidades de pesquisa Convida a Poli USP (2004)

6 Diagnóstico das empresas

7 Formação do Consórcio Parceria Interesses comuns Equipes mistas Todos contribuem com conhecimento Longa duração 3 (mais 3) anos Financiamento Empresas Agências de fomento

8 Formação do Consórcio Relacionamento profissional Contrato formal Responsabilidades atribuídas Prazos estabelecidos Mecanismos de gestão Avaliação mensal de resultados Controle de prazos e recursos Rápida difusão ao mercado

9 Estrutura do Consitra Conselho do Consórcio Diretor Técnico Científico Projeto 1 Aderência Diretor Administrativo Financeiro Projeto 2 Durabilidade Projeto n... Sub-projeto 1.1 Sub-projeto 1.2 Gerente 1.1 Gernente 1.2 Rede de pesquisa

10 Cronograma Consitra Início das discussões 2004 Captação de recursos e contratos 2005 Início de trabalhos ( ) 2007 Discussão de renovação

11 Participantes do Consitra Fabricantes ABAI ABCP Construtores Sinduscon SP Universidades Poli USP UFG UFPA Laboratórios ABRATEC

12 Conselho do Consório Sinduscon SP Luiz Henrique Ceotto Carlos Barbara Paulo Flaquer ABCP Ary Fonseca Jr. Elza Nakakura ABAI Fabio Câmpora Marcelo Lass Erenito Xavier Universidades Vanderley M. John Mercia M. S. B. Barros ABRATEC Álvaro Barbosa Jr. Fabiola Rago

13 Atribuições do Conselho Estabelecer o Programa de Pesquisas Aprovação Plano de Divulgação Planejamento das atividades, Captar recursos Aprovação da equipe Aprovação de contas Nomear do diretores

14 Metodologia de trabalho Nada mais prático que uma boa teoria. É fundamental medir as propriedades relevantes. Baby steps! KISS (Keep it simple s..!)

15 Metodologia de trabalho Embasamento científico Direito a dúvida Nenhum conhecimento é inquestionável Compromisso com aplicação prática Aproveitar oportunidades de inovação conceitos Métodos de medida

16 Consitra - Investimentos ~ R$1milhão/ano Recursos financeiros Recursos não financeiros Uso de infra-estrutura Recursos humanos envolvidos Empresas ~1/3 Fomento: vários projetos pequenos

17 Produtos Consitra Relatórios técnicos Código de boas práticas de projeto Recomendações para formulação de argamassas Normas técnicas Artigos técnicos Treinamento de equipe

18 Equipe da Universidade Escola Politécnica da USP Kai Uemoto Mércia M. S. B. Barros Maria Alba Cincotto Rafael Pillegi Ricardo França Vanderley M. John UFG Helena Karasek Cascudo Osvaldo Cascudo UFPA Marcia Aiko Shirakawa Alunos 5 mestrados 3 doutorandos

19 Plano de Trabalho Reologia de argamassas Técnicas de medida de aderência Aderência, energia de lançamento e reologia Tensões em revestimentos de fachada

20 Plano de Trabalho Revestimentos reforçados com fibras Biodeterioração de revestimentos de argamassas Preparação de substratos de aplicação

21 Alguns Resultados

22 MEDIDA DA REOLOGIA

23 Reologia de argamassas Objetivo: desenvolver técnica de caracterização da reologia para seleção e desenvolvimento de produtos Justificativa: Reologia influencia na aderência!

