INSTITUTO POLITÉCNICO DE PORTALEGRE

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1 INSTITUTO POLITÉCNICO DE PORTALEGRE ESCOLA SUPERIOR DE TECNOLOGIA E GESTAO MATERIAIS E EQUIPAMENTOS DE CONSTRUÇÃO II MEMBRANAS BETUMINOSAS

2 Engenharia Civil 4º Ano Docente: Eng. Ludovina Pereira Trabalho realizado por: Paulo César da Costa Lourenço N.º

3 ÍNDICE Introdução 4 Membranas betuminosas (designação) 5 Materiais Betuminosos 5 Betumes (Designação) 5 Tipos de Betumes 5 Betumes Naturais 5 Betumes de Destilação Directa 5 Betumes Insuflados 6 Campos de aplicação 6 Betumes Naturais 6 Betumes de Destilação Directa 6 Betumes Insuflados 6 Membranas de Impermeabilização Características e Campo de Aplicação 7 Membranas de Betume-Polímero 7 Membranas de Betume-Polímero (APP) 8 Membranas de Betume-Polímero (SBS) 10 Campos de aplicação 11 Membranas de PVC Plasstificado 12 Campos de aplicação 15 Membranas de Poliolefinas (TPO) 15 Campos de aplicação 17 Membranas de EPDM 17 Campos de aplicação 19 Membranas de Borracha Butílica 19 Membranas de Poli-Isobutileno (PIB) 20 Campos de aplicação 21 Membranas de Polietileno Clorato (CPE) 22 Campos de aplicação 23 Membranas Betuminosas, Versos, Membranas Sintéticas PVC/TPO 23 Fabrico das Membranas Betuminosas 26 2

4 Considerações sobre a aplicação em obra 28 Campo de Aplicação das Membranas Betuminosas 28 Muros de Suporte e caves 28 Piscinas 30 Tabuleiros, Pontes e Viadutos 31 Fundações de Edifícios 32 Impermeabilização de Sapatas 32 Impermeabilização de Lintéis de Fundação 32 Impermeabilização de Paredes de Fundação 33 Impermeabilização de Lajes em Contacto com o Solo 34 Coberturas Não Acessíveis 34 Coberturas acessíveis à Circulação e Permanência de Pessoas 35 Coberturas Inclinadas com revestimento de Telha 36 Coberturas Metálica 37 Coberturas Ajardinadas 37 Lagos e Lagoas Artificiais e Ornamentais 38 Aplicação em pontos Singulares 39 Esquemas de Impermeabilização 40 Platibandas e chaminés 40 Algerozes e caleira 40 Soleiras 41 Tubos de queda de acessibilidade limitada 41 Tubos de queda em coberturas acessíveis 42 Juntas de dilatação 42 Floreiras 43 Recuperação de coberturas existentes 43 Alguns Exemplos Práticos de Aplicação 44 Conclusão 47 Bibliografia 48 INTRODUÇÃO 3

5 Este trabalho tem como objectivo dar a conhecer os diversos tipos de MEMBRANAS BETUMINOSAS. Neste trabalho vai-se fazer referência aos vários tipos de membranas que existem no mercado, assim como as suas características, comportamentos sob a acção da temperatura e respectivos campos de aplicação. Vamos fazer referência ao método de fabrico das membranas betuminosas, e respectivos esquemas. Apresentaremos os campos de aplicação com os respectivos esquemas de montagem segundo algumas das maiores empresas do ramo a laborar em Portugal. Apresentaremos ainda algumas fotografias com exemplos práticos da aplicação das Membranas Betuminosas. 4

6 MEMBRANAS BETUMINOSAS Complexos contituidos por betumes de destilação directa, modificados com polímeros, armaduras inorgânicas e com ou sem auto-protecção. Materiais Betuminosos São ligantes hidrocarbonados com origem quer no petróleo, no carvão ou outras matérias orgânicas. Tradicionalmente, na construção Civil, são designados como materiais betuminosos aqueles que contêm betume. BETUME é um aglomerado orgânico, sólido, semi-sólido ou liquido, que pode ocorrer na natureza ou ser obtido por processo industrial. É composto principalmente por hidrocarbonetos de massa molecular elevada e completamente solúvel em bissulfeto de carbono. Tipos de Betumes Betumes Naturais: O betume natural apresenta-se como uma mistura bastante homogénea de água e gases, matéria mineral (argila e quartzo) e betume. Betumes de destilação directa: Obtidos por destilação atmosférica ou em vazio das ramas de petróleo São caracterizadas pelo auto valor de penetração a 25ºC, o que lhe confere também um aumento de ductilidade 5

7 Betumes insuflados São obtidos dos betumes de destilação directa por insuflação de ar quente na sua massa, a temperaturas da ordem dos 250ºC a 300ºC Menor poder de penetração a 25ºC do que o betume de que provem, conferindo-lhe assim maior dureza Campos de Aplicação Betumes Naturais: É utilizado como material de impermeabilização após ser submetido a um processo industrial de destilação É utilizado na preparação de sistemas com base em asfaltos Betumes de destilação directa: Impermeabilização de coberturas Impregnação de feltros betuminosos e de armaduras orgânicas ou inorgânicas Fabrico de membranas de betumes-polímeros Betumes insuflados Preparação de misturas betuminosas para o fabrico de feltros ou telas betuminosas Aplicação «in situ», puro, como produto de ligação das telas betuminosas entre si e ao suporte 6

