LIVRO DE RESUMOS. II Simpósio de Argamassas e Soluções Térmicas de Revestimento 16 e 17 de Junho de 2016 Coimbra APFAC. ITeCons

Transcrição

1 LIVRO DE RESUMOS II Simpósio de Argamassas e Soluções Térmicas de Revestimento 16 e 17 de Junho de 2016 Coimbra ITeCons APFAC Associação Portuguesa dos Fabricantes de Argamassas e ETICS

2 Argamassas 2016 Coimbra 16 e 17 de Junho II Simpósio de Argamassas e Soluções Térmicas de Revestimento ÍNDICE O SIMPÓSIO... 3 Mensagem da Comissão Organizadora... 4 Objetivos do Simpósio... 5 Organizadores... 6 Comissões... 7 Temas... 9 Patrocínios e Apoios Secretariado do Simpósio ARTIGOS APRESENTADOS Argamassas Inovadoras Argamassas Térmicas Argamassas Sustentáveis Inspeção e Diagnóstico de Patologias Argamassas para Edifícios Antigos Soluções Térmicas de Revestimento (ETICS e outras) Casos de Estudo

3 Argamassas 2016 Coimbra 16 e 17 de Junho II Simpósio de Argamassas e Soluções Térmicas de Revestimento O SIMPÓSIO

4 Argamassas 2016 Coimbra 16 e 17 de Junho II Simpósio de Argamassas e Soluções Térmicas de Revestimento Mensagem da Comissão Organizadora Os rebocos à base de argamassas continuam a ser, sem dúvida, os revetimentos de paredes mais utilizados no nosso país. As argamassas utilizadas podem ser argamassas de cimento, de cal aérea, de cal hidráulica ou mesmo possuirem mais do que um tipo de ligante na sua composição. Podem ainda ser de fabrico tradicional feitas in-situ ou serem prédoseadas de origem fabril. Apesar da enorme diversidade das suas composições, cada vez mais, pretendemos que elas sejam sustentáveis, ecológicas e contribuam para a redução dos consumos energéticos. Também somos cada vez mais exigentes relativamente às suas caracteristicas, quer elas se destinem a obras de reabilitação quer se destinem a edificios novos. Cada vez mais estamos a assistir ao aparecimento de novas soluções técnicas que introduzem melhorias no seu comportamento e/ou as tornam mais sustentáveis, nomeadamento pelo aproveitamento de resíduos para a sua produção. Pensamos que a melhor forma de tomarmos conhecimento de todas as soluções inovadoras, alvo de investigação e disponíveis no mercado será uma reunião de amigos das argamassas onde possam ser discutidas todas as vantagens e desvantagens de cada uma delas. Este foi o nosso objetivo quando pensamos organizar o II Simpósio de Argamassas e Soluções Térmicas de Revestimento. Sejam bem-vindos a Coimbra. Faço votos que o nosso Simpósio sirva de palco para uma boa e proveitosa discussão sobre argamassas e revestimentos térmicos. Coimbra, junho de 2016 Isabel Torres Presidente da Comissão Organizadora

5 Argamassas 2016 Coimbra 16 e 17 de Junho II Simpósio de Argamassas e Soluções Térmicas de Revestimento Objetivos do Simpósio Embora em 2014 o consumo de Cimento Portland em Portugal tenha mantido a queda que se verifica desde há anos em conformidade com o visível decréscimo da Construção Nova a produção de Argamassas Fabris cresceu (acima de 4%) pela primeira vez ao fim de um longo período. Com efeito, observou-se no passado ano a manutenção do declínio das Argamassas fornecidas a Granel (para abastecimento de silos, habitualmente associados à Construção Nova) compensado pelo crescimento das Argamassas fornecidas em Saco, em praticamente todas as Famílias: Assentamento de Alvenarias, Rebocos, Cimentos-cola e Pavimentos. A Reabilitação de Edifícios, embora ainda sem atingir o peso desejado, foi responsável pela animação do mercado. De referir que a Reabilitação exige Argamassas com formulações mais complexas, o que é muito importante para promover a I&D do setor. Adicionalmente, manteve-se o crescimento expressivo das soluções usadas em Isolamento Térmico de Edifícios (do tipo Argamassas Térmicas e/ou ETICS), em valores acima de 14% relativamente a O 1º Semestre de 2015 parece antever algum optimismo: com efeito, o consumo de Cimento Portland cresceu cerca de 7% relativamente ao semestre homólogo de É neste contexto que se realizou, em Coimbra, nos dias 16 e 17 de junho, o II Simpósio de Argamassas e Soluções Térmicas de Revestimento.

6 Argamassas 2016 Coimbra 16 e 17 de Junho II Simpósio de Argamassas e Soluções Térmicas de Revestimento Organizadores ITeCons O Instituto de Investigação e Desenvolvimento Tecnológico para a Construção, Energia, Ambiente e Sustentabilidade é uma associação sem fins lucrativos que tem como principal missão estabelecer uma colaboração estreita e ágil entre a Universidade de Coimbra, a Sociedade e o tecido empresarial. Universidade de Coimbra Localizada no Centro de Portugal, a Universidade de Coimbra é a mais antiga Universidade do país e uma das mais antigas do mundo. Através das suas oito Faculdades e das inúmeras Unidades de Investigação associadas, a Universidade de Coimbra proporciona um ensino de excelência e uma investigação multidisciplinar e inovadora. APFAC A Associação Portuguesa dos Fabricantes de Argamassas de Construção tem como objetivos contribuir para a solidariedade entre os associados, representando-os e defendendo os seus interesses, promover as Argamassas de Construção e os ETICS junto de Prescritores, Donos de Obra, Projetistas, Comerciantes, Empresas de Construção, Empresas de Fiscalização e Aplicadores e contribuir para a manutenção dos níveis de Qualidade exigidos pela Diretiva Europeia dos Produtos de Construção.

7 Argamassas 2016 Coimbra 16 e 17 de Junho II Simpósio de Argamassas e Soluções Térmicas de Revestimento Comissões Presidente da Comissão Organizadora Isabel Torres (FCTUC, ITeCons) Comissão Organizadora Ângela Coelho (ITeCons) António Tadeu (FCTUC, ITeCons) Beatriz Marques (ITeCons) Carla Gomes (ITeCons) Carlos Duarte (APFAC) Gina Matias (ITeCons) Hugo Macedo (ITeCons) Inês Simões (FCTUC, ITeCons) João Almeida (ITeCons) Julieta António (FCTUC, ITeCons) Nuno Simões (FCTUC, ITeCons) Paulo Amado Mendes (FCTUC)

8 Argamassas 2016 Coimbra 16 e 17 de Junho II Simpósio de Argamassas e Soluções Térmicas de Revestimento Comissão Científica Ana Luísa Velosa (UA) Anabela Paiva (UTAD) António Santos Silva (LNEC) António Tadeu (FCTUC, ITeCons) Carla Maria Costa (ISEL) Fernando Henriques (FCT/UNL) Gina Matias (ITeCons) Inês Flores Colen (IST) Inês Simões (FCTUC, ITeCons) Isabel Torres (FCTUC, ITeCons) José Aguiar (FA/UTL) José Barroso de Aguiar (UM) Joana Sousa Coutinho (FEUP) João Almeida (ITeCons) João Coroado (IPT) Jorge de Brito (IST) Jorge Tiago Silva Pinto (UTAD) Luiz Pereira Oliveira (UBI) Lurdes Belgas (IPT) Manuela Almeida (UM) Maria do Rosário Veiga (LNEC) Nuno Simões (FCTUC, ITeCons) Paulina Faria (FCT/UNL) Paulo Amado Mendes (FCTUC) Raimundo Mendes da Silva (FCTUC) Teresa Pinheiro-Alves (UE) Vasco P. Freitas (FEUP) Vasco Rato (ISCTE-IUL) Victor Ferreira (UA)

9 Argamassas 2016 Coimbra 16 e 17 de Junho II Simpósio de Argamassas e Soluções Térmicas de Revestimento Temas 1. Argamassas Inovadoras 2. Argamassas Térmicas 3. Argamassas Sustentáveis 4. Inspeção e Diagnóstico de Patologias 5. Argamassas para Edifícios Antigos 6. Soluções Térmicas de Revestimento (ETICS e outras) 7. Casos de Estudo

10 Argamassas 2016 Coimbra 16 e 17 de Junho II Simpósio de Argamassas e Soluções Térmicas de Revestimento Patrocínios e Apoios A Comissão Organizadora do II Simpósio de Argamassas e Soluções Térmicas de Revestimento agradece o apoio prestado através da concessão de patrocínios e de apoio no processo de divulgação. Patrocínios Apoios Institucionais Apoios à Divulgação

11 Argamassas 2016 Coimbra 16 e 17 de Junho II Simpósio de Argamassas e Soluções Térmicas de Revestimento Secretariado do Simpósio ITeCons - Instituto de Investigação e Desenvolvimento Tecnológico para a Construção, Energia, Ambiente e Sustentabilidade Rua Pedro Hispano, s/n Pinhal de Marrocos Coimbra Telefone: Fax: argamassas2016@itecons.uc.pt itecons@itecons.uc.pt

12 Argamassas 2016 Coimbra 16 e 17 de Junho II Simpósio de Argamassas e Soluções Térmicas de Revestimento ATAS DO SIMPÓSIO

13 Argamassas 2016 Coimbra 16 e 17 de Junho II Simpósio de Argamassas e Soluções Térmicas de Revestimento 1. Argamassas Inovadoras ID21 Análise da aderência de sistemas de revestimentos argamassados: uso de cimento cola como chapisco submetidos a diferentes curas Thaís S. Fernandes, Rafael Mascolo, Ângela B. Masuero

14 Argamassas 2016 Coimbra 16 e 17 de Junho II Simpósio de Argamassas e Soluções Térmicas de Revestimento ANÁLISE DA ADERÊNCIA DE SISTEMAS DE REVESTIMENTOS ARGAMASSADOS: USO DE CIMENTO COLA COMO CHAPISCO SUBMETIDOS A DIFERENTES CURAS Thaís S. Fernandes 1*, Rafael Mascolo 1, Ângela B. Masuero 1 1: Programa de Pós Graduação em Engenharia Civil, Universidade Federal do Rio Grande do Sul Av. Osvaldo Aranha 99, 3º andar, Porto Alegre/RS - Brasil thaischmidt@hotmail.com, rafaelmascolo@yahoo.com.br e angela.masuero@ufrgs.br Palavras-chave: Revestimento Externo, Chapisco, Cimento Cola, Ciclos Térmicos Resumo. Nos revestimentos de fachada, constituídos por camadas de argamassa, a aderência ao substrato é uma das principais preocupações. Portanto, é objeto de estudo em diversas pesquisas, principalmente quando o substrato é de concreto, que é quando essa propriedade atinge seus mínimos. Desta forma, inúmeros estudos buscam métodos e materiais para melhorar a aderência destes elementos, entre os quais estão os procedimentos para incrementar a rugosidade da superfície do concreto e as argamassas de preparação, classificadas como chapiscos. Tradicionalmente, o chapisco é produzido por uma mistura fluída de cimento e areia grossa, contudo a mesma não apresenta desempenho satisfatório em relação à ancoragem quando em substratos pouco porosos, como o concreto, impulsionando assim o desenvolvimento de materiais alternativos. Atualmente, estão disponíveis no mercado chapiscos industrializados, com especial destaque ao aplicado com desempenadeira dentada, que propicia bons resultados. Alguns construtores optam por utilizar outros materiais, cuja função principal é diferente, como forma de satisfazer as necessidades de aderência do revestimento, tais como o uso das argamassas colantes, também denominadas de cimento-cola, as quais são aplicadas da mesma forma que os chapiscos desempenados. Neste estudo, comparou-se a aderência proporcionada por 4 tipos distintos de chapisco: convencional; argamassa colante ACIII, argamassa colante ACIII com convencional, e desempenado. Cada um dos chapiscos foi aplicado sobre substrato de concreto e revestido por argamassa de revestimento, ambos padronizados. A avaliação foi realizada para duas distintas condições de cura dos chapiscos, onde metade das amostras, após a aplicação dos chapiscos, permaneceu por 72h em câmara climatizada a 23ºC e 60% de umidade, e o restante foi exposta a ciclos térmicos de aquecimento. Aos 28 dias de idade da argamassa de revestimento realizaram-se os ensaios de aderência à tração. Verificou-se que os chapiscos de argamassa colante com convencional e somente argamassa colante apresentaram melhor aderência ao substrato de concreto, atingindo médias de 0,91 e 0,85 MPa, respectivamente, para a cura em câmara climatizada. O chapisco desempenado e o convencional obtiveram 0,78 e 0,23 MPa, respectivamente, para cura em temperatura controlada. Com exceção do chapisco convencional, os sistemas sofreram considerável redução da resistência de aderência nas placas expostas aos ciclos térmicos de aquecimento, ocorrendo a maior queda, de 31,32%, nas amostras executadas com chapisco desempenado. Estimou-se ainda o custo para cada tipo de chapisco, obtendo-se o chapisco desempenado como o de maior custo, R$17,04/m², cerca de 4,26 euros por metro quadrado, valor muito próximo ao calculado para o chapisco composto por argamassa colante e convencional, porém muito superior ao custo de 3,93R$/m², equivalente a 0.98 /m², encontrado para o sistema somente com chapisco convencional.

15 Thaís S. Fernandes, Rafael Mascolo, Ângela B. Mauero 1. INTRODUÇÃO Nos revestimentos de argamassa, a aderência ao substrato é um fator determinante para o desempenho e estabilidade dos mesmos. O descolamento desta camada é uma manifestação patológica recorrente e grave, visto que a queda total ou parcial do revestimento pode provocar danos a terceiros. Ademais, seu desprendimento torna a edificação vulnerável às intempéries e prejudica o valor estético da construção. Conforme apontam Carasek e Cascudo [1], o descolamento desta camada de acabamento é mais incidente nas fachadas sobre a superfície da estrutura de concreto da edificação, ou seja, quando o substrato do sistema é composto por este material. Esse fato foi confirmado experimentalmente por Candia e Franco [2], que obtiveram resistência de aderência à tração até 53,57% inferior quando o substrato consistia de concreto, comparado ao substrato de blocos cerâmicos. Ruduit [3], ao analisar 2616 resultados de ensaio de aderência em obras do estado do Rio Grande do Sul/Brasil, identificou que a aderência de revestimentos argamassados de fachada sobre elementos cerâmicos é em média 41,18% superior do que quando aplicado sobre substrato de concreto. Carasek e Cascudo [1] também constataram que o destacamento ocorre majoritariamente na interface entre a base e o chapisco, deixando a superfície do concreto praticamente limpa, sem vestígios da aplicação do revestimento. Por estas razões, muitas pesquisas buscam melhorias na ligação entre essas camadas, estudando procedimentos de preparação da base de concreto e melhorias nas argamassas de chapisco. Pretto [4], ao analisar a influência da rugosidade gerada por tratamentos superficiais realizados sobre o concreto, identificou que procedimentos como escovação e lixamento aumentam a aderência quando se utiliza chapisco convencional, porém quando se adotam os industrializados tais tratamentos são ineficazes. Já Gasperin [5] analisou a influência da aplicação do chapisco convencional, de forma manual e mecânica, e com diferentes composições granulométricas da areia utilizada na confecção do mesmo. A autora observou que a aplicação manual, apesar de rudimentar, apresentou maior uniformidade e resistência à aderência e o agregado com granulometria contínua propiciou melhores resultados. Moura [6] dedicou seus estudos para identificar se a cura da argamassa de chapisco exerce interferência sobre a aderência do sistema. Para tal, chapiscos convencionais e industrializados foram expostos a curas com temperatura de 40ºC ou circulação de ar, constatando-se que em ambas as condições provocam uma redução desta resistência. Candia e Franco [2] também identificaram que o tipo de chapisco altera os resultados do ensaio de resistência por aderência à tração, onde os industrializados propiciam valores superiores aos convencionais. Com a necessidade de aumentar a aderência dos revestimentos, empresas construtoras adotam procedimentos que visam aumentar a extensão de aderência da base, como escovação, lixamento e apicoamento. Também nota-se que cada vez mais os chapiscos industrializados estão sendo utilizados, principalmente sobre as superfícies de concreto, como mostrou Fernandes et al. [7] em seu levantamento. As argamassas de preparo industrializadas são fornecidas em diversas formas, contudo o chapisco rolado e o aplicado com desempenadeira têm recebido maior atenção do setor. Nesta busca por soluções, ocorrem, muitas vezes, improvisações nos canteiros de obra, e desta forma iniciou-se o emprego de cimento cola em substituição ao chapisco desempenado. Esta prática está sendo adotada no sul do Brasil, inclusive por construtoras de grande porte. O cimento cola, também denominado argamassa colante, foi concebido para fixar elementos cerâmicos. Largamente utilizado em países como Brasil e Portugal, o cimento cola se consolidou como o material mais adequado para essa finalidade, substituindo por completo a técnica de assentamento com argamassa dosada em obra. Medeiros e Sabbatini [8] afirmam que a principal diferença entre as argamassas colante e convencionais é sua alta capacidade de retenção de água, que permite o assentamento dos elementos cerâmicos em uma camada de menor espessura. No Brasil, essas argamassas são divididas em 3 classes: ACI, de uso exclusivo interno; ACII, de uso interno e externo e ACIII, também de uso interno e externo, com as variações E, tempo em aberto estendido, e D, deslizamento reduzido. A norma brasileira NBR [9] distingue o tipo ACIII, como uma argamassa com resistência de aderência superior as demais, portanto esta é a mais indica para o uso em fachadas. Apesar de incluir requisitos semelhantes, a classificação distingue-se da contida na norma européia EN [10], que classifica este material segundo características como: 2

16 Thaís S. Fernandes, Rafael Mascolo, Ângela B. Mauero o desenvolvimento de resistência rápido (F), a capacidade de reduzir o deslizamento (T), tempo de aberto estendido (E) e deformabilidade (S). Neste estudo, buscou-se avaliar o desempenho do cimento cola utilizado como chapisco, em comparação ao desempenado e convencional, próprios para essa finalidade. Para isso, confeccionaram-se amostras com substrato de concreto e revestimento padronizados, variando o chapisco e a cura realizada do mesmo. Por fim realizou-se o ensaio de aderência à tração em todos os sistemas, totalizando 96 arrancamentos, a fim de comparar os comportamentos dos diferentes materiais adotados na pesquisa. 2. PROGRAMA EXPERIMENTAL As amostras confeccionadas constituíam-se por 3 camadas: substrato, chapisco e revestimento de argamassa. A base foi moldada em concreto com dimensões de 35x25x4 cm e o revestimento foi executado com argamassa dosada em laboratório com espessura de 2,5cm. Foram empregados 4 tipos de chapiscos sobre o substrato: convencional; desempenado; argamassa colante ACIII e ACIII com posterior aplicação de chapisco convencional, ilustrados na figura 1. O chapisco desempenado e o cimento cola foram aplicados com desempenadeira dentada de 8 mm. Figura 1. Os quatro tipos de chapisco utilizados A camada de chapisco foi submetida a duas curas distintas: em câmara climatizada, mantida a temperatura constante de 23ºC, e em sistema dotado de ciclos térmicos, com a incidência de períodos de temperatura mais elevadas. Como o objetivo da exposição desta camada a maiores temperaturas foi simular a aplicação da mesma em um dia quente, estabeleceu-se uma temperatura de 40ºC durante 6 horas, seguidas de 18 horas em 23ºC. Para produzir tais ciclos térmicos, as amostras foram posicionadas em um dispositivo com lâmpadas incandescentes, provido de termopares para controlar as temperaturas máxima e mínima. A figura 2 (a) ilustra a planta baixa do equipamento empregado, contudo, ressalta-se que para este experimento os circuladores de ar foram removidos. A imagem (b) mostra o interior do dispositivo já em funcionamento e os respectivos corpos de prova. Após 3 ciclos de 24h, o sistema foi desligado, e no mesmo dia aplicou-se o revestimento de argamassa sobre todas as placas. 3

17 Thaís S. Fernandes, Rafael Mascolo, Ângela B. Mauero (a) (b) Figura 2. Dispositivo para a cura dos chapiscos: (a) planta baixa (b) equipamento em uso. Após a aplicação do revestimento, as amostras permaneceram em câmara climatizada à 23ºC durante 28 dias. Sequencialmente, verificou-se a resistência de aderência à tração do sistema, segundo as recomendações da NBR [11]. A referida norma estabelece que tal resistência seja determinada através do arrancamento por tração de 12 corpos de prova com 50mm de diâmetro, isolados através de corte com serra diamantada, processo demonstrado na figura 3. Figura 3. Ensaio de resistência à aderência por tração. No sistema de revestimento com chapisco convencional, diversos corpos de prova romperam-se durante o corte, possivelmentee devido a maior fragilidade dos mesmos. Contudo, os resultados obtidos com os elementos remanescentes são apresentados no item Preparação e caracterização do substrato Para a confecção do substrato de concreto, empregou-se cimento tipo CPV, areia quartzosa e brita basáltica, com traço em massa de 1,0:2,9:3,1 e relação água/cimento de 0,65. Para a mistura dos elementos empregou-se uma betoneira de eixo vertical, do laboratório LAMTAC/UFRGS. Obteve-se abatimento de 140 mm, através do procedimento da NBR NM 67 [12]. Para a caracterização deste elemento, realizaram-se ensaios de absorção capilar e resistência à compressão, segundo as recomendações das normas NBR 9779 [13] e NBR 5739 [14]. Os resultados de tais ensaios são apresentados na tabela abaixo. 4

18 Thaís S. Fernandes, Rafael Mascolo, Ângela B. Mauero Tabela 1. Caracterização do concreto do substrato. Resistência à compressão - NBR 5739 (MPa) Absorção de água por capilaridade 72h - NBR 9779 (g/cm²) Média 32,56 1,35 Coeficiente de variação (%) 2,98 8,13 O substrato foi confeccionado em formas metálicas sem desmoldante, seu adensamento foi realizado em mesas vibratórias, da mesma forma que os CP s utilizados para sua caracterização. Nas primeiras 24 horas, as placas de concreto foram mantidas em condições ambientes, porém embaladas em sacos plásticos para evitar a perda de água. Posteriormente, submergiram-se os substratos em água saturada com cal até completarem 28 dias de idade. As placas foram limpas com escova de cerdas macias e água corrente, para a remoção da cal superficial. Após secos em temperatura ambiente, escovaram-se os prismas de concreto com escova de cerdas de aço, no intuito de aumentar a extensão de aderência Preparação e caracterização das camadas de chapisco Como informado acima, empregaram-se 4 sistemas de chapiscos e para tal foram utilizados 3 materiais: chapisco convencional, argamassa colante tipo ACIII e chapisco desempenado. No sistema com argamassa colante e chapisco convencional, utilizaram-se os mesmos materiais empregados nas demais placas. O lançamento do chapisco convencional sobre a argamassa colante foi realizado 30 minutos após a aplicação da mesma. Para todos os materiais, moldaram-se corpos de prova de 4x4x16 cm, que foram expostos as mesmas condições das placas. Desta forma, dispôs-se metade desses CP s em câmara climatizada à 23ºC e sua desforma ocorreu 24 horas após a moldagem. O restante dos corpos de prova foi inserido na câmara para ciclos térmicos, juntamente com os prismas chapiscados. A desforma destes elementos só ocorreu ao final do terceiro dia, com o término dos ciclos térmicos, quando foram também dispostos em câmara climatizada. Os itens abaixo trazem uma descrição dos procedimentos e caracterizações realizados e seus respectivos resultados Chapisco convencional Para o chapisco convencional empregou-se cimento CPII-F e areia média, com traço em massa de 1:5 (cimento:areia), e relação água/cimento de 1,2. Obteve-se o índice de consistência de 410 mm, através do procedimento da NBR [15]. Calculou-se a densidade de massa do chapisco em estado fresco, segundo os procedimentos da NBR [16], resultando em 2253,09 kg/m³. Os resultados dos ensaios realizados aos 28 dias são expostos na tabela 2, onde nota-se que o processo de cura das primeiras 72h não influenciou as propriedades deste material. 5

19 Thaís S. Fernandes, Rafael Mascolo, Ângela B. Mauero Tabela 2. Caracterização do chapisco convencional. Ensaio Absorção por capilaridade NBR (g/cm²) Densidade Aparente NBR13280 (g/cm³) Módulo Dinâmico de Elasticidade NBR (GPa) Resistência à compressão NBR (MPa) Resistência à tração na flexão NBR (MPa) Média Ciclos térmicos Coef. De variação (%) Câmara climatizada Média Coef. De variação (%) 9,24 6,67 8,51 14,27 1,98 1,02 2,01 2,59 14,70 6,82 15,87 8,03 6,95 10,10 6,56 17,48 2,64 14,65 2,89 5, Argamassa Colante O preparo deste material seguiu as instruções do fabricante, que determina 1 litro de água para cada 5 kg do material. O índice de consistência obtido para a argamassa colante foi de 220 mm, mostrando uma coesão muito superior a do chapisco convencional. Contudo, a densidade de massa deste material revelou-se inferior, com 1821,65 kg/m³. Os ensaios de caracterização realizados em estado endurecido foram similares aos realizados para o chapisco convencional e os resultados encontrados são dados na tabela 3. Da mesma forma que no item anterior, é possível perceber que as distintas curas não ocasionaram alteração nas propriedades medidas nestes corpos de prova. Tabela 3. Caracterização da argamassa colante Ensaio Absorção por capilaridade NBR (g/cm²) Densidade Aparente NBR13280 (g/cm³) Módulo Dinâmico de Elasticidade NBR (GPa) Resistência à compressão NBR (MPa) Resistência à tração na flexão NBR (MPa) Média Ciclos térmicos Coef. De variação (%) Câmara climatizada Média Coef. De variação (%) 2,49 4,02 2,46 11,05 1,58 0,85 1,58 0,54 12,82 0,46 11,74 0,12 9,77 17,61 10,27 25,90 4,45 17,14 4,51 8, Chapisco Desempenado O procedimento de caracterização do chapisco desempenado foi similar ao adotado para a argamassa colante e convencional. Obteve-se um índice de consistência de 191 mm e uma densidade de massa de 1692,47 kg/m³ sendo, portanto, o material menos denso e mais coeso dentre os 3. Para as caracterizações realizadas aos 28 dias, os resultados são apresentados na tabela 4. As propriedades deste chapisco são semelhantes às mensuradas para o cimento cola. 6

20 Thaís S. Fernandes, Rafael Mascolo, Ângela B. Mauero Tabela 4. Caracterização do chapisco desempenado Ensaio Absorção por capilaridade NBR (g/cm²) Densidade Aparente NBR13280 (g/cm³) Módulo Dinâmico de Elasticidade NBR (GPa) Resistência à compressão NBR (MPa) Resistência à tração na flexão NBR (MPa) Média Ciclos térmicos Coef. De variação (%) Câmara climatizada Média Coef. De variação (%) 2,61 16,07 2,29 6,78 1,50 0,98 1,53 0,15 10,93 1,60 11,91 0,65 9,58 13,85 9,61 13,12 3,97 7,97 3,67 16, Argamassa de Revestimento A dosagem da argamassa para o revestimento buscou propiciar uma elevada resistência mecânica a esta camada, para que não ocorresse ruptura no interior da mesma, durante o ensaio de aderência à tração. Para tal, o traço adotado foi de 1:1:3 (cimento:cal:areia), com cal hidráulica maturada durante 24 horas. A mistura dos elementos foi realizada em betoneira de eixo vertical, também adotada na produção do concreto do substrato. A relação água/cimento empregada foi de 1,02, resultando um índice de consistência igual a 182 mm e densidade de massa de 2122,99 kg/m³. Para a execução do revestimento sobre as placas de concreto, já chapiscadas, utilizou-se uma caixa de queda com 1m de altura, proporcionando uma energia padrão ao processo de lançamento da argamassa. Para o nivelamento do revestimento foram empregados moldes de madeira, de maneira que estivessem com altura de 2,5 cm acima da camada de chapisco, mantendo assim a espessura do revestimento constante. Após sua aplicação, as placas foram cobertas por sacos plásticos, para evitar a perda de água para o ambiente. Com esta camada enrijecida, removeram-se os moldes de madeira e as amostras foram armazenadas em câmara climatizada. As caracterizações da argamassa aos 28 dias, cujos resultados estão expostos na tabela 5, foram realizadas sobre prismas de 4x4x16 curados em câmara climatizada, juntamente com os sistemas em estudo. Tabela 5. Caracterização da argamassa de revestimento Ensaio Câmara climatizada Média Coef. De variação (%) Absorção por capilaridade - NBR (g/cm²) 8,50 8,06 Densidade Aparente - NBR13280 (g/cm³) 1,83 0,91 Módulo Dinâmico de Elasticidade - NBR (GPa) 14,71 1,75 Resistência à compressão - NBR (MPa) 9,30 20,90 Resistência à tração na flexão - NBR (MPa) 3,80 11,83 7

21 Thaís S. Fernandes, Rafael Mascolo, Ângela B. Mauero A norma NBR [17] classifica as argamassas em 6 classes, de forma crescente, para cada uma das propriedades apresentadas na tabela 5, com exceção do módulo de elasticidade que não possui classificação. Por exemplo; a classe M1 tem densidade aparente inferior 1,2 g/cm³, enquanto a M6 fica acima de 1,8 g/cm³. Segundo esta norma, a argamassa de revestimento adota está na classe 6, para os 4 dos ensaios realizados. 3. ESTIMATIVA DE CUSTO No intuito de comparar os sistemas também segundo seu custo benefício, estimou-se o custo para execução de cada um, englobando material e mão de obra. Para tal, utilizaram-se os dados fornecidos pelo Sistema Nacional de Pesquisa de Custos e Índices (SINAPI). Este sistema possui índices, atualizados mensalmente, para elaboração de orçamentos de obras e serviços de engenharia, que sejam financiados com dinheiro público no Brasil. Os dados são fornecidos em planilha, onde constam composições para cada atividade, são considerados o consumo médio dos materiais e o tempo estimado para a execução dos serviços. O cálculo foi realizado com base na planilha de composições analíticas de outubro de 2015, necessitando pequenas adaptações. Para estimativa do custo do chapisco composto por argamassa colante coberta por convencional, adotou-se a soma de ambos os insumos, para o custo do material. Para a mão de obra foi utilizado o valor para a aplicação de chapisco desempenado acrescido do preço para a aplicação de convencional, pois a base de dados não possui os custos para a argamassa colante aplicada como chapisco. Os demais sistemas utilizados constam integralmente no sistema, portanto o custo para cada atividade foi simplesmente replicado na tabela do item RESULTADOS 4.1. Aderência Os resultados obtidos no ensaio de resistência à aderência são apresentados na tabela 6, ressalta-se que as médias expostas foram obtidas com a exclusão dos valores distantes 30% da média global, como preconiza a norma NBR [11]. O coeficiente de variação, dado em porcentagem, referese à variação entre os valores utilizados para a média apresentada. Tabela 6. Caracterização da argamassa de revestimento Ciclo Térmico Câmara climatizada Chapisco Convencional Argamassa Colante Arg. Colante e Convencional Desempenado Média (MPa) 0,32 0,77 0,81 0,57 Desvio Padrão 0,09 0,29 0,14 0,05 Coef. de variação (%) 27,59 37,67 17,35 9,2 Média (MPa) 0,23 0,85 0,91 0,83 Desvio Padrão 0,06 0,10 0,14 0,10 Coef. de variação (%) 26,59 11,78 15,85 12,55 Os resultados encontrados demonstram a influência negativa do aumento da temperatura sobre a aderência do sistema. Para o chapisco executado com argamassa colante ACIII, a cura com ciclos de temperatura de 40ºC e 23ºC propicia uma aderência 9,41% inferior à cura em câmara climatizada a 23 ºC. Quando este material é coberto por uma camada de chapisco convencional, essa queda é ainda maior, onde o sistema curado em ciclos térmicos apresenta resistência 10,99% inferior. O chapisco desempenado é o material que mais sofre os efeitos da temperatura nos primeiros dias, com uma redução de 31,32% da aderência. Ruduit [3] obteve resultados análogos aos do presente 8

22 Thaís S. Fernandes, Rafael Mascolo, Ângela B. Mauero trabalho, e observou que a cura do chapisco desempenado à 50ºC diminui a aderência do sistema em 39,39%, comparado à cura à 23ºC. Contudo, Moura [6] identificou comportamento oposto para um sistema de revestimento com chapisco desempenado, obtendo uma resistência de aderência de 0,09 MPa para cura à 23ºC e 0,21 MPa (57,14% maior) para cura em ciclos térmicos. O chapisco convencional diferiu dos demais, conforme evidencia a figura 4, com maior aderência para a cura em 40ºC, porém ressalta-se que para esse sistema foram realizadas apenas três extrações por cura. Como relatado anteriormente, os corpos de prova romperam-se no momento de corte com a serra copo. Este fato somado a alta variabilidade do ensaio, com coeficientes de variação acima de 25% em ambas as situações, pode ter distorcido o resultado deste material. Outra possível hipótese para a inversão de comportamento neste sistema, é que o mesmo tenha elevado sua resistência devido ao processo de cura térmica. Taylor [18] afirma que por acelerar a dissolução dos constituintes anidros do clínquer, a cura térmica acelera o enrijecimento e a resistência dos materiais de base cimentícia. Em sua pesquisa, Moura [6] não identificou diferença entre a aderência do sistema com chapisco convencional curado à 23ºC e com ciclos térmicos, medindo 0,14 MPa para ambos. Na figura 4 são apresentados os resultados médios de aderência, bem como os máximos e mínimos valores validados pela norma NBR [11]. Figura 4. Resultado do ensaio de aderência. O sistema com maior aderência em ambas às curas é o com argamassa colante e chapisco convencional, com uma resistência de aderência média 6,59% superior à do sistema somente com a argamassa colante ACIII e 74,72% superior ao com chapisco convencional, para a cura em câmara climatizada. Portanto, apesar de ter sido concebido para outra finalidade, este material apresenta ótimos resultados quando utilizado como chapisco sobre substrato de concreto. Todos os sistemas avaliados apresentaram valores elevados, acima do mínimo de 0,3 MPa, com exceção do convencional curado em câmara climatizada. Porém os resultados obtidos são muito superiores aos observados em outras pesquisas, como a de Pretto [4], que obteve uma resistência de aderência de 0,26 MPa, para um sistema com chapisco desempenado e substrato de concreto de 35 MPa escovado, valor 68,76% menor que o obtido no presente estudo. Vale destacar que estes valores destoam dos medidos em obra, onde, conforme dados de Ruduit [3], a aderência observada para substrato de concreto em revestimentos externos é em média 0,2 MPa, com coeficiente de variação 9