24 Soluções Consitra Squeeze-flow punção D = 50 mm argamassa h0 = 10 mm base

25 Soluções Consitra Squeeze-flow D = 50 mm h < 10 mm

26 Squeeze-flow Máquina mecânica Disponível em todo o Brasil Adaptação simples Fácil execução Simula aplicação

27 Squeze-flow 5,0E+04 4,5E+04 4,0E+04 15%SI_15min 15%SI_60min 3,5E+04 Tensão (Pa) 15%CI_15min 3,0E+04 15%CI_60min 2,5E+04 2,0E+04 1,5E+04 1,0E+04 5,0E+03 0,0E+00 0,0000 0,0005 0,0010 0,0015 Deslocamento (m) 0,0020 0,0025 Grande sensibilidade

28 Importância de novas técnicas

29 Reologia Métodos Tradicionais Consistência > 340mm Índice de penetração = 9.5mm Consistência = 279mm Índice de penetração =7.6mm

30 Reologia Método Squeeze-Flow min min min 60min Carga (N) Carga (N) Cargas < 200N Cargas > 1000N Deslocamento (mm) Deslocamento (mm)

31 Reômetro Rotacional

32 Reômetro Rotacional rotaçã o elevad or gráfic os Projetada e construída pela equipe Poli USP com recursos Poli USP e FAPESP (Resp; Dr. Rafael Pileggi)

33 Energia de Mistura Arg. 1 8 Arg. 2 Arg. 3 7 Ar = 21,16% Torque (N.m) Ar = 22,32% 2 Ar = 31,58% Tempo (s)

34 Reometria Rotacional (desaceleração) Arg. 1 Arg. 2 Arg Torque (N.m) 6 19,4% ,9% 2 33,4% Velocidade (rpm) CARACTERIZAÇÃO REOLÓGICA

35 REVESTIMENTO EM ARGAMASSA: APLICAÇÃO & ADERÊNCIA

36 Problemas de aderência Visão tradicional Preparação da base Presença de desencofrantes Baixa absorção Baixa rugosidade Formulação Pouco aglomerante Influência do processo?

37 Aderência Ad = (Rargamassa- Defeitos) *K Defeito: Ar preso no revestimento Ausência de contato argamassa-base K = interação Base Argamassa Química Física (geométrica)

38 Defeitos na Interface (CARASEK, 1996) (CARASEK, 1996)

39 Compactação das argamassas Energia cinética do lançamento é responsável pela compactação Reologia da argamassa controla a energia necessária para compactação

40 Compactação E compatação > E lançamento Boa compactação Poucos defeitos E compactação < E lançamento Compactação precária Presença de muitos defeitos

41 Energia de Lançamento manual. Ec = m v2/2

42 Medida de Energia de Lançamento Manual

43 Tempo t0 t tf 1 COLHER 2 ALVO

44 Resultados Resultados Velocidade média (m/s) Energia de impacto (J) Altura de lançamento (m) 6,0 ± 0,5 22,3 ± 3,8 1,4 ± 0,1 2,7 18,6 0,6 45% 83% 45% Intervalo p=0,05 Desvio padrão CV (%) 2 pedreiros 400 lançamentos

45 Resultados Resultados Velocidade média (m/s) Energia de impacto (J) Altura de lançamento (m) 6,0 ± 0,5 22,3 ± 3,8 1,4 ± 0,1 2,7 18,6 0,6 45% 83% 45% Intervalo p=0,05 Desvio padrão CV (%) 2 pedreiros 400 lançamentos

46 Equipamento de lançamento com energia controlada 2,0 m 1,0 m Ep = mgh

47 Reologia,Energia X Aderência 1 argamassa 2 teores de água de amassamento reologia 2 teores de incorporador de ar 2 teores de aditivo dispersante 2 alturas de lançamento energia todas aplicáveis (avaliação do pedreiro) tempo de espera 15 min resistência

48 Resistência x Aderência 1,0 R. aderência (MPa) 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0, R. t. flexão (MPa)

49 Resistência x Aderência 1,0 R. aderência (MPa) 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 2x 0,3 2,5x 0,2 0,1 0, R. t. flexão (MPa)

50 Resistência x Aderência 1,0 R. aderência (MPa) 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 2x 0,3 2,5x 0,2 0,1 0, R. t. flexão (MPa)

