ANÁLISE DE DESEMPENHO DE ADITIVOS IMPERMEABILIZANTES PARA ARGAMASSAS

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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 ANÁLISE DE DESEMPENHO DE ADITIVOS IMPERMEABILIZANTES PARA ARGAMASSAS RESUMO Dario de Araújo Dafico (1); Kátia Maria de Souza Ferro (2); Márcia Cardoso de Oliveira Cavalcante (3); (1) Universidade Católica de Goiás, dariodafico@ucg.br (2) Universidade Católica de Goiás, katiapsb@ig.com.br (3) Universidade Católica de Goiás, ngmmarcia@bol.com.br O presente trabalho teve como objetivo analisar e comparar o desempenho de alguns tipos e marcas de produtos cuja ação espera-se a redução da permeabilidade à água das argamassas com eles aditivadas. Foram dosadas seis diferentes misturas, sendo uma sem aditivo e outras cinco com diferentes tipos e marcas de aditivos, todas dosadas com a mesma proporção em massa entre cimento, cal e areia, mais uma quantidade de água em função de uma mesma trabalhabilidade. Os resultados mostram como os diferentes produtos modificam certas características das argamassas tais como, resistência à compressão e tração, consistência e plasticidade, teor de ar incorporado, relação água/aglomerante e absorsão de água por imersão ou por capilaridade. Palavras-chave: Durabilidade, argamassa, aditivo, permeabilidade, absorsão. 1. INTRODUÇÃO A elevada capacidade de absorsão e transporte de água pelas argamassas mistas de cimento, cal e areia é um dos principais motivos que levam à degradação dos revestimentos das edificações. Existem no mercado vários produtos de ação impermeabilizante, adesiva ou plastificante, que podem ser utilizados como aditivos para o preparo de argamassas, os quais, segundo os fabricantes, produzem argamassas com grande resistência à penetração de água. As poucas informações presentes nos catálogos técnicos das mais diversas marcas desses produtos são na maioria das vezes irrelevantes, enquanto que as informações realmente importantes, tais como, a composição química ou o mecanismo de ação, são quase sempre inexistentes. O fato dos fabricantes dificultarem a identificação da composição dos seu produtos faz com que o seu uso na obra pareça mais um ritual do que uma técnica. Como conseqüência da pouca informação disponível verifica-se uma grande incidência de falhas de desempenho de argamassas de assentamento ou de revestimento quanto à resistência à penetração de água e outras propriedades. Argamassas de cimento, areia e água, ou argamassas mistas de cimento, cal, areia e água podem exibir propriedades muito diferentes em função da origem dos seus materiais ou da proporção entre eles. A engenharia ainda não possui pleno domínio da utilização de argamassas sem aditivos, quanto mais sobre argamassas aditivadas. Isso significa que existe um número imenso de perguntas sem respostas sobre como os diferentes tipos e marcas de aditivos modificam as várias propriedades das mais diversas composições possíveis das argamassas. O presente estudo tem como objetivo obter uma primeira visão sobre como a utilização de diferentes tipos de aditivos podem afetar as propriedades de uma argamassa mista de cimento, cal e areia. Como uma visão geral descompromissada, o estudo não tem a intenção de fazer nenhuma afirmação sobre a eficácia ou não de qualquer um desses produtos, já que o estudo foi feito para uma única proporção entre cimento, cal e areia e os teores de aditivos foram algumas vezes diferentes dos recomendados pelos fabricantes.

