ASSENTAMENTO DE PLACAS DE PORCELANATO DE GRANDE DIMENSÃO SOBRE MEZANINO EM PERFIS DE AÇO

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1 I CONFERÊNCIA LATINO-AMERICANA DE CONSTRUÇÃO SUSTENTÁVEL X ENCONTRO NACIONAL DE TECNOLOGIA DO AMBIENTE CONSTRUÍDO JULHO 2004, SÃO PAULO. ISBN ASSENTAMENTO DE PLACAS DE PORCELANATO DE GRANDE DIMENSÃO SOBRE MEZANINO EM PERFIS DE AÇO RESUMO Max Junginger(1); (1) Universidade de São Paulo USP, max.junginger@poli.usp.br O assentamento de placas de porcelanato de grande dimensão mostra-se como um problema que merece cuidados e tecnologia adequada, seja pelo fato da baixa absorção das placas ou seja pela sua elevada área. Quando as placas são assentadas sobre superfície metálica esbelta, duas variáveis tornam-se preponderantes: aderência e flexibilidade do adesivo. Neste caso, placas de dimensões 45x45 deveriam ser assentadas sobre perfis de aço de elevada esbeltez, com flechas de 8mm em 2m, de modo que um reforço teve que ser adicionado à estrutura. Após o reforço, ensaios com argamassa bicomponente baseada em aditivos acrílicos e adesivos base epóxi apresentaram aderência adequada sobre o aço escovado, mas a pintura anticorrosiva mostrou-se incompatível, sendo o ponto fraco do sistema por ser facilmente arrancada. Assim, devido às irregularidades da base, à falta de planeza e à presença de tinta alquídica, optou-se pela execução de um contra-piso flutuante 1 sobre o que foram assentadas as placas cerâmicas com argamassa AC III bicomponente. Palavras-chave: porcelanato, revestimento cerâmico, argamassa adesiva 1. INTRODUÇÃO AO PROBLEMA A fixação de placas cerâmicas de grande dimensão é sempre uma tarefa delicada, particularmente quando se trata de peças de baixa absorção como os porcelanatos. Neste caso, foi preciso assentar placas de porcelanato nas dimensões 45cmx45cm sobre um piso executado em perfis de aço. Os perfis tipo C, com 5cm de altura e 25cm de largura, estavam apoiados em vigas de aço tipo I com 60cm de altura espaçadas de 2,8m (Figura 1 e Figura 2). 2,8m Viga I Figura 1 Vista inferior do piso do mezanino Figura 2 Vista superior do piso do mezanino 1 Entenda-se aqui por contra-piso flutuante como sendo uma camada de argamassa não necessariamente aderida à base.

2 Durante o manuseio, percebeu-se que os perfis C apresentaram elevadas flechas mesmo para pequenas cargas. Assim, na tentativa de enrijecimento individual, as peças foram soldadas entre si de modo a formar um pano único ligado por pontos de solda (Figura 3). Após a execução dos trabalhos, entretanto, percebeu-se que a soldagem dos perfis pouco contribuiu para o aumento da rigidez do conjunto; então, outra idéia foi o preenchimento de cada uma das peças com concreto ou argamassa (Figura 4). Entretanto, após uma análise mais detalhada, essa solução foi abandonada, pois apenas acrescentaria peso aos perfis, dificultaria seu manuseio e pouco contribuiria para a diminuição da flecha, uma vez que o aumento da inércia do conjunto seria pequeno por causa da pequena altura (5cm) dos perfis. Além disso, a estrutura já estava montada e sua desmontagem para grauteamento das peças e posterior remontagem oneraria sobremaneira a mão-de-obra e comprometeria o cronograma da obra. Ponto de solda Figura 3 Perfis soldados, ocos Figura 4 Perfis soldados, grauteados Avaliadas as considerações acima e após a montagem completa da estrutura, percebeu-se que: 1. havia problemas de planicidade da base como um todo, pois nem todos os pontos de apoio sobre as vigas suporte estavam em cotas iguais, fato constatado nas duas direções perpendiculares do plano (Figura 5); 2. havia problemas de irregularidade superficial, dados pelos pontos de solda formando pequenos ressaltos de 4-6mm, o que impediria o assentamento em camada de pequena espessura a menos que fossem adequadamente removidos (Figura 6); 3. havia dúvidas sobre a qualidade do tratamento anticorrosivo existente nos perfis bem como sobre a aderência da argamassa sobre tal tipo de pintura; 4. com a presença de pedestres sobre o piso, foram evidenciadas flechas acentuadas e pouca rigidez dos perfis, o que poderia prejudicar o desempenho do revestimento. Além disso, a sensação psicológica de insegurança era demasiadamente perceptível. Uma vez que o local destinava-se a show room e sala de treinamento, a circulação de pessoas seria grande e a vibração da base precisava ser eliminada ou reduzida drasticamente. Figura 5 Desnivelamento numa régua de 2m Figura 6 Solda: irregularidade superficial