23 Thaís S. Fernandes, Rafael Mascolo, Ângela B. Mauero de 72,3%. Ademais do ambiente controlado de laboratório, a alta relação água/cimento do concreto utilizado para a moldagem dos substratos pode ter favorecido a ancoragem do revestimento. Essa relação afeta diretamente a porosidade do concreto, que conforme exposto no item 2.1 apresentou uma absorção capilar de 1,35 g/cm² em 72h Estimativa de custo A tabela 7 apresenta os custos calculados para os 4 sistemas ensaiados, os valores são dados em reais, que atualmente possui um cambio de 4:1 com o euro. A argamassa colante com chapisco convencional não apresenta o maior custo, apesar de se tratar do sistema que proporciona maior aderência, seu custo de 16,16 reais por m² é equivalente a aproximadamente 4,04 euros/m². O sistema somente com argamassa colante necessita de um investimento 24,24% inferior, diferença bem superior ao decréscimo de 6,59% de resistência de aderência entre os sistemas, fazendo deste chapisco uma opção técnica e economicamente interessante. O material que demanda maior investimento é o industrializado desempenado. Ressalta-se ainda o baixo custo do convencional, 76,94% mais econômico que o desempenado, torna-o uma opção economicamente interessante. Chapisco Convencional Tabela 7. Custo dos chapiscos Argamassa Colante Arg. Colante e Convencional Desempenado Mão de Obra (R$/m²) 2,1 5,04 7,14 5,04 Material (R$/m²) 1,82 7,2 9,02 11,99 Custo (R$/m²) 3,93 12,24 16,16 17,04 5. CONCLUSÕES Demonstrou-se, através do programa experimental realizado, que a exposição das argamassas de chapiscos a temperaturas elevadas, aparentemente pode acarretar numa queda da resistência de aderência do sistema. Contudo, destaca-se que os materiais estudados possuem comportamentos distintos a esta exposição, visto que o sistema com chapisco desempenado sofreu uma redução na aderência média 3 vezes superior a obtida com o cimento cola. O cimento cola do tipo ACIII mostrou-se eficiente quando utilizado como argamassa de preparação para substratos de concreto, de modo que propiciou elevada resistência de aderência, em ambas as curas, e possui desempenho ao que parece melhorado em relação à aderência quando acrescido de uma camada de chapisco convencional. Conclui-se, portanto, que apesar de não ter sido idealizada para este fim, esta classe de argamassa colante pode desempenhar o papel de chapisco em fachadas, como já tem sido realizado por algumas empresas construtoras. Ademais do desempenho, os construtores consideram o custo/benefício dos materiais ou sistemas, pois as edificações precisam ter viabilidade econômica, sem prejuízo ao desempenho. Os custos do sistema de chapisco desempenado, o qual tem uso específico para melhorar aderência entre substrato de concreto e revestimento argamassado, apresentou o maior custo, mas não o melhor valor médio de resistência, embora com resultados acima do mínimo preconizado. Os resultados de desempenho somados a estimativa de custo, constatam que apesar de haver uma indicação de incremento na aderência, o uso de chapisco convencional sobre o cimento cola não parece interessante economicamente, pois o ganho em desempenho é na faixa de 5% enquanto o custo sobe mais de 30%. Em termos gerais os chapiscos convencional e cimento cola apresentaram a melhor relação custo/aderência, destacando-se que os valores de cimento cola ficaram bem acima do mínimo exigido, o que não é o caso do convencional. 10

24 Thaís S. Fernandes, Rafael Mascolo, Ângela B. Mauero Por fim, salienta-se que estatisticamente (a um nível de 5% de significância) há diferença significativa das médias apenas do grupo de chapisco convencional para os demais, independente do tipo de cura, visto que esse tratamento não apresenta diferença significativa entre os grupos. Assim, as diferenças de médias nos resultados dos grupos de cimento cola, cimento cola com convencional, e desempenado são indicativos da diferença de desempenho, necessitando de maior quantidade de dados e estudos. REFERÊNCIAS [1] H. Carasek, O. Cascudo, "Descolamento de Revestimentos de Argamassa Aplicados sobreestruturas de Concreto Estudos de casos brasileiros," in Congresso Nacional de Argamassas de Construção 2007, 2007, Não paginado. [2] M. C. Candia, L. S. Franco, Contribuição ao Estudo dastécnicas de Preparo dabase no Desempenho dosrevestimentos de Argamassa,Boletim Técnico da Escola Politécnica da USP, 1998, Não paginado. [3] F. R. Ruduit, Contribuição Ao Estudo Da Aderência De Revestimentos De Argamassa E Chapiscos Em Substrato De Concreto, Dissertação de mestrado em engenharia civil na Universidade Federal do Rio Grande do Sul, 2009, pp [4] M. E. J. Pretto, Influência Da Rugosidade Gerada Pelo Tratamento Superficial Do Substrato De Concreto Na Aderência Do Revestimento De Argamassa, Dissertação de mestrado em engenharia civil na Universidade Federal do Rio Grande do Sul, 2007, pp [5] J. Gasperin, Aderência De Revestimentos De Argamassa Em Substrato De Concreto: Influência Da Forma Deaplicação E Composição Do Chapisc,Dissertação de mestrado em engenharia civil na Universidade Federal do Rio Grande do Sul, 2011, pp [6] C. B. Moura, Aderência De Revestimentos Externos De Argamassa Em Substratos De Concreto: Influência Das Condições De Temperatura E Ventilação Na Cura Do Chapisco, Dissertação de mestrado em engenharia civil na Universidade Federal do Rio Grande do Sul, 2007, pp [7] T. S. Fernandes, A. B. Masuero, G. R. Antunes, Práticas e materiais mais empregados para construir revestimentos externos aderidos em Porto Alegre/RS, In.: Simpósio Brasileiro de Tecnologia das Argamassas, [8] J. S. Medeiros, F. H. Sabbatini, Tecnologia E Projeto De Revestimentos Cerâmicos De Fachadas De Edifícios, Boletim Técnico da Escola Politécnica da USP, 1999, pp [9] Associação brasileira de normas técnicas, NBR 14081: Argamassa colante industrializada para assentamento de placas cerâmicas Parte 1: Requisitos, Norma técnica brasileira, 2012, pp [10] Instituto Português da Qualidade (IPQ), NP EM 12004, Colas para ladrilhos, Definições e especificações, Caparica,

25 Thaís S. Fernandes, Rafael Mascolo, Ângela B. Mauero [11] Associação brasileira de normas técnicas, NBR 15528: Argamassa para revestimento de paredes e tetos - Determinação da resistência potencial de aderência à tração, Norma técnica brasileira, 2005, pp [12] Associação brasileira de normas técnicas, NBR NM 67: Concreto - Determinação da consistência pelo abatimento do tronco de cone, Norma técnica brasileira, 1998, pp [13] Associação brasileira de normas técnicas, NBR 9779: Argamassa e concreto endurecidos Determinação da absorção de água por capilaridade, Norma técnica brasileira, 2012, pp [14] Associação brasileira de normas técnicas, NBR 5739: Concreto - Ensaios de compressão de corpos-de-prova cilíndricos, Norma técnica brasileira, 2007, pp [15] Associação brasileira de normas técnicas, NBR 13276: Argamassa para assentamento e revestimento de paredes e tetos - Preparo da mistura e determinação do índice de consistência, Norma técnica brasileira, 2005, pp [16] Associação brasileira de normas técnicas, NBR 13278: Argamassa para assentamento e revestimento de paredes e tetos - Determinação da densidade de massa e do teor de ar incorporado, Norma técnica brasileira, 2005, pp [17] Associação brasileira de normas técnicas, NBR 13281: Argamassa para assentamento e revestimento de paredes e tetos - Requisitos, Norma técnica brasileira, 2005, pp [18] H. F. W. Taylor. Cement chemistry. Academic Press, Inc., London,

26 Argamassas 2016 Coimbra 16 e 17 de Junho II Simpósio de Argamassas e Soluções Térmicas de Revestimento 2. Argamassas Térmicas ID02 ID04 ID08 ID20 ID23 ID30 ID36 ID44 Argamassas de cimento com incorporação de materiais de mudança de fase Sandra Cunha, Marine Lima, José Aguiar, Victor Ferreira, António Tadeu Propriedades de argamassas térmicas: a sua relevância para a avaliação de produto, com base na simulação higrotérmica Joana Maia, Nuno M. M. Ramos, Rosário Veiga Comportamento de uma argamassa pré-doseada de isolamento térmico para revestimento de paredes em função de condições de mistura e preparação Pedro Sequeira, Nuno Vieira, Luis Silva, Inês Flores-Colen, António Soares Determinação experimental de propriedades de argamassas térmicas Nuno M. M. Ramos, Vasco P. de Freitas, Pedro F. Pereira, Rui Sousa, Dina Frade, Ana S. Santos Contributo da argamassa de assentamento na resistência térmica de uma parede exterior Vasco Pereira, Luís Silva, Rui Sousa, Hipólito Sousa Argamassas suberosas António Fernandes Análise microestrutural de argamassas térmicas Mónica Gominho, Manuel F. C. Pereira, António Maurício, Inês Flores-Colen Desempenho de argamassas de isolamento térmico e novas exigências do REH Vasco Peixoto de Freitas, Cláudia Ferreira, Sara S. de Freitas, Pedro F. Pereira

27 Argamassas 2016 Coimbra 16 e 17 de Junho II Simpósio de Argamassas e Soluções Térmicas de Revestimento ARGAMASSAS DE CIMENTO COM INCORPORAÇÃO DE MATERIAIS DE MUDANÇA DE FASE Sandra Cunha 1*, Marine Lima 2, José Aguiar 1, Victor Ferreira 3, António Tadeu 4 1: Universidade do Minho Campus de Azurém, Guimarães, Portugal sandracunha86@gmail.com, aguiar@civil.uminho.pt 2: Université de Nantes Rue Michel Ange, 58, BP 420, Saint Nazaire, France marine-23-02@hotmail.fr 3: Universidade de Aveiro Campus Universitário de Santiago, Aveiro, Portugal victorf@ua.pt 4: Universidade de Coimbra Rua Luís Reis Santos - Pólo II da Universidade, Coimbra, Portugal tadeu@dec.uc.pt Palavras-chave: Argamassas, Material de Mudança de Fase, Características físicas, Características mecânicas Resumo. A eficiência energética dos edifícios é atualmente um dos principais objetivos da política energética a nível regional, nacional e internacional. Os edifícios são um dos setores líderes no consumo de energia nos países desenvolvidos, sendo que na União Europeia representam cerca de 40% do consumo de energia e emissões de CO 2 para a atmosfera. Soluções baseadas em fontes de energia renováveis contribuem para o aumento da eficiência energética, diminuição da utilização das reservas de combustíveis fósseis e redução da emissão de gases poluentes para a atmosfera. Assim, a utilização de fontes de energia renováveis, tais como a energia solar, é um fator chave na redução da dependência energética dos edifíc ios e constitui uma medida crucial para a promoção da sustentabilidade dos mesmos. O armazenamento térmico conseguido através da utilização de materiais de mudança de fase (PCM) constitui uma estratégia para o desenvolvimento de edifícios com elevado desem penho térmico. Durante os últimos anos, vários estudos sobre materiais de construção com incorporação de PCM microencapsulado e macroencapsulado têm vindo a ser publicados. No entanto, a utilização de PCM não encapsulado é uma das principais lacunas do conhecimento nesta área. É importante notar que a utilização de PCM não encapsulado permite a utilização do material no seu estado puro, reduzindo os impactos ambientais associados ao seu tratamento e reduzindo o seu custo no mercado, o que consequentemente origina uma redução do custo das soluções construtivas em que é aplicado. Desta forma, o principal objetivo deste trabalho consistiu no estudo das propriedades físicas e mecânicas de argamassas de cimento com incorporação de PCM não-encapsulado, tendo sido possível concluir que a utilização de PCM nesta forma em argamassas pode ser vista como uma solução económica e funcional para a melhoria da eficiência energética dos edifícios.

28 Sandra Cunha, Marine Lima, José Aguiar, Victor Ferreira, António Tadeu 1. INTRODUÇÃO O rápido crescimento económico mundial levou a um aumento no consumo de energia. Atualmente, os combustíveis fósseis dominam o mercado mundial de energia em cerca de 81%. Contudo, os combustíveis fósseis estão a esgotar-se rapidamente e apresentam custos de extração e comercialização bastante elevados. Por outro lado, a sua exploração encontra-se relacionada com a emissão de gases para o meio ambiente, o que consequentemente origina sérios problemas ambientais [1]. Assim, a utilização eficiente da energia e a possibilidade da utilização de fontes de energia renováveis são cada vez mais importantes. A eficiência energética dos edifícios é hoje um dos principais objetivos da política energética regional, nacional e internacional [2]. Na União Europeia, os edifícios representam 40% do consumo de energia e emissões de CO 2 para a atmosfera. Assim, soluções construtivas baseadas na utilização de energias renováveis, contribuem para o aumento da eficiência energética dos edifícios, redução da utilização das reservas de combustíveis fósseis e redução das emissões de gases poluentes para a atmosfera. A utilização de fontes de energia renováveis, tais como a energia solar, são fundamentais para a promoção da eficiência energética e sustentabilidade dos edifícios. Por outro lado, a utilização de fontes de energia renováveis é um fator chave na redução da dependência energética dos edifícios. Portanto, o armazenamento de calor através de materiais de mudança de fase (PCM) é uma estratégia para o desenvolvimento de projetos de construção com elevado desempenho energético. Os materiais de mudança de fase possuem a capacidade de alterar o seu estado em função da temperatura ambiente. Quando a temperatura ambiente que rodeia o PCM aumenta e ultrapassa o ponto de fusão do material, O PCM passa do estado sólido para estado líquido, absorvendo e armazenando energia calorífica ambiente. Por outo lado, quando a temperatura ambiente baixa, atingindo o ponto de solidificação do PCM, este altera novamente de estado, neste caso do estado liquido para o estado sólido, libertando a energia anteriormente armazenada [3-4]. O PCM pode ser incorporado em materiais de construção utilizando diferentes métodos, tais como o encapsulamento, estabilização, incorporação direta e imersão [1]. A incorporação direta é o método mais simples para a utilização do PCM, sendo que o material é diretamente misturado com os materiais de construção durante a sua produção. No entanto, ainda pouco se conhece acerca das potencialidades dos materiais desenvolvidos com base nesta técnica. Por sua vez, a imersão consiste em mergulhar os produtos de construção em PCM líquido, de forma a que estes absorvam o material por capilaridade [5]. Por outro lado, na técnica de estabilização, o PCM e o material de suporte são fundidos e misturados a uma temperatura elevada, seguido de um arrefecimento do material de suporte, até que a mistura se torne sólida [1]. Por último, o encapsulamento é o método mais utilizado, sendo que existem duas principais formas de encapsulamento: microencapsulamento e macroencapsulamento [6]. Deve notar-se que, atualmente, ainda existem custos elevados relacionados com este processo tornando-se assim urgente o desenvolvimento de novos materiais de construção com base em técnicas e matérias-primas, com elevado desempenho térmico e baixo custo de aquisição. É imperativo o desenvolvimento de argamassas de revestimento interior com incorporação de PCM com base em matérias-primas de baixo custo, tais como o PCM nãoencapsulado, contrariando assim os elevados custos de produção de materiais com incorporação de PCM macroencapsulado ou microencapsulado. Durante os últimos anos têm sido publicados vários estudos de materiais de construção com incorporação de PCM encapsulado. As placas de gesso com incorporação de microcápsulas de PCM foram um dos principais materiais de construção estudados, devido ao seu baixo custo e facilidade de aplicação [7-9]. A incorporação de microcápsulas de PCM em betão e argamassas também foi alvo de investigação [10-13]. Existem também outros estudos com incorporação de PCM em materiais de construção, como por exemplo painéis de PVC, blocos e tijolos [14-16]. O principal objetivo deste trabalho consistiu no estudo da influência da incorporação de PCM nãoencapsulado em argamassas à base de cimento, avaliando as suas principais propriedades físicas e 2

29 Sandra Cunha, Marine Lima, José Aguiar, Victor Ferreira, António Tadeu mecânicas. Foram realizados ensaios em 4 composições diferentes e em 3 gamas de temperatura diferentes (10ºC, 25ºC e 40ºC). Foram avaliadas várias propriedades das argamassas no estado fresco e endurecido, tais como: trabalhabilidade, densidade, absorção de água por capilaridade, absorção de água por imersão, microestrutura, resistência à flexão e resistência à compressão. 2. MATERIAIS, COMPOSIÇÕES E FABRICO 2.1. Materiais Foram desenvolvidas várias argamassas à base de cimento, com o intuito de avaliar a influência da adição de PCM não-encapsulado, nas suas principais propriedades físicas e mecânicas. A seleção dos materiais utilizados teve em consideração trabalhos anteriores [4, 14, 15, 17]. A areia utilizada apresentou um tamanho médio de partícula de 439,9 μm e uma massa volúmica de 2600 kg/m 3. O superplastificante utilizado é baseado em poliacrilato, com densidade de 1050 kg/m 3. As fibras utilizadas são fibras sintéticas de poliamida, com um comprimento de 6 mm e massa volúmica de 1380 kg/m 3. O cimento utilizado foi um cimento Portland CEM II B-L 32.5N com uma massa volúmica de 3030 kg/m 3. Finalmente, o PCM utilizado é não-encapsulado, composto por parafina com uma temperatura de transição entre C, entalpia de 200 kj/kg, massa volúmica no estado sólido de 760 kg/m 3 e massa volúmica no estado líquido de 700 kg/m 3 [18] Formulações Foram desenvolvidas 4 formulações distintas com base em diferentes teores de PCM, as quais se apresentam na Tabela 1. Estas composições foram avaliadas desde o estado fresco até 28 dias de idade. O teor de PCM foi fixado em 0%, 2.5%, 5% e 7.5% da massa de agregado. Tabela 1. Formulação das argamassas (kg/m 3 ). Composição Cimento Areia PCM Superlastificante Fibras Água CEM-0PCM CEM-2.5PCM CEM-5PCM CEM-7.5PCM Procedimentos de ensaio As argamassas desenvolvidas foram avaliadas no estado fresco e endurecido. No estado fresco foi determinada a trabalhabilidade. Sendo que no estado endurecido foi determinada a densidade, absorção de água por capilaridade, absorção de água por imersão, microestrutura, resistência à flexão e resistência à compressão. Os ensaios no estado endurecido foram realizados submetendo os provetes durante 24 horas a três temperaturas ambientes distintas, com recurso a um forno e uma câmara climática. As temperaturas testadas foram 25ºC (temperatura de referência), 10ºC e 40ºC. A seleção das temperaturas de exposição dos provetes teve em consideração a temperatura de transição do PCM. Sendo que, os ensaios foram realizados com PCM no estado sólido (10 C), com o PCM no estado de transição (25 C) e com o PCM no estado líquido (40ºC). Assim, foi possível avaliar a influência da adição de PCM não-encapsulado em argamassas, mas também a influência do estado do PCM nas propriedades físicas e mecânicas das mesmas. Os ensaios de trabalhabilidade foram realizados com o objetivo de conferir uma trabalhabilidade adequada à aplicação das argamassas desenvolvidas, tendo sido realizados com base no método da mesa de espalhamento, especificado pela norma europeia EN [19]. O valor resultante do ensaio apenas foi considerado quando compreendido entre mm. O processo de fabrico dos provetes foi efetuado de acordo com norma EN [20]. Após o seu fabrico, todos os provetes foram conservados durante 7 dias em sacos de polietileno, sendo 3

30 Sandra Cunha, Marine Lima, José Aguiar, Victor Ferreira, António Tadeu posteriormente colocados em laboratório à temperatura ambiente (cerca de 22ºC) durante 21 dias. A observação da microestrutura das argamassas foi realizada com recurso a um microscópio eletrónico de varrimento. Para cada composição, foram preparadas duas amostras cilíndricas com diâmetro e altura de cerca de 1 cm. Os produtos resultantes do processo de hidratação do cimento foram avaliados com base em testes termogravimétricos (DSC-TGA), em atmosfera de árgon, com um fluxo de 100 ml/min e uma taxa de aquecimento de 10 ºC/min, numa gama de temperatura compreendida entre 22 C e 1000 C. A absorção de água por capilaridade foi efetuada com base na norma EN [21]. A determinação da absorção de água por imersão foi efetuada com base na especificação do LNEC E 394 [22]. Os elementos de ensaio foram obtidos por corte, resultando assim em seis elementos de ensaio. A avaliação da resistência à flexão e compressão foi efetuada com base na norma europeia EN [20]. Para o comportamento em flexão foram utilizados provetes prismáticos com dimensões de 40x40x160mm 3. Os ensaios foram realizados com controlo de força, a uma velocidade de 50N/s. O comportamento em compressão foi avaliado efetuando a aplicação da carga no provete com recurso a uma peça metálica, suficientemente rígida para uniformizar a carga vertical. Os provetes utilizados para o ensaio foram as metades resultantes dos ensaios de flexão. Os ensaios foram realizados com controlo de força, a uma velocidade de 150N/s. 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO 3.1. Trabalhabilidade De acordo com a Figura 1 foi possível verificar que a incorporação de 2.5% de PCM não-encapsulado provocou uma diminuição na quantidade de água das argamassas superior a 15%. Por outro lado, com base na Figura 2 foi possível observar que a incorporação de PCM não-encapsulado não causou alterações significativas na razão líquido-ligante. Este comportamento pode ser justificado pela utilização de PCM no estado líquido, que em parte funciona como um agente para a formação de uma pasta homogénea, substituindo parte da água de amassadura Massa volúmica Figura 1. Teor de água adicionado às argamassas. De acordo com a Figura 3, foi possível observar que a incorporação de PCM não-encapsulado não 4

31 Sandra Cunha, Marine Lima, José Aguiar, Victor Ferreira, António Tadeu alterou de forma significativa a massa volúmica das argamassas desenvolvidas, mesmo quando testadas em diferentes gamas de temperaturas, uma vez que a massa volúmica do PCM no estado líquido e no estado sólido é semelhante. Figura 2. Relação líquido-ligante das argamassas. Figura 3. Massa volúmica das argamassas em diferentes gamas de temperaturas Absorção de água por capilaridade Com base na Figura 4 foi possível verificar que a incorporação de PCM não-encapsulado originou uma diminuição do coeficiente de absorção de água por capilaridade superior a 73%. Este comportamento pode ser explicado pela ocupação total ou parcial dos poros da argamassa pelo PCM. Verificou-se também que as argamassas com incorporação de PCM apresentam um coeficiente de absorção de água por capilaridade semelhante quando submetidas a diferentes gamas de temperaturas. Assim, é possível verificar que mesmo em diferentes estados (sólido e líquido) o PCM não se move da matriz da argamassa. Em relação às argamassas de referência (0% PCM), foi 5

32 Sandra Cunha, Marine Lima, José Aguiar, Victor Ferreira, António Tadeu possível observar um coeficiente de absorção de água por capilaridade mais elevado, devido à presença de poros vazios na matriz das mesmas. Figura 4. Coeficiente de absorção de água por capilaridade das argamassas em diferentes gamas de temperaturas. A Figura 5 mostra o comportamento das argamassas durante 7 dias de ensaio. De acordo com os resultados obtidos foi possível observar que as argamassas sem incorporação de PCM apresentam elevada capacidade de absorção de água, devido a uma maior quantidade de poros livres na sua microestrutura. Foi ainda possível observar uma capacidade de absorção de água ligeiramente diferente, tendo em conta a temperatura ambiente. As argamassas quando submetidas a baixas temperaturas (10 C) apresentam uma menor capacidade de absorção de água por ação capilar, devido ao PCM estar no estado sólido, diminuindo a capacidade de penetração de água nos poros das argamassas. Por outro lado, as argamassas quando submetidos a temperaturas que permitem que a transição do PCM do estado sólido para o estado líquido (25 C e 40 C) apresentaram uma maior capacidade de absorção de água por capilaridade, devido ao menor volume que o PCM ocupa nos poros da argamassa Absorção de água por imersão A Figura 6 apresenta a absorção de água por imersão das diferentes argamassas quando expostas a diferentes gamas de temperaturas. Foi possível observar uma diminuição da absorção de água por imersão com a incorporação de 2.5% de PCM não-encapsulado superior a 17%. Foi ainda possível verificar que a exposição das argamassas a temperaturas baixas (10 C) originou um nível de absorção de água inferior, o que pode ser explicado pelo PCM se encontrar no estado sólido no interior dos poros das argamassas Microestrutura As observações efetuadas com recurso ao microscópio eletrônico de varredura permitiram observar a microestrutura de argamassas à base de cimento, com a incorporação de diferentes teores de PCM não-encapsulado (Figura 7). Estas observações revelaram uma boa ligação entre os diferentes materiais constituintes das argamassas (PCM, fibras, agregados e ligantes), evidenciado pela ausência de fissuras na microestrutura das mesmas, o que demonstra um processo de mistura e cura das argamassas adequado. Outras observações foram realizadas a fim de avaliar a distribuição dos poros nas diferentes 6

33 Sandra Cunha, Marine Lima, José Aguiar, Victor Ferreira, António Tadeu argamassas. Nas argamassas com incorporação de PCM foi observada uma diminuição na quantidade e dimensão dos poros (Figura 8). A argamassa com incorporação de 7.5% de PCM apresenta uma microestrutura mais compacta quando comparada com a argamassa de referência (0% PCM). Este comportamento pode ser explicado pela diminuição do teor de água presente nas argamassas com incorporação PCM. Foi também possível identificar que as argamassas sem incorporação de PCM apresentam uma microestrutura mais cristalina, resultante da hidratação do cimento, quando comparada com as argamassas com incorporação de PCM. Este comportamento pode ser justificado pela diminuição da quantidade de água e pela dificuldade de contacto entre as partículas de cimento e água devido à presença do PCM. Figura 5. Absorção de água por capilaridade em diferentes gamas de temperaturas das seguintes argamassas: a) argamassa de referência (0% PCM); b) argamassa com incorporação de 2.5% PCM; c) argamassa com incorporação de 5% PCM; d) argamassa com incorporação de 7.5% PCM Resistência à flexão e compressão A Figura 9 mostra o comportamento à flexão e compressão das argamassas quando expostas a diferentes gamas de temperaturas. Foi possível observar que a incorporação de 2,5% de PCM nãoencapsulado não causou alterações significativas no comportamento à flexão e compressão. Esta situação pode ser explicada pelo PCM contido no interior dos poros, não enfraquecer a resistência mecânica. As argamassas foram classificadas de acordo com a especificação NP EN (Tabela 2) [24]. Observou-se que as argamassas desenvolvidas apresentaram a classificação máxima prevista na norma (CSIV). Assim, é possível obter uma argamassa com incorporação de PCM não encapsulado com um comportamento mecânico apropriado. 7

34 Sandra Cunha, Marine Lima, José Aguiar, Victor Ferreira, António Tadeu Figura 6. Absorção de água por imersão das argamassas em diferentes gamas de temperaturas. a) b) c) d) Figura 7. Microestrutura das argamassas (5000x): a) 0% PCM; 2.5% PCM; 5% PCM; 7.5% PCM. 8

35 Sandra Cunha, Marine Lima, José Aguiar, Victor Ferreira, António Tadeu a) b) c) d) Figura 8. Microestrutura das argamassas (50000x): a) 0% PCM; 2.5% PCM; 5% PCM; 7.5% PCM. Figura 9. Resistência à flexão e compressão das argamassas em diferentes gamas de temperaturas. 9

36 Sandra Cunha, Marine Lima, José Aguiar, Victor Ferreira, António Tadeu Tabela 2. Classificação das argamassas segundo a especificação NP EN 998-1: CONCLUSÃO Composição Temperatura Resistência à Classificação Ambiente Compressão NP EN 998-1:2010 (ºC) (MPa) CEM-0PCM CSIV CEM-2.5PCM CEM-5PCM CEM-7.5PCM CEM-0PCM CSIV CEM-2.5PCM CEM-5PCM CEM-7.5PCM CEM-0PCM CSIV CEM-2.5PCM CEM-5PCM CEM-7.5PCM A realização desta investigação permitiu concluir que a incorporação de material de mudança de fase não-encapsulado em argamassas para revestimento no interior dos edifícios provoca ligeiras alterações nas suas propriedades no estado fresco e endurecido. A incorporação de PCM não-encapsulado provoca uma diminuição na quantidade de água adicionada à mistura. No entanto, a razão líquido-ligante presente nas argamassas é semelhante, o que indica que todas as argamassas desenvolvidas requerem uma quantidade semelhante de líquido (água e PCM) de forma a obter uma pasta homogénea. No que diz respeito à microestrutura das argamassas, foi possível concluir que a incorporação de PCM não-encapsulado origina uma diminuição da porosidade das mesmas. Por outro lado, as argamassas desenvolvidas apresentam uma boa compatibilidade entre todos os materiais que as constituem. Em relação à absorção de água por capilaridade, foi possível observar que a incorporação de PCM não encapsulado originou uma diminuição do coeficiente de absorção capilar, devido à ocupação total ou parcial dos poros da argamassa pelo PCM. A absorção de água por imersão apresenta uma diminuição com a incorporação de PCM não encapsulado. Contudo, o comportamento das argamassas com incorporação de PCM não encapsulado é semelhante. No entanto, algumas alterações podem ser detetadas tendo em consideração a gama de temperatura ambiente (10ºC, 25ºC e 40ºC) em que as argamassas foram expostas. Estas alterações estão relacionadas com o estado do PCM no interior dos poros das argamassas. De acordo com as resistências à flexão e à compressão, pode-se concluir que a incorporação de PCM não encapsulado não causou alterações significativas no comportamento mecânico das argamassas. Por outro lado, as argamassas desenvolvidas apresentaram uma elevada classe de resistência, tendo em conta o comportamento em compressão. Assim, é possível concluir que a utilização de materiais de mudança de fase não encapsulados pode ser visto como uma solução viável e económica para a eficiência energética dos edifícios. AGRADECIMENTOS Os autores desejam agradecer o apoio financeiro fornecido pela Fundação para a Ciência e Tecnologia (FCT), através da bolsa de doutoramento SFRH/BD/95611/

37 Sandra Cunha, Marine Lima, José Aguiar, Victor Ferreira, António Tadeu REFERÊNCIAS [1] S. A. Memon, "Phase change materials integrated in building walls: A state of the art review", Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 31, pp , [2] N. Soares, J. Costa, A. Gaspar, P. Santos, "Review of passive PCM latent heat thermal energy storage systems towards buildings energy efficiency", Energy and Buildings, vol. 59, pp , [3] Y. Zhang, G. Zhou, K. Lin, K. Zhang, H. Di, "Application of latent heat thermal energy storage in buildings: State-of-the-art and outlook", Building and Environment, vol. 42, pp , [4] B. Zalba, J. Marín, L. Cabeza, H. Mehling, "Review on thermal energy storage with phase change: materials, heat transfer analysis and applications", Applied Thermal Engineering, vol. 23, pp , [5] L. Cabeza, A. Castell, C. Barreneche, A. Gracia, A. Fernández, "Materials used as PCM in thermal energy storage in buildings: A review", Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 15, pp , [6] D. Hawes, D. Banu, D. Feldman, Latent heat storage in concrete, Solar Energy Materials, vol. 19, pp , [7] G. Fang, F. Tang, L. Cao, "Preparation, thermal properties and applications of shape-stabilized thermal energy storage materials", Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 40, pp , [8] A. K. Athienitis, C. Liu, D. Hawes, D. Banu, D. Feldman, "Investigation of the Thermal Performance of a Passive Solar Test-Room with Wall Latent Heat Storage", Building and Environment, vol. 32, pp , [9] L. Shilei, Z. Neng, F. Guohui, "Impact of Phase Change Wall Room on Indoor Thermal Environment in winter", Energy and Buildings, vol. 38, pp , [10] K. Darkwa, P. O Callaghan, D. Tetlow, "Phase-change drywalls in a passive-solar building", Applied Energy, vol. 83, pp , [11] C. Lai, R.H. Chen, C. Lin, "Heat transfer and thermal storage behaviour of gypsum boards incorporating micro-encapsulated PCM", Energy and Buildings, vol. 42, pp , [12] A.G. Entrop, H.J.H. Brouwers, A.H.M.E. Reinders, "Experimental research on the use of microencapsulated Phase Change Materials to store solar energy in concrete floors and to save energy in Dutch houses", Solar Energy, vol. 85, pp , [13] S. Cunha, V. Alves, J. B. Aguiar, V. M. Ferreira, "Use of phase change materials microcapsules in aerial lime and gypsum mortars", Cement Wapno Beton, Special Issue, pp , [14] S. Cunha, J. B. Aguiar, V. M. Ferreira, A. Tadeu, "Influence of Adding Encapsulated Phase Change Materials in Aerial Lime based Mortars", Advanced Materials Research, vol. 687, pp , [15] S. Cunha, J. B. Aguiar, V. M. Ferreira, A. Tadeu, Mortars based in different binders with incorporation of phase change materials: Physical and mechanical properties, European Journal of Environmental Civil Engineering, vol. 19, pp , [16] M. Ahmad, A. Bontemps, H. Sallée, D. Quenard, Thermal Testing and Numerical Simulation of a Prototype Cell Using Light Wallboards Coupling Vacuum Isolation Panels and Phase Change Material, Energy and Buildings, vol. 38, pp ,

38 Sandra Cunha, Marine Lima, José Aguiar, Victor Ferreira, António Tadeu [17] S. Cunha, J. B. Aguiar, V. M. Ferreira, A. Tadeu, Influence of the type of phase change materials microcapsules on the properties of lime-gypsum thermal mortars, Advanced Engineering Materials, vol. 16, pp , [18] Rubitherm, RT22HC, accessed: December, [19] European Committee for Standardization (CEN), EN :2004, Methods of test for mortar for masonry - Part 3: Determination of consistence of fresh mortar (by flow table), [20] European Committee for Standardization (CEN), EN :1999, Methods of test for mortar for masonry - Part 11: Determination of flexural and compressive strength of hardened mortar, [21] European Committee for Standardization (CEN), EN :2002, Methods of test for mortar for masonry - Part 18: Determination of water absorption coefficient due to capillary action of hardened mortar, [22] Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC), Especificação E 394, Betão Determinação da absorção de água por imersão, [23] Instituto Português da Qualidade (IPQ), NP EN 998-1:2013, Especificação de argamassas para alvenarias. Parte 1: Argamassas para rebocos interiores e exteriores,

39 Argamassas 2016 Coimbra 16 e 17 de Junho II Simpósio de Argamassas e Soluções Térmicas de Revestimento PROPRIEDADES DE ARGAMASSAS TÉRMICAS: A SUA RELEVÂNCIA PARA A AVALIAÇÃO DE PRODUTO, COM BASE NA SIMULAÇÃO HIGROTÉRMICA Joana Maia 1 *, Nuno M. M. Ramos 1, Rosário Veiga 2 1: CONSTRUCT LFC, Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto (FEUP) Rua Dr. Roberto Frias, s/n Porto joanamaia@fe.up.pt, nmmr@fe.up.pt, 2: Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC) Av. do Brasil 101, Lisboa rveiga@lnec.pt, Palavras-chave: Argamassas térmicas, propriedades, simulação higrotérmica Resumo. Ao longo dos últimos anos têm aumentado as exigências subjacentes aos edifícios, associadas também ao surgimento de nova legislação, cada vez mais severa. Como tal, o mercado dos materiais de construção tem vindo a apresentar diferentes soluções com vista a garantir o cumprimento dessas mesmas exigências, estritamente relacionadas com o desempenho térmico. Nesse sentido, verifica-se uma tendência crescente por parte da indústria da construção em desenvolver e aplicar revestimentos de paredes com características térmicas. Sendo usualmente aplicados em multicamadas, tornam-se soluções bastante interessantes no setor da reabilitação de edifícios, o qual apresenta atualmente um grande peso na indústri a da construção. Devido a esta necessidade de novas soluções que garantam as exigências, nomeadamente na área da higrotérmica, é de grande importância conhecer as propriedades destas soluções, percebendo a sua influência, dependendo do fim a que se destinam. O presente trabalho apresenta um breve resumo do estado da arte de rebocos térmicos, à base de cimento e/ou cal, e uma análise das propriedades estudadas em trabalhos levados a cabo por diversos autores. Pretende-se, ainda, evidenciar quais as propriedades mais relevantes para a avaliação da qualidade deste tipo de produtos, com base na simulação higrotérmica, visto que cada vez mais há a preocupação de conhecer o comportamento dos materiais antes da sua aplicação. Assim serão também apresentadas simulações higrotérmicas, através do programa de simulação numérica WUFI Pro, demonstrando a influência de diferentes propriedades no comportamento higrotérmico de rebocos térmicos aplicados em paredes, como por exemplo o coeficiente de absorção de água por capilaridade, a permeabilidade ao vapor de água, a condutibilidade térmica em função do teor de humidade e a curva de retenção de humidade. Nesta lógica, foi também avaliado o efeito das propriedades da camada de acabamento normalmente aplicada em sistemas de reboco térmico.