8 MEMBRANAS DE IMPERMEABILIZAÇÃO-CARACTERÍSTICAS E CAMPO DE APLICAÇÃO As membranas de impermeabilização mais utilizadas nos sistemas de impermeabilização de coberturas em terraço são as de betumes-polímeros, as termoplásticas e as elastoméricas. As membranas de betumes-polímeros são constituídas por uma mistura betuminosa modificada por uma resina, plastomérica ou elastomérica. As membranas de natureza termoplástica mais conhecidas são as de PVC plastificado e as de mais recente divulgação são as de poliolefinas (TPO ou FPO). Nas membranas elastoméricas, incluem-se as vulcanizadas e as não vulcanizadas. Nestas últimas, poderá ocorrer um processo de cura de características idênticas à vulcanização, após aplicação em obra. Contam-se entre as membranas vulcanizadas em fábrica as de monómero de etileno-propileno-dieno (EPDM) e as de borracha butílica. Nas não vulcanizadas em fábrica, incluem-se as de poli-isobutileno (PIB) e as de polietileno clorado (CPE). Membranas de betume-polímero Estas membranas são obtidas por recobrimento de uma ou duas armaduras com uma mistura betuminosa modificada à qual foi acrescentada polímero de polipropileno atáctico, no caso das APP, ou polímero de estireno-butadieno-estireno, no caso das SBS. As armaduras utilizadas nas membranas betume-polímero APP e SBS são geralmente feltros de poliéster ou de fibras de vidro, podendo aqueles dois tipos de armadura ser integrados numa mesma membrana. A massa por unidade de superfície das armaduras de poliéster encontra-se entre 150 e 250 g/m 2 e a das armaduras de fibra de vidro é da ordem de grandeza de 50 g/m 2. A resistência à tracção das armaduras correntes de poliéster pode variar entre cerca de 450 e 800 N na direcção longitudinal e entre 400 e 700 N na direcção transversal. Quanto às armaduras de fibra de vidro, a sua 7

9 resistência à tracção é bastante inferior, cerca de 100 N na direcção longitudinal e de 50 N na direcção transversal. A extensão na rotura varia entre 20 e 50% em ambas as direcções nas armaduras de poliéster e entre cerca de 1 e 3% nas armaduras de fibra de vidro. Menos vulgarizadas estão as membranas de betume-polímero APP, com armaduras constituídas por folhas de polietileno de alta densidade, espessura nominal de 90 µm e uma massa por unidade de superfície de 90 g/m 2, que apresentam extensões elevadas na rotura (cerca de 600%) e forças de rotura da ordem de 100 a 170 N. Membranas de betume-polímero APP A mistura de betume-polímero APP é constituída essencialmente por um betume de destilação directa, resinas de polipropileno atáctico, cargas minerais e aditivos diversos. Os dois constituintes principais, betume e polímero APP, estão na proporção aproximada de um para dois, respectivamente. As cargas usuais são as de origem mineral de granulometria reduzida (fíleres) e as do tipo fibroso (fibras de amianto). Na mistura, as cargas minerais finas não são em geral superiores a 30%, variando geralmente entre 5 e 20%. Entre os aditivos, salientam-se os copolímeros de etileno-propileno e produtos como os repelentes de raízes de plantas integradas em membranas usadas em terraços-jardim. Durante o processo de fabrico, podem ser aplicados acabamentos nas faces. Os materiais mais vulgarmente utilizados são: Folhas de polietileno ou polipropileno, geralmente com 10 µm de espessura, aplicadas em ambas as faces e cuja função essencial é evitar a aderência entre as faces das membranas quando enroladas; Granulado mineral (areia ou laminado de ardósia) aplicado na face superior; Folha de alumínio aplicada na face superior. 8

10 Características dimensionais e ponderais: A espessura nominal corrente é de 4 mm, podendo variar entre 3 e 5 mm, correspondendo-lhe massas por unidade de superfície entre 3 e 5 kg/m 2 ; As membranas são comercializadas em rolos de larguras nominais de 1 m e comprimentos usuais de 10 m, resultando rolos com massas variando entre 30 e 50 kg; Nas membranas auto protegidas com granulado mineral ou folhas de alumínio, estes materiais não devem ser aplicados junto a um dos bordos longitudinais para uma melhor ligação entre membranas. Características mecânicas: A resistência à tracção na direcção longitudinal (corresponde à direcção de fabrico) é em geral superior à resistência na direcção transversal, variando os valores entre cerca de 550 e 1200 N na direcção longitudinal e entre 400 e 950 N na direcção transversal; os intervalos de valores são razoavelmente amplos devido à natureza e massa por unidade de superfície das armaduras das membranas e, nalguns casos, em resultado da incorporação de fibras de reforço nessas armaduras; O alongamento na rotura é sensivelmente o mesmo nas duas direcções, variando entre 30 e 70%, sendo bastante inferior (podendo atingir valores da ordem de 5%), no caso de armadura em fibra de vidro; A resistência ao rasgamento da membrana depende muito do tipo de armadura, não sendo em geral inferior a 100 N; as armaduras de poliéster têm geralmente valores superiores a este. Comportamento sob a acção da temperatura: Estabilidade dimensional submetida à acção de temperaturas elevadas, a generalidade das actuais membranas armadas com feltros de poliéster ou com folhas de polietileno apresenta contracções na direcção transversal e dilatações na direcção longitudinal, embora haja casos em que o sentido das deformações seja exactamente o 9

