ESTUDO DA POROSIDADE DE ARGAMASSAS DE REVESTIMENTO EM DIFERENTES CONDIÇÕES DE APLICAÇÃO E DE EXPOSIÇÃO

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1 ESTUDO DA POROSIDADE DE ARGAMASSAS DE REVESTIMENTO EM DIFERENTES CONDIÇÕES DE APLICAÇÃO E DE EXPOSIÇÃO CLÁUDIO PEREIRA (1) ; VALDIRENE MARIA SILVA CAPUZZO (2) ; ELTON BAUER (3) (1) UnB Universidade de Brasília - claudiopereira@unb.br; (2) UnB Universidade de Brasília valdirenemaria@unb.br; (3) UnB Universidade de Brasília elbauerlem@gmail.com RESUMO Esse trabalho tem como finalidade verificar o comportamento da porosidade, na zona de interface argamassa/substrato de concreto e na superfície externa do revestimento de argamassa. Foram avaliadas diferentes condições de exposição, preparo do substrato e tipos de argamassa. O tipo de exposição foi em condição laboratorial e condição severa em que as amostras foram colocadas sob um painel térmico. O preparo do substrato foi realizado sem chapisco, com chapisco convencional e com chapisco industrializado. O tipo de argamassa foi a mista e a industrializada. Para realização de ensaios de porosimetria por intrusão de mercúrio foram extraídas amostras com dimensões 5 mm x 5 mm x 15 mm, na zona de interface entre a argamassa e o substrato e na superfície externa do revestimento de argamassa. Através dos resultados do ensaio de porosimetria por intrusão de mercúrio foi possível constatar diferenças nas estruturas porosas das argamassas avaliadas, influenciadas pela variação das condições do estudo. Palavras-chave: argamassa, revestimento, porosidade, porosimetria e interface.

2 THE POROSITY EVALUATION OF MORTAR CLADDING ABSTRACT This work verify the behavior of porosity in mortar interface/concrete substrate and in outside surface of mortar cladding. We evaluated different exposure conditions, substrate preparation and types of mortar. The type exposure was in laboratory and severe conditions in which the specimens were placed under a heated panel. The substrate was preparing without roughcast, with conventional roughcast and industrialized roughcast. The type of mortar was mixed and industrialized. To perform tests by mercury intrusion porosimetry were extracted specimens with 5 mm x 5 mm x 15 mm in the mortar interface/substrate and in outside surface of mortar cladding. From the test results of by mercury intrusion porosimetry was possible observe differences in the porous structures of the mortar evaluated influenced by varying the conditions of the study. Keywords: mortar, cladding, porosity, porosimetry and interface.

3 1. INTRODUÇÃO As argamassas de revestimento, em especial a aplicada sobre fachadas, sofre de maneira intensa a ação da perda de água de amassamento pela ação conjunta da sucção na região de contato com o substrato e dos agentes climáticos, em decorrência da sua superfície exposta ao ar (1). Como resultado desse fluxo, antes da consolidação da argamassa, a sucção do substrato pode propiciar a redução da porosidade na interface, pela diminuição da relação água/sólidos, e pela aproximação das partículas, e até alterar os compostos hidratados nessa região. No entanto, a redução de poros só irá ocorrer se a água succionada pelo substrato não for reposta pelas camadas mais afastadas, o que não ocorre em argamassas convencionais de cimento, cal e areia (2). É certo que a perda de água causa uma redução volumétrica na argamassa e uma redução no teor de água. O estudo da movimentação de água para o meio externo e entre materiais distintos e porosos, como é o caso da retração da argamassa aderida ao substrato, passa pelo entendimento do que acontece na superfície dos materiais, no seu interior e na interface gerada com a união destes (3). Dentro desse contexto, cabe enfatizar que, o desempenho mecânico da argamassa endurecida, também, está ligado ao transporte de água presente na argamassa fresca (4)(5) e consequentemente a sua porosidade. Todos os aspectos mencionados envolvem um processo fundamental, o movimento de água em materiais porosos cuja concentração de água não é uniforme e geralmente menor que a saturação (6). Neste sentido, os objetivos deste trabalho estão relacionados à sistematização para avaliar a modificação da porosidade das argamassas devido à perda de água livre por evaporação e pela absorção capilar do substrato poroso.