40 Joana Maia, Nuno M. M. Ramos, Rosário Veiga 1. INTRODUÇÃO Atualmente tem-se assistido a um aumento significativo da degradação precoce nas construções. A constatação de que, mesmo estruturas bem projetadas e construídas, estão sujeitas à ocorrência de deteriorações inesperadas e as preocupações ambientais com que se confronta a sociedade, fazem com que seja urgente repensar as atuais construções, tornando imperativo garantir a durabilidade. Como tal, as metodologias de avaliação de durabilidade, ainda em fase de desenvolvimento de produto, assumem um papel muito relevante. Tendo em conta o aumento das exigências subjacentes aos edifícios, associadas também ao surgimento de nova legislação cada vez mais severa, o mercado dos materiais de construção tem vindo a apresentar nos últimos anos diferentes soluções com vista a garantir o cumprimento dessas mesmas exigências, em grande parte relacionadas com o desempenho térmico. Tem-se vindo a observar na indústria da construção uma tendência crescente para o desenvolvimento e aplicação de revestimentos de paredes com características térmicas. Estes produtos podem ter uma contribuição potencial para a sustentabilidade, tal como uma contribuição para a eficiência energética dos edifícios, incorporando, em grande parte das situações, materiais reciclados ou matérias-primas naturais e renováveis. Este tipo de revestimentos, usualmente aplicado em multicamada, pode combinar as diferentes camadas de forma a tornar estas soluções bastante interessantes no setor da reabilitação de edifícios. O presente artigo começa por evidenciar, no Capítulo 2, alguns estudos realizados por diferentes autores acerca de rebocos térmicos à base de cimento e/ou cal, apresentando os resultados obtidos nos mesmos. No Capítulo 3 apresentam-se as propriedades relevantes na avaliação da qualidade de argamassas térmicas, efetuando um enquadramento normativo das mesmas e identificando algumas das propriedades mais relevantes para a simulação higrotérmica. Apresentam-se no Capítulo 4 as simulações higrotérmicas efetuadas, realizando uma análise de sensibilidade na variação de algumas propriedades higrotérmicas. Por último, apresentam-se as conclusões no Capítulo REBOCOS TÉRMICOS À BASE DE CIMENTO E/OU CAL: RESUMO DO ESTADO-DA-ARTE Os rebocos térmicos são sistemas multicamada constituídos por uma camada de argamassa isolante, de espessura relativamente elevada, variável com o isolamento pretendido, a qual é aplicada sobre um suporte (normalmente em alvenaria ou betão), e uma camada de argamassa de acabamento que confere maior resistência ao sistema final. A aplicação de um reboco térmico é usualmente efetuada por projeção, sobre suporte em alvenaria de blocos de betão. O sistema pode ter outros constituintes complementares, como armaduras flexíveis de reforço e produtos de acabamento final. Apresentam-se, de seguida, alguns trabalhos, desenvolvidos por diversos autores, fazendo um breve resumo do estado-da-arte, acerca de rebocos térmicos, que possuem na sua constituição cimento e/ou cal. (Cherki et al., 2014) pretenderam com o seu trabalho contribuir para um melhor conhecimento do comportamento térmico de materiais compósitos com base em cimento branco com adição de cortiça granulada. Foi estudado o efeito do tamanho do granulado de cortiça nas propriedades térmicas da mistura. O estudo experimental deste material sustentável teve como propósito caracterizar as suas propriedades térmicas e comparar posteriormente com outro material sem adição de cortiça. O estudo e comparações permitiram deduzir que este novo material compósito era duas vezes mais leve e as suas propriedades de isolamento térmico eram três vezes superiores, quando comparado com o reboco de cimento branco sem cortiça [1]. (Šeputyte-Jucike et al., 2014) estudaram o uso de agregados leves porosos, em particular o granulado de poliestireno expandido triturado (EPSC), em rebocos térmicos. A sua eficiência foi comparada com partículas esféricas de poliestireno expandido branco (EPS) e cinzento (NEOPOR). Esta investigação focou-se nas propriedades do reboco modificado, como a massa volúmica, resistência à compressão, condutibilidade térmica e permeabilidade ao vapor de água. A quantidade de agregado leve de EPSC adicionado ao reboco térmico em quantidade superior a 1,25 l/kg de mistura seca assegurou a 2

41 Joana Maia, Nuno M. M. Ramos, Rosário Veiga categoria CSI, ou seja, uma resistência à compressão de 0,4 MPa para um reboco contendo apenas 10% de cimento Portland e 4% de cal. Verificou-se que a adição de EPSC na quantidade acima mencionada (1,25 l/kg de mistura seca) melhorou algumas propriedades do reboco em comparação com um reboco sem agregados leves (reboco corrente à base de cal-cimento) como por exemplo a condutibilidade térmica (de 0.25 para 0.13 W/m/K), a resistência ao vapor de água (de 11.2 para 6.2 e a massa volúmica (de 1350 para 620 kg/m 3 ). Constatou-se ainda que o impacto dos diferentes tipos de agregados leves nas propriedades dos rebocos foi semelhante [2]. (Dylewski and Adamczyk, 2014) avaliaram o benefício em termos térmicos de usar granulado de pedra vulcânica, resultante de lava de basalto congelada misturada com gases vulcânicos (vapor de água e dióxido de carbono) e cinzas, ou um reboco com adição de EPS, à base de cimento e cal, aplicado em paredes exteriores, em vez de um reboco tradicional à base de cimento, como referência. O reboco com incorporação de pedra vulcânica apresentou propriedades mecânicas muito boas, comparando com o reboco de referência, além de possuir uma massa volúmica muito inferior e também muito boa aderência. Apresentou ainda boas propriedades térmicas comparando com materiais isolantes térmicos usuais (condutibilidade térmica de W/m/K). Tanto por razões económicas como por razões ecológicas o uso de rebocos à base de cimento e cal com incorporação de granulado de pedra vulcânica ou EPS apresentaram mais benefícios do que um reboco à base de cimento, o qual não apresenta vantagens em termos de propriedades térmicas (condutibilidade térmica de W/m/K) [3]. (Sousa et al., 2014) apresentaram no seu estudo o desenvolvimento de duas soluções inovadoras, aplicada às argamassas industriais, utilizando duas matérias-primas centrais, a cortiça, como agregado leve, e a cal hidráulica natural, como ligante. Deste modo, com a utilização destes dois materiais os autores pretenderam otimizar as características, térmicas, acústicas e higrotérmicas de dois tipos de soluções sendo uma das soluções uma argamassa térmica exclusivamente formulada à base de cal hidráulica e com incorporação de granulado de cortiça. O material em estudo apresenta bons resultados quanto à condutibilidade térmica e baixa massa volúmica, possuindo ainda uma boa resistência mecânica e roturas coesivas pelo reboco [4]. Apresenta-se na Tabela 1 um resumo das propriedades estudadas nos estudos apresentados anteriormente. Tabela 1. Resumo das propriedades dos estudos sobre rebocos térmicos, à base de cimento e cal, com diferentes agregados incorporados. Autores (Cherki et al., 2014) (Šeputyte-Jucike et al., 2014) (Dylewski and Adamczyk, 2014) (Sousa et al., 2014) Ligante Cimento branco Cimento (10%) e cal (4%) Cimento e cal Cal hidráulica Agregado leve ρ (kg/m 3 ) λ (W/m.ºC) Cortiça 850 0,305 EPSC 620 0,13 Granulado pedra vulcânica 334 0,068 EPS 200 0,070 Cortiça 600 0,10 Propriedades mecânicas/ Durabilidade após adição Massa volúmica 2x inferior ao material de referência. Classe CSI (resistência à compressão de 0,4 N/mm 2 ). Classe CSII (resistência à compressão de 1,84 N/mm 2 ); Aderência de 0,46 N/mm 2 Resistência à compressão 0,5 N/mm 2 ; Aderência 0,08 N/mm 2. Resistência à compressão e à flexão 0,78 MPa e 0,4 MPa, respetivamente, módulo elasticidade <600 MPa e aderência ao tijolo de 0,1 MPa. A partir dos diversos estudos levados a cabo pelos autores referidos, foi possível constatar uma tendência na obtenção de novos materiais: mais leves, com características térmicas melhoradas. No entanto, de uma forma geral, o facto de os materiais apresentarem menor massa volúmica, o que está 3

42 Joana Maia, Nuno M. M. Ramos, Rosário Veiga diretamente relacionado também com um aumento de porosidade, traduz-se numa perda da resistência mecânica. O facto de se reduzir a quantidade de areia, como agregado, e substituir parcialmente por agregados leves implica uma redução dessa mesma resistência, muito notória em materiais com matriz cimentícia, pelo facto de rebocos tradicionais à base de cimento apresentarem resistências mecânicas elevadas. Verifica-se também o recurso a uma grande variedade de agregados leves, sendo os principais focos de interesse, a sua baixa massa volúmica, baixa condutibilidade térmica e a sua natureza. Este último ponto tem ganho grande relevo devido ao interesse de desenvolver materiais cada vez mais sustentáveis, do ponto de vista ambiental e energético. Sendo a diminuição da resistência mecânica uma das propriedades mais afetadas neste tipo de revestimentos, muitos autores progrediram de forma a colmatar essa falha, focando o seu estudo tanto nas propriedades térmicas como na resistência mecânica. No entanto, é menos frequente a linha de investigação destinada a avaliar as propriedades do sistema completo, e não só do reboco térmico, e, também, as respetivas propriedades higrotérmicas. 3. PROPRIEDADES RELEVANTES NA AVALIAÇÃO DA QUALIDADE DE ARGAMASSAS TÉRMICAS 3.1. Exigências normativas As argamassas de reboco, exteriores e interiores, que não incluam sulfato de cálcio, com características térmicas, podem ser enquadradas pela Norma Europeia NP EN 998-1:2013 Especificação de argamassas para alvenarias; Parte 1: Argamassas para rebocos interiores e exteriores [5], onde têm a designação de Argamassas de Isolamento Térmico para Reboco e dividem-se em duas classes de isolamento térmico: T1 e T2. A classe T1 corresponde a rebocos térmicos com condutibilidade térmica igual ou inferior a 0,10 W/m.K, enquanto a classe T2 corresponde a valores iguais ou inferiores a 0,20 W/m.K. Na Tabela 2, encontram-se as propriedades exigidas às argamassas térmicas de acordo com a EN Tabela 2. Propriedades exigidas às argamassas térmicas segundo a EN [5]. Propriedade Requisito Massa volúmica seca (kg/m 3 ) Gama declarada Resistência à compressão (categoria) CS I: 0,40 a 2,50 N/mm 2 aos 28 dias CS II: 1,50 a 5,00 N/mm 2 aos 28 dias Aderência (N/mm 2 e padrão de fratura) Valor declarado e padrão de fratura FP Aderência após ciclos de envelhecimento (N/mm 2 e padrão de rotura) - Absorção de água por capilaridade W1: C 0,40 kg/m 2.min 0,5 Penetração de água após ensaio de absorção (mm) - Permeabilidade à água nos substratos relevantes após ciclos de envelhecimento - Fator de resistência à difusão de vapor (para argamassas destinadas a aplicação em elementos 15 exteriores) Valores médios de condutibilidade térmica (W/m.K) T1 0,10; T2 0,20 >1% de materiais orgânicos classificação EN Reação ao fogo (classe) e declaração de classe < 1% - classe A1 (sem necessidade de ensaio) Durabilidade Avaliação da resistência gelo/degelo A referida norma remete para a norma de ensaio EN Methods of test for mortar for masonry - Part 21: Determination of the compatibility of one-coat rendering mortars with substrates [6] avaliando, 4

43 Joana Maia, Nuno M. M. Ramos, Rosário Veiga no que diz respeito à durabilidade, a ação de gelo-degelo, o choque térmico, a ação da água, as variações dimensionais (entre juntas-blocos-reboco), mas apenas para rebocos monocamada Propriedades relevantes para simulação higrotérmica As propriedades dos materiais, necessárias para a simulação através do programa de simulação higrotérmica WUFI Pro, são divididas em propriedades básicas, fundamentais para o cálculo, e propriedades hígricas complementares, cuja utilização é opcional, dependendo do tipo de material e do objetivo da simulação. Entende-se por propriedades básicas a massa volúmica, porosidade, calor específico do material seco, condutibilidade térmica do material seco e fator de resistência à difusão do vapor de água. As propriedades hígricas complementares são o teor de humidade, em função da humidade relativa, os coeficientes de difusividade hígrica para a sucção e redistribuição, em função do teor de humidade, a condutibilidade térmica, em função do teor de humidade e o fator de resistência à difusão de vapor, em função da humidade relativa [7]. Um dos mecanismos predominantes de transporte de humidade em materiais porosos é o transporte capilar (fase líquida), descrito na equação (1). g w = D w (w) grad w (1) Em que g w é a densidade de fluxo de humidade, em fase líquida [kg/(m 2.s)], w é o teor de humidade e D w o coeficiente de difusividade hígrica [m 2 /s]. O coeficiente de difusividade hígrica depende dos materiais, existindo um coeficiente para a sucção (D ws ), que descreve a absorção capilar da água, quando a superfície está toda molhada (traduz o efeito da chuva numa fachada), e outro que descreve a redistribuição (D ww ), no material, da água embebida, quando o processo de molhagem terminou (traduz a propagação da agua absorvida). Como a redistribuição é um processo mais lento, que ocorre nos pequenos poros com uma elevada resistência ao fluxo, o respetivo coeficiente de difusividade hígrica é menor do que o da sucção. Uma aproximação do coeficiente de difusividade hígrica para a sucção (D ws ) é dada através da sua relação com o coeficiente de absorção de água (A), como apresentado na equação (2). D ws (w) = 3,8 ( A 2 ) 1000 ( w 1) w f w f (2) Em que w é o teor de humidade e w f o teor de humidade de saturação em [kg/m³]. A condutibilidade térmica é dependente do teor de humidade e pode ser determinada a partir da equação (3). λ w = λ 0 (1 + b w ρ s ) (3) Em que λ w corresponde à condutibilidade térmica do material húmido [W/(m.ºC)], λ 0 ao material seco [W/(m.ºC)], ρ s à massa volúmica do material seco [kg/m 3 ], e b ao incremento de condutibilidade térmica induzido pela humidade [%M.-%]. Uma das propriedades mais relevantes para avaliação da transferência de calor e humidade através de um elemento construtivo é a sua curva de retenção de humidade (Figura 1). Caso não existam dados experimentais, a curva de retenção pode ser aproximada, através do programa Wufi, a partir do teor de humidade de referência que corresponde ao teor de humidade, a uma humidade de relativa de 80%, e do teor de humidade de saturação. A aproximação da curva de retenção é determinada, para a maior parte dos materiais, através da equação (4). 5

44 Joana Maia, Nuno M. M. Ramos, Rosário Veiga w(φ) = w sat (b 1) φ b φ (4) Em que w(φ) corresponde ao teor de humidade a uma humidade relativa φ [kg/m 3 ], w sat ao teor de humidade de saturação e b ao fator de aproximação (superior a um e determinado para w 80 através da equação dada). Uma das questões mais importantes, em determinados materiais, é a caraterização exata da sua curva de retenção, principalmente acima de 80% de humidade relativa. O comportamento dos materiais pode ser muito distinto nessa região (Figura 1). Figura 1. Exemplo de uma curva de retenção, com pormenor da região capilar [7]. 4. SIMULAÇÃO HIGROTÉRMICA A simulação higrotérmica incidirá numa análise de sensibilidade de alguns parâmetros mais influentes no comportamento higrotérmico dos materiais: coeficiente de absorção de água, que influencia o coeficiente de difusividade hígrica por sucção, fator de resistência à difusão do vapor de água e condutibilidade térmica em função do teor de humidade. As simulações serão realizadas para um sistema de parede composto por quatro camadas: argamassa de acabamento, reboco térmico, alvenaria de tijolo cerâmico e reboco corrente como revestimento interior, como apresentado na Figura 2, considerando ainda o valor de 0,4 para o coeficiente de absorção solar da parede, orientada a Oeste, e ainda a incidência de chuva, para um ano de simulação com o clima da cidade de Lisboa. Figura 2. Secção transversal da parede utilizada na simulação numérica: 1- Argamassa de acabamento; 2 Reboco térmico; 3 Alvenaria de tijolo cerâmico; 4 Reboco interior. 6

45 Joana Maia, Nuno M. M. Ramos, Rosário Veiga As propriedades foram obtidas em fichas de produto e na base de dados do programa WUFI, apresentando-se na Tabela 3 as propriedades mais relevantes para a simulação higrotérmica e alvo de estudo. Tabela 3. Propriedades dos materiais constituintes da parede em estudo. Propriedades Aw µ ρ λ λsat wsat (kg/m 2 min 0,5 ) (-) (kg/m 3 ) (kg/mºc) (kg/mºc) (kg/m 3 ) Argamassa de acabamento Variável Variável , Reboco térmico 0, ,065 0, Alvenaria de tijolo cerâmico , Reboco interior 0, , De forma a sistematizar as simulações higrotérmicas apresentam-se, na Tabela 4, os cenários de simulação realizados e a respetiva variação de parâmetros na argamassa de acabamento. Os valores do coeficiente de absorção de água foram definidos de acordo com os valores limite definidos na norma EN de W2 (0,2 kg/m 2 min 0,5 ) e W1 (0,4 kg/m 2 min 0,5 ). Os valores de 0,05 kg/m 2 min 0,5 e 0,005 kg/m 2 min 0,5 foram definidos para avaliar o efeito de baixa absorção capilar, que deveria ser uma característica deste material, e também por ser um valor que se enquadra na classificação W2. Com a variação da espessura da camada de resistência à difusão pretende-se avaliar a permeabilidade do material. Tabela 4. Cenários de simulação higrotérmica (variação das propriedades da camada de acabamento). Cenário Aw SD (kg/m 2 min 0,5 ) (m) Ref 1 0,2 0,01 Grupo ,2 0, ,2 0, ,2 1 Ref 2 0,4 0,01 Grupo ,4 0, ,4 0, ,4 1 Ref 3 0,05 0,01 Grupo ,05 0, ,05 0, ,05 1 Ref 4 0,005 0,01 Grupo ,005 0, ,005 0, ,005 1 Apresenta-se nas figuras Figura 3, Figura 4 e Figura 5 o teor de humidade presente na camada de reboco térmico, tendo em conta as diferentes simulações realizadas. É possível observar através da Figura 3, a influência que o clima exterior tem no teor de humidade presente na camada, ao longo do ano, verificando-se valores consideravelmente baixos durante o período de Verão e aumentando nas alturas com maior incidência de precipitação. Observa-se uma clara diferença entre o comportamento dos cenários dos grupos 1, 2 e 3 comparativamente ao grupo 4, o qual apresenta maior constância nos valores de teor de humidade e ordem de grandeza consideravelmente inferior, o que vai de encontro ao menor coeficiente de absorção de água por capilaridade. Apesar dos cenários do grupo 3 apresentarem um desenvolvimento semelhante aos dos grupos 1 e 2, o teor de humidade existente na camada de reboco térmico é 7

46 Joana Maia, Nuno M. M. Ramos, Rosário Veiga substancialmente inferior. Os cenários dos grupos 1 e 2, com 0,2 kg/m2min0,5 e 0,4 kg/m2min0,5 para o coeficiente de absorção de água por capilaridade, respetivamente, apresentam resultados muito semelhantes, não sendo evidente a influência dos valores limites fixados na EN Cenário Ref 1 Cenário Ref 2 Cenário Ref 3 Cenário Ref 4 Cenário 1.1 Cenário 2.1 Cenário 3.1 Cenário 4.1 Cenário 1.2 Cenário 2.2 Cenário 3.2 Cenário 4.2 Cenário 1.3 Cenário 2.3 Cenário 3.3 Cenário Teor de humidade (kg/m3) dez nov out set ago jul jun mai mar fev jan abr 0 Figura 3. Teor de humidade na camada de reboco térmico, por variação do A w e SD. Cenário Ref 1 Cenário Ref 2 Cenário Ref 3 Cenário Ref 4 Cenário 1.1 Cenário 2.1 Cenário 3.1 Cenário 4.1 Cenário 1.2 Cenário 2.2 Cenário 3.2 Cenário 4.2 Cenário 1.3 Cenário 2.3 Cenário 3.3 Cenário % 90% Frequência acumulada 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Teor de humidade(kg/m3) Figura 4. Frequência acumulada do teor de humidade na camada de reboco térmico, por variação do A w e SD. 8

47 W médio anual (kg/m 3 ) Joana Maia, Nuno M. M. Ramos, Rosário Veiga Ao analisar a Figura 4, verifica-se que quanto maior o valor da resistência à difusão do vapor de água, maior também o teor de humidade presente na camada em estudo. Este facto deve-se à menor permeabilidade ao vapor da camada que, como tal, não permite a transferência de vapor de água, aumentando o teor de humidade no interior da mesma. Para os dois valores de resistência à difusão do vapor de água mais elevados, os resultados obtidos são muito semelhantes. Para os cenários de referência, ou seja, com resistência à difusão de vapor de água muito baixa, os valores obtidos para o teor de humidade são semelhantes quando usando um coeficiente de absorção capilar mais elevado (0,2 e 0,4 kg/m 2 min 0,5 ), mas significativamente inferiores quando baixando o mesmo coeficiente para 0,05 kg/m 2 min 0,5 e ainda mais evidente para 0,005 kg/m 2 min 0,5. Usando estes dois valores de coeficiente de absorção capilar, verifica-se que o teor de humidade é sempre inferior comparando com as restantes simulações, com valores superiores. Os cenários do grupo 4 apresentam resultados muito similares não se verificando uma grande influência da variação da espessura de ar de difusão equivalente. Através da análise da Figura 5, pode verificar-se um aumento do teor de humidade médio anual no reboco térmico, em função do coeficiente de absorção capilar e da espessura de ar de difusão equivalente, sendo, à semelhança dos anteriores resultados, significativamente inferior para o s menores coeficiente de absorção capilar e semelhante para os coeficientes de 0,2 e 0,4 kg/m 2 min 0,5. O menor coeficiente de absorção de água por capilaridade apresenta teores de humidade médios muitos baixos, na camada de reboco térmico, e pouco variáveis em função da espessura de ar de difusão equivalente. 80 Aw= 0,005 Aw= 0,05 Aw= 0,2 Aw= 0, ,01 0,1 0,5 1 S D (m) Figura 5. Variação do teor de humidade médio anual, no reboco térmico, em função do coeficiente de absorção capilar e da espessura de ar de difusão equivalente. Apresenta-se na Figura 6 a variação da condutibilidade térmica média obtida em função do coeficiente de absorção capilar e da espessura de ar de difusão equivalente, calculado para o teor de humidade médio entre Outubro e Março. Constata-se que, à semelhança do teor de humidade, também a condutibilidade térmica da argamassa térmica aumenta com o coeficiente de absorção capilar e a espessura de ar de difusão equivalente, apresentando-se inferior para o menor coeficiente de absorção capilar 9

48 jan fev mar abr mai jun jul ago set out nov dez Teor de humidade (kg/m 3 ) λ médio (W/m.ºC) Joana Maia, Nuno M. M. Ramos, Rosário Veiga 0,14 Aw= 0,005 Aw= 0,05 Aw= 0,2 Aw= 0,4 0,12 0,10 0,08 0,06 0,01 0,1 0,5 1 S D (m) Figura 6. Variação da condutibilidade térmica, na parede, em função do coeficiente de absorção capilar e da espessura de ar de difusão equivalente, para um teor de humidade médio entre Outubro e Março. Com o objetivo de perceber a importância desta propriedade, assim como da função da camada de acabamento, apresenta-se na Figura 7 e na Figura 8 a análise de três cenários onde se varia o teor de humidade de saturação, o qual influencia a curva higroscópica do material. Assim sendo, o cenário W1 não considera a existência da camada de acabamento, o cenário W2 considera um teor máximo de saturação de 210 kg/m 3 (utilizado nas anteriores simulações) e o cenário W3 com apenas 50 kg/m 3. Todas as simulações foram realizadas considerando um coeficiente de absorção capilar de 0,2 kg/m 2 min 0,5 e espessura de ar de difusão equivalente de 0,01 metros. 200 W1 W2 W Figura 7. Teor de humidade na camada de reboco térmico, por variação do teor de humidade de saturação. 10

49 Frequência acumulada Joana Maia, Nuno M. M. Ramos, Rosário Veiga 100% W1 W2 W3 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Teor de humidade (kg/m 3 ) Figura 8. Frequência acumulada do teor de humidade na camada de reboco térmico, por variação do teor de humidade de saturação. Verifica-se que a existência de uma camada de acabamento com baixo teor de humidade de saturação é de grande importância, visto que permite uma grande redução do teor de humidade na camada seguinte constituída por reboco térmico, mesmo considerando um coeficiente de absorção capilar elevado, como já se constatou anteriormente. 5. CONCLUSÕES Verificou-se, através dos autores apresentados, que a inclusão de adições leves permite a melhoria das propriedades térmicas de argamassas à base de cimento e/ou cal. No entanto, não é evidenciada a influência que essas adições têm no comportamento higrotérmico, nem o seu comportamento quando aplicadas num sistema. Como tal, no presente trabalho pretendeu-se avaliar a influência de algumas propriedades higrotérmicas no comportamento de argamassas térmicas aplicadas em paredes exteriores. Foi possível constatar que quanto menor o valor do coeficiente de absorção capilar menor também o teor de humidade presente na camada de reboco térmico e também menor a condutibilidade térmica, como seria expectável. No entanto, verificou-se que os coeficientes de absorção capilar limite, definidos na EN 998-1, conduzem a resultados muito semelhantes e a um considerável aumento do teor de humidade existente na camada, do que quando utilizando coeficientes de uma ordem de grandeza inferior. Outra constatação relevante é a influência significativa da resistência à difusão do vapor de água, que quanto maior, também maior é o teor de humidade existente na camada de reboco térmico, funcionando a camada de acabamento como uma barreira que impede as trocas de vapor de água. Como tal, verifica-se a necessidade de aprofundar a caracterização higrotérmica da camada de acabamento de forma a garantir o melhor desempenho possível do reboco térmico. Conclui-se que a existência de uma camada de acabamento com baixa absorção capilar e elevada permeabilidade conduzem a menores teores de humidade na camada da argamassa térmica e como tal, permitindo uma maior durabilidade da mesma, visto não estar tão exposta à degradação devido à humidade, e 11

50 Joana Maia, Nuno M. M. Ramos, Rosário Veiga também um melhor desempenho térmico, por apresentar menor transmissão térmica. A análise deste tipo de propriedades deverá ser alvo de desenvolvimentos futuros, tendo em atenção a dependência entre as mesmas e, como tal, a necessidade de otimizar o desempenho destes sistemas, deverá ser efetuada para valores obtidos experimentalmente. AGRADECIMENTOS A primeira autora agradece à Fundação para a Ciência e Tecnologia (FCT), Ministério da Ciência, Tecnologia e Ensino Superior, Portugal, o financiamento da Bolsa de Doutoramento PD/BD/52659/2014, através do Programa Doutoral EcoCoRe. REFERÊNCIAS [1] A.-b. Cherki, A. Khabbaz, S. Mounir, e Y. Maaloufa, "Thermal properties of a new ecological building material / Granular cork embedded in white cement," in International Congress on Materials & Structural Stability, [2] J. Šeputyte-Jucike, G. A. Sezeman, M. Sinica, M. Kligys, e S. Vaitkus, "Impact of granules from crushed expanded polystyrene package on properties of thermo-insulating plaster," Journal of Civil Engineering and Management, vol. 20, pp , [3] R. Dylewski e J. Adamczyk, "The comparison of thermal insulation types of plaster with cement plaster," Journal of Cleaner Production, vol. 83, pp , [4] R. Sousa, D. Frade, e A. Santos, "Desenvolvimento, caracterização e execução de soluções térmicas com cortiça," in Argamassas I Simpósio de Argamassas e Soluções Térmicas de Revestimento, Coimbra, [5] CEN, "EN 998 Specification for mortar for masonry," in Part 1: Rendering and plastering mortar, ed. Brussels: European Commitee for Standardization, [6] CEN, "EN 1015 Methods of test for mortar for masonry," in Part 21: Determination of the compatibility of one-coat rendering mortars with substrates, ed. Brussels: European Commitee for Standardization, [7] IBP. (2016). WUFI 12

51 Argamassas 2016 Coimbra 16 e 17 de Junho II Simpósio de Argamassas e Soluções Térmicas de Revestimento COMPORTAMENTO DE UMA ARGAMASSA PRÉ-DOSEADA DE ISOLAMENTO TÉRMICO PARA REVESTIMENTO DE PAREDES EM FUNÇÃO DE CONDIÇÕES DE MISTURA E PREPARAÇÃO Pedro Sequeira 1, Nuno Vieira 2, Luis Silva 3 *, Inês Flores-Colen 4, António Soares 5 1: Saint-Gobain Weber Portugal S.A. Zona Industrial Taboeira, , Aveiro pedro.sequeira@saint-gobain.com 2: Saint-Gobain Weber Portugal S.A. Zona Industrial Taboeira, , Aveiro nuno.vieira@saint-gobain.com 3: Saint-Gobain Weber Portugal S.A. Zona Industrial Taboeira, , Aveiro luis.silva@saint-gobain.com 4: CERIS/ICIST-IST Lisboa; Portugal ines.flores.colen@tecnico.ulisboa.pt 5: CERIS/ICIST-IST Lisboa; Portugal ortiz.soares@gmail.com Palavras-chave: Argamassas, isolamento térmico, condutibilidade térmica, estabilidade. Resumo. As exigências associadas ao isolamento térmico de paredes, têm contribuído para o desenvolvimento de um conjunto de soluções diversas para responder à necessidade técnica do mercado. Um exemplo recente, mas com potencial de crescimento, são argamassas de revestimento de paredes com condutibilidade térmica comparável a materiais isolantes típicos dos sistemas ETICS. Estas argamassas são definidas pela norma EN que apresenta duas classes que definem a capacidade de isolamento térmico, embora se considere que o limite superior da classe mais difícil de obter já se encontra aquém do que é a real capacidade de produtos presentes no mercado. Por outro lado, tratando-se de argamassas sujeitas a preparação em obra, questiona-se sobre a sua estabilidade ao nível do valor de condutibilidade e comportamento mecânico apresentados, uma vez que as mesmas se relacionam diretamente com a porosidade ou a massa volúmica da argamassa que, por sua vez, são influenciáveis pela água de amassadura e por processos de mistura e de aplicação. Face ao problema apresentado, interessa avaliar a influência destes parâmetros nas propriedades das argamassas com desempenho térmico. O trabalho presente procura discutir esta questão por apresentar a continuidade de resultados relativos a uma campanha experimental iniciada e apresentada num trabalho anterior, que implica a medição de propriedades mecânicas e térmicas de uma argamassa pré-doseada de isolamento térmico, em função de um conjunto de variáveis de mistura em contexto laboratorial. Adicionalmente avalia térmica e mecanicamente um conjunto de amostras da argamassa em estudo retiradas de aplicação real com várias máquinas de projeção.