11 contrário; nas membranas armadas com fibra de vidro, as variações dimensionais são mínimas; Flexibilidade a baixa temperatura (temperatura acima da qual não ocorre fissuração) nas membranas novas, podem-se atingir valores da ordem de -20 a -30 ºC, diminuindo (ou seja, apresentando valores mais elevados) após o seu envelhecimento, mais sob a acção do calor do que sob a da radiação ultravioleta; Comportamento ao calor (temperatura abaixo da qual não ocorre escorrimento) é pelo menos cerca de 110ºC, nas membranas armadas com polietileno e os valores variam entre 120 e 165ºC nas restantes, diminuindo ligeiramente, em algumas membranas, em resultado do seu envelhecimento sob a acção do calor. Membranas de betume-polímero SBS A mistura de betume-polímero SBS é constituída por um betume, geralmente de destilação directa, um polímero elastomérico de estireno-butadieno-estireno, cargas minerais e aditivos diversos, dos quais se salientam plastificantes, anti-oxidantes e, como no caso das membranas de betume-polímero APP, produtos como os repelentes de raízes de plantas integrados em membranas usadas em terraços-jardim. A quantidade de polímero na mistura varia consoante o fabricante entre 7 e 15%, tendo a maioria das membranas de fabrico recente 12%. O material fino incorporado na mistura não excede em geral os 30%. Características dimensionais: A espessura nominal corrente é de 4 mm, fabricando-se também membranas com espessuras que podem ir de 2 aos 5 mm, em geral com intervalos de 0,5 mm; As membranas são comercializadas em rolos de larguras nominais usuais de 1 m (existindo também de 2 m) e comprimentos entre 10 e 20 m (existindo com 5 e 8 m). Características mecânicas: A resistência à tracção na direcção longitudinal pode variar entre cerca de

12 e 1100 N, sendo superior à da direcção transversal que pode variar entre aproximadamente 300 e 1000 N; A extensão na rotura é sensivelmente a mesma nas duas direcções e varia correntemente entre 20 e 75% em membranas com armaduras de poliéster (é bastante inferior em membranas com armaduras em fibra de vidro); A resistência ao rasgamento depende muito do tipo de armadura; na direcção longitudinal, é cerca de 80 N se for armada com fibra de vidro e varia de 160 a 290 N se armada com poliéster; na direcção transversal, é cerca de 100 N se armada com fibra de vidro e varia de 170 a 340 N se armada com poliéster. Comportamento sob a acção da temperatura: Estabilidade dimensional na generalidade das actuais membranas submetidas à acção de temperaturas elevadas, verificaram-se alongamentos na direcção longitudinal e contracções na direcção transversal; Flexibilidade a baixa temperatura os valores são da ordem de -15 a -30 ºC; Comportamento ao calor os valores variam entre 95 e 135 ºC, diminuindo ligeiramente após o seu envelhecimento, sob a acção do calor, na maioria das membranas. Pode concluir-se que as membranas SBS, relativamente às membranas APP, terão um melhor comportamento a baixas temperaturas e pior ao calor. Campo de aplicação das membranas de betume-polímero As membranas de betume-polímero têm sido predominantemente integradas em sistemas aderentes, semi-aderentes ou independentes do suporte. Com a crescente utilização dos sistemas de fixação mecânica, associada ao uso de armaduras com resistências mecânicas superiores às tradicionais de fibra de vidro, as membranas betuminosas começaram a ser também aplicadas neste tipo particular de sistema de impermeabilização. Os sistemas constituídos por membranas APP e SBS podem ser de uma única camada ou de múltiplas camadas. Quando a pendente da cobertura em terraço é nula, recomenda-se a aplicação de 11

13 sistemas de dupla camada, para além do sistema dever satisfazer a requisitos adicionais. Para a aplicação de sistemas de camada única, para além da sua pendente não ser nula, a cobertura deve ser, em geral, de acessibilidade restringida a trabalhos de manutenção e reparação. Nas coberturas acessíveis, devem ser preferivelmente aplicadas duas membranas e pelo menos uma delas ser armada com feltro de poliéster. A escolha do suporte para as membranas de betume-polímero depende, nomeadamente, da acessibilidade da cobertura (que condiciona as cargas actuantes) e do método utilizado na sua ligação para que, neste caso, não surjam incompatibilidades entre os materiais em contacto (por exemplo, as placas de poliuretano ou de poliestireno expandido, quando não revestidas, não podem servir de suporte a sistemas aderentes realizados por acção da chama ou da aplicação de produtos a quente). Membranas de PVC plastificado Principais características Estas membranas são constituídas por resina de policloreto de vinilo, plastificantes, estabilizantes, pigmentos e cargas, podendo ou não ser armadas. Quando é incorporada uma armadura, esta ou é de poliéster (em geral com massa nominal de 100 g/m2) ou de fibra de vidro (com massa nominal de cerca de 50 g/m2). A existência de armadura vai minimizar as retracções das respectivas membranas (devido à perda de plastificantes) e as variações dimensionais (devido à acção da temperatura). Estas funções também podem ser desempenhadas por um feltro aplicado na face inferior da membrana. Os plastificantes, um dos principais componentes da mistura de PVC, podem variar entre cerca de 30 a 40%, quando as membranas são obtidas por calandragem ou laminagem, e cerca de 20% para membranas obtidas por extrusão. A ausência de plastificantes tornaria as membranas muito rígidas e pouco dúcteis e, portanto, sem flexibilidade suficiente para as aplicações como revestimento de impermeabilização de coberturas. Estes componentes podem ser razoavelmente voláteis e removidos quer por acção de solventes quer por acção da água. Sendo os plastificantes monómeros (como os esteres fetálicos), as respectivas membranas de PVC são incompatíveis 12