4 2. MATERIAIS E MÉTODOS Foram utilizados na confecção da argamassa mista cimento Portland CP II Z 32 RS, cal hidratada CH-I e areia natural quartzosa. Nas Tabelas 1, 2 e 3 estão apresentados os resultados de caracterização desses materiais. Tabela 1 Caracterização química, física e mecânica do cimento CP II - Z 32 RS. Características Determinação Valores obtidos Perda ao fogo Óxido de Silício (SiO2) Óxido de Alumínio (Al2O3) Óxido de Ferro (Fe2O3) Anidrido sulfúrico (SO3) 4,55 % 23,50 % 8,7 % 3,32 % 0,80 % Químicas Óxido de Cálcio (CaO) 54,10 % Óxido de Magnésio (MgO) 2,81 % Óxido de Sódio (Na2O) Óxido de Potássio (K2O) Anidrido carbônico (CO2) Resíduo insolúvel (RI) Óxido de cálcio livre 0,22 % 0,92 % 2,39 % 13,22 % 0,92 % Físicas Mecânicas Finura resíduos na peneira de 75μm Massa específica Área específica Água da pasta de consistência normal Tempo de pega inicial Tempo de pega final Expansibilidade de LeChatelier Resistência à compressão 3 dias 7 dias 28 dias 2,2 % 3,03 g/cm m 2 /kg 30 % 145 min. 225 min. 0,5 mm 21,8 MPa 10 MPa 31,8 MPa 20 MPa 39,0 MPa 32 MPa Tabela 2 Caracterização da cal hidratada CH-I. Características Determinação Valores obtidos (%) Químicas Umidade Perda ao fogo (PF) Resíduo insolúvel (SiO2+RI) Óxido de ferro e alumínio (Fe2O3+Al2O3) Óxido de cálcio (CaO) Óxido de magnésio (MgO) Anidrido sulfúrico (SO3) Anidrido carbônico (CO2) Na base do material original - óxidos não hidratados (CaO + MgO) Na base não voláteis - óxido totais (CaO + MgO) 0,06 28,4 0,34 0,23 71,1 0,41 0,00 7,35 0,00 99,9

5 Tabela 3 Caracterização do agregado miúdo. Determinação Diâmetro máximo característico Módulo de finura Massa específica por meio do frasco Chapman Absorção de Água Teor de argila em torrões e materiais friáveis Materiais pulverulentos Valores obtidos 2,36 mm 1,32 2,63 g/cm 3 0,8% 0,32% 1,9% Para verificar a porosidade na zona de interface argamassa/substrato de concreto e na superfície externa do revestimento de argamassa, foram moldadas placas de concreto as quais foram revestidas com argamassa. As dimensões das placas de concreto foram de 50 cm x 50 cm x 6 cm e a espessura da camada de revestimento da argamassa aplicada foi de 30 mm. A determinação dos traços de concreto, para a confecção do substrato, seguiu às recomendações de Helene e Terzian (7). Informações relativas ao concreto: traço em massa de 1:1,3:0,7:1,8 (Cimento Portland, Agregado miúdo natural, Agregado miúdo britado e Brita 0); relação água/cimento 0,46; consumo de cimento 475 kg/m 3, consistência 130 ± 20 mm e a resistência característica do concreto (fck) de 35 MPa. Para determinar o traço de argamassa mista foi utilizada a metodologia do Laboratório de Ensaios de Materiais da Universidade de Brasília (LEM/UnB), o qual se baseia nos estudos de Selmo (8). Define-se o parâmetro E que é a relação do somatório do agregado e da cal pela quantidade de cimento (9). Informações relativas à argamassa mista: Parâmetro E estimado 6; Parâmetro E real 5,98; Traço em massa 1:0,24:5,74:1,32 (Cimento Portland, Cal, areia e água). A argamassa industrializada escolhida é indicada para uso em revestimento em áreas internas e externas. A caracterização física da argamassa industrializada foi realizada por meio de adaptações das normas utilizadas na caracterização de agregados. Informações relativas à argamassa industrializada: Massa específica 2,75 g/cm 3 ; Massa unitária 1,44 kg/dm 3 e Material pulverulento 27,8%.