52 P. Sequeira, N. Vieira, L. Silva, I. Flores-Colen, A. Soares 1. INTRODUÇÃO O aumento das necessidades associadas ao isolamento térmico de paredes tem contribuído para o desenvolvimento de um conjunto de soluções diversas para responder à necessidade técnica do mercado, como por exemplo, argamassas de revestimento de paredes com condutibilidade térmica comparável a materiais isolantes típicos dos sistemas ETICS. Com efeito, estes materiais apresentam algumas vantagens específicas relativamente a sistemas ETICS como a manutenção de edifícios antigos com revestimentos de pedra, azulejo ou pinturas específicas face à sua adequação de utilização pelo interior, respondendo a dificuldades como a planimetria do suporte e riscos de condensação, aparecimento de algas e fungos ao contrário de soluções que utilizam materiais isolantes com baixa permeabilidade ao vapor de água [1-3]. Face ao apresentado, conjuntamente com questões relacionadas com metodologias de aplicação, as alternativas ao sistema ETICS comportam uma argamassa de revestimento (designada por reboco) com propriedades térmicas, refletidas pela norma EN 998-1, que apresenta duas classes que definem a capacidade de isolamento térmico, embora se considere que o limite superior da classe mais difícil de obter já se encontra aquém do que é a real capacidade de produtos presentes no mercado. Estes materiais são constituídos por ligantes minerais, como cimento Portland, cal aérea e cal hidráulica e por cargas leves em quantidade apreciável como forma de garantir a condutibilidade térmica baixa. Entre os adjuvantes, destaca-se a adição de introdutores de ar que se destina a introduzir na argamassa, durante o processo de amassadura, uma quantidade de bolhas de ar microscópicas dispersas de uma forma uniforme. Estes adjuvantes contribuem para a trabalhabilidade da argamassa podendo mesmo diminuir, em alguma percentagem, a água de amassadura. Podem ainda ter um papel de impermeabilização se as bolhas de ar constituírem cortes de capilaridade. Relativamente às propriedades de aplicação, estes adjuvantes permitem a sua melhoria por tornarem a argamassa mais leve e com maior rendimento. Por fim, a presença destes componentes reduz as propriedades mecânicas da argamassa, nomeadamente o seu módulo de elasticidade, a resistência à flexão e à compressão. Estes revestimentos são preparados em fábrica e a sua utilização, em princípio, resumir-se-á ao processo de adição de água e ao processo de amassadura posterior de modo a formar uma pasta com a consistência pretendida para se proceder à aplicação em obra, que pode ser favorecida com uma máquina de projeção adequada. Porém, a presença de cargas leves e adjuvantes específicos, como os introdutores de ar, podem contribuir significativamente para incrementar o efeito de alguns parâmetros inerentes aos processos de amassadura e aplicação como sejam a água de amassadura, o tempo de amassadura e o tempo de repouso antes da projeção, ou aplicação, do material em pasta. Por exemplo, é bem conhecida a influência da percentagem de água sobre as tensões de rotura de argamassas. O grau da sua ação, porém, depende da quantidade de vazios que a mesma pode provocar no interior da argamassa (Lei de Feret, 1892) 4,5. Relativamente aos meios disponíveis de mistura e aplicação destes revestimentos, podem variar de acordo com grau de preparação dos profissionais de aplicação, dos custos envolvidos e do grau de apoio e formação técnica das empresas fornecedoras destes materiais. Na verdade, é muito comum a mistura e aplicação de revestimentos por projeção mecânica, com a utilização de máquinas de projeção, normalmente contínuas, caracterizadas por tempos de mistura muito rápidos (normalmente, inferiores a 30 segundos) e sem a possibilidade prática de respeitar tempos de repouso do amassado. Porém, as argamassas que contenham um agente introdutor de ar deverão ser amassadas mecanicamente com respeito pelos tempos de amassadura e de repouso recomendados, a fim de obter o teor de ar desejado. Um excesso do tempo de amassadura pode introduzir um excesso de ar podendo resultar num material com resistências mecânicas reduzidas. Ao contrário, uma deficiência do tempo de amassadura pode originar uma argamassa com deficiência de teor de ar introduzido e resultar num material muito compacto com um elevado módulo de elasticidade dinâmico. O mesmo pode acontecer relativamente a tempos excessivos de repouso do amassado que poderão originar argamassas muito densas. Mais frequente é a situação oposta, isto é, a observação de argamassas, com agente introdutor de ar, com deficiências enormes de coesão do material derivadas de quantidades excessivas de teor de ar introduzido nas argamassas, durante o processo de amassadura, seja por utilização abusiva de água seja por um excesso no tempo de 2

53 P. Sequeira, N. Vieira, L. Silva, I. Flores-Colen, A. Soares mistura. Adicionalmente, a alterações de estrutura potencialmente resultantes poderão contribuir para variações significativas na condutibilidade térmica das argamassas o que pode constituir um desafio à homogeneidade de um revestimento aplicado numa parede antiga. 6,8 Trabalhos prévios, que implicam a caracterização laboratorial de uma argamassa isolante, revelam a variação do desempenho mecânico e térmico em função de parâmetros como água de amassadura e tempos de mistura ou repouso. O estudo revela que estes parâmetros influenciam a estrutura interna da argamassa, ao nível da sua porosidade, que se reflete ao nível de resistências mecânica e térmica. A questão é ainda mais relevante quando se considera que a influência ao nível mecânico pode resultar numa argamassa com resistências abaixo do mínimo requerido em termos normativos. Também é relevante considerar o impacto ao nível do valor da condutibilidade térmica, não só como resultado das variáveis consideradas, mas também ao nível do grau de humidade presente na amostra. Ainda sobre esta propriedade, verificaram-se resultados com uma diferença relativamente à ficha técnica de produto o que pode indiciar questões relativas ao método de ensaio e à sua reprodutibilidade. Resultados obtidos anteriormente permitiram concluir que esta argamassa deve ser aplicada por processos e máquinas capazes de assegurar uma estabilidade ao nível da água de amassadura e dos tempos de mistura ou de aplicação. Face ao indicado, é recomendável a utilização de máquinas de projeção contínua para a amassadura e aplicação desta argamassa, por reduzir o efeito de decisões do operador como o tempo de amassadura e o tempo de repouso antes da projeção. Assim, garantindo a ausência de condições de água e tempos de amassadura exagerados, admite-se que a argamassa em estudo apresenta um comportamento razoavelmente constante, que se reflete num conjunto de propriedades cuja variação não implica um desempenho inadequado do material ao nível mecânico ou térmico. 6 O trabalho presente procura responder a esta questão por apresentar a continuidade de resultados relativos a uma campanha experimental iniciada e apresentada num trabalho anterior 6, que implica a medição de propriedades mecânicas e térmicas de uma argamassa pré-doseada de isolamento térmico, em função de um conjunto de variáveis de mistura em contexto laboratorial. Adicionalmente avalia térmica e mecanicamente um conjunto de amostras da argamassa em estudo retiradas de aplicação real com várias máquinas de projeção. 2. METODOLOGIA 2.1 Descrição da argamassa de revestimento A argamassa escolhida para a avaliação proposta consiste numa argamassa constituída por cal hidratada e cimento como ligantes minerais, resina redispersível como ligante orgânico, cargas leves de poliestireno expandido (EPS) e adjuvantes vários como introdutores de ar, hidrófugos e agentes reológicos. A tabela 1 apresenta um conjunto de propriedades que a definem como potencialmente adequada a reabilitar suportes de alvenaria antiga e conferir, simultaneamente, isolamento térmico. 2.2 Ensaios realizados O estudo foi realizado em condições de aplicação semi-industrial, com recurso à projeção da argamassa sobre uma parede de bloco térmico BT 25 a partir da utilização de uma máquina de projeção contínua, de marca Putzmeister MP25 e de uma máquina de projeção descontínua, marca Putzmeister SP11. No caso da projeção contínua, a água de amassadura foi acertada em função da possibilidade de obter um caudal fluido para posterior projeção, o que significou um caudal de 500L/h. No caso da projeção descontínua, fez-se um amassado dentro de uma gama testada em laboratório, com controlo da água de amassadura, equivalente a 1,25L/kg de produto em pó. Para os dois casos, foi recolhido material à saída da lança de projeção diretamente para provetes 4x4x16cm, usualmente usados em ensaios de laboratorio para a realização de ensaios 3

54 P. Sequeira, N. Vieira, L. Silva, I. Flores-Colen, A. Soares mecânicos. Estes provetes foram sujeitos aos testes seguintes 10,11 : 1) Determinação da massa volúmica aparente da pasta (EN ); 4) Determinação das resistências à tração por flexão e compressão. (EN ); 5) Determinação do coeficiente de absorção de água por capilaridade/c (EN ); 6) Determinação da massa volúmica aparente do produto endurecido (EN ). Tabela 1 - Apresentação das principais propriedades que caracterizam a argamassa térmica em estudo 1,9. Requisito Propriedades Prestação Isolamento Condutibilidade térmica (W/m.K) 0,042 Resistência à compressão (MPa) 0,40 Propriedades mecânicas Resistência à flexão (MPa) 0,15 Módulo de elasticidade dinâmico (MPa) 100 Retração (mm/m) 1,640 Aderência (MPa) 0,07 (FP-B) Massa volúmica aparente (kg/m 3 ) 200 Porosidade aparente (%) 55,3 Propriedades físicas Coeficiente de absorção de água por capilaridade (kg/m 2.min 1/2 ) Absorção de água por capilaridade após 24h (kg/m 2 ) Penetração de água após ensaio da capilaridade (mm) Coeficiente de resistência à difusão do vapor de água Resistência a cloretos 0,81 14,9 > 5 4,2 Superior a 20 ciclos Propriedades químicas Cloretos retidos (%) 18,39 Resistência aos sulfatos Superior a 20 ciclos Conteúdo em cloretos (%) 0,09 Resistência ao fogo Classe B s1 d0 Legenda: FP-B Rotura coesiva na própria argamassa. Também foi recolhido material endurecido, a partir de um ensaio de aderência por tração perpendicular, para análise ao nível de resistência mecânica e da condutibilidade térmica em laboratório (Figura 1). O ensaio de condutibilidade térmica foi realizado através do equipamento ISOMET 2114, que determina a condutibilidade térmica de materiais através de uma sonda de superfície, com base na análise da resposta térmica do material ensaiado relativamente a impulsos térmicos, de acordo com a norma ASTM D [12]. Para a medição da condutibilidade térmica dos provetes estabilizados na cura normal, o ensaio foi realizado no interior da câmara de ambiente controlado a uma temperatura de 19 ± 1 ºC e humidade relativa do ar de 65 ± 5 %. Para a medição da condutibilidade térmica dos provetes no estado seco, os 4

55 P. Sequeira, N. Vieira, L. Silva, I. Flores-Colen, A. Soares mesmos foram secos numa estufa a 60ºC até atingirem massa constante e posteriormente envolvidos em película aderente (para não absorverem humidade durante o ensaio) e ensaiados numa sala com temperatura de 16 ± 1ºC (Figura 2) de modo a aproximar o máximo possível da temperatura de ensaio (10ºC) presente na norma NP EN Para todos os casos, a espessura de material recolhido foi entre 3 e 4,5cm. Os resultados relativamente a ensaios a nível mecânico são o valor médio de 2 amostras e, a nível térmico, referemse a uma amostra. Figura 1. Zona de aplicação do reboco isolante em parede de bloco de betão BT 25, recolha de material durante o ensaio de aderência e realização do ensaio de compressão para a amostra recolhida. Figura 2. Ensaio de condutibilidade térmica em material recolhido no muro in-situ 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO Os resultados obtidos são apresentados nas tabelas 2 e 3, e podem ser comparados com os resultados obtidos em trabalho anterior, relativos à caracterização em laboratório, particularmente para as situações que mais se aproximam dos resultados in-situ, de forma a analisar potenciais 5

56 P. Sequeira, N. Vieira, L. Silva, I. Flores-Colen, A. Soares relações entre as situações avaliadas. A tabela 4 resume os resultados prévios obtidos em laboratório, para a resistência à compressão e para a massa volúmica aparente e coeficiente de condutibilidade térmica, em função de parâmetros como a água de mistura, tempo de mistura e tempo de repouso. Tabela 2. Resultados obtidos relativos à aplicação e condição semi-industrial, a partir dos provetes realizados com argamassa à saída da lança de projeção. Propriedade Projeção Contínua Projeção Descontínua Água amassadura L/h 1,25L/1kg pó MVA (kg/m 3 ) Rc (N/mm 2 ) 0,44 0,43 C (kg/m 2.min 1/2 ) 0,61 0,53 Absorção de água 24h (kg/m 2 ) 9,12 8,35 Tabela 3. Resultados obtidos relativos ao material aplicado em parede in-situ após um período próximo de 2 anos. Propriedade Projeção Contínua Projeção Descontínua MVA (kg/m 3 ) Rc (N/mm 2 ) 0,48 0,45 Aderência (N/mm 2 ) 0,04 0,02 (rotura coesiva) (rotura coesiva) (W/m.K) 0,0472 0,0506 C (kg/m 2.min 1/2 ) 0,71 0,52 Absorção de água 24h (kg/m 2 ) 10,58 9,64 A análise dos resultados das tabelas 2 e 3 não revelam um comportamento muito distinto entre a aplicação da argamassa por máquina contínua e descontínua, ao contrário do esperado teoricamente [1,6,7,8]. Tal pode dever-se ao elevado conteúdo de cargas leves (EPS, neste caso) que adquire maior relevância que potenciais impactos provindos da introdução maior ou menor de ar durante as fases de preparação. Também a comparação de resultados entre a tabela 2 e 4 permite verificar que a maioria das propriedades avaliadas ao material na saída da máquina de projeção, contínua e descontínua, se enquadra dentro das variações previstas face a variáveis como água de amassadura, tempo de amassadura e tempo de repouso. Quando se considera a comparação com a variação de água de amassadura da tabela 4, obtêm-se diferenças de resultados inferiores a 15% para propriedades como a resistência à compressão, massa volúmica aparente e coeficiente de absorção de água por capilaridade, exceto quando a água de amassadura se encontra nos extremos mínimos e máximos. No caso da comparação com a variação do tempo de mistura, as diferenças são maiores, na ordem de 25% quando estes tempos são superiores 5 minutos. Relativamente à comparação com os dados para a variação do tempo de repouso, as diferenças são menores que 10% para qualquer caso. 6

57 P. Sequeira, N. Vieira, L. Silva, I. Flores-Colen, A. Soares Tabela 4. Resumo de resultados, obtidos em trabalho prévio 6. Propriedade/variável MVA (kg/m 3 ) Rc (N/mm 2 ) (W/m.K) C (kg/m 2.min 1/2 ) ,53 0,0525 0,36 Variação água de amassadura (ml H 2O/kg pó) ,43 0,0454 0, ,31 0,0457 0, ,24 0,0469 0, ,21 0,0468 0, ,43 0,0454 0,51 Variação do tempo de mistura (min) ,26 0,0461 0, ,22 0,0462 0, ,28 0,0458 0, ,43 0,0454 0,51 Variação do tempo de repouso (min) ,34 0,0481 0, ,37 0,0454 0, ,43 0,0476 0,46 Por outro lado, a observação dos resultados na tabela 3, relativos ao material projetado na parede, evidencia um incremento da resistência à compressão e do coeficiente de condutibilidade térmica, quando comparados com o material à saída da lança de projeção (tabela 2) e com a maioria das variações testadas a nível laboratorial em trabalho prévio (tabela 4). Admite-se que o incremento do valor da resistência à compressão, quando o material está aplicado na parede, pode ter algum impacto resultante do método de ensaio, que compreendeu espessuras entre 3 e 4,5cm. Especificamente para a condutibilidade térmica, a projeção contínua resultou em valores mais próximos da maioria dos resultados das amostras preparadas em laboratório. Além disso, favorece a argamassa ao nível da sua propriedade essencial, a condutibilidade térmica, sem comprometer os valores mecânicos mas piorando o valor da absorção de água por capilaridade. Finalmente, os resultados indicados nesta tabela revelam um valor de aderência muito baixo, rotura coesiva, o que levanta algumas questões de estabilidade, por exemplo, sobre a compatibilidade com argamassas de revestimento e de camada de base. Quando se considera especificamente a condutibilidade térmica, verifica-se que o valor obtido para todas as situações, variações em laboratório, aplicação in-situ com diferentes máquinas de projeção e em diferentes fases desse processo, é sempre superior ao valor indicado em ficha técnica (0,042W/m.K). Adicionalmente, verifica-se que, independentemente da condição aplicada, o valor nunca superou 20% relativamente ao valor indicado. Estas diferenças, que podem ser também resultado de variabilidade de medições entre laboratórios, recomendam que a declaração ou, pelo menos, a utilização do parâmetro de condutibilidade térmica em projeto seja corrigido por um fator de segurança de 20%. Na verdade, face à variabilidade observada, a própria norma EN 998:1, além de contemplar uma classe menor adicional às existentes, mais adequada à realidade atual das exigências, deveria introduzir este coeficiente. 7

58 P. Sequeira, N. Vieira, L. Silva, I. Flores-Colen, A. Soares 4. CONCLUSÃO Os resultados obtidos no trabalho em questão, relativos à aplicação real de uma argamassa isolante, combinados com os resultados de um trabalho prévio, relativos ao estudo laboratorial do comportamento da mesma argamassa em função de alterações como água de amassadura, tempo de amassadura e tempo de repouso, permitem concluir que a metodologia de aplicação em contexto real contribui para algumas alterações relativamente às medições laboratoriais, na ordem de 25% de diferença para alguns casos. Ainda assim, garantindo a ausência de condições de água e tempos de amassadura exagerados, admite-se que a argamassa em estudo apresenta um comportamento razoavelmente constante, que se reflete num conjunto de propriedades cuja variação não implica um desempenho inadequado do material ao nível mecânico ou térmico. Relativamente à máquina adotada para a projeção de material, conclui-se que existe pouca influência, provavelmente, considerando que estas argamassas são menos dependentes do teor de ar introduzido e mais dependentes dos agregados existentes e da sua massa volúmica, embora a projeção contínua tenha resultado em valores de condutibilidade mais próximos dos observados em laboratório. Considerando as diferenças gerais apresentadas, recomenda-se que a utilização destes produtos em contexto real implique um fator de segurança ao nível do cálculo para a resistência térmica de um elemento, de forma a prevenir erros de projeto. REFERÊNCIAS [1] V. Pereira, Rehabilitation walls of ancient buildings, meeting the thermal requirements and maintaining the architectural façades, 9th International Masonry Conference 2014, Guimarães. [2] M. H. Spitzner, Thermal insulation of buildings: materials, properties and systems, The annual Insulation Conference 2003, Dubai, [3] E. Vereecken, S. Roels, Hygric performance of different interior insulating systems: an experimental comparison. XII DBCM, Porto, April [4] EN 998-1:2010-Specification for mortar for masonry, CEN. [5] L. M. Silva et al., Role of lightweight fillers on the properties of a mixed-binder mortar, Cement and Concrete composites, 14 (2009) [6] N. Vieira, et al, Influência de parâmetros de mistura no comportamento de uma argamassa prédoseada com propriedades isolantes para revestimento de paredes, CONPAT 2015, Lisboa, Portugal. [7] L. Silva et al., Influence of the kneading water content in the behaviour of single-coat mortars, Cement and concrete research, 35 (2005) [8] V. Fernandes et al., Evaluation of mixing and application process parameters of single-coat mortars, Cement and concrete research, 35 (2005) [9] La Guía Weber 2014, Saint-Gobain Weber Espanha, [10] EN European standards for renders, CEN. [11] NP EN 196-1: Métodos de ensaio de cimentos, parte 1: Determinação de resistências mecânicas. [12] ASTM D Standard test method for thermal conductivity of plastic by means of a transient line-source technique. [13] NP EN 1745: Alvenarias e elementos de alvenaria - Métodos para determinação de valores térmicos de cálculo. 8

59 Argamassas 2016 Coimbra 16 e 17 de Junho II Simpósio de Argamassas e Soluções Térmicas de Revestimento DETERMINAÇÃO EXPERIMENTAL DE PROPRIEDADES DE ARGAMASSAS TÉRMICAS Nuno M. M. Ramos 1 *, Vasco P. de Freitas 1, Pedro F. Pereira 1, Rui Sousa 2, Dina Frade 3, Ana S. Santos 3 1: CONSTRUCT LFC, Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto (FEUP) Rua Dr. Roberto Frias, s/n Porto nmmr@fe.up.pt, vpfreita@fe.up.pt, fpfp@fe.up.pt, 2: CONSTRUCT GEQUALTEC, Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto (FEUP) Rua Dr. Roberto Frias, s/n Porto ruysousa@fe.up.pt, 2: Secil Argamassas, S.A. Apartado 2, Maceira, Leiria, Portugal dina.frade@secil.pt, ana.santos@secil.pt, Palavras-chave: Argamassas Térmicas, Propriedades, Ensaios Laboratoriais Resumo. A crescente utilização de novas argamassas térmicas destinadas a aplicação como rebocos vem-se verificando devido à necessidade de obter para os elementos construtivos uma cada vez maior resistência térmica, que contribua decisivamente para a eficiência en ergética dos edifícios. Este tipo de produtos apresenta potencialidades interessantes mas também alguns desafios. O sucesso destes materiais depende do compromisso entre a redução da massa volúmica necessária à obtenção de valores reduzidos da condutibilidade térmica e um desempenho mecânico aceitável para as aplicações pretendidas, com uma garantia da durabilidade adequada. A avaliação laboratorial do comportamento das argamassas térmicas é decisiva para a demonstração da sua adequabilidade. O enquadramento normativo para as argamassas térmicas através da EN define um conjunto de ensaios obrigatórios para a sua caracterização. Neste trabalho pretendeu-se explorar essa caracterização além dos limites normativos, avaliando um leque alargado de propriedades para um conjunto de quatro formulações de argamassas térmicas. Foram medidas propriedades mecânicas e higrotérmicas, nomeadamente: massa volúmica, resistência à compressão, resistência à flexão, resistência à tração, módulo de elasticidade dinâmico, resistência ao arrancamento por tração, coeficiente de absorção de águas, impacto de corpo duro, condutibilidade térmica e fator de resistência à difusão de vapor. A experiência recolhida com os ensaios realizados permitiu obter não só uma perspetiva das propriedades destes materiais mas também explorar correlações entre propriedades e avaliar os limites dos compromissos entre redução das prestações mecânicas vs. incremento dos ganhos de desempenho térmico.

60 Nuno M. M. Ramos, Vasco P. de Freitas, Pedro F. Pereira, Rui Sousa, Dina Frade, Ana S. Santos 1. INTRODUÇÃO As mudanças na regulamentação sobre o comportamento térmico de edifícios na Europa, introduzidas pela Energy Performance of Buildings Directive (EPBD) [1], implica a procura por uma maior resistência térmica dos componentes da envolvente. Essa procura não é imposta apenas pela limitação das necessidades nominais de energia de cada habitação, mas também pela limitação dos coeficientes de transmissão térmica (U). No caso Português, a regulamentação térmica atual [2] define valores de referência de U para paredes que variam 0,35-0,5 W/(m 2.ºC), dependendo da região climática. A exigência de um melhor desempenho das paredes tem levado a indústria a procurar novas soluções. No caso de paredes de alvenaria, uma solução tradicional em países do sul da Europa, a otimização da geometria das unidades de alvenaria [3, 4] e a adoção de materiais de baixa condutibilidade nessas unidades de alvenaria [5, 6] e nos rebocos [7, 8] são alguns dos caminhos que têm sido seguidos. A busca por materiais de baixa condutibilidade inclui uma aplicação crescente de agregados alternativos, tais como EPS [8], cortiça [7, 9] ou aerogel [10], especialmente em formulações de argamassas pré-misturadas para rebocos. As novas formulações destinadas à redução da massa volúmica das argamassas conduzem à redução da condutibilidade térmica mas também implicam uma redução da resistência mecânica. Por isso, as questões-chave para os fabricantes são o desenvolvimento de argamassas para rebocos que: a) apresentem a menor condutibilidade térmica possível, b) não comprometam o desempenho mecânico e durabilidade, c) possam ser aplicadas por projeção mecânica. A caracterização experimental de argamassas para rebocos térmicos usualmente adotados pelos fabricantes europeus é baseada na norma EN [11], que define os requisitos específicos para a prestação de rebocos térmicos para alvenaria. Esses requisitos incluem a resistência à compressão, aderência, absorção de água por capilaridade, permeabilidade ao vapor de água, condutibilidade térmica, reação ao fogo e durabilidade. Embora as normas existentes enquadrem a caracterização experimental para argamassas de rebocos térmicos, os exemplos da literatura focam a avaliação da resistência à compressão e condutibilidade térmica como meio de caracterização. Surge assim a oportunidade de explorar as correlações entre diferentes testes laboratoriais para argamassas térmicas que explorem também o desempenho hígrico dos produtos. O objetivo deste artigo é apresentar os resultados da caracterização laboratorial de diferentes argamassas térmicas com potencial de aplicação industrial, comparar o seu desempenho e discutir possíveis melhorias das metodologias de avaliação atuais, aplicáveis a este tipo de produtos. 2. ENSAIOS LABORATORIAIS 2.1. Argamassas analisadas As argamassas selecionadas para este estudo estão descritas na Tabela 1. Todas as formulações foram desenvolvidas pela indústria, não sendo divulgada a sua composição em detalhe. Todos os materiais tiveram de garantir possibilidade de projeção mecânica e trabalhabilidade. O foco dos ensaios foi, por conseguinte, sobre o desempenho dos produtos endurecidos. As argamassas M1 a M4 eram ainda produtos em desenvolvimento no momento da campanha de ensaios. Tabela 1. Argamassas analisadas. Argamassa Ligante Agregado M1 Cimento Portland Branco Poliestireno expandido (EPS) M2 Cal Hidráulica Natural Poliestireno expandido (EPS) M3 Cimento Portland Branco Vidro expandido (EG) M4 Argila expandida e Material de Cimento Portland Branco mudança de fase (LECA + PCM) 2

61 Nuno M. M. Ramos, Vasco P. de Freitas, Pedro F. Pereira, Rui Sousa, Dina Frade, Ana S. Santos 2.2. Ensaios Laboratoriais A campanha experimental incluiu os ensaios listados na Tabela 2, que tentaram cobrir diferentes aspetos relevantes para a avaliação de desempenho de argamassas de isolamento térmico. A determinação da massa volúmica, resistência à compressão, aderência, condutibilidade térmica, absorção de água e coeficiente de resistência à difusão de vapor são enquadrados pela EN e permitem uma visão geral do desempenho mecânico e higrotérmico. A determinação da resistência à flexão, resistência à tração e módulo de elasticidade dinâmico é justificada pela necessidade de aprofundar o conhecimento sobre o desempenho mecânico deste tipo de materiais, pois eles podem não seguir as correlações típicas com a resistência à compressão encontradas em argamassas tradicionais. A resistência ao impacto foi considerada relevante devido ao efeito que pode ser observado nestes sistemas, semelhantes aos de ETICS. Tabela 2. Ensaios laboratoriais. Propriedade Norma Provetes Massa volúmica EN [12] 4s 160x40x40 mm Resistência à compressão EN [13] 6s 80x40x40 mm Resistência à flexão EN [13] 3s 160x40x40 mm Resistência à tração EN [14] 3s ϕ150x300 mm Módulo de elasticidade dinâmico EN [15] 3s ϕ150x300 mm Aderência EN [16] 5s - 40 mm sobre betão 5s - 40 mm sobre alvenaria de tijolo Resistência ao impacto EN [20] 3s 30 mm sobre alvenaria de tijolo Condutibilidade térmica EN [17] 2s 300x300x40 mm Absorção de água por capilaridade EN ISO [18] 3s 100x100x200 mm Permeabilidade ao vapor EN [19] 6s 210x210x20 mm 3. RESULTADOS O valor médio dos resultados dos ensaios é apresentado na Tabela 3. As argamassas testadas correspondem a diferentes níveis de massa volúmica, o que levaria à expectativa de um desempenho diferenciado nas propriedades restantes. Os resultados da condutibilidade térmica, de acordo com EN 998-1, permitem a classificação das argamassas leves M1 e M2 como T1 (condutibilidade < 0,1 W/m.ºC ), enquanto M3 e M4 seriam classificadas como T2 (condutibilidade < 0,2 W /m.ºc ). O ensaio foi conduzido a uma temperatura média de 10 C, com uma diferença de temperatura entre as faces das amostra de 15 ºC, para as argamassas M1, M2 e M3. Para a argamassa M4 considerou-se uma temperatura de fusão de 17 ºC para o PCM, conforme informado pelo fornecedor, pelo que a condutibilidade térmica foi determinada em estado sólido para uma temperatura média de 8 C e em estado líquido para uma temperatura média de 27 ºC, em ambos os casos com uma diferença de temperatura entre as faces amostra de 15 ºC. Nestas condições foram obtidos valores de condutibilidade de 0,185 W/m.ºC e 0,195 W/m.ºC, respetivamente. Devido à relativamente alta condutividade encontrada para argamassa M4, o material não foi submetido a todos os ensaios previstos. Em relação à resistência à compressão, a EN prevê que argamassas para reboco pertençam pelo menos à Classe I (> 0,4 MPa). Isto significa que M2 não cumpriria a norma devido à insuficiente resistência à compressão. As outras argamassas cumprem essa exigência, embora M1 apresente um valor baixo em comparação com M3 e M4, que seriam classificadas como Classe II (> 2,5 MPa). A aderência foi testada em amostras com dois tipos diferentes de substrato: betão ou alvenaria de tijolo. Os resultados foram sempre melhores com substrato de alvenaria de tijolo. A análise dos resultados deve ser realizada em conjunto com o padrão de fratura encontrado nos testes. Em geral, cada amostra apresentou um padrão de fratura que era parte adesiva e parte coesiva na interface com o substrato. Fraturas adesivas, especialmente quando associadas a uma baixa força de aderência evidenciam 3

62 Resistência à Compressão [MPa] Tensão de Aderência - Betão [MPa] Nuno M. M. Ramos, Vasco P. de Freitas, Pedro F. Pereira, Rui Sousa, Dina Frade, Ana S. Santos fragilidade neste aspeto do desempenho. A argamassa M2 teve, portanto, um desempenho insuficiente e a argamassa M1 precisava de ser melhorada. Tabela 3. Resultados dos ensaios laboratoriais. Propriedade Unidade M1 M2 M3 M4 Massa volúmica Kg/m Resistência à compressão MPa Resistência à flexão MPa Módulo de elasticidade dinâmico MPa Aderência (alvenaria) MPa Aderência (betão) MPa Resistência ao impacto (2J) (diâmetro da mossa) mm Condutibilidade térmica W/m.K Coeficiente de absorção de água Kg/m 2.s e-3 1.3e-2 1.0e-2 Coeficiente de resistência à difusão de vapor ANÁLISE DOS RESULTADOS Na Figura 1 pode observar-se a existência de uma tendência de aumento da resistência à compressão com o aumento da massa volúmica. Contudo, esta tendência deixa de se verificar quando o material em causa possui PCMs. Pode observar-se a mesma tendência na Figura 1, com o aumento da tensão de aderência a um suporte em betão no material M3 cuja massa volúmica é superior à dos materiais M1 e M2. Os materiais M1, M2 e M3, apresentaram ainda uma correlação linear entre a resistência à compressão e a tensão de aderência a um suporte em betão (Figura 2). É possível ainda constatar na Figura 2 que quanto maior a resistência à compressão do material, menor é o diâmetro da mossa produzida pelo impacto de um corpo duro de 2J. Na Figura 3 pode-se observar a correspondência entre a condutibilidade térmica e a massa volúmicas dos materiais, sendo que apresentam uma tendência linear, aumentando a condutibilidade em função da massa volúmica. Não foi encontrada a mesma correlação entre a massa volúmica e a absorção capilar. Na Figura 4 pode-se observar as correlações entre a resistência à compressão com a resistência à flexão e o módulo de elasticidade. As relações obtidas seguem uma tendência relativamente semelhante aos materiais com base cimentícia, ou seja, uma tendência não linear, aumentando a resistência flexão e módulo de elasticidade com o aumento da resistência à compressão. 5 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0, Massa Volumica [Kg/m 3 ] M1 M2 M3 M4 Figura 1. Correlação entre a massa volúmica e a resistência à compressão (esq.) e tensão de aderência betão (dir.). 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0, Massa Volumica [Kg/m 3 ] M1 M2 M3 4

63 Resitência à Flexão [MPa] Módulo de Elasticidade [MPa] Condutibilidade Térmica [W/m.K] Absorção Capilar [kg/m 2.s 0,5 ] Tensão de Aderência - Betão [MPa] Diametro de impacto 2J [mm] Nuno M. M. Ramos, Vasco P. de Freitas, Pedro F. Pereira, Rui Sousa, Dina Frade, Ana S. Santos 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0, Resistência à Compressão [MPa] M1 M2 M3 Figura 2. Correlação entre a resistência à compressão e tensão de aderência betão (esq.) e o diâmetro de impacto de um corpo de 2J (dir.) Resistência à Compressão [MPa] M1 M2 M3 0,2 0,18 0,16 0,14 0,12 0,1 0,08 0,06 0,04 0, Massa Volumica [Kg/m 3 ] M1 M2 M3 M4 1,40E-02 1,20E-02 1,00E-02 8,00E-03 6,00E-03 4,00E-03 2,00E-03 0,00E Massa Volumica [Kg/m 3 ] Figura 3. Correlação entre a massa volúmica e a condutibilidade térmica (esq.) e absorção capilar (dir.). M1 M2 M3 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0, Resistência à Compressão [MPa] M1 M M Resistência à Compressão [MPa] M1 M2 M3 Figura 4. Correlação entre a resistência à compressão e a resistência à flexão e módulo de elasticidade 5. CONCLUSÕES Os resultados obtidos permitiram tirar as seguintes conclusões: - A utilização de agregados leves permite reduzir a condutibilidade térmica das argamassas, verificando-se uma forte dependência face à massa volúmica obtida com a formulação; 5

64 Nuno M. M. Ramos, Vasco P. de Freitas, Pedro F. Pereira, Rui Sousa, Dina Frade, Ana S. Santos - A redução da massa volúmica acarretou a redução das prestações mecânicas, havendo no entanto formulações viáveis dentro dos parâmetros da EN 998-1; - Ao contrário das correlações encontradas entre massa volúmica, condutibilidade térmica e propriedades mecânicas a absorção de água não evidenciou o mesmo tipo de tendência. AGRADECIMENTOS Os autores gostariam de agradecer o apoio técnico prestado pelas empresas Secil, S.A. e Secil Argamassas, SA. Este trabalho foi realizado ao abrigo do Projeto "Sistemas de Parede", com referência FCOMP FEDER , financiado pelo Fundo Europeu de Desenvolvimento Regional (FEDER), através do Programa Operacional Fatores de Competitividade (POFC) do Quadro de Referencia Estratégico Nacional (QREN). REFERÊNCIAS [1] Energy Performance of Buildings Directive, Directive 2010/31/EU, European Council for an Energy Efficient Economy, [2] Diário da República, 1.ª série - N.º 159, Decreto-Lei nº. 118/2013. Regulamento de Desempenho Energético dos Edifícios de Habitação (REH), 20 August [3] L. C. Sousa, C. F. Castro, C. C. António, H. Sousa, Topology optimisation of masonry units from the thermal point of view using a genetic algorithm, Construction and Building Materials, vol. 25, pp , [4] J. J. Coz Díaz, P. J. C. García Nieto, M. B. Gero, Analysis and optimization of the heat-insulating light concrete hollow brick walls design by the finite element method, Appl Therm Eng vol. 27, issue 8-9, pp , [5] O. Ünal, T. Uygunog lu, A. Yildiz, Investigation of properties of low-strength lightweight concrete for thermal insulation, Building and Environment, vol. 42, pp , [6] A. Sariisik, G. Sariisik, New production process for insulation blocks composed of EPS and lightweight concrete containing pumice aggregate Materials and Structures/Materiaux et Constructions, vol. 45, issue 9, pp , [7] A. Brás, M. Leal, P. Faria, Cement-cork mortars for thermal bridges correction. Comparison with cement-eps mortars performance, Construction and Building Materials, vol. 49, pp , [8] V. Ferrándiz-Mas, T. Bond, E. García-Alcocel, C. R. Cheeseman, Lightweight mortars containing expanded polystyrene and paper sludge ash, Construction and Building Materials, vol. 61, pp , [9] J. Maia, N. M. M. Ramos, V. P. Freitas, A. Sousa, Laboratory tests and potential of thermal insulation plasters, Energy Procedia, vol. 78, pp , [10] M. Ibrahim, E. Wurtz, P. H. Biwole, P. Achard, H. Sallee, Hygrothermal performance of exterior walls covered with aerogel-based insulating rendering. Energy and Buildings, vol. 84, pp , [11] Specification for mortar for masonry Part1: Rendering and plastering mortars, CEN standard EN 998-1, [12] Methods of test for mortar for masonry. Determination of dry bulk density of hardened mortar, CEN standard EN , [13] Methods of test for mortar for masonry. Determination of flexural and compressive strength of hardened mortar, CEN standard EN ,

65 Nuno M. M. Ramos, Vasco P. de Freitas, Pedro F. Pereira, Rui Sousa, Dina Frade, Ana S. Santos [14] Testing hardened concrete. Tensile splitting strength of test specimens, CEN standard EN , [15] Testing concrete in structures; Part 4: Determination of ultrasonic pulse velocity, CEN standard EN , [16] Methods of test for mortar for masonry. Determination of adhesive strength of hardened rendering and plastering mortars on substrates, CEN standard EN , [17] Thermal performance of building materials and products Determination of thermal resistance by means of guarded hot plate and heat flow meter methods Products of high and medium thermal resistance, CEN standard EN 12667, [18] Hygrothermal performance of building materials and products. Determination of water absorption coefficient by partial immersion, CEN standard EN ISO 15148, [19] Methods of test for mortar for masonry. Determination of water vapour permeability of hardened rendering and plastering mortars, CEN standard EN , [20] Thermal insulation products for building applications. Determination of the resistance to impact of external thermal insulation composite systems (ETICS), CEN standard EN 13497,

66 Argamassas 2016 Coimbra 16 e 17 de Junho II Simpósio de Argamassas e Soluções Térmicas de Revestimento CONTRIBUTO DA ARGAMASSA DE ASSENTAMENTO NA RESISTÊNCIA TÉRMICA DE UMA PAREDE EXTERIOR Vasco Pereira 1, Luís Silva 2 *, Rui Sousa 3, Hipólito Sousa 4 1: Saint-Gobain Weber Portugal S.A. Zona Industrial Taboeira, , Aveiro vasco.pereira@saint-gobain.com 2: Saint-Gobain Weber Portugal S.A. Zona Industrial Taboeira, , Aveiro luis.silva@saint-gobain.com 3: Dep. Civil Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto Rui Sousa ruysousa@fe.up.pt 4: Dep. Civil Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto Hipólito de Sousa hipolito@fe.up.pt Palavras-chave: Argamassa assentamento, parede de alvenaria, resistência térmica. Resumo. O desenvolvimento de soluções que respondam aos requisitos térmicos de edifícios implica também opções ao nível do elemento alvenaria, pelo que a utilização de soluções com maior resistência térmica têm apresentado um crescimento em Portugal. Neste contexto, questiona-se frequentemente a contribuição que a argamassa de assentamento pode dar ao elemento parede considerado. Naturalmente, procura-se saber até que ponto deve ser considerada esta variável ao nível de maior otimização ou, pelo contrário, de perda de resistência térmica, o que significaria sempre uma possibilidade de consideração de um requisito de desempenho adicional para estes materiais além dos indicados na EN 998:2. O presente trabalho tem por objetivo avaliar o impacto que uma argamassa de assentamento pode ter ao nível da contribuição na resistência térmica de um elemento de parede. Esta avaliação é realizada em função de uma abordagem por simulação numérica sobre um conjunto de sistemas do elemento parede. O estudo será feito a partir da utilização de uma argamassa de assentamento com incorporação de agregados leves e incluirá também sua caracterização mecânica.