14 quimicamente com betumes e óleos de origem mineral. A incompatibilidade resulta na perda de plastificante da membrana por migração, o que pode conduzir à sua rotura. Para reduzir o efeito da migração dos plastificantes, devem ser utilizados polímeros de elevado peso molecular. Os estabilizantes também são importantes componentes na mistura de PVC, por evitarem a perda dos plastificantes e assim contribuírem para a estabilidade dos constituintes e das características fundamentais destas membranas. O tipo de cargas utilizadas na mistura de PVC tem influência no comportamento da respectiva membrana sob a acção do calor. Por exemplo, as cargas de óxido de titânio têm um efeito mais eficaz na acção do estabilizante do que as cargas de negro de fumo. Características dimensionais e ponderais: A espessura nominal corrente é de 1,2 e 1,5 mm, a sua massa volúmica pode tomar valores entre 1,25 e 1,35 g/cm 3 e a massa por unidade de superfície entre 1,6 e 2,0 kg/m 2 ; As membranas são comercializadas em rolos de larguras nominais de 1 a 2 m e comprimentos usuais de 15 a 25 m. Características mecânicas: Membranas armadas com fibra de vidro - para a armadura acima referida, a tensão de rotura na direcção longitudinal é cerca de 12 N/mm 2, sensivelmente a mesma em membranas novas e após terem sofrido envelhecimento; Membranas armadas com poliéster - a tensão de rotura pode variar entre 15 e 20 N/mm 2, não apresentando estes valores variações significativas após o envelhecimento; A extensão na rotura é sensivelmente a mesma nas duas direcções e varia entre 240 e 380% em membranas novas com armaduras de poliéster e é cerca de 210% em membranas armaduras com fibra de vidro, diminuindo estes valores com o 13

15 envelhecimento; A estabilidade dimensional ao calor é menor após o envelhecimento em estufa (6 meses a 80 ºC), podendo as extensões médias da membrana após envelhecimento ser, relativamente à nova, cerca de 3 vezes superiores (por exemplo, de -0,6% passar para -1,8% na direcção longitudinal). Estudos efectuados sobre membranas de PVC plastificado (compilados em Grandão Lopes, 1994), com diferentes tipos de plastificantes e estabilizantes, chegaram às seguintes conclusões: A água não tem uma acção relevante na extracção do plastificante; Quando o plastificante é volátil, o seu teor sofre reduções acentuadas em curtos períodos de tempo (cerca de 4 meses) após a acção do calor, mesmo para temperaturas de condicionamento relativamente baixas (60 ºC); Qualquer que seja o tipo de plastificante, verifica-se uma diminuição do alongamento na rotura e um aumento do módulo de elasticidade com o tempo de condicionamento em estufa; A acção do calor sobre as membranas de PVC conduz a uma perda significativa da sua massa, entre 35 e 75% para variações de temperatura entre 50 e 360 ºC; Na generalidade das membranas, qualquer que seja o tipo de plastificante e de cargas utilizadas, as características da resina de PVC não são substancialmente afectadas pela acção da radiação ultravioleta, existindo no entanto uma maior sensibilidade à degradação por esta acção nas membranas com cargas de óxido de titânio (membranas de cor branca) relativamente às fabricadas com cargas de negro de fumo; Os mecanismos de degradação nas membranas de PVC quando submetidas à acção do calor em estufa ventilada a 70 ºC são bastante idênticos aos que ocorrem nas membranas em exposição natural (verifica-se uma correspondência nítida entre os valores do módulo de elasticidade inicial, alongamento na rotura e teor de Plastificante); 14

16 O envelhecimento natural das membranas de PVC não afecta as características da resina de PVC, cujo peso molecular se mantém praticamente inalterado; O envelhecimento natural nota-se menos nas membranas armadas do que nas não armadas, especialmente quando as armaduras são de poliéster. Campo de aplicação das membranas de PVC plastificado As membranas de PVC plastificado são vocacionadas para serem aplicadas em sistemas de camada única, geralmente independentes do suporte ou a ele fixadas mecanicamente, em coberturas de acessibilidade limitada. Na generalidade das soluções, as pendentes das coberturas não são inferiores a 1%. Nos sistemas de fixação mecânica, as membranas utilizadas devem ter armaduras de poliéster com massas por unidade de superfície de pelo menos 100 g/m2, para permitirem ao sistema de impermeabilização um adequado comportamento em obra sob as acções a que irão estar sujeitos. Quando o sistema de impermeabilização não obrigue à utilização duma protecção pesada, as membranas de PVC podem ficar aparentes. Em relação aos suportes, é necessário que a sua selecção e colocação no sistema não conduza a uma eventual migração dos plastificantes da membrana para o material desses suportes (por exemplo, não deve haver contacto directo entre membranas de PVC e suportes de poliuretano ou de poliestireno expandido). Membranas de poliolefinas TPO Principais características As membranas termoplásticas flexíveis de poliolefinas (TPO ou FPO) dividemse em dois grupos de acordo com o constituinte principal, polipropileno (PP) ou polietileno (PE). Num grupo, as membranas são constituídas por polipropileno e um copolímero termostático ou elastomérico, tal como: etileno-propileno-dieno, etileno- 15

17 propileno-borracha ou polietileno. No outro grupo, as membranas são constituídas por polietileno e um copolímero termostático ou elastomérico, tal como: etileno-propilenodieno, etileno-propileno-borracha ou polipropileno. A mistura inclui outros componentes: fíleres, estabilizantes, retardadores de incêndio, anti-oxidantes e corantes. Estas membranas podem ou não ser armadas, com ou sem protecção. Em obra, a protecção pode ser executada através de pinturas, não devendo estas membranas estar em contacto com alcatrão. Indicam-se algumas das vantagens e características das membranas de poliolefinas: São recicláveis e, portanto, amigas do ambiente; Estão disponíveis em várias cores (à semelhança das de PVC e das betuminosas); As juntas de sobreposição podem ser soldadas a ar quente (tal como as de PVC), sendo este um processo mais fácil e mais limpo que a aplicação de produtos adesivos; São resistentes ao calor, aos raios UV e a muitos produtos químicos (tal como as de PVC); Não se lhe adicionam plastificantes; É elevada a flexibilidade a baixa temperatura; À semelhança de todas as membranas referidas, as de poliolefinas com armaduras de poliéster apresentam resistências à tracção e alongamentos superiores às que apresentam as membranas com armaduras de fibra de vidro; À semelhança de todas as membranas referidas, a resistência à rotura das de poliolefinas armadas com poliéster varia com o número de fibras existentes, sendo tanto mais elevada quanto mais apertada for a malha da armadura. Características dimensionais e ponderais: A espessura nominal corrente é, em milímetros, de 1,2; 1,5; 1,8; 2,0 e 2,5 e a massa por unidade de superfície correspondente é de 1,1; 1,35; 1,63; 1,80 e 2,27 kg/m 2 ; 16