6 2.1. Processo de preparação dos corpos de prova A preparação da superfície das placas de concreto (50 cm x 50 cm x 6 cm) utilizadas como base teve as seguintes variações: sem chapisco, com chapisco convencional traço 1:3,0 e com chapisco industrializado. Após a aplicação do chapisco realizou-se a cura durante 7 dias e posteriormente os corpos de prova ficaram no laboratório durante 21 dias e realizou-se a aplicação do revestimento de argamassa. O revestimento de argamassa com espessura de 30 mm foi realizado empregando-se argamassa industrializada e mista. Sua aplicação foi feita em duas camadas de mesma espessura e adensadas com auxílio de uma mesa vibratória durante 45 segundos Condições de exposição dos corpos de prova Foram adotadas duas condições de exposição: na condição laboratorial tem-se temperatura de (23 ± 2) C e umidade relativa do ar de (60 ± 5)%; Para a condição severa foi projetado um painel com regulagem de altura e que possuía quatro lâmpadas infravermelhas de 250 W, por corpo de prova, atingido uma temperatura de (67 ± 3) C. Usou-se uma tela, sombrite 80, nas laterais do painel para proteger os corpos de prova de variações bruscas de temperatura, Figura 1. Figura 1 Ensaio em condição de exposição severa. Na condição laboratório de exposição as amostras foram colocadas a partir do momento da aplicação do revestimento e permaneceu durante 28 dias. Na Condição severa de exposição os corpos de prova, imediatamente após a aplicação da argamassa de revestimento, eram colocados sob um painel térmico durante 7 dias e posteriormente

7 ficavam no laboratório durante 21 dias. Vale ressaltar que o estudo na condição severa foi realizado para verificar o comportamento do revestimento de argamassa em condições desfavoráveis e que esse microclima não representa a condição real de exposição em que se tem variação de temperatura, umidade relativa e velocidade do vento Porosimetria por intrusão de mercúrio O ensaio de porosimetria por intrusão de mercúrio (PIM) foi realizado em amostras com dimensões 5 mm x 5 mm x 15 mm que foram extraídas em duas regiões distintas dos corpos de prova. Na interface argamassa/substrato e na superfície externa do revestimento. Vale ressaltar que durante a retirada das amostras na interface argamassa/substrato teve-se o cuidado de retirar todo o chapisco aderido à argamassa. Foram ensaiadas as amostras apresentadas na Tabela 4. Tabela 4 Nomenclatura dos corpos de prova. Nomenclatura Preparação da Base Argamassa Condição de Exposição SC.AME6_Lab. Sem Chapisco Mista E6 Laboratório SC.AME6_Sev. Sem Chapisco Mista E6 Severo SC.AI_Sev. Sem Chapisco Industrializada Severo CI.AME6_Sev. Chapisco Industrializado Mista E6 Severo CC.AME6_Sev. Chapisco Convencional Mista E6 Severo 3. RESULTADOS E DISCUSSÕES Nesse trabalho verificou-se a porosidade na interface argamassa/substrato e na região externa de um revestimento de argamassa com diferentes condições de exposição, preparo do substrato e tipos de argamassa Preparo do substrato A preparação do substrato foi realizada sem a presença do chapisco e com a utilização do chapisco convencional e industrializado. O objetivo foi de verificar se a presença ou