67 V. Pereira, L. Silva, R. Sousa, H. Sousa 1. INTRODUÇÃO Argamassas de assentamento para alvenaria são definidas como uma mistura de um ou mais ligantes inorgânicos, agregados, água e, por vezes, aditivos e/ou adjuvantes, sendo utilizadas para assentamento dos elementos de alvenaria, realização de juntas e refechamento de alvenarias. A sua utilização é das mais antigas ao nível das necessidades de construção e continua a ser das mais utilizadas, face às solicitações em paredes externas de edifícios, mas o seu desenvolvimento sempre foi especialmente orientado em função de objetivos de resistência mecânica, capacidade de absorção de deformações e, eventualmente, da sua resistência à penetração de água. Em algumas aplicações específicas, também se apresentam com uma componente estética, seja por coloração ou por textura. [1-4] No conteúdo da norma EN 998:2., ao nível do produto endurecido, descrevem-se requisitos como a resistência à compressão, cujo valor deve ser superior a 1MPa, aderência, absorção de água por capilaridade, permeabilidade ao vapor de água, massa volúmica da argamassa no estado endurecido, durabilidade face a gelo/degelo e, finalmente, condutibilidade térmica, quando as argamassas se destinam a aplicação em elementos sujeitos a requisitos térmicos. De notar, porém, que não obstante a necessidade de declarar ou medir um valor de condutibilidade térmica, a mesma norma não designa classes de desempenho o que leva a entender que a contribuição destas argamassas, no resultado final de desempenho térmico de uma alvenaria, seja pequena. [1] Por outro lado, o desenvolvimento de soluções que respondam aos requisitos térmicos de edifícios implica também opções ao nível das alvenarias enquanto constituintes de paredes da envolvente externa, pelo que a utilização de soluções com maior resistência térmica apresentem um crescimento natural em vários países. Estas soluções podem compreender a utilização de sistemas que se complementam, como sejam soluções conjuntas de alvenaria e revestimento, mas também se observa a procura constante de produtos que, de forma isolada, possam contribuir mais ativamente para a melhoria da resistência térmica. Por exemplo, no caso de argamassas de regularização em paredes e pavimentos, surgem soluções com utilização de componentes com baixa condutibilidade térmica, como sejam cargas leves (argila expandida, poliestireno, entre outras) ou com introdução de maior quantidade de vazios internos. Com efeito, quando se considera a redução da massa volúmica do produto endurecido como diferenciação objetivo de pesquisa, a partir da substituição de agregados correntes como sílica ou carbonato de cálcio por agregados leves, como perlite, vermiculite, vidro expandido ou argila expandida, pode obter-se produtos cuja massa volúmica diminui significativamente, a níveis até 50% e, simultaneamente, manter as propriedades mecânicas em valores considerados aceitáveis para as exigências que são colocadas. De modo similar, também é possível obter argamassas de assentamento de alvenaria que apresentam decréscimos de massa volúmica que se traduzem numa redução de condutibilidade térmica, podendo representar uma contribuição para melhoria de desempenho térmico de uma parede exterior de alvenaria. [2,3,5,6] A verdadeira questão prende-se com a avaliação da contribuição que a argamassa de assentamento pode dar ao elemento parede em que se encontra incluída como constituinte. Naturalmente, procurase saber até que ponto deve ser considerada esta variável ao nível de maior otimização ou, pelo contrário, de perda de resistência térmica, o que poderia significar a possibilidade de consideração de um requisito de desempenho adicional para estes materiais, além dos indicados na EN 998:2. É neste contexto que surge o trabalho agora apresentado, cujo objetivo consiste em avaliar o contributo que uma argamassa de assentamento pode ter para a resistência térmica de uma parede de alvenaria. Esta avaliação é realizada através de um estudo por simulação numérica aplicado a um conjunto de sistemas de parede de alvenaria. O estudo será feito a partir da utilização de uma argamassa de assentamento com incorporação de agregados leves e incluirá também a sua caracterização mecânica, cujos resultados são comparados com uma argamassa de assentamento tradicional. 2

68 V. Pereira, L. Silva, R. Sousa, H. Sousa 2. METODOLOGIA 2.1. Caracterização das argamassas de assentamento consideradas no estudo Para o estudo em causa, foram consideradas duas formulações distintas de argamassa que serão utilizadas nas juntas de assentamento dos sistemas de alvenaria considerados. Os dois casos compreendem a mesma relação em massa de ligante mineral: agregado, sendo que a principal diferença se prende com a tipologia de agregado utilizado. Assim, a Argamassa 1 utiliza agregados correntes de sílica, enquanto a Argamassa 2 compreende uma substituição parcial deste agregado por agregado leve de argila expandida (com distribuição granulométrica entre 1,5 e 2,5mm e massa volúmica aparente entre kg/m 3 ). A tabela 1 apresenta as principais diferenças de composição. Tabela 1. Composições relativas às argamassas de junta de assentamento em avaliação. Composição Argamassa 1 Argamassa 2 Relação cimento/agregado/agregado leve 1:4,5:0 1:4:0,5 Adjuvantes Sem adjuvantes Sem adjuvantes As duas argamassas foram avaliadas segundo os ensaios indicados pela EN 998:2, nomeadamente [1,7,8,9]: 1. Determinação das resistências à tração por flexão, R f, e compressão, R c. (EN ); 2. Determinação do coeficiente de absorção de água por capilaridade, C (EN ); 3. Coeficiente de resistência à difusão de vapor de água, (EN ); 4. Determinação da massa volúmica aparente do produto endurecido (EN ); 5. Determinação da aderência por tração perpendicular (EN ); 6. Determinação do teor em cloretos (EN ); 7. Determinação da variação dimensional; 8. Determinação do módulo de elasticidade dinâmico. Para os dois casos, adotou-se uma quantidade de água de amassadura que implique um espalhamento entre 140 e 160mm Definição do modelo de simulação numérica Para atingir o objetivo proposto, fez-se a caracterização térmica de um sistema de paredes de alvenaria, revestida exteriormente com soluções ETICS, simulando numericamente cada caso, admitindo paredes realizadas com blocos BT25 realizados com betão de agregados de argila expandida com densidades diferentes e consequentemente com condutibilidades térmicas diferentes [5]. As propriedades dos blocos BT25 estão indicadas na tabela 2. Tabela 2. Propriedades dos Blocos BT25 utilizados nos sistemas de alvenaria em estudo. [5,8] Características do bloco BT25 Densidade do betão Dimensão exterior Resistência à compressão Furação (%) Massa (kg) (cm) (MPa) 670 8,5 1, x25x19 10,3 2,3 (Comp. X Larg.x Alt.) 14,0 3, ,3 > 2,5 3

69 V. Pereira, L. Silva, R. Sousa, H. Sousa 2.3. Caracterização do desempenho térmico de sistemas de parede O modelo numérico de base utilizado nas simulações térmicas consistiu na micro-modelação tridimensional, por recurso ao método dos elementos finitos, de uma fração representativa de parede em zona corrente, detalhando a geometria dos blocos e das juntas de assentamento (figura 1), além das camadas de revestimento. Nas simulações, considerou-se um fluxo de calor em regime estacionário, resultante de um gradiente de temperatura de 20ºC, as resistências térmicas superficiais interior e exterior das paredes (Rsi e Rse), a resistência térmica dos alvéolos de ar (determinada segundo a norma EN ISO 6946) e a existência de fronteiras adiabáticas no contorno da porção de parede considerada. A precisão do modelo de cálculo utilizado foi avaliada e validada segundo a metodologia das normas EN 1745 e EN ISO 10211, isto é, com obtenção de desvios inferiores ao máximo admissível (1%) nas simulações térmicas dos casos de referência definidos nas normas indicadas. [5] (a) (b) Figura 1. (a) Representação genérica de uma porção de parede em zona corrente e (b) exemplo da modelação duma porção de parede de alvenaria (no tosco) com bloco BT Constituição dos sistemas de parede As camadas/elementos utilizados nos sistemas de parede em análise neste estudo são os seguintes (figura 2): Uma parede de alvenaria realizada com bloco BT25 assente em juntas horizontais descontínuas de argamassa disposta em dois cordões exteriores com 10mm de espessura (caixa-de-ar livre entre cordões com 65mm de largura) e em juntas verticais de encaixe (juntas secas); Um sistema de revestimento exterior do tipo ETICS realizado com uma espessura final de 47mm (40mm para a camada isolante em EPS 100 e 7mm para as argamassas de colagem e revestimento); Um sistema de reboco interior constituído por argamassa mineral com 20mm de espessura. 4

70 V. Pereira, L. Silva, R. Sousa, H. Sousa Figura 2. Sistemas de parede em análise (corte horizontal): 1- reboco interior; 2- parede de alvenaria com bloco BT25; 3- revestimento exterior ETICS. A Tabela 3 apresenta as principais propriedades utilizadas nas simulações para os materiais de base dos sistemas de paredes considerados, designadamente: 1. Massa volúmica e condutibilidade térmica em estado seco ( g,dry e 10,dry ) para os 4 tipos de betão considerados, das argamassas de junta de assentamento e dos sistemas de revestimento. 2. Condutibilidade térmica em condições de serviço iniciais ( design ), isto é, considerando os materiais de base sem envelhecimento e com um teor de humidade em equilibrio higroscópico com um ambiente com humidade relativa e temperatura de 80% e 23ºC (calculada pela metodologia EN 1745 e EN ISO 10456). Tabela 3. Propriedades dos materiais constituintes dos sistemas de alvenaria. Camada Revestimento interior Tosco alvenaria (Bloco) Tosco alvenaria (junta assentamento) Revestimento exterior (sistema ETICS) Material g,dry (kg/m 3 ) 10,dry (W/m.K) design (W/m.K) Referência Argamassa mineral ,610 0,775 [2] Betão ,410 0,462 [2,3] Betão ,215 0,242 Betão ,160 0,180 Betão ,122 0,132 Argamassa ,930 1,182 Argamassa ,610 0,775 [3,5] Valor experimental Painel EPS ,036 0,040 [2] Argamassa de colagem e barramento ,450 0,572 [2] Argamassa de revestimento ,820 1,042 [2] 5

71 V. Pereira, L. Silva, R. Sousa, H. Sousa 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO Os resultados relativos à caracterização experimental das argamassas de assentamento são apresentados na Tabela 4. Por outro lado, a tabela 5 apresenta os resultados relativos à simulação numérica, nomeadamente o desempenho térmico dos sistemas de parede em função do betão constituinte do bloco e da argamassa de assentamento. Os resultados apresentados na Tabela 4 apresentam duas possibilidades distintas para argamassas de assentamento de alvenaria, sendo a principal diferença a massa volúmica do estado endurecido, que para a Argamassa 2 apresenta valores com uma redução de 17% relativamente à Argamassa 1. Esta redução conduz a uma diferenciação entre as duas argamassas ao nível da maioria das restantes propriedades de produto endurecido. Por exemplo, a Argamassa 2 apresenta resistências mecânicas inferiores, o que a posiciona numa classe diferente a nível normativo. Assim, a Argamassa 1 classifica-se como do tipo M10 (com uma resistência à compressão próxima de 10MPa) e a Argamassa 2 classifica-se como M5. A resistência à tração por flexão e o módulo de elasticidade dinâmico apresentam uma tendência similar. Verificou-se também diferenças na massa volúmica, que naturalmente se refletiu na condutibilidade térmica de forma mais expressiva (a condutibilidade térmica da Argamassa 2 apresenta um valor 34% menor em relação à Argamassa 1 (tradicional). Tabela 4. Resultados experimentais obtidos para as argamassas de assentamento. Propriedade Argamassa 1 Argamassa 2 Água amassadura (g)/kg de pó Massa volúmica aparente do produto endurecido (kg/m 3 ) Variação dimensional (mm/m) 0,900 0,652 Rf (MPa) 3,1 2,0 Rc (MPa) 9,3 5,3 E (GPa) 14 8,5 Aderência (N/mm 2 ) 0,42 (FP:B) 0,74 (FP:B) 15 8 C (kg/m 2.min ½ ) 0,40 0,25 Teor em cloretos (%) n.d. < 0,01 Tabela 5. Resultados obtidos na simulação numérica para o desempenho térmico do sistemas de parede. Betão do bloco Resistência térmica da alvenaria/tosco (m2.k/w) Coeficiente de transmissão térmica do sistema de parede (W/m.K) R dry R design U design Argamassa 1 Argamassa 2 Argamassa 1 Argamassa 2 Argamassa 1 Argamassa ,76 0,78 0,70 0,73 0,52 0, ,02 1,06 0,94 0,98 0,46 0, ,16 1,22 1,06 1,12 0,44 0, ,31 1,39 1,21 1,29 0,41 0,40 Relativamente à simulação numérica, o desempenho térmico dos sistemas de parede apresenta uma melhoria ligeira no quando se opta pela utilização da Argamassa 2 como produto de assentamento (redução do coeficiente de transmissão térmica da parede entre 2 a 2,5%). Por outro lado, esta melhoria de desempenho térmico associada à Argamassa 2 é mais expressiva no tosco de alvenaria (aumento entre 3 a 7% da resistência térmica) dado que não existe a influência da 6

72 V. Pereira, L. Silva, R. Sousa, H. Sousa capacidade de isolamento térmico da camada de ETICS. É também relevante verificar que este aumento é maior à medida que baixa a condutibilidade do betão constituinte do bloco por diminuição da respetiva massa volúmica ( kg/m 3 ). Refere-se ainda uma considerável melhoria de desempenho global da parede com a utilização de blocos constituídos por betões com menor condutibilidade térmica (redução do coeficiente de transmissão térmica da parede em cerca de 22%, tendo como base de comparação a parede realizada com bloco 1200). 4. CONCLUSÃO Considerando as crescentes exigências relativas aos requisitos térmicos nos elementos da envolvente num edifício, é natural que se inclua a fração correspondente ao tipo de argamassa utilizada nas juntas de assentamento de alvenaria como parte de interesse ao nível do seu contributo na potencial melhoria de desempenho térmico das paredes. Os resultados obtidos neste trabalho indicam que, não obstante as juntas de assentamento representarem uma fração de menor expressão numa parede, existe uma melhoria de contributo potencial entre 2% a 6% no desempenho térmico das paredes em função da escolha do tipo de argamassa de assentamento a usar. Esta melhoria, apesar de ligeira, pode fazer a diferença em soluções cujo desempenho térmico esteja muito próximo dos limites regulamentares estalecidos para a envolvente opaca. Também é relevante considerar que os resultados obtidos sugerem possibilidades de melhoria de desempenho caso se opte por formulações ainda mais otimizadas neste domínio, considerando naturalmente que não se colocam em risco as exigências de estabilidade mecânica. Face ao apresentado, considera-se legitimo prosseguir mais investigação a este nível, o que pode culminar com a possibilidade de consideração de um requisito de adicional de desempenho para estes materiais além dos indicados na EN 998:2, admitindo-se no entanto que, face aos resultados atuais, não é uma necessidade para o momento. REFERÊNCIAS [1] NP EN 998-2: Especificação de argamassas para alvenarias, parte 2: Argamassas de assentamento. [2] O Guia Weber 2016, Saint-Gobain Weber Portugal, [3] Manual de alvenarias, Saint-Gobain Weber Portugal, [4] K. Sandin, Mortars for masonry and rendering, choice and application, Building Issues, vol. 7, nº 3, [5] H. C. Sousa, R. M. Sousa, L. Silva, e G. Sousa, Contribution of numerical thermal simulation of masonry to the global objective of buildings energy efficiency, ECCOMAS Congress 2016, VII European Congress on Computational Methods in Applied Sciences and Engineering, Greece, 5-10 June [6] L. M. Silva et al., Role of lightweight fillers on the properties of a mixed-binder mortar, Cement and Concrete composites, online publication, 14 August [7] EN 1015-European standards for renders, CEN. [8] CEN, EN Masonry and masonry products: Methods for determining thermal properties, Brussels, [9] Certification CSTB des Enduits Monocouches d imperméabilisation, Modalités d essais, Cahiers du CSTB ,

73 Argamassas 2016 Coimbra 16 e 17 de Junho II Simpósio de Argamassas e Soluções Térmicas de Revestimento ARGAMASSAS SUBEROSAS António Fernandes 1 * 1: Construção Integrada, Lda. Zimbral, 501P, Budens ajbf@construcao-integrada.pt, Palavras-chave: Argamassas Suberosas; Otimização; Design; Gestão; Economia Circular. Resumo. A cortiça, na forma de regranulado de cortiça expandida (RCE), é o elemento chave das Argamassas Suberosas. Este termo, aqui proposto, advém de tecido suberoso, vulgarmente designado por cortiça, para diferenciar estas argamassas, formuladas com cortiça, de outras argamassas formuladas com outro tipo de materiais. As argamassas suberosas enquadram-se perfeitamente no sistema tradicional de fabrico em obra e a sua aplicação tem contribuído para diminuir o impacto negativo das pontes térmicas e das condensações superficiais decorrentes, com vantagens para a preservação e longevidade de estruturas e alvenarias dos paramentos novos e antigos, na generalidade dos edifícios. Na aplicação em sistema de camadas (fresco sobre fresco), têm revelado significativo potencial como solução alternativa aos revestimentos compósitos ETICS, em situações particulares de dificuldade técnica de execução ou de orçamento. Por via desta realidade, as argamassas suberosas podem, de per si, contribuir para a otimização térmica e acústica dos elementos opacos da envolvente interior e exterior. O equilíbrio entre resistência mecânica e resistência térmica é a pedrade-toque para a formulação de novos traços de argamassas, em função das diferentes granulometrias de RCE, e do doseamento e combinação de ligantes (cal aérea, cal hidráulica e cimento), areias e água. Tendo em conta a elevada percentagem de argamassas fabricadas em obra (APAFC, 2014), as argamassas suberosas podem assumir um papel significativo na resiliência dos elementos construtivos face às variações de temperatura e propagação de ruído, diminuindo a dependência das aparelhagens de aquecimento e arrefecimento. Pretende-se alcançar uma integração coerente entre a fase de projeto e a fase de implementação do sistema construtivo no terreno, através da gestão de projeto em obra, como ponte de ligação entre académicos, projetistas e praticantes. No processo de design do sistema construtivo integrado, há sinais de um renovado sentido de compromisso, partilhado por uma nova geração de projectistas e praticantes, em relação às responsabilidades sociais da arquitectura. Atualmente exploram-se de forma pragmática diálogos entre o processo de design e praticabilidade, nos quais os métodos e abordagens estão a ser dramaticamente reavaliados. O debate não só partilha soluções práticas para necessidades pontuais bem conhecidas, mas também ambiciona ter efeitos mais abrangentes na reabilitação do património nas comunidades rurais e urbanas usando o design e a gestão de projeto como ferramentas. Com este trabalho, antevemos oportunidades de debate e cooperação interdisciplinares na análise e avaliação das formulações, de modo a que as práticas construtivas que se revelarem mais vantajosas passem a influenciar o design do sistema construtivo, de forma mais efetiva e coordenada in situ. Na prática de gestão de projetos no terreno, verificamos que é na fase de pré-execução que temos a melhor oportunidade de contribuir para a criação de valor dos projetos de arquitectura, no contexto da melhoria das condições de conforto interior das habitações, da optimização do uso da energia, da emergência das prioridades ambientais e dos princípios regenerativos da economia circular.

74 Argamassas 2016 Coimbra 16 e 17 de Junho II Simpósio de Argamassas e Soluções Térmicas de Revestimento ANÁLISE MICROESTRUTURAL DE ARGAMASSAS TÉRMICAS Mónica Gominho 1, Manuel. F. C. Pereira 1*, António Maurício 1, Inês Flores-Colen 1 1: Instituto Superior Técnico, Departamento de Engenharia Civil, Arquitectura e Georrecursos Av. Rovisco Pais, Lisboa mgominho@gmail.com; mcfp@ist.utl.pt; pcd2045@ist.utl.pt; ines.flores.colen@tecnico.ulisboa.pt Palavras-chave: Argamassas térmicas, Microestrutura, Microtomografia de raios-x Resumo. A variabilidade da estrutura interna das argamassas de revestimento (tradicionais, industriais ou inovadoras) torna complexa a análise e a comparação das várias propriedades de desempenho. Nesse sentido, a utilização de técnicas avançadas de caraterização e diagnóstico podem contribuir para uma melhor análise das propriedades químicas, mineralógicas e microestruturais das argamassas, e para o estabelecimento dos parâmetros funcionais mais relevantes. Neste trabalho, várias formulações de argamassas térmicas, com agregados de cortiça expandida, argila expandida e de aerogel de sílica foram caraterizadas por microtomografia computorizada de raios-x (Micro-CT), difração de raios-x (DRX), espectroscopia de infravermelhos por transformada de Fourier (FTIR). Desta forma, pretende-se estudar a estrutura porosa em termos da quantidade, forma, dimensão e conexão dos poros, e da interface ligante/agregado. Para além disso, obteve-se informação relativa aos componentes utilizados e aos produtos formados no âmbito das reações envolvidas na produção e cura das argamassas. A metodologia proposta baseia-se na avaliação da aplicabilidade de cada uma das técnicas de caraterização microestrutural e do seu potencial para a interpretação dos resultados em ensaios mecânicos e físicos que são correntemente realizados em laboratório, no estado endurecido.

75 Mónica Gominho, Manuel F. C. Pereira, António Maurício, Inês Flores-Colen 1. INTRODUÇÃO A sociedade atual criou novos desafios no sector da construção, exigindo a utilização de materiais cada vez mais adequados em termos de desempenho, durabilidade e sustentabilidade ao nível económico e ambiental. No que respeita às argamassas, o desafio passa pela criação de novas formulações com compostos sustentáveis e inovadores, com vista a satisfazer essas necessidades. De um modo geral a caraterização de uma argamassa consiste em conhecer as propriedades físicas, mecânicas, químicas e mineralógicas. Neste trabalho dá-se ênfase à caraterização microestrutural de argamassas, tema que tem sido abordado cada vez mais por vários investigadores [2, 3, 5, 6,12]. A caraterização microestrutural dos materiais inclui o estudo pormenorizado dos seus aspetos estruturais, considerados ao nível microscópico [1, 9, 10, 17, 18]. Estudos desta natureza são baseados, por isso, num conjunto amplo de técnicas que proporcionam a obtenção de informações complementares. Dada a complexidade deste tipo de estudos, são empregues geralmente técnicas sofisticadas de análise. A escolha das técnicas deve ser efetuada de modo a contemplar todos os aspetos que podem determinar as propriedades em avaliação, uma vez que não existem tecnologias que permitam efetuar análises globais de caraterização. Outros aspetos a considerar na avaliação crítica global de argamassas são a representatividade e a integridade dos provetes estudados, pois constituem frequentemente fontes de erros experimentais. O conceito de microestrutura não é universalmente aceite, estando muito dependente da área científica ou tecnológica em causa. A revisão bibliográfica efetuada mostra que, embora o conceito seja indicado inúmeras vezes no título de vários trabalhos científicos, nem sempre é definido e é apresentado com significados díspares. Em trabalhos no âmbito da metalurgia e cerâmica, a microestrutura pode ser definida pela distribuição espacial dos elementos e defeitos numa estrutura cristalina sólida, compreendendo, a orientação dos grãos, defeitos e microquímica [17, 8]. No estudo de Costa et al. [3] a microestrutura para materiais de base cimentícia é definida pelas reações químicas do cimento com a água, sendo influenciada por diversos fatores, tais como: tipo de cimento, composição química e mineralógica, razão água/cimento, processo de mistura, condições de cura, natureza, quantidade e dimensão de agregados ou outras adições. Outros autores consideram a microestrutura de um material como uma estrutura de dimensões reduzidas, cujas caraterísticas se podem observar ao microscópio [7, 14, 16]. No âmbito deste estudo, considera-se a definição de Gottstein [8] para a microestrutura: todas as caraterísticas estruturais internas que afetam as propriedades do material ou seja, o modo como os constituintes da argamassa se encontram organizados à microescala (abaixo de 1 mm) e a sua própria natureza [14]. O que distingue a caraterização macroestrutural da caraterização microestrutural são as técnicas utilizadas e a escala de observação, visto que em cada uma podem ser observados diferentes aspetos. A nível macroestrutural as técnicas utilizadas fornecem informações gerais com ampliações reduzidas, na ordem do milímetro (registos fotográficos, lupa binocular) [19]. Ao nível microestrutural são usadas técnicas com grande capacidade de discriminação, recorrendo-se a ampliações elevadas (escala nano a milimétrica), que requerem equipamentos especializados (Micro-CT, MEV) [4, 14]. Estes dois níveis de observação são complementares, visto que maioria dos aspetos observados ao nível macroestrutural tem origem ou depende do nível microestrutural. Silva e Libório [20] salientam que a maioria dos estudos de caraterização aborda com frequência a análise das propriedades macroscópicas em detrimento das propriedades microscópicas. Porém as propriedades microscópicas são a base para compreender o desempenho e as propriedades macroscópicas das argamassas. Elaqra et al. [11] mencionam que apesar de ser conhecida a existência de uma relação entre a microestrutura e o desempenho de uma argamassa, essa relação ainda não está bem compreendida e divulgada. Mehta [15] e Burlion et al. [13] mencionam também que é importante relacionar a microestrutura com a macroestrutura, para estudar e modelar o comportamento mecânico e as propriedades dos materiais, embora não apresentem grande desenvolvimento do tema. Pelo exposto, a caraterização microestrutural de argamassas apresenta grande relevância quando se 2

76 Mónica Gominho, Manuel F. C. Pereira, António Maurício, Inês Flores-Colen pretende analisar a composição, a estrutura e a interação dos constituintes (agregados, pasta ligante e rede porosa), e é a base para o estudo e otimização de novas formulações com elevado desempenho. Nesta comunicação é apresentada uma metodologia que tem em vista a caraterização microestrutural de argamassas térmicas (com condutibilidade térmica inferior 0.2 W/m. K, com diferentes agregados isolantes (cortiça expandida, argila expandida e aerogel de sílica). É também feita a análise de argamassas industriais térmicas e argamassas cimentícias de areia e com diferentes adjuvantes para efeitos comparativos. 2. METODOLOGIA E MATERIAIS Para a realização deste estudo experimental utilizou-se um conjunto de técnicas de observação, para caracterizar argamassas térmicas (Tabelas 1 e 2) ao nível da composição mineralógica e estrutural (macro e micro), tendo em conta, os agregados, a pasta ligante, a interface agregado/ligante e o espaço poroso. A Figura 1 apresenta o fluxograma experimental (alguns dos dados não foram ainda incorporados no presente estudo, nomeadamente os da porometria de mercúrio). Na análise da macroestrutura foram realizadas observações a olho nu e registos fotográficos, tendo em vista a avaliação geral da cor, textura e da existência de desagregação através do toque. Num nível intermédio de observação foi utilizada a lupa binocular. Esta técnica permitiu observar com detalhe superfícies de corte das argamassas e constituiu uma primeira abordagem com rigor para as observações, visto que a ampliação deste equipamento se adequa às escalas submilimétrica a milimétrica. As imagens recolhidas com este equipamento permitiram analisar as argamassas em termos de cor, textura, coesão, poros, existência de fissuras, dimensão e forma das partículas. Figura 1. Metodologia experimental para caraterização microestrutural de argamassas 3

77 Mónica Gominho, Manuel F. C. Pereira, António Maurício, Inês Flores-Colen Tabela 1. Composição das argamassas estudadas (produzidas em laboratório) Argamassas A Ligante Agregado isolante/ % substituição(em volume) 60% aerogel + 40% argila expandida Dimensão agregado isolante (mm) Relação a/c Adições /adjuvantes 0,5 a 2 1,01 Sim B 60% aerogel+ 40% cortiça 0,5 a 2 0,86 Sim C 100% aerogel 0,5 a 2 0,66 Sim D 100% argila expandida 0,5 a 2 0,55 Sim E CEM II 32,5 N 100% cortiça 0,5 a 2 0,85 Sim F 100% areia 0,063 a 2 0,40 Sim G 100% areia 0,063 a 2 1,10 Não H 100% areia 0,5 a 2 0,95 Não I 100% areia 0,5 a 2 0,40 Sim 4

78 Mónica Gominho, Manuel F. C. Pereira, António Maurício, Inês Flores-Colen Tabela 2. Composição das argamassas industriais Argamassa Ligante Substituição em volume (%) Dimensão dos agregados (mm) Outros agregados Quantidade de água por saco (L/kg) Adições/ adjuvantes J Cal hidráulica natural Cortiça (si) 3 Terra diatomácea/argila 0,55 Aditivos naturais; fibras de polipropileno; introdutores de ar K Cal/ cimento branco e ligantes sintéticos 70-80% EPS 1,5 a 2 Areia (calcária e siliciosa) 0,7 Não especificados Na análise ao nível microestrutural, recorreu-se à microtomografia computorizada de raios-x (Micro- CT) e à microscopia eletrónica de varrimento (MEV), para analisar a morfologia da estrutura sólida e porosa das argamassas. As análises por MEV (modo SEI) foram efetuadas no Microlab do IST, com ampliações entre 25 e X. Na análise tomográfica utilizou-se o scanner SKYSCAN 1172 da Brucker (Laboratório de Mineralogia e Petrologia do IST) e um conjunto de programas associados (Nrecon, CTvox, CTAn). A micro-ct possibilitou a obtenção de múltiplas secções internas (dimensão média do pixel da ordem dos 10 µm), que combinadas proporcionam a realização de análises paramétricas tridimensionais das argamassas; aspetos como a conectividade, tortuosidade e distribuição espacial dos constituintes podem ser avaliados por este método. Esta metodologia constitui assim uma alternativa mais avançada à clássica microscopia ótica, embora esta última permita avaliar também alguns aspetos composicionais. Para compensar este último aspeto, foram utilizadas, em paralelo, técnicas de análise mineralógica como a difração de raios-x (DRX- sistema X PERT da Panalytical) e a espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR - espetrómetro Spectrum 65 da Perkin Elmer), para a identificação das fases existentes na pasta ligante. O objetivo final deste estudo foi recolher dados suficientes sobre a microestrutura das argamassas térmicas e propor parâmetros de caraterização microestrutural que pudessem ser úteis à comparação do seu desempenho e que permitissem interpretar os resultados obtidos nos ensaios físicos e mecânicos. As formulações das argamassas estudadas na Tabela 1 (produzidas em laboratório, com traço volumétrico 1:4) e na Tabela 2 (argamassas industriais térmicas) variam nos agregados isolantes (cortiça expandida, argila expandida e aerogel de sílica). Também avaliou-se a substituição do aerogel por 40% em volume de agregados de cortiça ou argila expandidas. Nas argamassas cimentícias de areia, avaliou-se o efeito da curva granulométrica da areia e da adição de adjuvantes. 3. DISCUSSÃO DE RESULTADOS Dada a multiplicidade de resultados obtidos, apresenta-se nesta secção uma síntese comparativa das argamassas que se baseia no seguinte conjunto de parâmetros i) dimensão dos poros do agregado; ii) superfície de corte; iii) espessura do ligante e percentagem de ligante em massa; iv) ligação de agregado/ligante; v) estimativa da quantidade de poros e dimensão dos poros no ligante; vi) indicador de carbonatação portlandite/calcite. A título de exemplo, exemplificam-se nas Tabelas 3 e 4 alguns dos resultados obtidos. Com base nesses parâmetros, avalia-se a influência do tipo e da granulometria dos agregados, a influência da substituição de agregados, e a influência da adição de adjuvantes na microestrutura das argamassas. Consideram-se ainda nesta análise as diferenças 5

79 Mónica Gominho, Manuel F. C. Pereira, António Maurício, Inês Flores-Colen composicionais observadas na pasta ligante. Na parte final, estabelece-se uma sistematização das argamassas estudadas, tendo em conta a ligação das partículas do agregado e o tipo de rede porosa, cuja proposta pretende contribuir para a compreensão do seu desempenho. Tabela 3. Parâmetros de análise microestrutural para comparação das argamassas A, C e B Parâmetros Dimensão dos poros do agregado Superfície de corte Espessura do ligante e Percentagem de ligante em massa; Ligação agregado/ligante Estimativa da quantidade e dimensão dos poros no ligante Indicador Portlandite/Calcite A B C Aerogel: 1 µm Argila Expandida: µm Aerogel: Lisa Argila Expandida: Rugosa µm 47,46 % Ligação dispersa de agregado Quantidade de poros média; a maioria entre µm; Quantidade elevada de poros com dimensões 1 µm (observados no MEV); Excecionalmente visualizamse poros com 1200 µm Grau de carbonatação elevado (5) Aerogel: 1 µm Granulado de Cortiça: µm Aerogel: Lisa Granulado de cortiça: Rugosa µm 35,50% Ligação dispersa de agregado Quantidade de poros reduzida, a maioria na ordem dos 300 µm; Quantidade elevada de poros com dimensões 1 µm (observados no MEV); Excecionalmente visualizamse poros com 500 µm Grau de carbonatação médio (11) Aerogel: 1 µm Aerogel: Lisa µm 52,01% Ligação dispersa de agregado Quantidade de poros média, a maioria entre µm; Quantidade elevada de poros com dimensões 1 µm (observados no MEV) Excecionalmente visualizam-se poros com µm Grau de carbonatação elevado (5) 3.1. Introdução de adjuvantes e curva granulométrica do agregado A análise do efeito de introdução de adjuvantes foi avaliada apenas nos pares de argamassas de areia F-G e H-I, sendo as duas últimas as argamassas de controlo. Verifica-se de modo bastante claro que a introdução de adjuvantes (argamassas G e I) contribui para o aumento da porosidade, com uma melhor distribuição dos poros e modificação da morfologia dos poros (Fig.2a e 2c). Nas argamassas onde não foram utilizados introdutores de ar, observam-se bolhas de ar com dimensões por vezes milimétricas mas distribuídas erraticamente (Fig.2 b) e d)). Nesse caso observa-se uma rede de poros intermédios que segue grosso modo o contorno das partículas. Nas mesmas argamassas, observa-se uma modificação na rede porosa dependente da curva granulométrica. Quando a curva da areia é mais extensa (63 µm a 2 mm), os poros tendem a ser mais pequenos. Este aspeto pode ser atribuído às diferenças em termos de nucleação cristalina das fases cimentícias e ao maior fator de compactação das partículas - às areias mais limpas e calibradas corresponderão menos núcleos de cristalização, mas com cristais mais desenvolvidos e estabelecendo ligações mais localizadas entre partículas (Fig. 2 a) e c)). A superfície de corte (rugosa ou lisa) influencia a ligação de interface agregado/ligante. As partículas com superfície de corte rugosa possuem maior 6