18 As membranas são comercializadas em rolos de largura nominal de 2,10 m e comprimento de 20 a 25 m. Características mecânicas (membrana com armadura de poliéster): A força de rotura pode variar, na direcção longitudinal entre 1280 e 1340 N e na direcção transversal entre 1190 N e 1260 N; A extensão na rotura é de 25% nas duas direcções; A variação dimensional é inferior a 0,5% após 6 horas a 80 ºC. Campo de aplicação das membranas de poliolefinas (TPO) Estas membranas estão vocacionadas para que a sua ligação ao suporte seja realizada por fixação mecânica ou então para serem utilizadas em sistemas independentes. Membranas de EPDM Principais características As membranas de EPDM são constituídas por uma mistura de monómero de etileno-propileno-dieno com aditivos, tais como cargas, agentes de vulcanização e óleos. Em determinadas misturas, incorporam-se também como aditivos produtos que melhoram o comportamento das respectivas membranas à acção do fogo (retardadores de fogo). A pureza do monómero de etileno-propileno-dieno (sem os óleos que em geral o acompanham) deve ser controlada e o valor mínimo a utilizar deve ser de cerca de 30% da massa total da mistura. Estas membranas podem ou não ser armadas. As armaduras mais vulgarmente utilizadas são de poliéster mas também podem ser utilizadas as de poliamida. Para evitar a aderência das superfícies das membranas durante o enrolamento, é vulgar a colocação de talco ou de mica. 17

19 Características dimensionais e ponderais: A espessura nominal é, tal como nas restantes membranas sintéticas, relativamente reduzida, cerca de 1,5 mm, e a massa por unidade de superfície varia entre 1,2 e 2,3 kg/m 2 ; As membranas são comercializadas em rolos de comprimento variável (entre 15 e cerca de 40 m) e de largura também variável (1,35; 2,15; 3,05; 4,75; 6,10; 9,15; 12,20 ou 15,20 m são alguns exemplos); As bandas ou membranas EPDM ou policloropreno utilizadas na execução dos remates da impermeabilização são comercializadas em rolos, em geral com 30 m de comprimento, com largura variando entre 0,15 e 1,20 m e com espessura idêntica à das membranas em superfície corrente. Características mecânicas: A tensão de rotura na membrana nova pode variar entre 7,8 e 12,8 N/mm 2 em ambas as direcções, apresentando valores de alongamento que atingem no máximo 23,5% quando envelhecida por acção do calor e 12,8% quando envelhecida por acção da exposição às radiações ultravioleta; A tensão correspondente à extensão de 100% tem o valor médio de 2,60 N/mm2 na direcção longitudinal e de 2,45 N/mm2 na direcção transversal, podendo apresentar no máximo alongamentos de 100% quando envelhecida por acção do calor e 19% quando envelhecida por acção da exposição às radiações ultravioleta; A extensão na rotura é sensivelmente a mesma nas duas direcções, sendo o valor médio cerca de 450% para membranas novas, diminuindo este valor com o envelhecimento; Estabilidade dimensional ao calor - é na direcção de fabrico que se verificam as maiores deformações; A resistência ao rasgamento tende a baixar pelo efeito do calor, podendo atingir valores cerca de 67% inferiores relativamente aos da membrana nova. 18

20 Campo de aplicação das membranas de EPDM Os sistemas de impermeabilização com membranas desta natureza podem ser totalmente aderentes, independentes ou fixados mecanicamente ao suporte. Em qualquer das situações, após o desenrolamento, as membranas devem manter-se em repouso cerca de 30 minutos para que se dissipe o estado de deformação a que estiveram submetidas enquanto enroladas. Estes revestimentos estão vocacionados para coberturas de acessibilidade limitada, a trabalhos de manutenção e de reparação e com valores de pendentes não inferiores a 1,5%. É fundamental entrar em linha de conta com a compatibilidade química entre o suporte e os produtos de colagem da membrana EPDM. Deve interpor-se uma barreira (por exemplo, um feltro de poliéster de 150 g/m2) entre a membrana e o suporte quando este for constituído por placas de poliestireno ou de perlite expandida ou quando houver possibilidade de contacto da membrana com produtos betuminosos ou óleos. Membranas de borracha butílica Principais características As membranas de borracha butílica são obtidas pela copolimerização do isobutileno, por acção do isopreno, cuja quantidade na mistura é apenas cerca de 1 a 2%, sendo no entanto este componente o responsável por uma fácil vulcanização. Entram também na mistura percentagens reduzidas de outros componentes: EPDM, negro de fumo e aceleradores de vulcanização. Apesar de haver membranas de borracha butílica armadas, a maioria das aplicadas em coberturas é não armada. A armadura contribui para a estabilidade dimensional e para o aumento da resistência a esforços mecânicos. 19