2 Entretanto, para que os resultados do trabalho sirvam para fundamentar as metodologias de outros estudos que se seguirão, há a necessidade de se identificar a marca dos produtos utilizados, já que nenhum deles apresenta em seus rótulos ou nos manuais técnicos informações detalhadas quanto à composição química. Quando muito identificam o tipo ou a família química, dizendo, por exemplo, se o produto possui base é PVA ou acrílica. Como se desejava observar o potencial de modificação das propriedades de uma argamassa mista pelos diversos tipos de produtos existentes no mercado, adotouse a abordagem de escolher aleatoriamente um só aditivo de cada tipo, sendo eles de diferentes fabricantes. Desse modo o trabalho estuda aditivos de diversas origens e tipos, mas não possibilita, propositadamente, a comparação de dois produtos de mesmo tipo de diferentes fabricantes. 2. METODOLOGIA DO TRABALHO O trabalho foi feito utilizando-se de cinco diferentes tipo de aditivos para concretos ou argamassas que podem modificam as propriedades no estado fresco ou endurecido. Nem todos são comercializados como aditivos impermeabilizantes, mas como modificam as propriedades no estado fresco, não é absurdo supor que possuem o potencial para alterar as propriedades de transporte no estado endurecido. Na tabela 1 têm-se os nomes dos aditivos utilizados no estudo e sua classificação, na medida do possível, conforme as informações contidas dos manuais dos fabricantes ou no rótulos. Tabela 1 Aditivos utilizados no estudo Marca Comercial do Aditivo Classificação Segundo Fabricante Fabricante Adesivo e impermeabilizante PVA Rhodia Adesivo acrílico MBT Adesivo SBR FOSROC Incorporador de ar MBT Impermeabilizante Otto Baumgart Para a elaboração de todas as misturas fixou-se primeiramente uma proporção em massa entre cimento, cal e areia que representasse aproximadamente um traço em volume de 1:2:8, que é uma proporção bastante utilizada nas construções tanto para assentamento de alvenarias de vedação quanto para revestimentos argamassados. Esse traço, que deveria produzir um volume de argamassa de aproximadamente 9,6 dm 3 para a mistura de referência sem aditivo, foi determinado através de tabela de dosagem de argamassa e então fixado para todas as misturas, sendo 1760 g de cimento, 1760 g de cal hidratada e g de areia média-fina. A Tabela 2 mostra algumas características físicas do cimento, cal e areia empregados. Tabela 2 Algumas características físicas dos materiais empregados Material Massa Específica (g/cm 3 ) Observações Cimento 3,15 Tipo CP - II - F 32 Cal hidratada 2,47 Tipo CH III Areia 2,66 Módulo de Finura = 1,81 A quantidade de água de cada traço foi determinada experimentalmente de modo a resultar numa argamassa de boa trabalhabilidade para elevação de alvenarias de blocos de concreto. Para isso adotou-se o método criado por Prudêncio et al. (2002) batizado de GTec Teste. Ele consiste na simulação do assentamento de um bloco utilizando um filete de argamassa. Da mesma forma como ocorre num assentamento, um filete de argamassa é comprimido inicialmente pelo peso do bloco e em seguida por pequenos golpes feitos pelo pedreiro até que o filete se comprima para uma espessura de aproximadamente 1 cm. Segundo os autores este ensaio permite medir ao mesmo tempo três propriedades da argamassa no estado fresco. O valor de L 0, que é a espessura inicial do filete logo após a liberação do peso sobre a argamassa, indica sua consistência e deve situar-se entre 1,6 e 1,8 cm. Em seguida são aplicados golpes com energia padronizada até a espessura do filete alcançar 1 cm. O número de golpes n necessário para isso acontecer indica a plasticidade da mistura e deve situar-se entre 6 e 12 golpes. Finalmente, determina-se o valor i, que é o número de golpes em que há o desprendimento de uma rebarba de argamassa quando da compressão da junta. Esse número deve ser maior que n, pois o contrário indica que falta coesão à mistura.