8 os tipos de chapiscos influenciam na porosidade do revestimento de argamassa na interface ou na região externa. Nos gráficos das Figuras 2 e 3 são apresentados os valores da distribuição dos volumes acumulados e do incremento de volume em função do diâmetro do poro para as argamassas que foram aplicadas em placas de concreto com diferentes tipos de preparo. Foram avaliados os comportamentos na interface argamassa/substrato e na superfície externa do revestimento denominados de interno e superfície, respectivamente. Figura 2 Amostras de argamassas (SC.AME6_Sev., CC.AME6_Sev. e CI.AME6_Sev.) extraídas na interface argamassa/substrato. Figura 3 Amostras de argamassas (SC.AME6_Sev., CC.AME6_Sev. e CI.AME6_Sev.) extraídas na superfície externa do revestimento de argamassa.

9 Observando os gráficos das Figuras 2 e 3 de incremento de volume versus diâmetro dos poros verifica-se que para todas as condições de preparo do substrato e para as diferentes localizações, o maior incremento de volume foi para um diâmetro de poro de aproximadamente 2 µm. Verifica-se também que a pressão a que se deu a primeira intrusão corresponde a um diâmetro de aproximadamente 200 µm. Os substratos preparados com chapisco industrializado e sem chapisco apresentaram resultados de porosidade muito próximos, sendo que o preparo sem chapisco teve um maior incremento de volume de mercúrio. Já o substrato preparado com chapisco convencional apresentou um aumento na porosidade quando comparado com o chapisco industrializado. Essa tendência de comportamento obtida pode ser imputada a interferência da base e seu preparo. Comparando os resultados dos diferentes tipos de preparação da base observa-se que a porosidade na interface argamassa/substrato foi superior à da superfície externa do revestimento de argamassa, Figuras 2 e 3 e Tabela 5. Essa tendência de comportamento pode ser atribuída a uma menor perda de água da argamassa nos momentos pósaplicação, devido à absorção exercida pelo substrato quando comparado à evaporação de água da camada superficial do revestimento. Vale ressaltar que esse comportamento está diretamente relacionado com as características microestruturais do material e com as condições de exposição. Na Tabela 5 são apresentados os valores de volume de mercúrio acumulado na interface argamassa/substrato e na superfície externa do revestimento para os diferentes tipos de preparo da base de concreto. Verifica-se que embora o preparo da base com chapisco convencional tenha uma maior porosidade, maior volume acumulado de mercúrio, a variação entre a superfície e a interface foi pequena de 8,6%. Para a base que foi preparada sem chapisco obteve-se a menor porosidade e foi a condição com maior variação entre superfície externa e interface, 22,2%. Essa tendência de comportamento se justifica porque o substrato de concreto sem chapisco apresenta a menor velocidade

10 inicial e o maior volume de água total absorvido quando comparado aos preparados com chapisco (10). Tabela 5 Resultados de volume acumulado de mercúrio na interface argamassa/substrato e na superfície externa do revestimento de argamassa. Tipo de preparo Volume acumulado Superfície (cm 3 /g) Volume acumulado Interno (cm 3 /g) Vsup/ Vint (%) Sem chapisco 0,1185 0, ,2 Chapisco convencional 0,1532 0, ,6 Chapisco industrializado 0,1251 0, , Tipo de argamassa Foram utilizadas argamassas mistas e industrializada para realizar o revestimento de argamassa. O objetivo foi de verificar se diferentes tipos de argamassa influenciam na porosidade do revestimento de argamassa, na interface argamassa/substrato e na região externa do revestimento. Nos gráficos das Figuras 4 e 5 são apresentados os valores da distribuição dos volumes acumulados e do incremento de volume em função do diâmetro do poro das argamassas mistas e industrializada. Figura 4 Amostras de argamassas (SC.AME6_Sev., SC.AI_Sev.) extraídas na interface argamassa/substrato.