21 Características dimensionais: As espessuras mais vulgares são 1,5 e 2,0 mm, existindo membranas de menor espessura, como 0,50, 0,75 e 1,00 mm. Características mecânicas: A tensão de rotura pode variar entre 6,5 e 9,0 MPa; A extensão na rotura pode variar entre 400 e 800%; Os valores relativos à estabilidade dimensional sob a acção do calor podem variar entre -0,90 e -0,30%; Os principais produtos que provocam alterações significativas nas propriedades destas membranas são a gasolina e os solventes aromáticos. Campo de aplicação das membranas de borracha butílica Os sistemas de impermeabilização com base nas membranas de borracha butílica podem ser de todos os tipos: totalmente aderentes, semi-aderentes, independentes ou fixados mecanicamente ao suporte, geralmente aplicados em camada única. Os suportes para este tipo de membranas não estão sujeitos a restrições. Membranas de poli-isobutileno (PIB) Principais características Estas membranas são constituídas por uma mistura de poli-isobutileno (com peso molecular elevado), cargas minerais e aditivos (como negro de fumo). A massa volúmica é de cerca de 1,6 g/cm 3. Geralmente, estas membranas não são armadas, existindo no entanto algumas 20

22 integrando armaduras de poliéster coladas à sua superfície inferior. Quando existem, estas armaduras têm uma largura inferior em cerca de 50 mm à largura da respectiva membrana. Assim, fica livre uma faixa longitudinal junto a um dos bordos onde é colada uma banda autocolante que vai permitir a realização das juntas de sobreposição em obra. Características dimensionais e ponderais: A espessura nominal é também neste caso reduzida - 1,5; 2,0 e 2,5 mm são valores correntes - e a massa por unidade de superfície pode variar entre 2,35 e 3,30 kg/m2; O comprimento é geralmente de 10 ou 15 m; A largura é correntemente de 1,05, 1,25 e 1,30 m para impermeabilização em zona corrente e de 0,35, 0,52 e 0,65 m para execução dos remates da impermeabilização com os elementos emergentes e imergentes. Características mecânicas: As tensões de rotura nas direcções longitudinal e transversal são sensivelmente idênticas, embora ligeiramente menores na direcção transversal cujos valores variam entre 3,2 e 4,5 N/mm 2 ; A extensão na rotura é mais elevada na direcção transversal (entre 580 e 600%) do que na longitudinal (entre 400 e 520%); Quanto à estabilidade dimensional ao calor, as variações de dimensões são sempre inferiores a 1% em ambas as direcções. Campo de aplicação das membranas de poli-isobutileno (PIB) Os sistemas de impermeabilização constituídos por membranas PIB podem ser aplicados em sistemas aderentes, semi-aderentes ou independentes. A aplicação destes sistemas é feita geralmente apenas em coberturas de acessibilidade limitada. A escolha dos produtos de colagem é também neste caso função do tipo de 21

23 suporte. Estas membranas podem ser aplicadas sem camada de protecção (excepto se o sistema for independente o que requer protecção pesada). Existem soluções com protecção leve com base em pinturas da mesma natureza que as membranas que, para além da função estética, também têm função reflectora, caso sejam de cor clara. Membranas de polietileno clorado (CPE) Principais características Estas membranas são constituídas por uma mistura de polietileno de alta densidade (após ter sido previamente clorado), aditivos, estabilizantes e anti-oxidantes. Quando incorporadas, as armaduras das membranas são, em geral, um feltro de poliéster não tecido. Quando as membranas são colocadas sobre suportes irregulares, com rugosidade ou aspereza, devem levar também um feltro de poliéster como acabamento inferior. Características dimensionais: As membranas são comercializadas em rolos de comprimento variável, geralmente entre 15 e 25 m, tendo larguras também variáveis, entre 1,00 e 2,05 m; A espessura é da ordem de 1,2 mm podendo também ser fabricadas membranas de 1,8 mm de espessura. Características mecânicas de uma membrana de CPE armada: A resistência à tracção e o módulo de elasticidade têm valores mais baixos na direcção transversal do que na longitudinal, tanto para membranas novas como para membranas envelhecidas em estufa, sob radiações ultravioleta ou sob a acção de SO 2 ; é a acção do calor que mais influencia essas características; O alongamento na rotura apresenta valores superiores na direcção transversal; N. Na resistência ao rasgamento, podem obter-se valores médios de cerca de

24 Campo de aplicação das membranas de polietileno clorado (CPE) A ligação destas membranas ao suporte é realizada por fixação mecânica, não se conhecendo soluções de sistemas aderentes ou semi-aderentes. Membranas Betuminosas, Versos, Membranas Sintéticas PVC/TPO Qualquer comparação entre membranas betuminosas e membranas sintéticas de PVC / TPO será sempre lisonjeira para com as betuminosas. A solução de impermeabilização de coberturas com membranas betuminosas, está desfavorecida em relação ás membrana Sintéticas na medida em que, por exemplo, em superfícies mesmo pouco inclinadas, a desagregação do grão de xisto sobre a membrana betuminosa está francamente acelerada por acção da gravidade e do vento, pelo que após essa desagregação, que será rápida, e por acção dos raios UV, a membrana betuminosa rapidamente começará a perder a sua elasticidade e consequentemente a sua funcionalidade. Por outro lado ainda, se a membrana betuminosa estiver revestida numa das faces com folha de alumínio gofrado, pura e simplesmente, evita que o suporte respire, isto é, não se produzem transferências de vapor importantes para evitar problemas de condensação nocivos para a construção. Ora nada disto acontece com uma membrana de PVC. Por outro lado mesmo em iguais condições de plena exposição aos raios UV a membrana de PVC tem um tempo de vida superior em mais do dobro comparativamente com qualquer solução com membranas betuminosas. Basta referir que as temperaturas de serviço para membranas betuminosas (Oxidado Catalítico: +5ºC, +100ºC; Betumes SBS: 0ºC, +90ºC; Betumes APP: -5ºC, +130ºC) estão largamente compreendidas nas temperaturas das membranas de PVC (-20ºC, +200ºC). A tensão de rotura de uma membrana betuminosa é de cerca de 30 %, e de uma membrana de PVC é superior a 240%. Resistência ao punçoamento 10 vezes superior de uma membrana de PVC relativamente à membrana betuminosa e resistência à difusão de vapor 23