3 Para padronização da trabalhabilidade das 5 misturas adotou-se somente o número L 0 entre 1,6 e 1,8 cm conforme a recomendação dos criadores do GTec Teste. Para isso foram dosadas várias argamassas para cada tipo de aditivo em volumes de aproximadamente 1,2 litros em argamassadeira pequena para determinação do teor de água necessário à cada traço para se alcançar um valor de L 0 conforme a recomendação acima citada. As misturas para moldagem dos corpos-de-prova, Flow table e determinação do teor de ar incorporado de cada traço foram feitas mais tarde em volumes de aproximadamente 9,6 litros em argamassadeira de maior porte para contemplar numa só mistura um volume suficiente e com sobras para todos os ensaios. A ordem de colocação dos materiais e os tempos de misturas foram padronizados. Decidiu-se também, em função da padronização dos tempos de mistura, que caso as argamassas não repetissem os valores de L 0 entre 1,6 e 1,8 cm determinados anteriormente na fase de determinação das quantidade de água, que o valor resultante seria aceito, e realizados todos os ensaios previstos. A quantidade de aditivo fixada em um mesmo valor para todas as misturas, com exceção do incorporador de ar, foi a metade da quantidade recomendada pelo fabricante do aditivo impermeabilizante. Isso foi feito para que as argamassas apresentassem redução nas suas permeabilidades mas que não resultassem em argamassas totalmente impermeáveis que não permitisse ao estudo detectar grandes diferenças no comportamento no estado endurecido para os vários tipos de aditivos. O teor do aditivo incorporador de ar é muito menor que os outros pois do contrário a argamassa não adquire as propriedades desejadas no estado fresco. A tabela 3 mostra as quantidades em massa de todas as misturas definitivas cujas determinações no estado fresco e ensaios de corposde-prova no estado endurecido são utilizadas para as análises do trabalho. A tabela 4 resume o programa de ensaios mostrando a quantidade de corpos-de-prova e determinações no estado fresco também utilizadas nas análises. A tabela 4 não contempla as várias misturas realizadas para determinação dos teores de água necessários para produzir as argamassas trabalháveis em função dos teores pré-definidos dos aditivos. A idade para os ensaios no estado endurecido foi de 98 dias pois desejava-se essencialmente estudar os efeitos dos aditivos em argamassas já bem curadas. Tabela 3 Quantidade em massa de cada mistura Aditivo Cimento (g) Cal (g) Areia (g) Água (g) Aditivo (g) Relação a/c ,0 2, ,4 1, ,4 1, ,4 1, ,6 1, ,4 2,1 Ensaio Tabela 4 Número de corpos-de-prova e outras determinações do programa Idade (dias) Adesivo PVA (Rhodopás ) Tipo de aditivo (Marca) Adesivo Adesivo acrílico SBR () () Incorporador de ar () Cristalizante () GTec Teste Flow table Ar Incorporado Absorsão por imersão Absorsão por capilaridade Resistência à compressão Tração por comp. Diametral RESULTADOS E DISCUSSÃO A tabela 5 mostra os resultados do Gtec Teste, Flow Table e do Teor de Ar Incorporado segundo a NBR NM 47 (2002). Observando-se os valores de L 0 verifica-se que a mudança do tamanho de

4 misturador para elaboração das misturas definitivas alterou a consistência das argamassas, principalmente das aditivadas com Rhodopás AM712, e que apresentaram L 0 = 2, portanto fora do intervalo recomendado, indicando que nos teores utilizados, os aditivos tornam a argamassa muito sensível às condições de mistura. A figura 1 mostra esses resultados de forma gráfica facilitando sua interpretação. Vê-se que todos aditivos tem algum efeito na incorporação de ar quando comparados à argamassa não aditivada. Os ensaios de Flow Table e os valores de i do GTec Teste aparentemente se correlacionam, no entanto, uma olhada mais aprofundada mostra como o GTec Teste é mais poderoso em medir outras propriedades. Observa-se que a argamassa com o incorporador de ar teve um valor de i no GTec Teste bem diferente dos outros resultados, enquanto o ensaio de Flow Table coloca essa mistura em uma posição de consistência intermediária. O GTec Teste mostra como a argamassa com aditivo incorporadore de ar é muito mais plástica, porém exibindo pouca coesão. Tabela 5 Resultados do GTec Teste, Flow Table e Teor de Ar Incorporado Aditivo GTec Teste Flow table Ar incorp. Lo (mm) i (golpes) n (golpes) (mm) (%) 1, , , , ,5 1, ,5 1, Características das Argamassas no Estado Fresco ,5 2 13,5 12,8 10,8 6, Ar incorporado (%) Flow Table (mm) 178 GTec Teste (golpes) Figura 1 Comparação das propriedades no estado fresco entre as argamassas aditivadas A tabela 6 exibe os