51 Medida da quantidade de defeitos

52 Medida da quantidade de defeitos

53 Medida da quantidade de defeitos

54 Defeitos x Aderência 1,0 R.aderência (MPa) 0,9 R2 = 0,72 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 combinações 0,2 15-CI-CD-2 0,1 Expon. (combinações) 0, Área de macrodefeitos na interface (mm )

55 Adererência x reologia 1 tudo 0,9 Expon. (tudo) R. aderência (MPa) 0,8 0,7 2 R = 0,62 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0, Tensão de escoamento (Pa)

56 Alguns Resultados do ATLAS REOLÓGICO:

57 Argamassa G 8 80 Dis trib. dis creta CPFT (%) Freqüência (%) Dis trib. acum ulada Dp (µ m) G_15min (a) G_15min (b) Argamassa G Estado anidro 3 Densidade Argamassa (g/cm ) Volume de Finos (%) Volume de Agregados (%) 3 Densidade Real Finos (g/cm ) 3 Densidade Real - Agregados (g/cm ) 3 Densidade Aparente - Agregados (g/cm ) Porosidade - Agregados (%) Estado fresco Teor de fase em volume Água Finos Água + Finos Ar Pasta (Água + Finos + Ar) Agregados (%)

58 Argamassa H 8 80 Dis trib. dis creta CPFT (%) Freqüência (%) Dis trib. acum ulada Dp (µ m) H_15min (a) H_15min (b) Argamassa H Estado anidro 3 Densidade Argamassa (g/cm ) Volume de Finos (%) Volume de Agregados (%) 3 Densidade Real Finos (g/cm ) 3 Densidade Real - Agregados (g/cm ) 3 Densidade Aparente - Agregados (g/cm ) Porosidade - Agregados (%) Estado fresco Teor de fase em volume Água Finos Água + Finos Ar Pasta (Água + Finos + Ar) Agregados (%)

59 Argamassa P 8 80 Dis trib. dis creta CPFT (%) Freqüência (%) Dis trib. acum ulada Dp (µ m) P_15min (a) P_15min (b) Argamassa P Estado anidro 3 Densidade Argamassa (g/cm ) Volume de Finos (%) Volume de Agregados (%) 3 Densidade Real Finos (g/cm ) 3 Densidade Real - Agregados (g/cm ) 3 Densidade Aparente - Agregados (g/cm ) Porosidade - Agregados (%) Estado fresco Teor de fase em volume Água Finos Água + Finos Ar Pasta (Água + Finos + Ar) Agregados (%)

60 G_Manual_15min (1) G_Manual_15min (2) G_Manual_15min (3) 80 Carga (N) Manual ,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 Deslocamento (mm) 90 G_Norma_15min (1) 80 G_Norma_15min (2) 70 Carga (N) Pouca sensibilidade à mistura Baixa energia de mistura. Ar incorporado: manual: 12,3% norma: 22, 9% Intensa: 19,7% Água: 23% (26% manual) Pasta (ar, agua, finos): 54% 70 G_Norma_15min (3) Norma Carga (N) Argamassa G 15 min 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 Deslocamento (mm) 90 G_Mecânica_AF_15min (1) 80 G_Mecânica_AF_15min (2) 70 G_Mecânica_AF_15min (3) Intensa ,0 0,5 1,0 1,5 Deslocamento (mm) 2,0 2,5

61 Carga (N) G_Manual_60min (1) G_Manual_60min (2) G_Manual_60min (3) Manual ,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 Deslocamento (mm) 90 G_Norma_60min (1) 80 G_Norma_60min (2) 70 Carga (N) Pouca sensibilidade à mistura. Baixa energia de mistura. Ar incorporado: manual: 12,3% norma: 22, 9% Intensa: 19,7% Água: Água = 23% (26% manual) Pasta (ar, agua, finos): 54% 70 G_Norma_60min (3) Norma ,0 Carga (N) Argamassa G 60 min 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 Deslocamento (mm) 90 G_Mecânica_AF_60min (1) 80 G_Mecânica_AF_60min (2) 70 G_Mecânica_AF_60min (3) Intensa 0 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 Deslocamento (mm)