25 largamente inferior à membrana betuminosa claramente definem diferenças substanciais entre os dois produtos. Resistência mecânica ou química às raízes das plantas è uma característica standard das membranas de PVC, enquanto apenas um tipo específico de membrana betuminosa è resistente e mesmo assim com limitações quanto ao tipo de acção provocada pela planta (pode a planta perfurar simplesmente a membrana nas suas sobreposições ou atacar a própria membrana em si decompondo-a). Importa referir que não é nunca recomendável a utilização de uma única membrana betuminosa como impermeabilização de uma superfície (normalmente utilizam-se duas membranas), para mais em condições extremas a que está solicitada uma impermeabilização, isto é, totalmente exposta. Do ponto de vista de garantia de boa execução de um trabalho de impermeabilização, facilmente se verifica que, se a dimensão de um rolo de membrana betuminosa é de 10m2, a dimensão de um rolo de membrana de PVC é de 40m2 (TPO = 50m2), pelo que existe a probabilidade real de maior falibilidade na aplicação de uma membrana betuminosa do que na aplicação de uma membrana de PVC, ou seja, a necessidade de sobreposições e consequentes soldaduras é 4 vezes superior numa membrana betuminosa. De realçar, também, as limitações de emprego a que uma membrana betuminosa sempre estará sujeita, nomeadamente quanto à sua reciclagem, quanto ao risco de incêndio sempre associado à aplicação, pelo tipo de equipamento utilizado, sendo de realçar que è um tipo de membrana que facilmente propaga o fogo, e até mesmo o seu rendimento baixo em termos de mão-de-obra para soluções bicamada e rolos com dimensão máxima de 10 m 2, por comparação com as membranas sintéticas de P.V.C. ou T.P.O., estas 100% recicláveis, aplicadas com equipamento com ar e temperatura reguláveis, alto rendimento de mão-deobra com a utilização de equipamento automático e rolos com a já referida dimensão mínima de 40 m 2, melhor controlo de soldaduras de forma expedita e pela sempre possível regulação da temperatura a utilizar, maior garantia de boa execução dos detalhes e remates, aspecto estético muito mais agradável até mesmo pela variedade de cores (equivalente ao Catálogo Internacional RAL) que as membranas betuminosas não apresentam e capaz de produzir mais confiança no 24

26 trabalho executado. O campo de aplicação das membranas de PVC è muito mais abrangente que o das membranas betuminosas, este cada vez mais limitado sempre que se levantem questões ecológicas, e particularmente em situações de impermeabilização exposta para a qual se torna necessário fazer estudos prévios de fixação mecânica das membranas, o que no caso das betuminosas, se torna extremamente difícil e limitativo não sendo efectivamente eficazes os sistemas de fixação preconizados para essas membranas. Quanto ao produto PVC não cessa aqui a qualidade e eficácia das soluções apresentadas e a empresa SARNAFIL deu já o passo seguinte ao lançar no mercado internacional as membranas de poliolefinas TPO, sem cloro na sua composição, com a clara mais valia do comportamento, impacte ambiental e durabilidade das mesmas que é por demais evidente. 25

27 Fabrico das Membranas betuminosas No fabrico das membranas seguem-se os seguintes passos: Secagem das armaduras; Impregnação e recobrimento das armaduras pelos produtos betuminosos; É feita com um betume ou com um alcatrão de hulha sem fios, enquanto que a mistura betuminosa de recobrimento contém uma certa percentagem de inertes finos. O alcatrão de hulha como material de impregnação, tem como principal vantagem o facto de conferir à armadura uma maior resistência à putrefacção, fenómeno que é de importância fundamental quando essa armadura é de natureza orgânica. Aplicação dos materiais de acabamento sobre o betume ainda quente: Sendo esses materiais, folhas polietileno ou polipropileno em ambas as faces e granulado vegetal ou folhas de alumínio na face superior. Arrefecimento das membranas com recurso a água. Corte, enrolamento e armazenagem. 26

28 Esquema do processo de fabrico de membranas de betume; 27

29 Considerações sobre a aplicação em obra O processo mais comum de ligação das membranas de betumes-polímeros entre si, ou ao seu suporte, é através de soldadura por meio de chama. Este processo é no entanto sempre usado para realização das juntas de sobreposição. O equipamento utilizado para efectuar essas ligações pode ser mais ou menos automatizado; em geral utiliza-se um maçarico de gás propano por cada operário, quer para realização das juntas, quer para ligação das membranas entre si e ao suporte Maçarico e carro de transporte para aplicação de membranas betuminosas. Campo de aplicação das membranas betuminosas Muros de Suporte e Caves Principais vantagens da aplicação em caves e muros de suporte: Controlar os níveis de humidade, absorvida dos terrenos envolventes Escoamento das águas que se concentram por condensação, através de sistema de drenagem Aplicação de membranas com armadura confere à própria estrutura protecção mecânica 28

30 Imagem de impermeabilização em caves Esquema de impermeabilização de caves segundo a imperalum. 29

31 Piscinas As membranas de PVC plastificado com 2 camadas e armadura em poliester são as mais usuais em piscinas Principais características: - Resistência ao desgaste - Resistência às condições atmosféricas, raios U.V. - Protecção contra produtos de tratamento - Protecção contra fungos, bactérias e algas Aplicação das membranas em pescinas Esquema de impermeabilização de Piscinas segundo a imperalum. 30

32 Tabuleiros, Pontes e Viadutos A função da impermeabilização neste tipo de estrutura será precaver os processos de deterioração. Estes processos são provocados por agressão física e química Constituída por uma membrana impermeabilizante executada no sistema aderente mediante a colocação de telas sobrepostas entre si com uma largura de 10 cm. Executando ainda reforços na periferia e entre juntas de vigas contínuas Aplicação das membranas em pontes. Esquema de impermeabilização de Pontes segundo a Imperalum. Fundações de Edifícios 31