resultados de resistência à compressão e resistência à tração na compressão diametral aos 98 dias de idade dos corpos-de-prova. A figura 2 compara os resultados de resistência mecânica onde pode-se observar que a argamassa com o aditivo exibe resistência à compressão semelhante à argamassa de referência, o que pode ser explicado pela relação água/cimento praticamente igual, já que o produto não produziu redução na demanda de água da argamassa. A argamassa com incorporador de ar, apesar de ter menor relação água/cimento, também teve sua resistência afetada em função do maior teor de poros advindos da incorporação de ar. Interessante notar os diferentes desempenhos apresentados pelas argamassas aditivadas com os adesivos PVA, acrílico e SBR. O melhor desempenho do grupo como um todo se explica pelas menores relações água/cimento dessas argamassas se comparadas à argamassa de referência. Já as diferenças dentro do

5 grupo provavelmente se devem, tanto pelas características químicas quanto pela concentração de moléculas do polímero das diferentes marcas. Quanto às resistências à tração valem as mesmas explicações, porém é interessante notar que as argamassas com os aditivos tipo adesivos exibem uma relação resistência à tração/resistência à compressão maior do que da argamassa de referência, o que justifica o uso do termo adesivos. Tabela 6 Resultados dos ensaios de resistência mecânica Resistência à Compressão (MPa) Resistência à Tração na Compressão Diametral (MPa) 3,2 0,35 4,2 0,64 3,6 0,52 3,1 0,45 2,9 0,38 2,8 0,28 RESISTÊNCIAS À TRAÇÃO E COMPRESSÃO 0,28 2,8 0,38 2,9 Tração 0,45 3,1 Compressão 0,52 3,6 0,64 4,2 0,35 3, MPa Figura 2 Comparação das propriedades mecânicas entre as argamassas aditivadas A tabela 7 mostra os resultados dos ensaios de absorsão por imersão à temperatura ambiente e da absorsão por imersão e fervura da norma NBR 9778 (1987). A figura 3 compara graficamente esses resultados. Nota-se que o aditivo impermeabilizante não provocou nenhuma redução na absorsão por imersão em comparação com a argamassa de referência. Isso provavelmente se deve ao pequeno teor de aditivo utilizado, que foi a metade do recomendado pelo manual do fabricante. Esse manual diz que... os aditivos impermeabilizantes reforçam a impermeabilidade do concreto formando uma fina película higroscópica e tamponando as paredes dos poros. E diz ainda... a relação água/cimento máxima aceitável é de 0,55. Essa é uma observação importante a ser destacada pois nos informa que esse tipo de produto só exibe alguma propriedade impermeabilizante se o concreto ou argamassa já exibir naturalmente baixa permeabilidade em função de baixa relação água/cimento, o que não ocorre com os outros produtos utilizados no estudo, que diminuem a permeabilidade pela redução da relação água/cimento em conseqüência ao efeito plastificante e, por isso, mesmo pequenas quantidades tem algum efeito redutor da permeabilidade. Com relação aos aditivos tipo adesivos, soma-se ao anterior o efeito da formação das cadeias do polímero orgânico durante a hidratação do cimento, que também ajuda no tamponamento dos poros.

6 O que é interessante destacar da absorsão por fervura é que a argamassa com incorporador de ar, apesar de exibir pouca absorsão em temperatura ambiente, possui o maior dos valores de absorsão por fervura, o que é explicado pelo maior volume de poros, que são preenchidos mais facilmente através desse ensaio. Tabela 7 Resultados dos ensaios de absorsão por imersão Mistura Absorção por imersão ( % ) Água Fria 72 h Fervura 16,6 19,7 14,2 18,3 13,6 19,8 13,9 19,2 12,5 24,9 16,2 20 ABSORSÃO POR IMERSÃO 16, ,5 24,9 13,9 19,2 Fervura 13,6 19,8 Água Fria 72 h 14,2 18,3 16,6 19, ( % ) Figura 3 Comparação da absorsão por imersão das argamassa As tabelas 8 e 9 mostram os resultados dos ensaios de absorsão por capilaridade e as medidas da ascenção capilar da norma NBR 9779 (1987). As figuras 4 e 5 exibem esses resultados em forma gráfica onde o eixo das horas é apresentado em escala logarítmica. Percebe-se que a absorsão total por capilaridade é significativamente menor nas argamassas aditivadas com os aditivos tipo adesivos, e ainda menor para a argamassa com incorporador de ar, talvez pela menor fissuração por retração. Mostra ainda que a velocidade da ascenção capilar é ainda mais significativa com a utilização desses produtos que a absorsão total por capilaridade, o que torna essas argamassas impermeáveis à ação transitória da água. O gráfico de ascenção capilar, semelhante ao de absorsão por capilaridade, confirma os resultados obtidos e comentados.