11 Figura 5 Amostras de argamassas (SC.AME6_Sev. e SC.AI_Sev.) extraídas na superfície externa do revestimento de argamassa. Observando os gráficos das Figuras 4 e 5 verifica-se que para todas as argamassas e para as diferentes localizações, o maior incremento de volume foi para um diâmetro de poro de aproximadamente 2 µm. Sendo que a argamassa industrializada também apresentou um maior incremento de volume de mercúrio para um poro de aproximadamente 60 µm, o que atribui uma maior porosidade a essa argamassa. Esse comportamento pode estar associado à utilização de aditivo incorporador de ar na argamassa industrializada. Também foi constatado para os diferentes tipos de argamassas que a pressão a que se deu a primeira intrusão corresponde a um diâmetro de aproximadamente 200 µm. Na Tabela 6 são apresentados os valores de volume de mercúrio acumulado na interface argamassa/substrato e na superfície externa do revestimento para os diferentes tipos de argamassa. Tabela 6 Resultados de volume acumulado de mercúrio na interface argamassa/substrato e na superfície externa do revestimento de argamassa. Tipo de argamassa Volume acumulado Volume acumulado Superfície (cm 3 /g) Interno (cm 3 /g) Mista 0,1185 0, ,2 Industrializada 0,1504 0, ,3 Vsup/ Vint (%)

12 Comparando os resultados dos diferentes tipos de argamassa também foi observada uma maior porosidade na interface argamassa/substrato, Figuras 4 e 5 e Tabela 6. A argamassa industrializada apresentou uma maior porosidade e uma menor variação entre a interface e a superfície externa, 11,3%. A argamassa mista embora seja menos porosa apresentou uma maior variação, 22,2% Condição de exposição As argamassas foram submetidas a diferentes condições de exposição, ficaram expostas no laboratório e em uma condição denominada severa. O objetivo foi verificar a interferência do meio na porosidade do revestimento de argamassa. Nos gráficos das Figuras 6 e 7 são apresentados os valores da distribuição dos volumes acumulados e do incremento de volume em função do diâmetro do poro das argamassas expostas no laboratório e em condição severa. Figura 6 Amostras de argamassas (SC.AME6_Lab. e SC.AME6_Sev.) extraídas na interface argamassa/substrato.

13 Figura 7 Amostras de argamassas (SC.AME6_Lab. e SC.AME6_Sev.) extraídas na superfície externa do revestimento de argamassa. Para os diferentes tipos de exposição também foi observado um maior incremento de volume para um diâmetro de poro de aproximadamente 2 µm, Figuras 6 e 7. Foi observado que a argamassa na condição laboratorial e na interface apresentou um maior incremento de volume de mercúrio para uma porosidade de aproximadamente 40 µm. Vale ressaltar que essa argamassa mesmo apresentando essa maior porosidade para essa faixa de diâmetro ainda é menos porosa que a argamassa submetida a condição severa de exposição, tanto na interface quanto na superfície. Também foi constatado para os diferentes tipos de exposição à pressão a que se deu a primeira intrusão corresponde a um diâmetro de aproximadamente 200 µm. Na Tabela 7 são apresentados os valores de volume de mercúrio acumulado na interface argamassa/substrato e na superfície externa do revestimento para os diferentes tipos de exposição. Tabela 7 Resultados de volume acumulado de mercúrio na interface argamassa/substrato e na superfície externa do revestimento de argamasssa. Tipo de exposição Volume acumulado Volume acumulado V sup/ V int Superfície (cm 3 /g) Interno (cm 3 /g) (%) Laboratório 0,1026 0, ,6 Severo 0,1185 0, ,2