80 Mónica Gominho, Manuel F. C. Pereira, António Maurício, Inês Flores-Colen imbricamento na zona de interface e permitem o crescimento de cristais aciculares e tabulares, o que em princípio beneficia os valores de aderência. Tabela 4. Parâmetros de análise microestrutural para comparação das argamassas D, F e H Parâmetros D F H Dimensão dos poros do agregado Argila Expandida: µm Areia com introdutores de ar: Poros com dimensões impercetíveis Areia: Poros com dimensões impercetíveis Superfície de corte Argila Expandida: Rugosa Areia: Lisa Areia: Lisa µm µm 31,52 % 15,73% µm 15,73% Ligação em ponte Ligação em ponte Estimativa da quantidade e dimensão dos poros no ligante Quantidade elevada de poros, a maioria conectados (denominados por vazios); Estimam-se dimensões médias entre 1-2 mm; Quantidade elevada de poros com dimensões 1µm (observados no MEV) Quantidade elevada de poros, a maioria conectados (denominados por vazios); Estimam-se dimensões médias entre µm; Quantidade elevada de poros com dimensões 1µm (observados no MEV) Indicador Portlandite/Calcite Grau de carbonatação médio (14) Grau de carbonatação elevado (9) Espessura do ligante e Percentagem de ligante em massa Ligação agregado/ligante a) argamassa I b) argamassa H c) argamassa F Ligação estreita de agregado Quantidade média de poros, a maioria conectados (denominados por vazios); Estimam-se dimensões médias entre 12 mm; Quantidade elevada de poros com dimensões 1µm (observados no MEV) Grau de carbonatação muito reduzido (25) d) argamassa G Figura 2. Secções tomográficas das argamassas de areia I, H, F e G 3.2. Tipo de agregado Comparando as três formulações simples C, D e E, com aerogel, argila expandida e cortiça expandida, respetivamente, observam-se diferenças muito significativas ao nível microestrutural, tendo em conta que todas se baseiam na mesma curva granulométrica e no mesmo traço volumétrico. A diferença mais significativa observa-se ao nível do volume de pasta ligante (diminui de 7

81 Mónica Gominho, Manuel F. C. Pereira, António Maurício, Inês Flores-Colen C para E), que por sua vez condiciona o afastamento entre partículas do agregado (aumenta de C para E). Outros aspetos distintivos, observados nas diferentes escalas de observação, são condicionados pelo tipo de ligação agregado-pasta ligante, muito dependentes da irregularidade da superfície dos agregados e do seu caráter mais ou menos hidrofóbico. As diferenças volumétricas da pasta ligante podem ser correlacionadas com a baridade do agregado ou seja pela massa de cimento introduzida na formulação (C-52,01%, D-51,22% e E-31,52%). Nas argamassas C e E as diferenças volumétricas não são muito significativas, contudo o arranjo das partículas de cortiça é mais compacto e mais homogéneo. A fragilidade do aerogel determina a existência de inúmeros fragmentos no seio da pasta ligante, o que afeta a curva granulométrica inicial, condicionando assim as características da pasta porosa (tamanho e distribuição de poros). Outro aspeto distintivo destas duas argamassas é a ligação pasta-agregado. No caso do aerogel a ligação dá-se através de superfícies muito regulares, observando-se por vezes destacamento das partículas de aerogel. No caso da cortiça, existe forte imbricação entre a pasta e as partículas, dado o caráter celular da superfície. Estas diferenças poderão condicionar fortemente as propriedades físicas destas argamassas. No caso da argamassa de argila expandida, o volume reduzido de pasta ligante forma uma camada fina sobre as partículas e concentra-se em regiões limitadas (Fig. 3a). Nesses pontos de contacto os cristais de ligante apresentam maior desenvolvimento. A configuração final do espaço poroso nas argamassas de argila expandida poderá estar também condicionada pelo efeito de sucção rápida da água neste tipo de agregado [21] Substituição de aerogel por argila ou cortiça expandidas A substituição de 40% de aerogel por argila expandida (A) ou granulado de cortiça (B) na argamassa de aerogel não parece modificar substancialmente o aspeto global das argamassas, onde as partículas se apresentam separadas por um volume significativo de pasta ligante. A mistura de aerogel e cortiça fornece o maior volume de pasta ligante, mas este é contrabalançado pelo aumento do tamanho dos poros de dimensão intermédia (Fig. 5a, b e c). No caso da mistura de aerogel e de argila expandida observa-se uma manutenção do volume da pasta ligante, mas um aumento dos poros de dimensão intermédia, aspeto que deverá estar relacionado com a redução da massa de cimento Composição da pasta ligante De um modo geral a presença de componentes cimentícios originais ou hidratados não é muito significativa, de acordo com a análise por DRX. Por sua vez, reconhece-se a formação de portlandite (Ca(OH)2) ou de carbonatos de cálcio (calcite e vaterite), em quantidades variáveis, como produtos intermédios ou de final da carbonatação do cimento. No caso das areias, observa-se uma relação direta entre o tipo de rede porosa e o grau de carbonatação. Este foi medido pela razão entre as reflexões mais importantes da portlandite e da calcite (carbonato mais significativo em todas as argamassas estudadas). Assim a existência de uma rede porosa mais aberta e desenvolvida promove as trocas gasosas envolvidas na carbonatação. Como visto anteriormente, a formação das estruturas mais porosas e abertas está dependente da incorporação de adjuvantes. Nas restantes argamassas, o menor grau de carbonatação observado (B e D) poderá estar dependente da maior retenção de água pela argila expandida e pela cortiça, limitando as trocas gasosas com o exterior. Em alguns casos (A, B, C e H, assim como nas argamassas industriais J e K) observa-se a formação limitada de vaterite, que deverá estar dependente das condições de ambientais de cristalização, mas cujo mecanismo não está completamente esclarecido. Os restantes componentes identificados estão relacionados com o tipo de agregado utilizado Comparação com as argamassas industriais As observações efetuadas a diversas escalas nestes tipo de argamassas mostram que estas têm formulação mais complexa, sendo possível identificar claramente alguns dos constituintes referenciados nas fichas técnicas de produto. Estas argamassas apresentam boa separação e dispersão dos agregados à semelhança das argamassas onde foi utilizado o aerogel. No caso da argamassa industrial de cortiça, o volume de pasta ligante (com cal hidráulica) é o maior de todo o conjunto analisado (Fig. 5d), facto que poderá estar relacionado com a massa de ligante (informação 8

82 Mónica Gominho, Manuel F. C. Pereira, António Maurício, Inês Flores-Colen não disponibilizada pelo fornecedor). A cortiça encontra-se intimamente ligada à pasta ligante devido ao preenchimento dos volumes celulares, o que poderá afetar positivamente o seu desempenho mecânico. Na argamassa com EPS, a espessura da pasta ligante é menor, que poderá estar relacionada com uma massa de ligante mais reduzida (informação não disponibilizada pelo fornecedor). Observam-se aí poros de grandes dimensões, cuja forma se adapta aos contornos das partículas de EPS (Fig. 5e). Devido às caraterísticas anteriores, as argamassas com EPS apresentam porosidade extremamente elevada (uma estimativa preliminar indica valores superiores a 80%) Sistematização tendo em conta a ligação das partículas de agregado Os parâmetros constantes nas Tabelas 3 e 4 permitem agrupar as argamassas tendo em conta as ligações das partículas de agregado, o que se reflecte na distribuição e arranjo das mesmas. Estabeleceram-se deste modo três categorias de argamassas: (1) com ligação em ponte, (2) com ligação estreita (proximidade) e (3) com ligação dispersa (afastamento) dos agregados. A ligação em ponte corresponde à ligação estabelecida entre partículas onde a área de contacto é reduzida e limitada a um determinado número de pontos. As argamassas que apresentam este tipo de ligação são a argamassa de argila expandida D e as duas argamassas de areia com tensioactivos I e F (Fig.3). Esta ligação aparenta ser forte (mais compacta), onde os cristais do ligante apresentam maior desenvolvimento e morfologia menos acicular (em forma de agulha). Nas imagens tomográficas esta zona dificulta a visualização dos limites da partícula, visto ser uma zona de grande compacidade e reduzida espessura. Na argamassa de argila expandida D os contornos são relativamente mais fáceis de identificar, devido à diferença de compacidade entre a pasta ligante e o agregado (Fig. 3a), no entanto o mesmo não sucede com as areias, que apresentam compacidade semelhante à pasta ligante (Fig. 3b). Nas imagens visualiza-se uma ligação contínua entre os agregados em determinados pontos, o que leva a percepcionar nestas argamassas um esqueleto sólido totalmente interligado. a) argamassa D b) argamassa I c) argamassa F Figura 3. Argamassas com ligação em ponte dos agregados (imagens Micro-CT e MEV) A ligação estreita dos agregados corresponde à ligação entre partículas realizada através de uma fina camada de pasta ligante. Esta ligação apresenta reduzida espessura (dezenas de mícron) e envolve todo o agregado. As argamassas com este tipo de ligação são as argamassas de areia H (sem adjuvantes e granulometria grossa) e a argamassa G (sem adjuvante e granulometria grossa) (Fig. 4). Os cristais que se formam no ligante desta ligação, geralmente apresentam morfologias aciculares ou tabulares alongadas (Fig. 4a-MEV). Nas imagens tomográficas observa-se uma superfície praticamente contínua de ligante a envolver as partículas. Por vezes, a proximidade dos grãos é tão elevada que se torna impossível distinguir os seus contornos (Fig.4b). a) argamassa H b) argamassa G Figura 4. Argamassas com ligação estreita dos agregados (imagens Micro-CT e MEV) A ligação dispersa dos agregados corresponde à ligação entre partículas realizada através de uma 9

83 Mónica Gominho, Manuel F. C. Pereira, António Maurício, Inês Flores-Colen camada espessa de ligante. Esta espessura é da ordem submilimétrica a milimétrica e constitui uma pasta sólida composta geralmente por microcristais aciculares e tabulares. Nas imagens tomográficas o contorno das partículas é visível e distinguível da pasta ligante, Contudo, em certos casos (ex. argamassas de granulado de cortiça expandida e EPS), é difícil fazer a distinção entre agregados e poros de dimensões maiores, dada a natureza muito porosa daqueles. Nas argamassas com agregados de menores dimensões (Fig 5a, 5b e 5c) a espessura não é tão significativa como nas argamassas com agregados maiores (Fig 5d e 5e). Este tipo de ligação em geral é coeso e envolve toda a partícula. a) argamassa C b) argamassa A c) argamassa B d) argamassa J e) argamassa K Figura 5. Argamassas com ligação dispersa dos agregados (imagens Micro-CT) 3.7. Sistematização tendo em conta o tipo de rede porosa Os parâmetros constantes nas Tabelas 3 e 4, alguns já discutidos, permitem agrupar as argamassas de acordo com a sua estrutura porosa. De um modo geral, as redes de poros interpartículas estão totalmente conectadas, mas o tamanho dos poros e a sua distribuição pode ser substancialmente distintos. De acordo com este parâmetro, as argamassas podem ser agrupadas em três tipos: (1) com rede porosa aberta; (2) com rede do tipo poro-canal; e (3) com rede microporosa contínua. A rede porosa aberta é caracterizada pela coalescência de poros de dimensões submilimétricas a milimétricas no espaço intersticial das partículas. As argamassas com este tipo de rede porosa são, a argamassa de argila expandida e as argamassas de areia com tensioativos. Estas três argamassas também são caracterizadas por apresentarem uma ligação por ponte entre os agregados, o que favorece a existência de vazios porque o ligante concentra-se em pequenos pontos (Fig.6). Este tipo de rede é bastante determinado pelo arranjo entre partículas, sendo por isso muito influenciado pela curva granulométrica do agregado. a) argamassa D b) argamassa I c) argamassa F Figura 6. Argamassas com rede porosa aberta (imagens Micro-CT) A rede porosa do tipo poro-canal é definida por um conjunto de poros ligados entre si através de canais de secção muito inferior ao diâmetro desses poros (Fig.7). Estes canais desenvolvem-se pelo facto do ligante não preencher todo o espaço entre os agregados. Os poros de maiores dimensões correspondem geralmente a bolhas de ar ou a espaços interpartículas não preenchidos pela pasta ligante. As argamassas que apresentam este tipo de rede possuem alguns poros no seu interior, mas não são necessariamente argamassas muito porosas. Nas argamassas com rede microporosa contínua, a pasta ligante envolve totalmente as partículas do agregado, perfazendo um volume considerável. As partículas encontram-se relativamente separadas entre si, através de um meio poroso muito fino e relativamente homogéneo, com os poros totalmente interconectados (Fig.8) 10

84 Mónica Gominho, Manuel F. C. Pereira, António Maurício, Inês Flores-Colen a) argamassa H b) argamassa G Figura 7. Argamassas com rede porosa do tipo poro-canal (imagens Micro-CT) a) argamassa E b) argamassa C c) argamassa A d) argamassa B e) argamassa J f) argamassa K 4. CONCLUSÕES Figura 8. Argamassas com rede microporosa contínua (imagens Micro-CT) A análise microestrutura das argamassas permitiu estudar a sua estrutura sólida e porosa, ao nível dos agregados, pasta ligante, interface agregado/ligante e espaço poroso. Através desta análise foi possível constatar as diferenças que ocorrem nas argamassas pelo tipo de agregado, granulometria e presença de adjuvantes. A metodologia proposta através de um conjunto de técnicas de observação (a diferentes escalas) e ainda ensaios de caraterização mineralógica possibilitou a identificação de vários parâmetros distintos: i) dimensão dos poros do agregado; ii) superfície de corte; iii) espessura do ligante e percentagem de ligante em massa a superfície de corte; iv) ligação de agregado/ligante; v) dimensão dos poros no ligante e estimativa da quantidade de poros; vi) indicador de carbonatação portlandite/calcite Os parâmetros anteriores permitiram distribuir as microestruturas das argamassas estudadas de acordo com o tipo de ligação entre as partículas dos agregados: (1) ligação em ponte ; (2) ligação estreita (proximidade); e (3) ligação dispersa (afastamento). Em relação ao tipo de rede porosa distinguiram-se as seguintes categorias: (1) rede porosa aberta; (2) rede do tipo porocanal; e (3) rede microporosa contínua. Estes grupos têm caraterísticas distintas, que deverão determinar o desempenho destas argamassas, tema que será desenvolvido em trabalhos futuros. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem à FCT e aos centros de investigação (CERIS e CERENA) do DECivil, IST; e também aos fabricantes de argamassas e de materiais: Weber, Gyptec, Amorim, Secil e Diasen. REFERÊNCIAS [1] A.E. Candeias, P. Nogueira, J. Mira o, A. Santos Silva, R. Veiga, M. Gil Casal, I. Ribeiro, A.I. Seruya, Characterization of ancient mortars: present methodology and future perspectives, Ext. Abst. of CERC3 Workshop on Chemistry in the Conservation of Cultural Heritage, EU-ARTECH, 4pp, 2006 [2] A. Vargas, A. Masuero, e A. Vilela, Estudo microestrutural e determinação do calor de hodratação em pastas de cimento Portland com pó de aciaria electrica (PAE), Revista Ambiente Construido, vol. 4, pp. 7-18,

85 Mónica Gominho, Manuel F. C. Pereira, António Maurício, Inês Flores-Colen [3] C. Costa, P. Carvalho, J. Bordado e A. Nunes, Estudo de argamassas de base cimentícia por microscopia electronica de varrimento, Ciência & Tecnologia dos Materiais, vol. 21, n.º 3/4, [4] D. Brandon & W. Kaplan, Microstructural Characterization of Materials, 2 a ed. England: John Wiley & Sons Ltd, ISBN [5] D.Silva, H. Roman, Caraterização microestrutural de pastas de cimento aditivas com polímeros HEC e EVA, Revista Ambiente Construído, vol. 2, pp , [6] E. Landis, E. Nagy, e D. Keane, Microstructure and fracture in three dimensions, Journal Engineering Fracture Mechanics, vol. 70, pp , [7] G. F. Voort, ASM Handbook: Metallography and Microstructure. United States of America : ASM International, vol. 9, ISBN: [8] G. Gottstein, What is a microstructure and why is it interesting?, 1st International Workshop on Software Solutions for ICME, Institute of Physical Metallurgy and Metal Physics, pp , [9] G. H. Jansen, Caraterização microestrutural e determinação de propriedades higrotérmicas de argamassas com adição de cinzas pesadas Florianópolis, Universidade Federal de Santa Catarina, Dissertação de Mestrado [10] G. Polito, A. Junior, e P. Brandão, Caraterização microestrutural da interface argamassa mista/bloco cerâmico, Revista Construindo, vol. 2, pp , [11] H. Elaqra, N. Godin, G. Penix et al., Damage evolution analysis in mortar, during compressive loading using acoustic emission and X-ray tomography: Effects of the sand/cement ratio, Journal Cement and Concrete Research, vol. 37, pp , [12] M. Lanzón, V. Cnudde, T. Kock, e J. Dewanckele X-ray microtomography (l-ct) to evaluate microstructure of mortars containing low density additions, Journal Cement & Concrete Composites, vol. 34, pp , [13] N. Burlion, D. Bernard, D. Chen, X-ray microtomography: Application to microstructure analysis of a cementitious material during leaching process, Journal Cement and Concrete Research, vol. 36, pp , [14] N. Heck, Introdução à engenharia metalúrgica. Rio Grande do Sul : Universidade Federal do Rio Grande do Sul, [Consult. 25 Abril. 2016]. Disponível na [15] P. K. Mehta, Hardened cement paste- microstructure and its relationship to properties, in Proceedings of 8 th International Congress on the Chemistry of Cement, Finep, Rio de Janeiro, Brazil, vol 1, [16] R. H. Vernon, Metamorphic Processes. 1 a ed. London: George Allen & Unwin, 1976, pp [17] S. Bragança & C. Bergmann, Microestrutura e propriedades de porcelanas, Jornal Cerâmica vol. 50, pp , [18] S. M. Marques, Estudo de Argamassas de Reabilitação de Edifícios Antigos. Aveiro: Universidade de Aveiro, Dissertação de Mestrado [19] T. Dijk, Macrostructures - An Interdisciplinary Study of Global Structures in Discourse, Interaction, and Cognition, New Jersey: Lawrence Erlbaum Associates, ISBN [20] V. Silva & J. Liborio, Estudo da microestrutura da interface argamassa/substractro de concreto através da microscopia electronica de varredura (MEV), in Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais, 2002, pp [21] J. Alexandre Bogas, António Maurício, M.F.C. Pereira, Microstructural analysis of Iberian expanded clay aggregates. Microscopy and Microanalysis, 2012; 18(5), pp

86 Argamassas 2016 Coimbra 16 e 17 de Junho II Simpósio de Argamassas e Soluções Térmicas de Revestimento DESEMPENHO DE ARGAMASSAS DE ISOLAMENTO TÉRMICO E NOVAS EXIGÊNCIAS DO REH Vasco Peixoto de Freitas 1 *, Cláudia Ferreira 2, Sara S. de Freitas 2, Pedro F. Pereira 2 1: Professor Catedrático do Departamento de Engenharia Civil da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto (FEUP) Rua Dr. Roberto Frias s/n; Porto vpfreita@fe.up.pt 2: Investigador(a) do CONSTRUCT LFC, Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto (FEUP) Rua Dr. Roberto Frias s/n; Porto cmiranda@fe.up.pt, sarafreitas@fe.up.pt e fpfp@fe.up.pt Palavras-chave: Argamassas de Isolamento Térmico, Fachadas, Exigências Térmicas, Patologias Resumo. Novas argamassas, com características térmicas, têm sido desenvolvidas com base em trabalhos de investigação que procuram caracterizar as suas propriedades. No entanto, é fundamental efetua a avaliação do desempenho do componente no seu conjunto para se poder prever eventuais patologias e avaliar a durabilidade da solução construtiva. Por outro lado, as novas exigências regulamentares no domínio da térmica alteraram substancialmente os valores máximos admissíveis do coeficiente de transmissão térmica superficial U para os elementos da envolvente opaca de edifícios de habitação, o que exige uma reflexão estratégica sobre a conceção e o dimensionamento de fachadas. Nesta comunicação far-se-á uma análise sobre a seleção exigencial de argamassas, as potenciais patologias e implicações das novas exigências regulamentares face às fachadas com argamassas de isolamento térmico. O presente estudo permitirá concluir que a utilização deste tipo argamassas deve seguir uma metodologia de seleção exigencial, dando particular importância à avaliação das suas propriedades mecânicas e higrotérmicas, com o objetivo de se evitar comportamentos patológicos. Em reabilitação, a utilização deste tipo de argamassas por forma a cumprir as novas exigências regulamentares, deve também ser ponderada, pois pode implicar espessuras inaceitáveis.

87 Vasco Peixoto de Freitas, Cláudia Ferreira, Sara S. de Freitas, Pedro F. Pereira 1. INTRODUÇÃO No passado, a aplicação das argamassas era efetuada de forma empírica, baseada na experiência e na transferência do conhecimento de geração em geração. O estudo científico aprofundado das argamassas, dos materiais que as constituem e da sua composição e propriedades iniciou-se apenas nas últimas décadas do século XX. A industrialização da construção alterou profundamente o paradigma, impondo uma crescente preocupação com a racionalização dos custos e o tempo de execução das obras. Como resposta a estas questões foi desenvolvida uma tecnologia para produção industrial de argamassas, sendo o doseamento e mistura dos componentes secos realizados em fábrica, assegurando assim o controlo da qualidade do seu fabrico. A aplicação de argamassas leves, com características de isolamento térmico em fachadas é recente, pelo que é fundamental avaliar as suas propriedades físicas, mecânicas, higrotérmicas, nomeadamente a sua estabilidade dimensional, bem como a sua contribuição para dar resposta, em reabilitação, às novas exigências do Regulamento de Desempenho Energético dos Edifícios de Habitação REH. Por outro lado, para evitar o aparecimento de patologias é fundamental a definição de exigências e de níveis de desempenho por parte do projetista, em função da aplicação, que obriga à compatibilização, dimensionamento e pormenorização dos diferentes materiais que constituem os sistemas, pelo que só uma abordagem exigencial contribui para assegurar a qualidade e a durabilidade. A questão crucial é a de saber se é possível especificar, para fachadas existentes, uma argamassa pré-doseada de isolamento térmico cujo desempenho e durabilidade sejam adequados, satisfazendo as exigências do REH. Os objetivos desta comunicação são os seguintes: - Refletir sobre a seleção exigencial de argamassas de isolamento térmico; - Avaliar as novas exigências do REH para reabilitação de fachadas existentes; - Equacionar a variação dimensional de argamassas de isolamento térmico e eventuais patologias; - Avaliar a possibilidade de aplicação deste tipo de material na reabilitação de fachadas. 2. A SELEÇÃO EXIGENCIAL DE ARGAMASSAS É POSSÍVEL? A definição de exigências e de níveis de desempenho é efetuada através da normalização que conduz à marcação CE das argamassas e dos seus materiais constituintes. As aplicações das argamassas são diversas, no entanto, os requisitos exigidos estão intimamente ligados com a sua utilização, no exterior ou no interior e com o tipo de reboco [1]. Foi realizada uma pesquisa sobre trabalhos nesta área [2][3][4][5][6][7][8][9], com o objetivo de listar todas as propriedades de uma argamassa endurecida que se consideram mais importantes para a sua caracterização. Na Tabela 1 apresenta-se uma listagem das propriedades mais relevantes para caracterização de argamassas, indicam-se valores de referência e limite para cada propriedade e as normas de ensaio que permitem a sua quantificação. 2

88 Vasco Peixoto de Freitas, Cláudia Ferreira, Sara S. de Freitas, Pedro F. Pereira Propriedades FÍSICAS Tabela 1. Propriedades relevantes na caracterização de uma argamassa. Valores de referência e limite CP 1) CH 1) CA 1) Retração (mm/m)? MECÂNICAS Resistência à compressão (MPa) 0,4 1,5 Resistência à flexão (MPa) - Aderência por arrancamento (MPa) Módulo de elasticidade dinâmico (MPa) HIGROTÉRMICAS Coeficiente de dilatação térmica linear (cm/cm/ºc) Condutibilidade térmica (W/m.K) Variações dimensionais com humidade (mm/m) Coeficiente de absorção de água por capilaridade (C) (kg/m 2.min 0,5 ) - 0,3 - rotura adesiva 0,08 - rotura adesiva?? 0,1 classe T1 0,2 classe T2? 0,4 classe W1 0,2 classe W2 C x Sd < 0,1 (Sd = µ x e) Evaporação de água (kg/m 2 )? Fator de resistência à difusão (µ) 15 C x Sd < 0,1 (Sd = µ x e) Observações Valores muito variáveis com a composição Requisito EN dependente da classificação da argamassa EN indica norma de ensaio sem limitar valor EN indica norma de ensaio sem limitar valor Requisito DTU 26.1 (1990) para rebocos de cimento, cal e cal/gesso Requisito ETAG004 para sistemas de isolamento térmico pelo exterior Valores muito variáveis com a composição Não existem valores para argamassas Requisito EN para argamassas térmicas Não existem valores de referência ou limite para argamassas Norma de ensaio 2) EN EN EN EN ETAG004 2) EN 1745 Requisito EN EN Relação obtida em estudo de argamassas [10] Não existem valores de referência ou limite para argamassas Requisito EN aplicável a rebocos exteriores Relação obtida em estudo de argamassas [10] EN ISO ) EN EN ISO ) CP - Argamassa de cimento Portland; CH - Argamassa de cal hidráulica; CA - Argamassa de cal aérea 2) Existem metodologias definidas por diferentes Laboratórios A análise dos valores apresentados na Tabela 1 permite concluir o seguinte: - As exigências normativas são, na maior parte dos casos, ao nível da classificação e não na imposição de valores limite para um desempenho mínimo ou níveis de qualidade. Apenas caracterizam o desempenho inicial das argamassas, nunca avaliando o seu decaimento durante a sua vida útil; - A seleção exigencial de argamassas de isolamento térmico deve ser seguida embora ainda não seja possível a sua aplicação por falta de informação. 3

89 Vasco Peixoto de Freitas, Cláudia Ferreira, Sara S. de Freitas, Pedro F. Pereira 3. EXIGÊNCIAS DO REH PARA FACHADAS A Diretiva Europeia sobre o Desempenho Energético dos Edifícios (EPBD) visava enquadrar a forma como os diferentes países deveriam tornar os seus edifícios mais eficientes, do ponto de vista energético. No entanto, a transposição da diretiva não pode deixar de ter em atenção a realidade climática, económica e cultural de cada país e de cada região. Em Portugal, dos 3,5 milhões de edifícios existentes, cerca de 2,5 milhões foram construídos antes de 1990, ano da publicação do primeiro Regulamento das Características de Comportamento Térmico de Edifícios RCCTE, antes do qual a aplicação de materiais de isolamento térmico era praticamente inexistente, pelo que os valores dos coeficientes de transmissão térmica eram muito elevados. O investimento no setor dos edifícios já teve uma inflexão que só pode conduzir a um maior investimento na reabilitação. Em alguns países europeus atinge cerca de 50% do investimento total do setor. Nesta fase de transição de paradigma passagem da construção nova para a reabilitação é imprescindível que os regulamentos atendam à especificidade da reabilitação, caso contrário passam a ser perturbadores e não orientadores das melhores práticas, como desejável. Só uma regulamentação específica para a reabilitação, quer para os edifícios antigos, quer para os edifícios de estrutura porticada de betão armado, construídos entre 1960 e 1990, pode dar resposta adequada ao problema da reabilitação dos edifícios existentes. Esse instrumento não existe e deve ser publicado tão breve quanto possível (2016/2017) por forma a evitar que a flexibilização regulamentar introduzida pelo RERU Regulamento Excecional de Reabilitação Urbana (2014), cuja utilidade se compreendia dada a necessidade de incentivar a reabilitação e desbloquear os constrangimentos inerentes à regulamentação existente desenhada para a construção nova, possa conduzir, por um longo período (até 2020), à reabilitação de edifícios cuja qualidade e desempenho em serviço sejam muito dependentes da qualificação dos técnicos envolvidos. Quando se equacionam os valores máximos admissíveis do coeficiente de transmissão térmica, necessários para o cumprimento dos requisitos energéticos a partir de 31 de dezembro de 2015, definidos pela Portaria 379-A/2015 de 22 de Outubro para as paredes (Tabela 2), não se pode deixar de questionar qual a sua fundamentação objetiva. Sabe-se que em Portugal a prática de utilização dos edifícios não é a de aquecimento contínuo, pelo que temos de ser muito criteriosos e inteligentes para entender que o modelo que é válido para os países com elevado consumo de energia não se aplica à nossa realidade climática, cultural e económica. Assim sendo, em Portugal, tem de se optar por soluções que considerem, sobretudo, o conforto passivo e o isolamento térmico da envolvente, fundamentadas sempre por critérios técnicos e económicos. A materialização de valores apresentados na Tabela 2 (U da ordem de 0,35 a 0,5 W/m 2.ºC para fachadas objeto de reabilitação) não é possível sem muito fortes espessuras de isolamento térmico, o que se traduz numa maior complexidade construtiva e consequentes patologias de caráter higrotérmico (aumento do risco de condensações no interior dos elementos construtivos e na superfície exterior das fachadas). Devemos questionar se em edifícios a serem reabilitados cujas famílias não aquecem, por razões económicas ou culturais, se justifica a aplicação de tão fortes espessuras de isolamento térmico, cujo resultado prático será um acréscimo mínimo na temperatura interior, no inverno, e um substancial aumento da temperatura no verão, quando se utilizam técnicas de isolamento pelo interior que reduzem a inércia térmica. A eficiência energética merece toda a atenção, por razões ambientais e de sustentabilidade, mas não se pode deixar de ter em consideração que o aquecimento contínuo exige um forte isolamento térmico, mas o mesmo já não é válido para edifícios que não gastam a energia necessária para o conforto contínuo. Refira-se que em Portugal, de acordo com os dados publicados pelo INE/DGEG Inquérito ao Consumo de Energia no Sector Doméstico (2010), o consumo de energia para aquecimento era inferior a 4% do consumo total (Figura 1). Recomenda-se, por isso, que as exigências crescentes de isolamento da envolvente não obriguem a mais do que o necessário, sem esquecer que envolventes superisoladas contribuem para o desconforto de verão. 4

90 Vasco Peixoto de Freitas, Cláudia Ferreira, Sara S. de Freitas, Pedro F. Pereira Tabela 2. Coeficientes de transmissão térmica superficiais máximos admissíveis de elementos opacos, a partir de 31 de dezembro de 2015, definidos pela Portaria 379-A/2015 de 22 de outubro. Umáx [W/(m 2.ºC)] Zona corrente da envolvente Portugal Continental Elementos opacos Em contacto com o exterior ou com espaços não verticais úteis com coeficiente de redução de perdas btr >0,7 Elementos opacos horizontais Regiões Autónomas Zona Climática A partir de 31 de dezembro 2015 I1 I2 I3 0,50 0,40 0,35 0,40 0,35 0,30 Zona corrente da envolvente A partir de 31 de dezembro 2015 I1 I2 I3 Elementos opacos Em contacto com o exterior ou com espaços não verticais 0,70 0,60 0,45 úteis com coeficiente de redução de perdas btr >0,7 Elementos opacos horizontais 0,45 0,40 0,35 Nota 1: Segundo a portaria, os requisitos indicados na presente tabela, poderão ser progressivamente atualizados até 2020, por forma a incorporar estudos referentes ao custo-benefício dos mesmos, bem como aos níveis definidos para os edifícios de necessidade de energia quase-nulas. Figura 1. Dados publicados pelo INE/DGEG Inquérito ao Consumo de Energia no Sector Doméstico (2010) que evidenciam que o aquecimento representa menos do que 4% da energia total consumida. 4. VARIAÇÃO DIMENSIONAL DE ARGAMASSAS DE ISOLAMENTO TÉRMICO E COMPORTAMENTO PATOLÓGICO A durabilidade das soluções de reabilitação energética de fachadas é decisiva na continuidade das tecnologias adotadas, pelo que a previsão dos comportamentos patológicos deve ser avaliada tendo por base as propriedades mecânicas e higrotérmicas das argamassas de isolamento térmico. Sabe-se que a otimização do valor da condutibilidade térmica conduz a uma diminuição das propriedades mecânicas e exige uma avaliação da sua estabilidade dimensional ao longo do tempo. De acordo com os resultados da medição da variação dimensional de uma argamassa de isolamento térmico, efetuada no Laboratório de Física das Construções da FEUP, verifica-se que podem ocorrer retrações da ordem dos 6 mm/m na primeira fase de vida (Figura 2). 5

91 Vasco Peixoto de Freitas, Cláudia Ferreira, Sara S. de Freitas, Pedro F. Pereira 0,0% ε (%) -0,1% -0,2% -0,3% -0,4% -0,5% -0,6% Provete 1 - dim1 Provete 1 - dim2 Provete 2 - dim1 Provete 2 - dim2-0,7% Tempo (dias) Figura 2. Variação dimensional de uma argamassa de isolamento térmico na primeira fase de vida. Variações dimensionais da ordem de 6 mm/m potenciam o aparecimento de fissuração e a consequente perda de estanquidade da fachada. Por outro lado, devem ser tidas em consideração as solicitações reversíveis de carácter térmico, resultantes das variações de temperatura e de radiação solar que podem conduzir a T superiores a 40ºC (Figura 3). Quando se preconizam elevadas espessuras de argamassa de isolamento térmico vão gerar-se, na espessura da argamassa, gradientes de temperatura consideráveis. Atendendo a que o coeficiente de variação térmica linear das argamassas leves é muito superior ao do suporte vão produzir-se deformações e tensões que potenciam fissuração de acordo com o mecanismo ilustrado na Figura 4. a) b) Figura 3. Perfil de temperatura em regime dinâmico da fachada com argamassa de isolamento térmico: a) verão; b) inverno. 6

92 Vasco Peixoto de Freitas, Cláudia Ferreira, Sara S. de Freitas, Pedro F. Pereira Arrefecimento do sistema Figura 4. Princípio do mecanismo de fissuração da argamassa de isolamento térmico que pode ser estudado com modelos termomecânicos. A especificação exigencial de argamassas de isolamento térmico é crucial para assegurar a sua durabilidade. Sendo imprescindível quantificar o coeficiente de dilatação térmica linear e a variação dimensional do material nos primeiros dias após a sua aplicação, visando prever comportamentos patológicos. 5. DIMENSIONAMENTO DA ESPESSURA DE ARGAMASSAS DE ISOLAMENTO TÉRMICO PARA SATISFAÇÃO DAS EXIGÊNCIAS DO REH A pergunta para a qual pretendemos contribuir para dar uma resposta objetiva é a seguinte: Qual a espessura de argamassa de isolamento térmico para que fachadas existentes reabilitadas satisfaçam as novas exigências do REH? Caso as fachadas existentes tenham coeficientes de transmissão térmica - U que variem entre 1 e 2,5 W/m 2.ºC, situação corrente dos edifícios construídos antes de 1990, e admitindo que as argamassas de isolamento térmico apresentam coeficientes de condutibilidade térmica que variam entre 0,05 a 0,2 W/m.ºC [11], as espessuras necessárias de argamassa de isolamento térmico encontram-se quantificadas na Tabela 3. Tabela 3. Dimensionamento da espessura de argamassa de isolamento térmico para satisfazer as exigências do REH Zona Climática I2. Parede Existente Exigências REH Dimensionamento UPExistente [W/m 2.ºC] RPExistente [m 2.ºC/W] UMáx I2 [W/m 2.ºC] RMín I2 [m 2.ºC/W] R I2 [m 2.ºC/W] e [m] λ = 0,05 [W/m.ºC] e [m] λ = 0,2 [W/m.ºC] 1,00 1,00 0,40 2,50 1,50 0,08 0,30 1,50 0,67 0,40 2,50 1,83 0,09 0,37 2,00 0,50 0,40 2,50 2,00 0,10 0,40 2,50 0,40 0,40 2,50 2,10 0,11 0,42 7