3 Levando em consideração os aspectos mencionados, optou-se pela execução de um contra-piso de argamassa sobre a base de aço, o que eliminaria as dúvidas dos itens um a três e diminuiria o problema descrito no item quatro. 2. SOLUÇÃO DO PROBLEMA 2.1. Ajuste das condições da base Mesmo após estar decidida a execução de um contra-piso, pôde-se deduzir que uma camada de argamassa de 3-4cm de espessura poderia contribuir para aumentar a estabilidade do conjunto, mas não resolveria o problema de flecha excessiva da base. Desta forma, optou-se por enrijecê-la por meio da diminuição do vão entre apoios, tarefa executada com ajuda de duas estroncas que dividiram o vão em três partes iguais (Figura 7 e Figura 8), o que proporcionou uma redução 2 teórica da flecha proporcional a 3 4. Figura 7 Base original, com vão de 2,8m Figura 8 Diminuição do vão da base para 0,9m Uma vez que não houve necessidade de preocupação com aderência entre o contra-piso e a base de aço, a argamassa foi aplicada diretamente sobre os perfis, sem qualquer tipo de ponte de aderência (Figura 9). A base original, nas dimensões aproximadas de 15x12m, foi dividida em quatro painéis de 7,5x6m, sendo que cada um deles recebeu um reforço em tela tipo galinheiro com malha hexagonal de 2,5cm e fio de diâmetro 0,7mm (Figura 10). Figura 9 Execução do contra-piso Figura 10 Tela de reforço na argamassa 2 A flecha máxima teórica de um vão bi-apoiado é dada por 5ql 4 /384EI, onde q é a carga distribuída.

4 Justamente pelo fato de não haver aderência entre o contra-piso e a base de aço, houve uma preocupação com a espessura mínima da camada de argamassa, evitando problemas com panos de pequena rigidez. Como essa camada não estava prevista, havia limitações de pé direito e concordância em nível com regiões adjacentes, de modo que em alguns locais a espessura ficou abaixo dos 4cm recomendados como mínimos. A argamassa utilizada foi do tipo industrializada, específica para contra-piso; a mistura foi feita com auxílio de misturador mecânico de eixo horizontal e o teor de água proporcionou a formação de uma massa tipo farofa, compactada com um socador de madeira. Após pouco mais de sete dias de cura, as placas foram assentadas. Uma vez que uma base em perfis de aço apresenta comportamento mecânico diferenciado em relação a um contra-piso de argamassa, no encontro com as paredes foi providenciado um pequeno vão livre (aproximadamente 1,5cm) com a função de junta de extremidade (Figura 11 e Figura 12), permitindo que esses dois materiais apresentem variações dimensionais sem prejuízo ao desempenho do revestimento por acúmulo de tensões. Figura 11 Juntas de extremidade (isopor) Figura 12 Junta de extremidade e instalações A divisão do contra-piso em panos independentes foi feita por meio da soldagem de barras de aço diretamente sobre os perfis C, como ilustrado na Figura 13. Essas barras ficaram confinadas abaixo das placas cerâmicas, uma vez que o uso do local não exigiu proteção mecânica da junta (a Figura 14 ilustra um exemplo típico de junta de dilatação com proteção mecânica das bordas das placas). Também, a soldagem das barras rígidas aos perfis do substrato limita a movimentação da junta, o que indica uma solução conceitualmente equivocada; entretanto, ela foi adotada por uma questão de facilidade de execução e por se tratar de um ambiente interno e ausência de variações térmicas acentuadas. Barras de aço soldadas à base Junta a ser preenchida com elastômero Porcelanato Contra-piso Figura 13 Junta de dilatação definindo os panos de contra-piso