33 As fundações são as estruturas de sustentação dos edifícios As membranas betuminosas de betume modificado APP, em conjunto com sistemas de drenagem e condução das águas do terreno, desempenham um papel fundamental no sucesso da impermeabilização Impermeabilização de sapatas Os sistemas criam barreiras à ascensão de água por capilaridade através dos pilares Impermeabilização de lintéis de fundação Os sistemas evitam a ascensão de águas nas paredes de alvenaria, prevendo e evitando fenómenos de eflorescências ou salitragem 32

34 . Impermeabilização de paredes de fundação Os sistemas evitam a entrada de água contida nos terrenos de encosto permitindo a drenagem dessas mesmas águas Esquema de impermeabilização de paredes de fundação segundo a imperalum. 33

35 Impermeabilização de lajes em contacto directo com o solo Os sistemas evitam a ascensão da água por capilaridade aos pavimentos evitando a salitragem Esquema de impermeabilização de lajes em contacto directo com o solo segundo a Imperalum. Coberturas não acessíveis Constituída por um sistema monocapa (uma membrana em PVC) executada mediante com uma largura mínima de 4 cm, amarrada perifericamente a um perfil colaminado a colocação da membrana vulcanizada entre si a jacto de ar quente (+/- 500 graus c) fixado mecanicamente e masticado superiormente. 34

36 Esquema de impermeabilização de Coberturas não acessíveis segundo a Imperalum. Coberturas acessíveis à circulação e permanência de pessoas Constituída por um sistema monocapa (uma membrana de borracha em EPDM) executada mediante a colocação da membrana entre si, com colas recticuladas ou colas e fitas com largura mínima de 10 cm 35

37 Esquema de impermeabilização de Coberturas acessíveis à circulação e permanência de pessoas segundo a Imperalum. Cobertura inclinada com revestimento de telha Constituída por uma membrana betuminosa, executada mediante a colocação de telas sobrepostas e soldadas entre si à chama directa do maçarico com uma largura mínima de sobreposição de 10 cm 36

38 Esquema de impermeabilização de Coberturas inclinada com revestimento de telha segundo a Imperalum. Cobertura metálica Constituição do sistema de impermeabilização, fazem parte as membranas betuminosas de betume modificado com APP devido às suas características (elevada resistência às altas temperaturas e resistência aos agentes atmosféricos) Esquema de impermeabilização de Coberturas metálicas segundo a Imperalum. Coberturas Ajardinadas Constituídas por um sistema bicapa (duas membranas) executado mediante a colocação das membranas sobrepostas e soldadas entre si à chama directa do maçarico com uma largura mínima de 10 cm. Estas são membranas betuminosas de betume modificado APP produzidas com aditivos especiais Os aditivos impedem a perfuração das raízes das plantas, sem alterar o normal desenvolvimento da flora vegetal 37

39 Esquema de impermeabilização de Coberturas ajardinadas segundo a Imperalum. Lagos e Lagoas artificiais e ornamentais Execução do revestimento dos lagos e lagoas artificiais é feito com membranas betuminosas de betume modificado APP devido às suas características 38

40 Aplicam-se directamente sobre o solo compactado Apresentam elevada resistência aos agentes atmosféricos Esquema de impermeabilização de lagos e lagoas artificiais e ornamentais segundo a Casa dos Asfaltos. Aplicações em pontos singulares Devido à dificuldade dos acabamentos nos pontos singulares, há a necessidade de aplicar as membranas de forma correcta consoante cada caso. Os pontos singulares mais importantes são: Platibandas e chaminés Algerozes e caleiras Soleiras Tubos de queda de acessibilidade limitada Tubos de queda em coberturas acessíveis Juntas de dilatação Floreiras Recuperação de coberturas existentes 39

41 Esquemas de Impermeabilização Esquema de impermeabilização de Platibandas e chaminés segundo a Imperalum. Esquema de impermeabilização de Algerozes e caleiras segundo a Imperalum. 40

42 Esquema de impermeabilização de Soleiras segundo a Imperalum. Esquema de impermeabilização de Tubos de queda de acessibilidade limitada segundo a Imperalum. 41

43 Esquema de impermeabilização de Tubos de queda em coberturas acessíveis segundo a Imperalum. Esquema de impermeabilização de Juntas de dilatação segundo a Imperalum. 42

44 Esquema de impermeabilização de Floreiras segundo a Imperalum. Esquema de impermeabilização de Floreiras segundo a Imperalum. 43

45 Alguns Exemplos Práticos de Aplicação Piscinas Coberturas Não Acessiveis 44

46 Algerozes e Caleiras 45

47 Tabuleiros, Pontes e Viadutos 46

48 Conclusão Pode-se concluir que existem variados tipos de membranas betuminosas e não betuminosas, cada uma com diferentes características, diferentes campos de aplicação, e ainda diferentes comportamentos quando aplicadas. Com este trabalho, verificou-se que as membranas betuminosas têm uma aplicação bastante vasta no âmbito da Engenharia Civil. Podemos assim afirmar que este trabalho foi bastante enriquecedor no que diz respeito a membranas betuminosas, que se inere no programa da cadeira de Materiais de Construção II do curso de Engenharia civil. 47

49 Bibliografia GRANDÃO LOPES, Jorge, Características de impermeabilização de coberturas em terraços, informação Técnica Edifícios nº 22, LNEC, Lisboa (2005) Site da Imperalum, Site da Casa dos asfaltos, Site do LNEC, Losimi, Comparativo, Membranas betuminosas/membranas sintéticas PVC/TPO. Apontamentos da cadeira de Materiais de Construção II 48