62 500 H_Manual_15min (1) H_Manual_15min (2) H_Manual_15min (3) Manual ,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 Deslocamento (mm) H_Norma_15min (1) H_Norma_15min (2) H_Norma_15min (3) 400 Carga (N) Sensível à mistura. Alta energia de mistura. Ar incorporado: manual: 13% norma: 16,4% Intensa: 15,6 Água: 27% Pasta (ar, agua, finos): 65,4% Norma ,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 Deslocamento (mm) H_Mecânica_AF_15min (1) H_Mecânica_AF_15min (2) H_Mecânica_AF_15min (3) 400 Carga (N) Argamassa H 15 min Carga (N) Intensa 0 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 Deslocamento (mm)

63 500 H_Manual_60min (1) H_Manual_60min (2) H_Manual_60min (3) Manual ,0 0,5 1,0 1,5 Deslocamento (mm) 2,0 2,5 H_Norma_60min (1) H_Norma_60min (2) H_Norma_60min (3) 400 Carga (N) Sensível à mistura. Alta energia de mistura. Ar incorporado: manual: 13% norma: 16,4% Intensa: 15,6 Água: 27% Pasta (ar, agua, finos): 65,4% Norma ,0 0,5 1,0 1,5 Deslocamento (mm) 2,0 2,5 2,0 2,5 H_Mecânica_AF_60min (1) H_Mecânica_AF_60min (2) H_Mecânica_AF_60min (3) 400 Carga (N) Argamassa H 60min Carga (N) Intensa 0 0,0 0,5 1,0 1,5 Deslocamento (mm)

64 1000 P_Manual_15min (1) P_Manual_15min (2) P_Manual_15min (3) Manual ,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 Deslocamento (mm) P_Norma_15min (1) P_Norma_15min (2) P_Norma_15min (3) 800 Carga (N) Pouco sensível à mistura. Media-alta energia de mistura. Ar incorporado: manual: 5,6% norma:5,8% Intensa: 6% Água= 28,3% Pasta (ar, agua, finos): 56% Norma ,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 Deslocamento P_Mecânica_AF_15min (1) (mm) P_Mecânica_AF_15min (2) P_Mecânica_AF_15min (3) 800 Carga (N) Argamassa P 15 min Carga (N) Intensa 0 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 Deslocamento (mm)

65 1000 P_Manual_60min (1) P_Manual_60min (2) P_Manual_60min (3) Manual ,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 Deslocamento (mm) P_Norma_60min (1) P_Norma_60min (2) P_Norma_60min (3) 800 Carga (N) Sensível a mistura no longo prazo. Media-alta energia de mistura. Ar incorporado: manual: 5,6% norma:5,8% Intensa: 6% Água= 28,3% Pasta (ar, agua, finos): 56% Norma ,0 800 Carga (N) Argamassa P 60 min Carga (N) 800 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 Deslocamento P_Mecânica_AF_60min (1) (mm) P_Mecânica_AF_60min (2) P_Mecânica_AF_60min (3) Intensa 0 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 Deslocamento (mm)

66 Composição Volumétrica

67 Mistura e Ar Incorporado

68 Energia de mistura (reômetro) Velocidade (rpm) Início da adição de água Vazão = 5,9 g/s Tempo (s)

69 Energia de mistura 0.6 Argamassa A Argamassa C Argamassa E Argamassa G Argamassa I Argamassa K Argamassa N Argamassa P 0.5 Torque (N.m) 0.4 Argamassa B Argamassa D Argamassa F Argamassa H Argamassa J Argamassa M Argamassa O Argamassa R Tempo (s)

70 Faixa de reologia 15 min Mistura intensa

71 Faixa das reologias 60 min

72 Atlas reológico : Procedimento de Mistura Alguns produtos são difíceis de misturar sensíveis ao processo de mistura Variação da reologia Variação do ar incorporado Requerem mistura controlada Importante avaliar suscetibilidade das argamassas à mistura