5 Junta a ser preenchida com elastômero Porcelanato Contra-piso Figura 14 Junta de dilatação com proteção mecânica 2.2. Seleção da argamassa de assentamento Antes de se decidir pela execução do contra-piso, havia a dúvida sobre qual tipo de argamassa deveria ser utilizada para assentar placas de porcelanato diretamente sobre perfis de aço. Além de aspectos de flexibilidade, uma grande preocupação era o desempenho do adesivo em termos de resistência de aderência sobre o zarcão e deste sobre a base. Por estes motivos, dois tipos de argamassa adesiva estavam em pauta: uma do tipo epóxi (AE) e outra cimentícia aditivada com resina acrílica (AC), ambas bicomponentes, de desempenho comprovado em termos de aderência sobre substratos de argamassa. Então, foram feitos ensaios de arrancamento de pastilhas de porcelanato assentadas sobre uma parte dos perfis de aço, o que daria informações confiáveis a respeito da aderência sobre zarcão. O preparo desse pedaço de perfil deu-se da seguinte forma: a) remoção completa do zarcão; b) lixamento e c) escovamento mecânico com escova de aço acoplada em furadeira. Uma parte do perfil foi utilizada neste estágio, simulando assentamento sobre metal branco, e outra parte foi tratada com duas demãos do mesmo zarcão previamente existente. Imediatamente após a última demão, metade desta área foi polvilhada com areia seca média, objetivando aumentar a extensão de aderência das argamassas de assentamento. A Figura 15 apresenta um resumo dos ensaios realizados. Metal branco Zarcão Zarcão + areia Argamassa epóxi (AE) Argamassa cimentícia acrílica (AC) Perfil de aço Figura 15 Esboço resumo dos tipos de preparo da base A Figura 16 mostra o ensaio de arrancamento (NBR 14084, 1998) da AE sobre metal branco e a Figura 17 este mesmo ensaio com AC. Em ambos os casos, existiram três posições possíveis de ruptura: interface placa/argamassa, corpo da argamassa e interface argamassa/perfil de aço. Em todos os corpos-de-prova, a ruptura se deu na interface com o perfil de aço, o que demonstra resistência inferior quando comparada com a coesão interna da argamassa e com a aderência na placa de porcelanato. No caso da AC (Figura 17), os restos de argamassa aderidos no perfil foram maiores do que aqueles deixados pela AE, mas ainda assim a ruptura se deu 100% na interface argamassa/perfil de aço.

6 Figura 16 AE sobre metal branco Figura 17 AC sobre metal branco No caso de assentamento sobre o perfil tratado com zarcão, a Figura 18 mostra as duas argamassas aplicadas, parte sobre base com duas demãos de zarcão e parte sobre base com zarcão polvilhado com areia. A Figura 19 mostra o tipo de ruptura da AE, na interface zarcão/perfil. Embora a região de aderência tenha sido delimitada com uma espátula a um quadrado 5x5cm enquanto a argamassa estava fresca, alguns CP s apresentaram escorrimento da argamassa e aumento da região aderida (Figura 19), o que pode significar uma pequena redução nos valores de aderência mostrados na Tabela 1. Figura 18 AE e AC sobre zarcão e zarcão c/ areia Figura 19 AE sobre zarcão No último caso, a AC teve um tempo de cura de 28 dias, mesmo sendo bicomponente. A ruptura dos CP s é mostrada na Figura 20 (assentamento sobre zarcão) e na Figura 21 (assentamento sobre zarcão polvilhado com areia). Fica evidente pelas figuras que o zarcão foi arrancado da base, não resistindo à ação conjunta da umidade e do PH elevado da argamassa cimentícia, o que explica os baixos valores de aderência encontrados. Tintas do tipo zarcão são formuladas para proteger perfis metálicos que receberão acabamento com tinta alquídica/base óleo e não para proteção anti-corrosiva de armaduras/metais imersos em meios de PH elevado como as argamassas. Ao final dos ensaios foi montada a Tabela 1, que mostra a quantidade de copos-de-prova executados sobre cada tipo de preparo da base, os valores de aderência encontrados e o tipo de ruptura. Pela análise dos dados, percebe-se que o ponto crítico de todos os CP s ensaiados foi a interface zarcão/base de aço, sendo obtidos ótimos resultados de aderência em todos os casos, exceto na AC