93 Vasco Peixoto de Freitas, Cláudia Ferreira, Sara S. de Freitas, Pedro F. Pereira A interpretação dos valores obtidos permite afirmar o seguinte: - Em reabilitação, a utilização exclusiva de argamassas de isolamento térmico, para satisfazer as exigências mínimas regulamentares, em edifícios existentes, conduz a espessuras muito elevadas, superiores a 10 cm, podendo atingir dezenas de centímetros; - Não se recomendam elevadas espessuras de argamassas de isolamento térmico pois potenciam o risco de fissuração; - A variação dimensional de argamassas deve ser avaliada. 6. CONCLUSÕES As principais conclusões desta comunicação são as seguintes: - A aplicação de argamassas leves, com características de isolamento térmico, para rebocos é recente, pelo que é fundamental avaliar as suas propriedades mecânicas, higrotérmicas, estabilidade dimensional e a sua contribuição para dar resposta em reabilitação às novas exigências do REH Regulamento de Desempenho Energético dos Edifícios de Habitação; - A seleção exigencial de argamassas de isolamento térmico deve ser seguida embora ainda não seja possível a sua aplicação na prática por falta de informação; - A materialização de valores de U máximos da ordem de 0,35 a 0,4 W/m 2.ºC para fachadas, a partir de 31 de dezembro de 2015, não é possível sem muito fortes espessuras de isolamento térmico que se traduz numa maior complexidade construtiva e consequentes patologias de caracter higrotérmico; - Recomenda-se que as exigências crescentes de isolamento da envolvente, nomeadamente em reabilitação, não obriguem a mais do que o necessário, sem esquecer que envolventes superisoladas contribuem para o desconforto de verão; - Considera-se que a previsão dos comportamentos patológicos deve ser avaliada tendo por base as propriedades mecânicas e higrotérmicas das argamassas de isolamento térmico. Sabe-se que a otimização do valor da condutibilidade térmica conduz a uma diminuição das propriedades mecânicas e exige uma avaliação da sua estabilidade dimensional ao longo do tempo; - Os resultados da medição da variação dimensional de uma argamassa de isolamento térmico, efetuada no Laboratório de Física das Construções da FEUP, mostram que podemos ter retrações da ordem dos 6 mm/m; - Quando se preconizam elevadas espessuras de argamassa de isolamento térmico vão gerarse, na espessura da argamassa, gradientes de temperatura consideráveis, que atendendo ao coeficiente de variação térmica linear das argamassas ser muito superior ao do suporte geram deformações e tensões que potenciam o risco de fissuração; - Em reabilitação, a utilização apenas de argamassas de isolamento térmico, para satisfazer as exigências mínimas regulamentares, conduz a espessuras muito elevadas, superiores a 10 cm, podendo atingir dezenas de centímetros, o que é impossível na prática; - Os novos valores máximos admissíveis de U para paredes em reabilitação não são razoáveis e não possuem fundamentação técnica e económica. 8

94 Vasco Peixoto de Freitas, Cláudia Ferreira, Sara S. de Freitas, Pedro F. Pereira AGRADECIMENTOS Os autores gostariam de agradecer à FCT pelo suporte financeiro através da bolsa de doutoramento SFRH/BD/85838/2012 e da bolsa de investigação CONSTRUCT ECI/ REFERÊNCIAS [1] CEN, NP EN Especificação de argamassas para alvenarias. Parte 1: Argamassas para rebocos interiores e exteriores. Instituto Português da Qualidade, [2] M. Veiga, Comportamento de argamassas de revestimento de paredes. Contribuição para o estudo da sua resistência à fendilhação, Tese de Doutoramento, Departamento de Engenharia Civil, Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, Porto, [3] S. Ribeiro, Argamassas cimentícias modificadas com adjuvantes poliméricos. Composição e características, Tese de Doutoramento, Departamento de Engenharia Civil, Instituto Superior Técnico da Universidade Técnica de Lisboa, Lisboa, [4] M. Rodrigues, Argamassas de revestimento para alvenarias antigas. Contribuição para o estudo da influência dos ligantes, Tese de Doutoramento em Engenharia Civil na especialidade de Reabilitação do Património Edificado, Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa, Lisboa, [5] A. Mota Miranda, Influência da proximidade do mar em estruturas de betão, Dissertação de Mestrado, Departamento de Engenharia Civil, Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, Porto, [6] P. Silva, Argamassas de reparação, Dissertação de Mestrado em Engenharia Civil Especialização em Materiais e Processos de Construção, Departamento de Engenharia Civil, Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, Porto, [7] M. Margalha, Ligantes aéreos minerais. Processos de extinção e o factor tempo na sua qualidade, Tese de Doutoramento, Instituto Superior Técnico da Universidade Técnica de Lisboa, Lisboa, [8] M. Duriez, e J. Arrambide, Noveaux traité de matériaux de construction. Tome I Granulats Ciments Bétons. Constitution et téchniques générales d emploi. Paris, França: Dunod, [9] A. Sousa Coutinho, Fabrico e propriedades do betão Volume 1. Lisboa, Laboratório Nacional de Engenharia Civil, [10] H. M. Künzel, H. Künzel, e A. Holm, Rain Protection of Stucco Facades in Performance of Exterior Envelopes of Whole Buildings IX International Conference, Clearwater, Florida, USA, 2004, pp [11] V. P. de Freitas et al. Relatório Técnico Final Projeto SISTEMAS DE PAREDES Nº do Projeto: FCOMP FEDER

95 Argamassas 2016 Coimbra 16 e 17 de Junho II Simpósio de Argamassas e Soluções Térmicas de Revestimento 3. Argamassas Sustentáveis ID03 ID11 ID14 ID15 ID16 ID19 ID22 ID27 ID32 ID35 Alvenarias de blocos de terra - caracterização das argamassas de assentamento Daniel Ribeiro, Paulina Faria, Vítor Silva Argamassas com resíduos da indústria de compósitos de polímeros com fibras: estado da arte e avaliação do seu comportamento mecânico Catarina Brazão Farinha, Jorge de Brito, Maria do Rosário Veiga Evaluation of sand replacement into tempered glass waste in mortar for decorative coating monolayer Luiz G. M. Souza, Eriem A. M. Azevedo, Sandra M. Lima, Lenilson X. F. Oliveira Rebocos de terra: influência da adição de gesso e da granulometria da areia José Lima, Débora Correia, Paulina Faria Análise experimental da influência de agregados reciclados provenientes de RCD no desempenho de argamassa de cal aérea Rita I. C. Santos, Fernando F. S. Pinho, Vítor M. D. Silva Avaliação de uma argamassa-cola C2S ao nível da valorização de resíduos e reciclagem no fim de vida Ana Ministro, Victor M. Ferreira, Helena Paiva, Pedro Sequeira, Luís Silva Argamassa de reboco com uso de agregados finos de betão reciclado Tiago Alves Morais, Antônio Eduardo Bezerra Cabral Avaliação do estado endurecido de argamassas de revestimento em função da variação do consumo de cimento Roberto Cesar de Oliveira Romano, Marcel Hark Maciel, Heitor Montefusco Bernardo, Gabriela Simões Soares, Maria Alba Cincotto, Rafael Giuliano Pileggi Reutilização do resíduo de gesso na construção civil Lucas F. Krug, Giovani M. Apolinário,Luciana M. Cardoso Argamassa de revestimento com a adição de fibra de algodão proveniente da estonagem de jeans

96 Argamassas 2016 Coimbra 16 e 17 de Junho II Simpósio de Argamassas e Soluções Térmicas de Revestimento Sarah H. Lopes da Silva, Marienne R. M. M. Costa, Paulo S. O. Resende, Marília V. O. Santana, Janaína G. Araújo, Divino G. L. Pinheiro ID45 Aproveitamento de resíduos para integração em argamassas de revestimento Isabel Torres, Gina Matias

97 Argamassas 2016 Coimbra 16 e 17 de Junho II Simpósio de Argamassas e Soluções Térmicas de Revestimento ALVENARIAS DE BLOCOS DE TERRA - CARACTERIZAÇÃO DAS ARGAMASSAS DE ASSENTAMENTO Daniel Ribeiro 1*, Paulina Faria 1,2, Vítor Silva 1 1: Dep. Eng. Civil, FCT, Universidade NOVA de Lisboa Caparica dds.ribeiro@campus.fct.unl.pt, paulina.faria@fct.unl.pt, vmd.silva@fct.unl.pt 2: CEris Civil Engineering Research and Innovation for Sustainability, IST, Univ. Lisboa Lisboa, Portugal Palavras-chave: Terra, Bloco, Argamassa, Alvenaria, Caracterização Resumo. A terra foi dos primeiros materiais de construção utilizados, uma vez que a construção com este material surgiu com as primeiras sociedades agrícolas. Utilizada durante milénios, caiu em desuso durante o século XX com o desenvolvimento de novas técnicas construtivas realizadas com base em cimento. A utilização de materiais provenientes do próprio local de produção e construção ou de zonas próximas permite reduzir consumos energéticos e correspondentes libertações de CO2 em transportes. Por outro lado a preparação da terra para ser utilizada também não implica elevados consumos energéticos, uma vez que se baseia apenas numa escavação, destorroamento e homogeneização. A terra de escavação é classificada como resíduo de escavação; assim, a sua aplicação na construção resulta numa redução dos custos e dos consumos para transporte até entidades de gestão de resíduos e sua gestão como resíduo. Um bloco de terra pode não conter qualquer adição de ligante ou conter apenas uma percentagem baixa (sempre inferior a 50% da utilizada para a produção de betão para blocos). Nas alvenarias de blocos de terra estes são normalmente interligados através de argamassas, com as quais têm de ser compatíveis fisicamente e mecanicamente. Todas estas questões merecem atualmente um grande interesse com vista a uma maior ecoeficiência da construção. No entanto, a variedade existente na composição dos solos dificulta a normalização da construção com terra, havendo necessidade de um maior conhecimento das características deste tipo de construção e dos materiais de terra utilizados. Recentemente tem sido dedicado a este tipo de construção um maior interesse por parte da indústria e comunidade científica. Nos países mais desenvolvidos, como é o caso da Alemanha, este interesse levou à publicação de normas que definem os requisitos e ensaios que as argamassas de assentamento de terra, os blocos de terra e os rebocos de terra, sem qualquer estabilização química, devem cumprir para poderem ser aplicados. Neste artigo apresentam-se os requisitos e os métodos de ensaio que a norma alemã define para argamassas de assentamento de terra e uma comparação com a norma europeia para argamassas de assentamento. Para validação apresenta-se a caracterização de uma argamassa de assentamento de terra estabilizada produzida em condições de laboratório na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade NOVA de Lisboa. São apresentados e discutidos os resultados para a argamassa em estudo, procurando classificá-la de acordo com as normas e comparados os resultados com os obtidos por outros autores em estudos anteriores, salientando os principais requisitos de uma argamassa de assentamento.

98 Daniel Ribeiro, Paulina Faria, Vítor Silva 1. INTRODUÇÃO O uso de terra como material de construção surgiu há milhares de anos, não sendo consensual o período exato em que tal aconteceu. No entanto, é possível afirmar, com alguma segurança, que este tipo de construção teve início com as primeiras sociedades agrícolas que datam de a a.c. [1]. Estima-se que atualmente cerca de 30% da população mundial habita edifícios construídos com terra [2]. O constante aumento do custo energético de materiais de construção mais tradicionais, como o tijolo cerâmico e o cimento, levou a uma renovação do interesse na construção em terra, já que a utilização deste recurso permite reduzir os consumos energéticos relativos ao transporte, por ser possível utilizar terra do próprio local de construção, e relativos à produção, já que se trata de um simples processo de escavação, destorroamento e homogeneização. As alvenarias com blocos de terra comprimida, estabilizados através da adição de uma baixa percentagem de ligante ou não estabilizados, apresentam um elevado potencial para melhorar o conforto higrotérmico e acústico, criando espaços mais acolhedores e saudáveis para os ocupantes. Os blocos são normalmente interligados através de uma argamassa de assentamento que deve ser compatível física e mecanicamente. Normalmente a argamassa mais compatível apresenta uma composição idêntica à do próprio bloco. A estabilização das argamassas com baixas percentagens de ligante permite melhorar os seus comportamentos mecânico e face à água, aumentando a sua durabilidade. O recurso a terra proveniente do próprio local de construção levou a uma adaptação da construção em função da localização geográfica, do clima, dos equipamentos e tipo de solo disponível. Assim, a variabilidade da terra utilizada dificulta a normalização dos produtos de construção com terra, sendo no entanto necessário existir uma maior caracterização destes tipos de materiais. A renovação do interesse pela construção em terra, nomeadamente o recurso a alvenaria de blocos de terra comprimida interligados por argamassa de assentamento com base em terra, tem sido objeto de estudo e aplicação em muitos países desenvolvidos do mundo. Em 2013, a Alemanha publicou a norma DIN [3] relativa aos termos, definições, requisitos e métodos de ensaio de blocos de terra não estabilizados e a norma DIN [4] que refere os termos, definições, requisitos e métodos de ensaio para argamassas de assentamento de terra não estabilizadas. Por se tratar de uma norma recente e apenas publicada em língua alemã, neste artigo apresentam-se os requisitos e os métodos de ensaio que a norma define para argamassas de assentamento de terra, a relação com a norma europeia para argamassas de assentamento e a caraterização de uma argamassa de assentamento de terra estabilizada produzida em condições de laboratório na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade NOVA de Lisboa. São apresentados e discutidos os resultados para a argamassa em estudo, procurando classificá-la de acordo com a norma DIN [4] e comparar os resultados com os obtidos por outros autores em estudos anteriores. 2. A NORMA DIN De acordo com a norma DIN [4] as argamassas de assentamento de terra devem ser analisadas quanto à retração linear, massa volúmica no estado endurecido, resistência à compressão e ao corte, resistência à difusão de vapor de água, condutibilidade térmica, comportamento ao fogo e, no caso de se suspeitar da existência de sais prejudiciais em quantidades que possam provocar degradação da argamassa, a norma indica que deve ser realizado um ensaio para determinação do teor em sais do produto pré-doseado das argamassas de terra. Para a realização de grande parte dos ensaios a norma DIN [4] remete para normas já existentes de caracterização de argamassas. 2

99 Daniel Ribeiro, Paulina Faria, Vítor Silva 2.1. Teor em sais Tendo em conta os possíveis efeitos prejudiciais de quantidades excessivas de sais a DIN [4] define valores limite que a argamassa deve respeitar. Desta forma a argamassa não deve apresentar valores superiores a 0,02 M.-% de nitratos, 0,10 M.-% de sulfatos e 0,08 M.-% de cloretos. Além disso, a norma [4] impõe que o conteúdo total de qualquer sal não pode exceder 0,12 M.-% Preparação da argamassa, caracterização no estado fresco e provetes Segundo a norma DIN [4] as argamassas de terra a caracterizar devem ser preparadas de acordo com o referido na norma europeia EN [5]. A amassadura deve ser feita com recurso a um equipamento de amassadura mecânico seguindo o seguinte procedimento: colocação de água no recipiente de amassadura; introdução de sólidos durante 30 segundos sob amassadura constante por parte do equipamento; 30 segundos adicionais de amassadura a que se segue um período de repouso de 5 minutos; por fim amassadura por mais 30 segundos. A quantidade de água deve ser ajustada pelo produtor de modo a cumprir o espalhamento definido na norma. A DIN [4] define que a argamassa de assentamento no estado fresco deve possuir massa volúmica superior a 1,2 kg/dm 3 e consistência por espalhamento, determinada segundo a norma EN [6], de 175±5 mm. A mesma norma define que devem ser produzidos provetes prismáticos de dimensões 40x40x160 [mm], realizados de acordo com a norma europeia EN [7]. Em ensaios específicos são ainda definidos outros tipos de provetes. As propriedades de uma argamassa resultam da média de todos os provetes ensaiados Retração linear por secagem Para determinar a retração linear por secagem, três provetes prismáticos devem ser colocados em câmara condicionada a 23±5 C e 50±15% de humidade relativa (HR) até atingirem massa constante. A medição é feita com recurso a uma craveira no comprimento do prisma, a meiaaltura. Os resultados de retração resultam da redução de comprimento, em percentagem, em relação ao comprimento inicial do molde. A DIN [4] define que a retração linear por secagem deve ser apresentada com uma casa decimal, em percentagem. A DIN [4] define que a retração linear para argamassas de terra não deve ser superior a 2,5% embora considere que para argamassas de terra reforçadas com fibras a retração possa assumir valores até 4% Massa volúmica no estado endurecido Para determinação da massa volúmica, três provetes prismáticos devem ser colocados em câmara condicionada a 23±5 C e 50±15% de HR até atingirem massa constante (variação de massa em 24h inferior a 0,1%). Com recurso a uma craveira, são medidas as dimensões dos provetes ao centro de cada face e determinada a massa com a utilização de uma balança com precisão mínima de 0,1 g. A massa volúmica no estado endurecido resulta da relação entre a massa e o volume exterior dos provetes. A DIN [4] define que os valores individuais de massa volúmica devem ser arredondados a duas casas decimais e expressos em kg/dm 3. A massa volúmica da argamassa deve ser arredondada a duas casas decimais, podendo ser classificada, segunda a norma [4], de acordo com a Tabela 1 em classes de massa volúmica. Segundo a DIN [4] as argamassas para paredes estruturais devem pertencer no mínimo à classe 1,6. As argamassas de assentamento que pertençam às classes compreendidas entre 0,9 e 1,2 podem ser designadas pelo fabricante como argamassas leves. 3

100 Daniel Ribeiro, Paulina Faria, Vítor Silva Tabela 1. Classes de massa volúmica de argamassas de assentamento de terra (com base em [4]). Classes de Massa Volúmica Massa Volúmica média [kg/dm 3 ] 0,9 0,80 a 0,90 a 1,0 0,91 a 1,00 a 1,2 1,01 a 1,20 b 1,4 1,21 a 1,40 b 1,6 1,41 a 1,60 b 1,8 1,61 a 1,80 b 2,0 1,81 a 2,00 b 2,2 2,01 a 2,20 b a Desvio padrão de ± 0,05 kg/dm 3. b Desvio padrão de ± 0,10 kg/dm Resistência à compressão e ao corte A DIN [4] define que o ensaio de resistência à compressão deve ser realizado de acordo com a EN [7] a um mínimo de três provetes que, através da quebra central ou corte, resultam em 6 provetes (meios prismas) de ensaio. Os resultados devem ser expressos em N/mm 2, arredondados a uma casa decimal. As argamassas de assentamento para paredes resistente devem ter uma resistência à compressão mínima de 2 N/mm 2, sendo aceitáveis valores inferiores noutros tipos de aplicação. Segundo a DIN [4] o ensaio de resistência ao corte deve seguir a norma EN [8]. São produzidos provetes de ensaio constituídos por três fiadas de blocos de silicato de cálcio interligados com a argamassa em ensaio. No ensaio são aplicadas pré-cargas verticais de 0,05 N/mm 2, 0,10 N/mm 2 e 0,20 N/mm 2 e de seguida é aplicada uma carga horizontal. As argamassas de assentamento para paredes resistentes devem ter uma resistência ao corte mínima de 0,02 N/mm 2, sendo aceitáveis valores inferiores noutros tipos de aplicação. Os resultados devem ser expressos em N/mm 2, arredondados a duas casas decimais. Os provetes de ensaio de resistência à compressão e de resistência ao corte devem ser colocados em câmara condicionada a 23±2 C e 50±15% de HR durante pelo menos 7 dias antes dos ensaios. A classe de resistência da argamassa de assentamento é classificada, segundo a DIN [4], de acordo com a Tabela 2. Tabela 2. Classes de resistência de argamassas de assentamento de terra (com base em [4]). Classe de Resistência Resistência à compressão [N/mm 2 ] Resistência ao corte [N/mm 2 ] M0 - - M2 2,0 0,02 M3 3,0 0,03 M4 4,0 0, Resistência à difusão de vapor de água e condutibilidade térmica De acordo com a norma DIN [4], pode ser assumido o valor μ=5/10 para a resistência à difusão de vapor de água (μ), sem realização de nenhum ensaio. No entanto, a mesma norma 4

101 Daniel Ribeiro, Paulina Faria, Vítor Silva refere que a resistência à difusão de vapor de água da argamassa de assentamento de terra pode ser avaliada aplicando a norma EN ISO [9] ou a NP EN [10]. Quanto à condutibilidade térmica de argamassas de assentamento de terra, a norma DIN [4] define que deve ser determinada segundo a norma DIN V [11] Resistência ao fogo Segundo a DIN [4], o comportamento ao fogo das argamassas de assentamento de terra deve ser determinado e classificado de acordo com as normas alemãs DIN [12] e DIN [13]. O ensaio de resistência ao fogo é definido consoante a classe de cada material (A1, A2 ou B1). Na Tabela 3 é possível verificar qual o ensaio a realizar e a sua periocidade, tendo em conta a classe da argamassa. Argamassas de assentamento sem agregados orgânicos ou fibras, ou com um conteúdo desses materiais inferior a 1% em massa ou volume (adota-se valor maior), de acordo com a norma DIN [13], podem ser classificadas como sendo de classe A1 sem realização de ensaio. Tabela 3. Ensaios de resistência ao fogo de argamassas de assentamento de terra (com base em [4]). CLASSE DO MATERIAL ENSAIOS FREQUÊNCIA A1, A2 DIN : , x por ano B1 DIN : , x por ano 3. ANÁLISE COMPARATIVA ENTRE DIN E NP EN A norma NP EN [14] especifica os requisitos aplicáveis às argamassas industriais para assentamento de alvenarias definindo propriedades para argamassas frescas e para argamassas endurecidas. Através da análise das normas DIN [4] e NP EN [14] é possível verificar que existem propriedades comuns às duas normas. No que diz respeito às argamassas no estado fresco ambas as normas têm em conta o teor em sais. Quanto ao estado endurecido das argamassas, a DIN [4] e a NP EN [14] avaliam a massa volúmica, a resistência à compressão, a resistência inicial ao corte, a resistência à difusão de vapor, a condutibilidade térmica e ainda a resistência ao fogo Teor em sais Como referido em 2.1. a DIN [4] estabelece limites quanto ao teor em sulfatos, nitratos e cloretos. A NP EN [14] apenas especifica o limite de teor em cloretos da argamassa, sendo esse limite de 0,1% em massa da argamassa seca. Comparando os dois limites verifica-se que a NP EN [14] permite um maior teor de cloretos ainda que a diferença seja pouco significativa Massa volúmica no estado endurecido As normas DIN [4] e NP EN [14] indicam o mesmo procedimento de ensaio a seguir para determinação da massa volúmica de uma argamassa de assentamento, que é também referido na EN /A1 [15]. Como referido em 2.4. a norma DIN [4] permite a classificação de acordo com classes de massa volúmica, considerando que argamassas com massa volúmica entre 0,9 kg/dm 3 e 1,2 kg/dm 3 são designadas como argamassas leves. A NP EN [14] não faz referência a classes de massa volúmica mas, no entanto, refere que argamassas com massa volúmica inferior a 1,3 kg/dm 3 podem ser designadas como argamassas leves. 5

102 Daniel Ribeiro, Paulina Faria, Vítor Silva 3.3. Resistência à compressão e ao corte Tal como a DIN [4], a NP EN [14] define que o ensaio de resistência à compressão deve ser realizado de acordo com a norma EN [7] e permite a sua classificação segundo classes de resistência. Ambas as normas [4, 14] permitem classificar as argamassas segundo classes de resistência à compressão. Enquanto a DIN [4] apresenta classes para valores de resistências superiores ou iguais a 2 N/mm 2, a NP EN [14] permite classificar a partir de resistências de 1 N/mm 2. A NP EN [14] apresenta um maior número de classes e com valores superiores aos da DIN [4] permitindo assim classificar uma maior gama de resistências. A NP EN [14] define que o ensaio de resistência inicial ao corte deve ser realizado de acordo com a norma EN [8], tal como referido também pela DIN [4]. Como definido em 2.5. a norma DIN [4] permite classificar as argamassas de acordo com classes de resistência ao corte. A NP EN [14] não permite este tipo de classificação, apresentando apenas dois requisitos tendo em conta o tipo de utilização da argamassa: 0,15 N/mm 2 para argamassas de uso geral e 0,30 N/mm 2 para argamassas em camada fina. Os requisitos da NP EN [14] quanto à resistência inicial ao corte são superiores aos da norma alemã [4], garantindo que as argamassas industriais têm de apresentar maiores resistências mínimas Resistência à difusão de vapor de água e condutibilidade térmica De acordo com a EN NP [14], a permeabilidade ao vapor de água para argamassas de assentamento pode ser obtida através do valor tabelado que consta do Quadro A12 da norma EN 1745 [16]. A resistência à difusão de vapor resulta do quociente entre a permeabilidade ao vapor de água do ar e a permeabilidade ao vapor de água da argamassa de assentamento. Verifica-se, assim, que de acordo com ambas as normas [4, 14] é possível obter o fator de resistência à difusão de vapor sem necessidade de ensaio. A norma DIN [4] refere ainda a possibilidade de ensaiar a argamassa quanto à resistência à difusão de vapor de água de acordo com a norma EN ISO [9]; porém a NP EN [14] não faz referência a essa possibilidade. Quanto à condutibilidade térmica, a NP EN [14] define que se pode obter um valor tabelado de acordo com o Quadro A12 da EN 1745 [16] ou através de um ensaio realizado com base na mesma norma. Como referido em 2.6. a norma DIN [4] define que a condutibilidade apenas deve ser obtida através de um ensaio realizado de acordo com a norma DIN V [11] Resistência ao fogo Ambas as normas [4, 14] estabelecem que argamassas de assentamento contendo no máximo 1% em massa ou volume (adota-se valor maior) de materiais orgânicos homogeneamente distribuídos são classificadas como sendo da classe A1 sem realização de ensaio. Caso o teor de materiais orgânicos seja superior a 1%, a NP EN [14] define que a argamassa deve ser ensaiada e classificada de acordo com a norma EN [17], enquanto a norma DIN [4] refere que o ensaio e classificação devem ser realizados de acordo com as normas alemãs DIN [12] e DIN [13]. As normas NP EN [14] e DIN [4] definem, assim, o ensaio e classificação da resistência ao fogo de argamassas de assentamento através de normas diferentes; no entanto, o fator que determina a necessidade de realização de ensaio e classificação é de 1% para ambas as normas. E este valor não é ultrapassado pela maioria das argamassas de terra ou de ligantes minerais correntes. 6

103 Daniel Ribeiro, Paulina Faria, Vítor Silva 4. DESENVOLVIMENTO EXPERIMENTAL 4.1. Argamassas e provetes Com o objetivo de avaliar alguns procedimentos de ensaio e requisitos das normas [4, 14] foi produzida em condições controladas de laboratório na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade NOVA de Lisboa (FCT-NOVA), uma argamassa de assentamento de terra estabilizada formulada com 50% de solo local da Caparica (solo muito siltoso), 50% de areão e 5% de cimento Portland CEM II 32,5N. Os constituintes foram colocados num recipiente e procedeu-se à sua mistura contínua com recurso a um misturador elétrico de pás, introduzindo-se água na mistura até se atingir a consistência desejada. A argamassa foi caracterizada no estado fresco e foram produzidos provetes prismáticos de argamassa em moldes metálicos com 40x40x160 [mm] e provetes circulares em moldes de PVC com 90mm de diâmetro e 20mm de espessura sobre uma base impermeável. De modo a avaliar a influência do tipo de cura, foram colocados seis provetes prismáticos e três provetes circulares em condições de cura standard (20±2ºC de temperatura e 65±5% de HR) e outros tantos em condições de cura húmida (20±2ºC de temperatura e 90±5% de HR) Procedimentos de ensaio adotados Na caracterização no estado fresco da argamassa foi determinada a consistência por espalhamento (Fig.1, esquerda) segundo a EN [6] mas utilizando uma mesa de espalhamento que não está de acordo com a última versão desta norma, a consistência por penetrómetro (Fig.1, centro e direita) com base na norma EN [18], a massa volúmica segundo a norma EN [19] e o teor de ar de acordo com a norma EN [20]. Figura 1. Ensaio de consistência por espalhamento (esquerda) e ensaio de consistência por penetrómetro (centro e direita) Quando os provetes prismáticos foram desmoldados observou-se que a retração existente nos moldes era ínfima, podendo ser desprezada. O ensaio de determinação da massa volúmica aparente da argamassa foi realizado em três provetes prismáticos de cada condição de cura, aos 7 e aos 28 dias, com o auxílio de uma craveira digital e uma balança com precisão de 0,001 g. O módulo de elasticidade dinâmico (Fig.2, esquerda) foi determinado para seis provetes prismáticos da câmara standard (três com 7 dias e três com 28 dias) com base na norma NP EN [21] através da utilização do equipamento ZEUS Resonance Meter. A resistência à tração por flexão (Fig.2, centro) foi avaliada de acordo com a norma EN

104 Daniel Ribeiro, Paulina Faria, Vítor Silva [7], em três provetes prismáticos de cada cura aos 7 e aos 28 dias, com uma máquina de tração Zwick-Rowell Z050 com uma célula de carga de 2 kn. O ensaio para determinação da resistência à compressão (Fig.2, direita) foi realizado de acordo com a norma DIN 1946 [4] e EN [7], nas doze metades resultantes dos seis provetes do ensaio de resistência à tração por flexão aos 7 e aos 28 dias, com o mesmo equipamento mas uma célula de carga de 50 kn. A condutibilidade térmica foi determinada com recurso ao equipamento Heat Transfer Analyser ISOMET 2104 em três provetes circulares de cada cura com 28 dias. O ensaio consiste em colocar sobre os provetes a sonda do aparelho com 60 mm de diâmetro; passado algum tempo de estar em contacto com a argamassa, o equipamento fornece o valor da condutibilidade térmica. Figura 2. Determinação do módulo de elasticidade dinâmico (esquerda); ensaio de resistência à tração por flexão (centro); ensaio de resistência à compressão (direita) 5. RESULTADOS E DISCUSSÃO Na Tabela 4 é possível observar os resultados obtidos na caracterização da argamassa de terra estabilizada no estado fresco. Como referido em 2.2., a DIN [4] define que a argamassa no estado fresco deve apresentar uma consistência por espalhamento de 175±5 mm e uma massa volúmica superior a 1,2 kg/dm 3. É possível verificar que a argamassa cumpre o exigido pela norma [4] no que diz respeito à massa volúmica. No entanto, apresenta um espalhamento inferior ao limite, podendo ser uma consequência da mesa de espalhamento utilizada, da estabilização com um baixo teor de cimento (a DIN [4] restringe-se a argamassas não estabilizadas) e da preparação não ter sido realizada exatamente como o procedimento definido pela norma em 2.2. Tabela 4. Caracterização da argamassa de terra estabilizada no estado fresco ENSAIO NO ESTADO FRESCO RESULTADO Consistência por espalhamento [mm] 157,5 ± 2,8 Consistência por penetrómetro [cm] 1,3 ± 0,05 Massa volúmica [kg/dm 3 ] 1,99 No que diz respeito à retração linear, verificou-se aquando da desmoldagem dos provetes prismáticos que a retração existente era ínfima estando por isso de acordo com a norma [4]. Esta retração tão pouco significativa pode resultar do traço da argamassa e da estabilização com cimento, bem como do baixo teor de água da argamassa e do tipo e teor reduzido de argila da terra. 8

105 Daniel Ribeiro, Paulina Faria, Vítor Silva Na Tabela 5 é possível observar os resultados obtidos na caracterização da argamassa no estado endurecido, através dos ensaios de massa volúmica aparente, módulo de elasticidade dinâmico, resistência à tração por flexão, resistência à compressão e condutibilidade térmica. Tabela 5. Caracterização da argamassa de terra estabilizada no estado endurecido ENSAIOS NO ESTADO ENDURECIDO Massa Volúmica [kg/dm 3 ] Módulo de Elasticidade [N/mm 2 ] Resistência à flexão [N/mm 2 ] Resistência à compressão [N/mm 2 ] Condutibilidade térmica [W/m.K] 7 dias 28 dias Cura húmida Cura standard Cura húmida Cura standard 1,98 ± 0,00 1,91 ± 0,02 1,88 ± 0,03 1,71 ± 0, ± ± 81 0,64 ± 0,03 0,54 ± 0,02 0,78 ± 0,05 0,61 ± 0,04 0,87 ± 0,04 0,94 ± 0,03 1,29 ± 0,02 1,45 ± 0, ,98 ± 0,04 0,69 ± 0,02 Ao analisar os resultados obtidos é possível verificar que, tal como expectável, a cura húmida dos provetes leva a maiores valores de massa volúmica aos 7 e 28 dias, sendo essa diferença ligeiramente mais acentuada aos 28 dias. Segundo o estudo realizado por Cagnon et al. [22] em blocos de terra comprimida, este tipo de materiais apresentam uma elevada capacidade higroscópica adaptando-se a variações de humidade relativa em cerca de 3 a 4 dias. Como se trata de um processo de cura, o teor de água tende a diminuir ao longo do tempo traduzindo-se numa redução da massa do provete. No entanto, visto o processo ocorrer num ambiente de elevada humidade relativa (90±5%), aliado à elevada capacidade higroscópica deste tipo de material, a diminuição do teor de água na argamassa é menor que na cura standard implicando uma maior massa volúmica. Segundo a DIN [4] a massa volúmica aparente no estado endurecido deve ser avaliada e classificada em condições standard de temperatura e humidade relativa. Tendo isso em conta, a argamassa em estudo sujeita a cura standard pode ser classificada como pertencente à classe 1,8, uma vez que apresenta valores entre 1,61 e 1,80 kg/dm 3. O módulo de elasticidade dinâmico apenas foi determinado para a argamassa em condições de cura standard, visto o maior teor de água da argamassa em condições de cura húmida dificultar a aplicação do método de ensaio. Comparando os resultados obtidos para os 7 e 28 dias verificase que, com o aumento do tempo de cura, o módulo de elasticidade diminuiu um pouco, bem como o desvio padrão associado. Este menor valor do módulo aliado a uma menor dispersão de valores deve também resultar da diminuição do teor de água dos provetes devido ao processo de cura. Analisando os resultados obtidos aos 7 e 28 dias para a resistência à tração por flexão é possível observar que a argamassa em condições de cura húmida apresentou valores de resistência superiores. A maior resistência verificada na argamassa com cura húmida pode ser explicada pelo aumento da ductilidade resultante do maior teor de água. Os valores resultantes do ensaio de resistência à compressão mostram que, aos 7 e 28 dias, a argamassa em condições de cura standard apresentou valores de resistência superiores. O menor teor de água da argamassa nestas condições de cura leva ao aumento da rigidez e, consequentemente, ao aumento da resistência à compressão. Os resultados obtidos são semelhantes aos do estudo realizado por Gomes et al. [23] que obteve resistências à 9