73 SUSCETIBILIDADE DE ARGAMASSAS AO PROCESSAMENTO

74 Metodologia Erro no teor de água Variações no processo de mistura Tempo de mistura Equipamento de mistura Argamassadeira, Betoneira Efeito na Reologia Ar incorporado Propriedades mecânicas

75 Propriedades físicas Propriedades Arg. 1 Arg. 2 Arg. 3 2,79 ± 0,10 2,82 ± 0,16 2,82 ± 0,02 Densidade real finos (kg/dm3) 3,08 ± 0,06 3,06 ± 0,05 2,97 ± 0,03 Densidade real total (kg/dm3) Finos [< 100µm (%-p)] 24,9 21,3 29,0 Agregados [> 100µm (%-p)] 75,1 78,7 71,0 Teor de água indicado (%-p) 16,2 15,2 13,2 CARACTERIZAÇÃO DOS MATERIAIS

76 Energia de Mistura Arg. 1 8 Arg. 2 Arg. 3 7 Ar = 21,16% Torque (N.m) Ar = 22,32% 2 Ar = 31,58% Tempo (s) CARACTERIZAÇÃO REOLÓGICA

77 Reometria Rotacional (desaceleração) Arg. 1 Arg. 2 Arg Torque (N.m) 6 19,4% ,9% 2 33,4% Velocidade (rpm) CARACTERIZAÇÃO REOLÓGICA

78 Squeeze-Flow Arg Arg. 2 Arg. 3 Mistura NBR 13276/ Carga (N) Ar = 18,9% Ar = 19,4% Ar = 33,4% ,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 Deslocamento (mm) CARACTERIZAÇÃO REOLÓGICA 7,0 8,0 9,0

79 Erro no teor de água x Ar incorporado Arg. 1 Arg. 2 Arg Ar incorporado (%) ,5 * -1-0,5 0 0,5 Desvio no teor de água (%) 1 1,5

80 Desvio da água x Módulo Arg.1 Arg.2 Arg.3 Módulo de elasticidade (GPa) ,5-1 -0,5 0 0,5 1 1,5 Desvio no teor de água (%)

81 Mistura em Betoneira Adição de toda a água na betoneira Adição de todo pó Liga a betoneira

82 Mistura na Consolid Adição de todo pó Adição da água (vazão = 200 g/s) Mistura pelos tempos propostos

83 Ar x tempo x misturador (Arg.1) Consolid 45 Betoneira 40 Ar incorporado (%) Norma Tempo de mistura (min)

84 Ar x tempo x misturador (Arg.2) Consolid 45 Betoneira Ar incorporado (%) Norma Tempo de mistura (min) INFLUÊNCIA DO PROCESSO DE

85 Ar x tempo x misturador (Arg.3) Consolid 45 Betoneira 40 Ar incorporado (%) Norma Tempo de mistura (min)

86 Módulo 14d x Ar incorporado Arg. 1 Arg. 2 Arg. 3 Módulo de Elasticidade (GPa) 25 Cura: 14 dias - 7 dias em Câmara Úmida 7 dias em Câmara Seca R2 = 0, R2 = 0,79 R2 = 0, Ar incorporado (%)

87 Rf 14d x Ar incorporado Arg.1 Tração na Flexão 3 pontos (MPa) 6,0 Arg.2 Arg.3 R2 = 0,95 5,0 4,0 3,0 2,0 R2 = 0,94 1,0 R2 = 0,41 0, Ar incorporado (%)

88 Estabilidade do ar na moldagem Arg.1-16,25% 60 Arg.2-15,25% Arg.3-13,25% Porosidade do cp (%) y = 0,99x R2 = 0, Ar incorporado + Volume de água (%) 50 60