7 Tabela 8 Resultados dos ensaios de absorsão por capilaridade Aditivo Absorsão por capilaridade ( % sobre a massa seca) 3 horas 6 horas 24 horas 48 horas 72 horas 13,5 14,5 14,6 14,7 14,7 6,0 9,3 10,8 10,9 10,9 7,2 9,2 11,0 11,1 11,1 7,7 10,7 11,7 11,8 11,8 5,6 7,7 10,4 10,5 10,5 14,0 14,3 14,4 14,5 14,6 Absorsão por capilaridade 17,0 15,0 Absorsão 13,0 11,0 9,0 7,0 5, horas Figura 4 Comparação da absorsão por imersão das argamassa Tabela 9 Resultados dos ensaios de ascensão capilar Aditivo Ascenção capilar (mm) 3 horas 6 horas 24 horas 48 horas 72 horas 95,5 99,4 99,4 99,4 99,4 65,7 95,6 100,6 100,6 100,6 69,9 94,7 100,8 100,8 100,8 76,7 100,6 100,6 100,6 100,6 62,8 86,0 100,8 100,8 100,8 100,4 100,4 100,4 100,4 100,4

8 Ascenção Capilar mm horas Figura 5 Comparação da ascenção capilar das argamassas 4. CONCLUSÕES Diferentes tipos de produtos afetam de maneira diferente as propriedades das argamassas. Em termos de redução da permeabilidade alguns melhoram as propriedades de transporte mesmo se utilizados em pequenas quantidades e outros só exibem algum efeito se a argamassa tiver baixa relação água/cimento. Os efeitos no estado fresco são fortemente afetados, e de modos bem distintos, dependendo da categoria do aditivo. As resistências mecânicas também sofrem grande influência ao serem aditivadas, podendo trazer melhorias ou prejuízos, pois nem sempre se deseja aumentos na resistência mecânica de uma argamassa quando se utiliza um aditivo para melhorar sua trabalhabilidade. Existe pouco conhecimento sobre como os diferentes tipos de aditivos alteram as várias propriedades das argamassas. As poucas informações obtidas nos manuais dos fabricantes pouco ajudam para esclarecer as inúmeras dúvidas existentes. Esse é um campo imenso e pouco explorado cujos resultados das investigações muito podem vir a contribuir com o desempenho das futuras construções. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 9778 Argamassa e concreto endurecidos Determinação da absorsão de água por imersão Índice de vazios e massa específica. Rio de Janeiro, 1987, 5p. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 9779 Argamassa e concreto endurecidos Determinação da absorsão de água por capilaridade. Rio de Janeiro, 1987, 4p. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR NM 47 Concreto Determinação do teor de ar em concreto fresco Método pressométrico. Rio de Janeiro, 2002, 23p. PRUDÊNCIO JR., L.R.; OLIVEIRA, A.L.; BEDIN, C.A. Alvenaria estrutural de blocos de concreto. Associação Brasileira de Cimento Portland. Florianópolis, 2002, 207p. OTTO BAUMGART. Aditivos para concretos, argamassas e caldas de cimento. 9 a edição. Salvador, 1996, 18p. MBT BRASIL. Manual técnico. Edição 2002/A. Santo André, 2002, 128p. FOSROC. Guia de produtos. Edição Mogi das Cruzes, 1999, 104p.