14 Comparando os resultados dos diferentes tipos de exposição também foi observada uma maior porosidade na interface argamassa/substrato, Figuras 6 e7 e Tabela 7. A argamassa exposta a condição severa apresentou uma maior porosidade e uma menor variação entre a interface e a superfície externa, no entanto a diferença entre os dois tipos de exposição não foi relevante. 4. CONCLUSÕES Ao avaliar a porosidade do revestimento de argamassa, na região de interface argamassa/substrato, considerando a presença ou tipos de chapiscos foi verificado que o substrato preparado com chapisco convencional apresentou maior porosidade, que os substratos preparados com chapisco industrializado e sem chapisco. Acredita-se que a maior porosidade nessa região pode interferir de forma negativa em algumas propriedades mecânicas do sistema de revestimento, principalmente no que se refere à resistência à tração. A mudança do tipo de preparo da base, do tipo de argamassa e do tipo de exposição apresentaram uma maior porosidade na interface argamassa/substrato quando comparado com a superfície externa do revestimento. Dessa forma, coloca-se que nessa região de interface o fluxo de água da argamassa para o substrato, devido à absorção, pode ter sido menor do que para a superfície externa. Foi constatado que a não aplicação do chapisco proporciona uma maior variação nesse resultado, ou seja, maior será a absorção do substrato. Corroborando para a afirmação de que o chapisco exerce, também, a função de regulador da absorção de água, e dessa forma evidenciando a importância desse tipo de tratamento da base. Nos resultados obtidos para as argamassas industrializada e mista foi verificada uma maior porosidade na argamassa industrializada e uma menor variação de porosidade entre a interface e a superfície externa, sendo atribuído à presença de aditivos químicos nesse tipo de argamassa.

15 As argamassas que foram expostas a diferentes condições de exposição não apresentaram diferenças de porosidade significativa na região de interface e na superfície externa, embora a condição severa tenha proporcionado uma maior porosidade. Esse fato pode estar ligado à quantidade de água necessária para a produção de argamassas de revestimento 5. REFERÊNCIAS 1. CARASEK, H. Patologia das argamassas de revestimento. In: Isaia, G.C. (Org.). Materiais de Construção e Princípios de Ciência e Engenharia de Materiais. São Paulo: IBRACON, 2007, v. 1, p BROCKEN, H. J. P.; SPIEKMAN, M. E.; PEL, L.; KOPINGA, K.; LARBI, J. A. Water extraction out of mortar during brick laying: A NMR study. Materials and Structures/Matériaux et Construction, v.31, p , PEREIRA, C.H.A.F. Contribuição ao estudo da fissuração, da retração e do mecanismo de descolamento do revestimento à base de argamassa, Tese (Doutorado) - Universidade de Brasília, Brasília, BAUER, E. ; PAES, I. L. ; NAZARÉ, M. ; CASTRO, E. K. A influência do transporte de água no comportamento dos revestimentos de argamassa nos momentos iniciais pós-aplicação. In: 4o CONGESSO PORTUGUÊS DE ARGAMASSAS E ETICS, PAES, I. L. ; BAUER, E. ; CARASEK, H. Revestimento em argamassa: influência das características de absorção de água de blocos cerâmicos e de concreto na resistência de aderência à tração. In: XXXII Jornadas Sulamericanas de Engenharia Estrutural, 2006, Campinas. v. 1. p SCARTEZINI, L.M.B. Influência do Tipo e Preparo do Substrato na Aderência dos Revestimentos de Argamassa: Estudo da Evolução ao Longo do Tempo, Influência da Cura e Avaliação da Perda de Água da Argamassa Fresca, Dissertação de Mestrado, Universidade Federal de Goiás, 262p HELENE, P.R.L.; TERZIAN, P. Manual de dosagem e controle do concreto. São Paulo: Pini, SELMO, S.M.S. Dosagem de Argamassas de Cimento Portland e Cal para Revestimento Externo dos Edifícios, Dissertação de Mestrado, Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, 187p BAUER, E.; MOTA, N.M.B.; KRAUS, E.; PEREIRA, C.H.A.F. Consistência das argamassas de revestimento e sua relação com a demanda de água e as partículas finas. E-Mat Revista de Ciência e Tecnologia de Materiais de Construção Civil, v. 3, n. 2, p , Novembro, 2006.

16 10. PEREIRA, C.H.; BAUER, E. Avaliação da perda de água de argamassas de revestimento por evaporação e por absorção do substrato. IN: X SIMPÓSIO BRASILEIRO DE TECNOLOGIA DAS ARGAMASSAS, Fortaleza, 2013.