89 Módulo x Densidade Arg.1-16,25% Arg.2-15,25% Arg.3-13,25% Módulo de Elasticidade (GPa) R2 = 0, R2 = 1,00 5 R2 = 0,87 0 1,2 1,4 1,6 1,8 Densidade (kg/dm³) 2,0 2,2

90 Ar incorporado e reologia

91 Acompanhamento da REOLOGIA NA OBRA

92 Acompanhamento da Reologia Variação do Teor de Água 18 Misturador /s et 14 /s et 15 /s et 20 /s et 21 /s et 25 /s et 26 /s et 28 /s et 29 /s et 03 /o ut 06 /o ut 09 /o ut Teor de água (% peso) Balancim Não se trata da mesma massada!

93 Acompanhamento da Reologia Variação do Ar Incorporado Não se trata da mesma massada!

94 Acompanhamento da Reologia Variação da Reologia Squeeze-Flow Água ESTÁVEL! Tempo? Água

95 MÓDULO DE ELASTICIDADE

96 Módulo de Elasticidade Europa: freqüência ressonante Equipamento caro Poucos laboratórios Brasileiros dispõe do equipamento Brasil: ensaio mecânico Execução dispendiosa Problemas metrológicos Proposta: velocidade do pulso ultra-sônico

97 Módulo de elasticidade dinâmico Ultrasom com transdutores de 54 e 200 khz

98 Resultados do Módulo dinâmico

99 Freqüência de ressonância

100 Ultra-som x Freqüência Ressonante

101 Modulo de Elasticidade pelo ultra-som Método já adotado pelo mercado Norma técnica sendo concluída

102 AVALIAÇÃO DE EQUIPAMENTOS DE

103 Projeção mecânica Tendência a crescer Velocidade Disponibilidade de mão-de-obra Vários equipamentos Bombas pistão / ar Projeção por spray a ar comprimido Baixo custo Tolerância à variações reológicas nas argamassas

104 Projeção por spray a ar comprimido Orifícios para saída da argamassa Fotos: Heloísa C. Fernandes Orifícios para entrada do ar

105 Projeção por spray a ar comprimido

106 Projeção por spray a ar comprimido

107 Estimativa da energia de projeção Ar v0 vx = v0 ~1m vy D Direção Oy= MUV Direção Ox= MU

108 Estimativa da produtividade 20 Tempo para projeção (s) Dados 2 Média 0 Arg. W Arg. X Arg. Y Arg. Z

109 Estimativa da produtividade 20 Tempo para projeção (s) 18 Dados 16 Média Equip. A Equip. B Equip. C Equip. D

110 Estimativa da produtividade 20 Tempo para projeção (s) 18 Dados Média % 17%

111 Energia de lançamento Energia específica (J/kg) Equipamento A_17% Equipamento B_17% Equipamento C_17% Equipamento D_17% 0 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 Pressão de operação (N/mm²)

112 Energia de lançamento Equipamento 18 Energia específica (J/kg) Dados 2 Média 0 Equip. A Equip. B Equip. C Equip. D

113 Energia de lançamento e geometria do equipamento Energia específica (J/kg) A B Dados Média D x y = 5E+07e 2 R = 0, ,90E-04 2,95E-04 3,00E-04 3,05E-04 3,10E-04 Área do orifício de projeção (m²)

114 Estimativa das perdas 18 Dados Média 16 Massa (%) A B y = x - 110,72 2 R = 0, D 2 0 2,90E-04 2,95E-04 3,00E-04 3,05E-04 3,10E-04 Área do orifício de projeção (m²)

115 OUTROS TRABALHOS

116 Efeito da forma Pastilha circular Φ = 5 cm Pastilha Quadrada L = 5 cm

117 Descofrante retardador de presa Melhora a aderência Degussa Denver Impervet Otto Baumgart Lenc Bauer Inpar

118 Tensões térmicas 1,6 MPa

119 Argamassa com fibras de PP 2500 g/m³ Sarrafeamento = dificultado, com muitos defeitos

120 Biodeterioração

121 Obrigado!

122