7 sobre zarcão e sobre zarcão com areia. Também, o comportamento da AC mostrou-se menos homogêneo que a AE, uma vez que o coeficiente de variação (CV 3 ) atingiu valores elevados. Figura 20 AC sobre zarcão Figura 21 AC sobre zarcão c/ areia Tabela 1. Ensaios de resistência de aderência sobre perfil de aço Resistência de aderência (MPa) (N o de ensaios) Local de ruptura Preparo da base Argamassa epóxi (AE) Argamassa cimentícia com aditivo acrílico (AC) Metal branco Zarcão Zarcão com areia 1,22 (CV = 14%) (6) epóxi/aço 0,74 (CV = 6%) (3) zarcão/aço 0,82 (CV = 5%) (3) zarcão/aço 0,82 (CV = 36%) (6) argamassa/aço 0,17 (CV = 87%) (3) zarcão/aço 0,08 (CV = 36%) (3) zarcão/aço Com relação à flexibilidade das argamassas, um tipo de ensaio é descrito pela norma européia EN (EN, 1997). Trata-se de um ensaio de deformação transversal (aqui tratada como flexibilidade), que consiste em submeter à flexão uma placa de argamassa com dimensões de 280x45x3mm até sua ruptura, sendo a carga aplicada na parte central do CP apoiado sobre roletes, como ilustrado na Figura 22. O ensaio de uma amostra da AC é mostrado na Figura 23. Tanto a AE como a AC apresentaram valores de deformação em torno de 7-8mm, com a diferença de que a carga necessária para provocar a mesma flecha foi aproximadamente 500% superior na AE, o que indica um módulo de deformação superior, ou seja, maiores tensões para as mesmas deformações. Durante a execução dos ensaios já descritos, o cronograma da obra exigiu sua continuidade e as recomendações para o assentamento das placas foram: utilizar a argamassa cimentícia bicomponente, aplicando-a em dupla colagem com desempenadeira denteada com dentes quadrados de 8mm. A dupla colagem consiste em aplicar argamassa não apenas na base, mas também no tardoz das placas cerâmicas, de forma a garantir com maior grau de certeza que grande parte da placa estará aderida à base. Para placas de grande dimensão, a dupla colagem proporciona a formação de uma camada mais espessa de argamassa adesiva, o que auxilia na compensação de pequenos empenamentos que poderiam provocar pontos ocos e sem aderência com a base. 3 Coeficiente de variação: cociente entre o desvio padrão e a média. CV = σ/µ.

8 Eixo do medidor de deslocamento Cutelo de aplicação da carga Forma do CP antes da aplicação da carga Rolete de apoio CP sob flexão Figura 22. Esboço do ensaio de flexibilidade (deformação transversal) Figura 23. Ensaio de deformação transversal da AC 3. CONSIDERAÇÕES FINAIS Embora existam diversos produtos adequados para assentamento de placas cerâmicas, a simples análise individual do desempenho da argamassa pode levar a resultados insatisfatórios. A compreensão do comportamento conjunto de todas as camadas do revestimento cerâmico é uma necessidade e pode definir a qualidade final do produto aplicado. É preciso entender que o emboço também faz parte do revestimento cerâmico e deve ser devidamente projetado como tal. Ademais, o assentamento em camada fina pressupõe condições mínimas de preparo da base, pois, por melhor que seja o desempenho da argamassa adesiva, sempre haverá a necessidade de um substrato estável, plano e quimicamente compatível com o revestimento. Uma das grandes dificuldades existentes é relacionar o valor numérico do resultado do ensaio de flexibilidade com as necessidades de cada tipo de aplicação. Ou, dito de outra forma, qual deve ser o valor da deformação transversal de uma argamassa que será utilizada no revestimento cerâmico da fachada de uma torre de 18 pavimentos?

9 Indagações desse tipo não apresentam resposta única, mesmo porque dependem de uma série de fatores, como por exemplo: condições climáticas; tipo e comportamento da base; tipo de cerâmica, comportamento global do edifício, presença de juntas de dilatação etc. Sabe-se, entretanto, que argamassas bicomponentes apresentam potencial de aderência e capacidade de absorção de deformações nitidamente superiores aos das argamassas monocomponentes tipo AC II 4, com deformação transversal em torno de 1 a 2mm. Na própria especificação exibida na NBR (ABNT, 1998), a resistência de aderência de argamassas tipo AC II têm limite inferior de 0,5MPa (5kgf/cm 2 ) enquanto as do tipo AC III têm limite inferior de 1,0MPa (10kgf/cm 2 ). No caso em questão, argamassas do tipo epóxi e cimentícias aditivadas com resina acrílica apresentam resistência de aderência típica em torno de 1,2MPa quando o ensaio é executado sobre substrato padrão, como pode ser observado em JUNGINGER (2003). REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT). Argamassa colante industrializada para assentamento de placas de cerâmica - especificação - NBR Rio de Janeiro, Argamassa colante industrializada para assentamento de placas de cerâmica - determinação da resistência de aderência NBR Rio de Janeiro, EUROPEAN STANDARD. Adhesives for tiles determination of transverse deformation for cementitious adhesives and grouts EN Brussels, JUNGINGER, M. Rejuntamento de revestimentos cerâmicos: influência das juntas de assentamento na estabilidade de painéis p. Dissertação (Mestrado) - Escola Politécnica, Universidade de São Paulo. São Paulo, A classificação das argamassas adesivas é exposta na NBR (ABNT, 1998).