106 Daniel Ribeiro, Paulina Faria, Vítor Silva compressão aos 7 dias de 0,90 N/mm 2 para argamassas com um solo de Badajoz estabilizadas com 25% de cal hidráulica natural e aos do estudo realizado por Faria et al [24] que obteve uma resistência à compressão de 1,1 N/mm 2 para uma argamassa não estabilizada pré-doseada para reboco interior. De acordo com a DIN [4], a resistência à compressão deve ser avaliada e classificada em condições standard de temperatura e humidade relativa. Tendo isso em conta, a argamassa em estudo sujeita a cura standard pode ser classificada como pertencente à classe M0, uma vez que apresenta uma resistência inferior a 2 N/mm 2. Já de acordo com a NP EN [14] será classificada deste ponto de vista como uma argamassa de classe M1. Um estudo realizado por Mansour et al. [2] refere que tipicamente os materiais de terra apresentam valores de condutibilidade térmica entre 0,62 e 1,48 W/(m.K), dependendo da massa volúmica aparente. Os valores de condutibilidade térmica da argamassa de terra estabilizada (0,69 e 0,98 W/(m.K), para cura standard e húmida, respetivamente) são semelhantes aos obtidos por Mansour et al. [2] em blocos de terra não estabilizados, onde para massas volúmicas de 1,72 e 1,89 kg/dm 3 foram obtidas condutibilidades térmicas de 0,75 e 1,00 W/(m.K), respetivamente. Como a argamassa não contém materiais orgânicos, é classificada como sendo não-inflamável (classe A). 6. CONCLUSÕES No presente documento apresentam-se os principais aspetos da norma alemã de argamassas de assentamento de terra [4], específica para argamassas não estabilizadas, a relação com a norma europeia [14] para argamassas de assentamento e a caracterização de uma argamassa de assentamento de terra estabilizada. Ao comparar a DIN [4] com a NP EN [14] é possível verificar que as duas normas apresentam a maior parte das propriedades em comum, remetendo na maior parte dos casos para os mesmos procedimentos de ensaio. O valor de massa volúmica no estado fresco e retração linear por secagem cumprem o estabelecido na norma DIN [4]. Apresentaram-se as possíveis razões para a consistência por espalhamento ter ficado abaixo do valor imposto pela norma [4]. Devido a essas razões decidiu-se não adicionar mais água de amassadura uma vez que a argamassa apresentava trabalhabilidade considerada suficiente para aplicação no assentamento. As condições de cura têm influência nas características da argamassa de terra estabilizada. Devido ao elevado potencial higroscópico da terra, a cura em condições de elevada HR traduz-se num maior teor de água, que produz algumas diferenças. No que diz respeito à massa volúmica no estado endurecido, a argamassa caracterizada pode ser classificada segundo a DIN [4] como sendo da classe 1,8. A argamassa em condições de cura húmida apresentou uma maior resistência à tração por flexão devido ao maior teor de água da argamassa que lhe confere uma maior ductilidade. Em termos de resistência à compressão, a argamassa pode ser classificada de acordo com a norma DIN [4] como sendo da classe M0 e da classe M1 de acordo com a NP EN [14]. A argamassa em condições de cura standard apresentou uma maior resistência à compressão devido ao menor teor de água traduzir-se numa maior rigidez. Quanto à condutibilidade térmica, os resultados variam de acordo com o tipo de cura a que a argamassa foi submetida. A argamassa de terra estabilizada em condições de cura com elevada HR apresenta maior massa volúmica, devido ao maior teor de água, levando a uma maior condutibilidade térmica. 10

107 Daniel Ribeiro, Paulina Faria, Vítor Silva Tendo em conta os resultados obtidos na caracterização da argamassa de terra estabilizada, verifica-se que apresenta propriedades interessantes para ser utilizada como argamassa de assentamento. Salienta-se ainda a importância de, à semelhança do que já existe em outros países, como é o caso da Alemanha, se estabelecerem normas nacionais que permitam caracterizar e classificar as argamassas de assentamento de terra e os blocos de terra comprimida produzidos em Portugal. AGRADECIMENTOS Agradece-se à Fundação para a Ciência a Tecnologia pelo apoio ao projecto PTDC/EPH- PAT/4684/2014: DB-HERITAGE - Base de dados de materiais de construção com interesse histórico e patrimonial. REFERÊNCIAS [1] P. Bruno, P. Faria, A. Candeias, and J. Mirão, Earth mortars from on pre-historic habitat setlements in south Portugal. Case studies, J. Iber. Archaeol., vol. 13, pp , [2] M. Ben Mansour, A. Jelidi, A. S. Cherif, and S. Ben Jabrallah, Optimizing thermal and mechanical performance of compressed earth blocks (CEB), Constr. Build. Mater., vol. 104, pp , [3] DIN 18945: 2013: Earth blocks Terms and definitions, requirements, test methods (em alemão). NABau: Berlin. [4] DIN 18946: 2013: Earth masonry mortar Terms and definitions, requirements, test methods (em alemão). NABau: Berlin. [5] EN : 1998: Methods of test for mortar for masonry - Part 2: Bulk sampling of mortars and preparation of test mortars. CEN: Brussels. [6] EN : 1999: Methods of test for mortar for masonry - Part 3: Determination of consistence of fresh mortar (by flow table). CEN: Brussels. [7] EN : 1999: Methods of test for mortar for masonry Part 11: Determination of flexural and compressive strength of hardened mortar. CEN: Brussels. [8] EN : 2002: Methods of test for masonry-part 3: Determination of initial shear strength. CEN: Brussels. [9] EN ISO 12572: 2001: Hygrothermal performance of building materials and products - Determination of water vapour transmission properties. CEN: Brussels. [10] NP EN : 2008: Métodos de ensaio de argamassas para alvenaria - Parte 19: Determinação da permeabilidade ao vapor de água de argamassas de reboco endurecidas. IPQ: Caparica. [11] DIN V : 2013: Thermal insulation and energy economy in buildings - Part 4: Hygrothermal design values (em alemão). DIN-Sprachendientst: Berlin. [12] DIN : 1998: Fire behaviour of building materials and elements - Part 1: Classification of building materials. Requirements and testing (em alemão). DIN-Sprachendientst. 11

108 Daniel Ribeiro, Paulina Faria, Vítor Silva [13] DIN : 1994: Fire behaviour of building materials and elements - Part 4: Overview and design of classified building materials, elements and components (em alemão). DIN- Sprachendientst: Berlin. [14] NP EN 998-2: 2010: Especificações de argamassas para alvenarias - Parte 2: Argamassas para alvenarias. IPQ: Caparica. [15] EN : 1999/A1: 2006: Methods of test for mortar for masonry; Part 10: Determination of dry bulk density of hardened mortar. CEN: Brussels. [16] EN 1745: 2002: Mansory and mansory products - Methods for determining design thermal values. CEN: Brussels. [17] EN : 2007: Fire classification of construction products and building elements - Part 1: Classification using test data from reaction to fire tests. CEN: Brussels. [18] EN : 1998: Methods of test for mortar for masonry Part 4: Determination of consistence of fresh mortar (by Plinger Penetration). CEN: Brussels. [19] EN : 2006: Methods of test for mortar for masonry - Part 6: Determination of bulk density of fresh mortar. CEN: Brussels. [20] EN : 1998: Methods of test for mortar for masonry - Part 6: Determination of air content of fresh mortar. CEN: Brussels. [21] NP EN 14146: 2006: Métodos de ensaio para pedra natural. Determinação do módulo de elasticidade dinâmico (através da medição da frequência de ressonância fundamental). IPQ: Caparica. [22] H. Cagnon, J. E. Aubert, M. Coutand, and C. Magniont, Hygrothermal properties of earth bricks, Energy Build., vol. 80, pp , [23] N. D. Gomes, P. Faria, and V. Silva, Caracterização de argamassas de assentamento e de alvenarias de blocos de terra, in Argamassas o Simpósio de Argamassas e Soluções Térmicas de Revestimento, 2014 (Cd) [24] P. Faria, T. Santos, and J. Aubert, Experimental characterization of an earth eco-efficient plastering mortar, J. Mater. Civ. Eng., vol. 28, no. 1, pp ,

109 Argamassas 2016 Coimbra 16 e 17 de Junho II Simpósio de Argamassas e Soluções Térmicas de Revestimento ARGAMASSAS COM RESÍDUOS DA INDÚSTRIA DE COMPÓSITOS DE POLÍMEROS COM FIBRAS: ESTADO DA ARTE E AVALIAÇÃO DO SEU COMPORTAMENTO MECÂNICO Catarina Brazão Farinha 1*, Jorge de Brito 2, Maria do Rosário Veiga 3 1 e 2: Departamento de Engenharia Civil, Arquitectura e Georrecursos do Instituto Superior Técnico Avenida Rovisco Pais, Lisboa farinha.catarina@gmail.com, jb@civil.ist.utl.pt 3: Núcleo de Revestimentos e Isolamentos - Departamento de Edifícios Laboratório Nacional de Engenharia Civil Av. do Brasil 101, Lisboa rveiga@lnec.pt Palavras-chave: Argamassas, Resíduos, Compósitos de fibras, Reciclagem Resumo. O consumo de recursos naturais e de energia tem aumentado proporcionalmente ao crescimento da população mundial e ao melhoramento do seu nível económico. Daqui resulta um consumo exponencialmente crescente de recursos escassos e um agravamento dos danos ambientais. A quantidade de resíduos que o Homem produz diariamente não é compatível com o Planeta que habita, sendo necessário reduzir os resíduos colocados em aterro através da redução da sua produção ou da sua valorização. A construção civil é dos sectores que mais resíduos produz, cerca de 100 milhões de toneladas por ano, à escala mundial. Este artigo foca a reutilização por incorporação em argamassas de um resíduo da indústria dos compósitos de polímeros com fibras (GFRP). Usualmente as resinas utilizadas, devido ao custo dos materiais, são polímeros termoendurecíveis e, como tal, não podem ser reciclados. Os GFRP são utilizados em diversas indústrias como a da construção, marítima e aeronáutica. O seu desperdício é inevitável e resulta tanto do pó de corte como de peças rejeitadas. Neste artigo, apresenta-se uma revisão bibliográfica de materiais de ligante hidráulico (argamassas e betão) com a incorporação deste resíduo. Apresenta-se ainda os primeiros resultados da avaliação experimental do comportamento mecânico de argamassas de revestimento de paredes com ligante de cimento e incorporação do resíduo proveniente do corte de peças de GFRP, de uma empresa portuguesa. Neste estudo, o resíduo de GFRP é incorporado como fíler substituindo a areia em diversas percentagens. Faz-se uma comparação entre as características da argamassa sem resíduo e com diversos teores de incorporação e analisa-se as tendências observadas.

110 Catarina Brazão Farinha, Jorge de Brito, Maria do Rosário Veiga 1. INTRODUÇÃO As necessidades das populações aumentam a cada ano que passa. Nos dias correntes, há muito maior necessidade de novos produtos. Existe uma crescente necessidade de mudança e de melhoria de desempenho dos produtos. Por outro lado, os produtos produzidos para o dia-adia das populações não são feitos para durar muitos anos. Está-se a entrar numa época em que a vida útil dos materiais tende a ser menor, o que contribui para uma maior produção de resíduos. Com a crescente produção de resíduos, começa a existir também a preocupação de os reutilizar ou reciclar, valorizando-os através do aumento do seu ciclo de vida e reduzindo as quantidades depositadas em aterro. A reutilização ou reciclagem pode ser feita de várias formas, fora ou dentro do mesmo sector que as produz. Os resíduos que o Homem produz podem classificar-se em: resíduos urbanos, resíduos industriais, resíduos agrícolas e resíduos hospitalares. Têm sido feitos ao longo dos anos em Portugal alguns estudos sobre a incorporação de resíduos em argamassas e betões, nomeadamente com alguns resíduos urbanos, como os plásticos [1], resíduos da construção e demolição [2-4] e resíduos industriais [5-13]. Dependendo dos resíduos e do tipo de incorporação que é feita, daí resultam diferentes vantagens do ponto de vista técnico. Neste artigo, pretende-se apresentar um estudo do resíduo de compósitos de polímeros com fibras, incluído nos resíduos industriais. O compósito é composto por uma resina de poliéster e fibras de vidro, sendo designado por GFRP (Glass fibre reinforced polymer). Os materiais poliméricos sintéticos dividem-se em: a) termoplásticos: suportam vários ciclos térmicos sem perda significativa das suas propriedades. PVC, PE, EPS e XPS são exemplos de materiais termoplásticos; b) termoendurecíveis: assumem uma forma definitiva quando processados, ou seja, só podem ser sujeitos a um ciclo térmico; c) elastómetros: possuem um elevado grau de elasticidade, quando estão sujeitos a uma tensão deformam-se significativamente. Esta deformação é reversível voltando o material a ter a sua forma original após a descarga de tensão. As borrachas são um exemplo de polímeros elastómetros. Os termoplásticos e os elastómetros são materiais recicláveis. Pelo contrário, os plásticos termoendurecíveis são materiais que não podem ser reciclados. O compósito de GFRP é um material polimérico termoendurecível, pelo que não pode ser reciclado. Neste sentido, é necessário arranjar soluções de reutilização ou valorização deste resíduo de forma a aumentar o seu ciclo de vida. A incorporação de resíduos de GFRP em betões como substituição do agregado fino já foi avaliada por outros autores [14]. Estes verificaram que, ao substituir o agregado fino em percentagens de 5, 10, 15 e 20%, a razão água / cimento, para o mesmo abaixamento, aumentava. Os betões com agregados finos de GFRP absorvem uma maior quantidade de água e as resistências sofrem uma diminuição significativa. Em argamassas poliméricas, também há estudos sobre a incorporação deste tipo de resíduo [15-17]. Nestes estudos, existiu uma adição de um agente de silano activo que melhorava a ligação pasta-agregado entre estes resíduos e a matriz aglomerante. Nestes estudos, a substituição foi feita em massa em percentagens de 5, 10 e 15%. Os autores verificaram que a incorporação destes resíduos, com o tratamento preliminar que lhes foi aplicado, melhorou as resistências mecânicas à compressão e à flexão. Existe, porém, uma falta de estudos sobre a incorporação de resíduos em argamassas de revestimento com ligante de cimento. É neste sentido que se torna pertinente este estudo, o qual avalia o desempenho técnico de cinco argamassas: uma de referência, sem incorporação de resíduos, e quatro com incorporação de resíduos em percentagens de 10, 15, 20 e 50%. Esta incorporação é conseguida através da substituição do agregado natural, em volume, por estes resíduos. 2

111 Catarina Brazão Farinha, Jorge de Brito, Maria do Rosário Veiga 2. MATERIAIS E MÉTODOS 2.1. Materiais utilizados Este estudo pretende avaliar o desempenho de argamassas com incorporação de um resíduo de GFRP, como fíler. Os materiais utilizados neste estudo foram areia lavada e calibrada da Areipor, cimento Portland de calcário do tipo CEM II 32,5 N e resíduo de GFRP. A areia utilizada foi uma mistura de três areias da Areipor: APAS 30, APAS 60 e APAS 14, que peneiradas deram origem à curva granulométrica representada na Figura ,00 80,00 CURVA DE REFERÊNCIA CURVA DE AREIA 60,00 40,00 20,00 0,00 0,0 0,1 1,0 10,0 Figura 1. Curva granulométrica do agregado natural O resíduo de GFRP provém de uma empresa Portuguesa - Sociedade Técnica de Estruturas Pultrudidas (STEP). O resíduo gerado por esta empresa é proveniente do corte de perfis e peças de compósitos de fibras constituídos por fibras de vidro e resina de poliéster. O corte, através de serras de disco, dá origem a um resíduo em forma de pó, muito fino, que é aspirado por um sistema central de aspiração e que se vai acumulando. Verificou-se que o pó produzido por este processo de corte é, praticamente na totalidade, inferior a 32 µm (Figura 2). Na Figura 3 e na Figura 4, é possível visualizar duas imagens do pó com uma ampliação de 5 e 7 vezes, obtidas através de uma lupa binocular. 100,00 % de material passado 80,00 60,00 40,00 20,00 CURVA GFRP 0,00 0,00 0,01 0,10 Abertura dos peneiros (%) Figura 2. Curva granulométrica do resíduo O resíduo foi utilizado como fíler e em substituição da areia, em volume, em percentagens de 10, 15, 20 e 50%. As argamassas são designadas por X% GFRP, sendo X a percentagem de incorporação de resíduo, tomando os valores de 0, 10, 15, 20 e 50. As argamassas analisadas têm todas um traço volumétrico de 1:4 (cimento : agregado). 3

112 Catarina Brazão Farinha, Jorge de Brito, Maria do Rosário Veiga Figura 3. Ampliação em 5 vezes Figura 4. Ampliação em 7 vezes 2.2. Métodos utilizados De forma a avaliar o comportamento do resíduo de GFRP em argamassas de revestimento de paredes, foram realizados três conjuntos de ensaios: ensaios de caracterização dos agregados, ensaios de caracterização das argamassas e ensaios de comportamento de argamassas. Na Tabela 1, estão sistematizados os ensaios realizados para cada conjunto e a normalização utilizada para a realização dos mesmos. Tabela 1. Ensaios realizados e respectiva normalização Conjunto de ensaios Caracterização dos agregados Caracterização das argamassas Comportamento das argamassas Ensaios Constituintes Normalização Análise granulométrica Areia, GFRP EN (1998) [18] Massa volúmica real Areia, GFRP NP EN (2003); NP EN (2002) [19-20] Massa volúmica aparente Areia, GFRP, cimento Cahier (1993) [21] Absorção de água Areia, GFRP NP EN (2002) [20] Consistência por espalhamento Massa volúmica em estado endurecido Módulo de elasticidade dinâmico Argamassas EN (1999) [22] Argamassas EN (1999) [23] Argamassas NP EN (2006) [24] Resistência à flexão Argamassas EN (1999) [25] Resistência à compressão Argamassas EN (1999) [25] 3. RESULTADOS Este capítulo está dividido em três subcapítulos, cada um apresentando um conjunto de ensaios realizado Caracterização dos agregados Análise granulométrica Na Figura 1 e na Figura 2, está representada a análise granulométrica dos agregados utilizados, naturais e reciclados. 4

113 Catarina Brazão Farinha, Jorge de Brito, Maria do Rosário Veiga A curva da areia baseou-se numa curva granulométrica de referência de uma areia do rio Tejo correntemente utilizada em argamassas de revestimento na região de Lisboa. A curva granulométrica obtida para o agregado reciclado de GFRP indica que o resíduo tem uma dimensão inferior a 32 µm Massa volúmica real A massa volúmica real dos agregados foi avaliada tendo em conta duas normas, NP EN (2003) e NP EN (2002), sendo que a segunda é referente a fíleres. Através do ensaio (Tabela 2), constatou-se que a massa volúmica real do agregado reciclado é inferior à do agregado natural, em cerca de 25%. Tabela 2. Massa volúmica real dos agregados Constituinte Massa volúmica real (kg/m 3 ) Areia 2526,17 GFRP 1874, Massa volúmica aparente A massa volúmica aparente do resíduo de GFRP, representada na Figura 5, é significativamente inferior à massa volúmica do agregado natural (redução de 60%). Esta redução deve-se à menor massa volúmica real do agregado reciclado e ao pior rearranjo das partículas neste. Este pior rearranjo das partículas pode ser devido à forma das partículas, que é influenciada pelo tipo de corte, e às microfibras presentes no resíduo que entre si criam maiores espaços vazios e, consequentemente, fazem diminuir a massa volúmica aparente. 1600,0 1511,7 Massa volúmica aparente (g/dm 3 ) 1200,0 800,0 400,0 992,9 588,5 Cimento Areia Resíduo GFRP 0,0 Figura 5. Massa volúmica aparente dos constituintes Absorção de água O ensaio de absorção de água dos agregados foi realizado tendo em conta a norma NP EN (2002). O ensaio referente ao agregado natural foi realizado na integra de acordo com a norma. Para o agregado reciclado, porém, foi necessário fazer uma modificação ao método da norma, uma vez que esta não prevê a utilização de materiais tão finos. Assim, para o agregado reciclado, foi feita uma mistura de areia e resíduo, respectivamente 90% e 10% (em volume). Os resultados, presentes na Tabela 3, indicam que a mistura de areia com resíduo apresenta uma redução de 10% de absorção em relação à amostra de areia. Esta diminuição revela que 5

114 Catarina Brazão Farinha, Jorge de Brito, Maria do Rosário Veiga o resíduo absorve menos quantidade de água do que o agregado natural, o que pode implicar menores necessidades de água de amassadura. Tabela 3. Absorção de água dos agregados Constituinte Absorção de água (%) Areia 0,72 Mistura de areia com GFRP 0, Caracterização das argamassas Trabalhabilidade Considera-se de extrema importância manter a trabalhabilidade das argamassas em estudo. As argamassas de revestimento que não sejam trabalháveis não podem ser aplicadas em obra. A consistência por espalhamento varia entre 164 ± 4 mm, garantindo a mesma trabalhabilidade de todas as argamassas em estudo (Tabela 4). Tabela 4. Consistência por espalhamento Argamassa Consistência por espalhamento (mm) 0% GFRP 161,2 10% GFRP 163,5 15% GFRP 162,3 20% GFRP 164,8 50% GFRP 168,0 1,5 1,3 Razão a/c 1,0 0,9 0,9 0,9 1,0 0% GFRP 10% GFRP 15% GFRP 0,5 20% GFRP 50% GFRP 0,0 Figura 6. Razões água / cimento Para manter a mesma trabalhabilidade, foi necessário alterar a razão água / cimento das argamassas (Figura 6). Constatou-se que a incorporação de resíduos de GFRP melhora a trabalhabilidade das argamassas reduzindo a quantidade de água para manter a mesma trabalhabilidade, em todas as percentagens de substituição estudadas. A redução da razão água / cimento é devida a dois factores: absorção de água dos agregados e rearranjo das partículas. No ensaio de absorção de água dos agregados, verificou-se que o resíduo absorve menor quantidade de água do que o agregado natural, o que potencia a redução da água de amassadura. Por outro lado, em estudos anteriores, tem-se constatado que a introdução de fíleres, através da sua substituição por agregados naturais com curva completa, faz diminuir as necessidades 6

115 Catarina Brazão Farinha, Jorge de Brito, Maria do Rosário Veiga de água, porque o fíler preenche os espaços vazios entre as partículas de areia, assim diminuindo os espaços a ocupar pela água Massa volúmica em estado endurecido A massa volúmica real e a massa volúmica aparente dos agregados reciclados são inferiores às dos agregados naturais. Esta redução de massas reflecte-se na massa volúmica dos provetes de argamassa. Na Figura 7, estão representadas as massas volúmicas em estado endurecido de todas as argamassas aos 7 e 28 dias de idade. Através da figura, é notório a que a argamassa de referência (argamassa sem incorporação de resíduos, 0% GFRP), em ambas as idades analisadas, tem uma massa volúmica superior à das argamassas com incorporação de resíduo. Contudo, a diminuição não é muito significativa, variando entre 7 e 13%, consoante as argamassas. Através dos resultados obtidos, pode também verificar-se uma diminuição da massa volúmica entre 7 e 28 dias de idade. Esta perda de massa volúmica é relativa à cura das argamassas. Aos 7 dias, a argamassa ainda tem uma quantidade de água significativa no seu interior o que faz aumentar a massa volúmica, em relação aos 28 dias, em que parte dessa água já se evaporou. Massa volúmica em estado endurecido 2500, , , , , , , , , , , ,38 0% GFRP (kg/m 3 ) 1500, ,00 500,00 10% GFRP 15% GFRP 20% GFRP 50% GFRP 0,00 7 dias 28 dias Figura 7. Massa volúmica em estado endurecidos aos 7 e 28 dias Módulo de elasticidade O módulo de elasticidade dinâmico foi determinado aos 7 e aos 28 dias de idade (Figura 8). Em ambas as idades analisadas, não foram notórias modificações representativas de módulo de elasticidade das argamassas com incorporação de agregados reciclados, o que indica que as argamassas têm entre si uma deformabilidade idêntica. Módulo de elasticidade dinâmico (GPa) 14,00 12,00 10,00 8,00 6,00 4,00 2,00 0,00 11,47 10,73 10,96 11,36 11,69 10,21 10,01 9,99 10,13 7 dias 28 dias 10,41 0% GFRP 10% GFRP 15% GFRP 20% GFRP 50% GFRP Figura 8. Módulo de elasticidade dinâmico aos 7 e 28 dias 7

116 Catarina Brazão Farinha, Jorge de Brito, Maria do Rosário Veiga 3.3. Comportamento das argamassas Resistência à flexão À excepção das argamassas 10% e 15% GFRP aos 7 dias de idade, todas as outras tiveram melhor desempenho à flexão do que a argamassa de referência nas diferentes idades (Figura 9). Destaca-se a argamassa com 50% de agregados de GFRP que tem o melhor desempenho. A argamassa com 50% tem um incremento de resistência de 25% e de 50%, aproximadamente, em relação à argamassa de referência aos 7 e aos 28 dias, respectivamente. Resistência à flexão (MPa) 3,50 3,00 2,50 2,00 1,50 1,31 1,13 1,22 1,54 1,64 2,10 2,72 2,56 2,65 3,13 0% GFRP 10% GFRP 15% GFRP 1,00 20% GFRP 0,50 50% GFRP 0,00 7 dias 28 dias Figura 9. Resistência à flexão aos 7 e 28 dias Em geral, verifica-se que a resistência à flexão é melhorada pela introdução do resíduo de GFRP Resistência à compressão À semelhança da resistência à flexão, foi verificado, na avaliação da resistência à compressão, que as argamassas com incorporação de agregados de GFRP têm um desempenho melhor à compressão do que as argamassas com agregados naturais (Figura 10). A argamassa com 50% de GFRP tem um incremento de resistência à compressão de aproximadamente 85% e 110%, respectivamente aos 7 e 28 dias de idade, em relação à argamassa de referência. 12,00 Resistência à compressão 10,87 (MPa) 10,00 8,00 6,00 4,00 3,12 2,69 3,37 4,54 5,84 5,08 5,89 6,26 7,03 0% GFRP 10% GFRP 15% GFRP 20% GFRP 2,00 50% GFRP 0,00 7 dias 28 dias Figura 10. Resistência à compressão aos 7 e 28 dias 8

117 Catarina Brazão Farinha, Jorge de Brito, Maria do Rosário Veiga Verifica-se que a argamassa com incorporação do resíduo de GFRP tem resistências à flexão e à compressão superiores às da argamassa de referência, apresentando simultaneamente deformabilidades e massas volúmicas idênticas às da argamassa convencional. 4. CONCLUSÕES O estudo preliminar de avaliação do desempenho de argamassas de revestimento com incorporação de fíleres provenientes de resíduos de GFRP levou às seguintes conclusões: a introdução de resíduos de compósitos de fibras de vidro melhora a trabalhabilidade das argamassas de revestimento de paredes, devido sua forma, dimensão e menor absorção de água destes agregados; as várias argamassas apresentam massas e deformabilidades idênticas, o que indica que a utilização deste resíduo compósito não faz alterar significativamente estas características; os resíduos de GFRP introduzidos nestas condições em argamassas de revestimento melhoram as resistências mecânicas: resistência à compressão e resistência à flexão. É invulgar obter-se um material mais resistente que, ao mesmo tempo, não restrinja de forma excessiva a deformabilidade. Sabe-se que as argamassas de revestimento são materiais de sacrifício cuja função é de proteção do suporte. É necessário que estes materiais de revestimento / proteção sejam capazes de absorver as movimentações do suporte sem que imponham algum tipo de tensão. Desta forma, os resultados obtidos são muito satisfatórios porque é simultaneamente possível reutilizar um resíduo e obter um material melhor, do ponto de vista técnico. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem à empresa Portuguesa STEP Sociedade Técnica de Estruturas Pultrudidas, pelo resíduo fornecido. Os autores agradecem também ao programa doutoral EcoCore e à FCT Fundação de Ciências e Tecnologias pela bolsa PD/BD/113639/2015. REFERÊNCIAS [1] A. Silva, J. de Brito, R. Veiga, Incorporation of fine plastic aggregates in rendering mortars, Construction and Building Materials, V. 71, pp , [2] M. Braga, J. de Brito, R. Veiga, Incorporation of fine concrete aggregates in mortars, Construction and Building Materials, V. 36; pp , [3] M. Braga, J. de Brito, R. Veiga, Reduction of the cement content in mortars made with fine concrete aggregates, Materials and Structures, V. 47, No. 1, pp , [4] C. Neno, J. de Brito, R. Veiga, Using fine recycled concrete aggregates for mortar production, Materials Research, V. 17, N. 1, pp , [5] R. Oliveira, J. Brito de, R. Veiga, Reduction of the cement content in renderings with fine glass aggregates, Journal of Cleaner Production, V. 95, pp , [6] R. Oliveira, J. Brito de, R. Veiga, Incorporation of fine glass aggregates in renderings, Construction and Building Materials, V. 44; pp , [7] P. Penacho, J. de Brito, R. Veiga, Physico-mechanical and performance characterization of mortars incorporating fine glass waste aggregate, Cement and Concrete Composites, V.50, pp ,

118 Catarina Brazão Farinha, Jorge de Brito, Maria do Rosário Veiga [8] J. Silva, J. de Brito, R. Veiga, Fine ceramics replacing cement in mortars. Partial replacement with fine ceramics in rendering mortars, Materials and Structures, V. 41; No. 8; pp , [9] J. Silva, J. de Brito, R. Veiga, Incorporation of fine ceramic in mortars, Construction and Building Materials; V. 23; pp , [10] A. Alves, T. Vieira, J. de Brito, J. Correia, Mechanical properties of structural concrete with fine recycled ceramic aggregates, Construction and Building Materials, V. 64, pp , [11] C. Farinha, J. de Brito, R. Veiga, Incorporation of fine sanitary ware aggregates in coating mortars, Construction and Building Materials, V. 83, pp , [12] C. Farinha, J. de Brito, R. Veiga, J. Lucas, Reduction of cement contents in renderings with fine sanitary ware aggregates, Materials and Structures, V. 49, pp , [13] J. Lucas, J. de Brito, R. Veiga, C. Farinha, The effect of using sanitary ware as aggregates on rendering mortars performance, Journal of Cleaner Production, V. 91, pp , [14] J. Correia, N. Almeida, J. Figueira, Recycling of FRP composites: reusing fine GFRP waste in concrete mixtures, Journal of Cleaner Production, V. 19, pp , [15] A. Castro, J. Carvalho, M. Ribeiro, J. Meixedo, J. Silva, A. Fiúza, M. Dinis, An integrated recycling approach for GFRP pultrusion wastes: recycling and reuse assessment into new composite materials using Fuzzy Boolean Nets, Journal of Cleaner Production, V. 66, pp , [16] M. Ribeiro, A. Fiúza, A. Castro, F. Silva, M. Dinis, J. Meixedo, M. Alvim, Mix design process of polyester polymer mortars modified with recycled GFRP waste materials, Composite Structures, V. 105, pp , [17] M. Ribeiro, A. Castro, F. Silva, J. Santos, J. Meixedo, A. Fiúza, M. Dinis, M. Alvim, Reuse assessment of thermoset composite wastes as aggregate and filler replacement for concrete-polymer composite materials: A case study regarding GFRP pultrusion wastes, Resources, Conservation and Recycling, V. 104, pp , [18] EN , European Standard. Methods of test for mortar for masonry. Part 1: Determination of particle size distribution (by sieve analysis). European Committee for Standardization (CEN); [19] NP EN , European Standard. Ensaios das propriedades mecânicas e físicas dos agregados. Determinação da massa volúmica e absorção de água. European Committee for Standardization (CEN); [20] NP EN , European Standard. Ensaios das propriedades mecânicas e físicas dos agregados. Determinação da massa volúmica do fíler. Método do picnómetro. European Committee for Standardization (CEN); [21] Cahier Certification CSTB des enduits monocouches d imperméabilisation, Modalités d essais. Centre Scientifique et Technique du Bâtiment; [22] EN , European Standard. Methods of test for mortar for masonry - Part 3: Determination of consistence of fresh mortar (by flow table). European Committee for Standardization (CEN);

119 Catarina Brazão Farinha, Jorge de Brito, Maria do Rosário Veiga [23] EN , European Standard. Methods of test for mortar for masonry - Part 10: Determination of dry bulk density of hardened mortar. European Committee for Standardization (CEN); [24] NP EN 14146, European Standard. Natural stone test methods. Determination of the dynamic elastic modulus of elasticity (by measuring the fundamental resonance frequency). European Committee for Standardization (CEN); [25] EN , European Standard. Methods of test for mortar for masonry - Part 11: Determination of flexural and compressive strength of hardened mortar. European Committee for Standardization (CEN);

120 Argamassas 2016 Coimbra 16 e 17 de Junho II Simpósio de Argamassas e Soluções Térmicas de Revestimento EVALUATION OF SAND REPLACEMENT INTO TEMPERED GLASS WASTE IN MORTAR FOR DECORATIVE COATING MONOLAYER Luiz G. M. Souza 1, Eriem A. M. Azevedo 2 *, Sandra M. Lima 3 e Lenilson X. F. Oliveira 4 1,2: Universidade Federal do Rio Grande do Norte - UFRN lguilherme@newton.dem.ufrn.br; eriem_allyne@hotmail.com 3: Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Mato Grosso - IFMT sandra.lima@vgd.ifmt.edu.br 4: Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio Grande do Norte - IFRN lenilson.oliveira@ifrn.edu.br Key words: Mortar, Decorative Coating Monolayer (DCM), Tempered Glass Waste (TGW). Abstract. From an environmental point of view, the recovery of waste into new composites for construction has been widely studied by the scientific community and may prove to be an economical solution in some cases. However, it should be evaluated in several ways so that the subproducts developed to maintain the quality, meeting legislations and standards required by the market. In the case of a mortar for external coating, it is necessary to adopt a material that would provide very specific aesthetic characteristics. Given this discrimination, the glass waste discarded by factories was selected as an alternative to replace a portion of the aggregate traditional. However, the feasibility of using this environmental liabilities, the Tempered Glass Waste (TGW) derives from the physical processing to reduce particle size in order to adapt to the fine aggregate range (from 4.75 mm um ).Then, the study deals with the proposition of a mortar manufactured to be applied in a single layer (monolayer) with aesthetic aspects inherent and consistent with the use of TGW in its composition. To this end, adopted to binder ratio / aggregate 1:6 (by volume), consistency index 250mm ± 20, substitution ratio of sand for glass waste to 20%, 50% and 80% and relative water / cement varied in many traits, and two additives: a polymer, styrene-butadiene-based, and other chemical, plasticizer, plus a mineral addition - microsilica. Thus, to investigate the suitability of the mortar to the norms it was made by mechanical tests with the mortar in fresh and hardened state. The results demonstrated the feasibility of the mortar for the Decorative Monolayer Coating (DCM) proposed, with significantly higher values compared to the norms, especially for aggregate replacement ratio of 20%. Thus, the approach of this issue contributes to the study on the reuse of waste possible new compounds for the construction industry, enabling the production site, covering their materials and their properties, and still showing qualitatively the mechanical feasibility and aesthetics.

121 Luiz G. M. Souza 1, Eriem A. M. Azevedo 2 *, Sandra M. Lima 3 e Lenilson X. F. Oliveira 4 1. INTRODUCTION The use of mortar in the construction area dates back since ancient times, being one of the most commonly used materials, assuming lots of features and functions that makes one distinct from the others. As an alternative to the traditional system of siding the sealing coating, the use of Decorative Coating Monolayer mortar was initiated in France in the period between 1960s to 1970s. The system is presented as a possibility to replace the traditional layers of siding: roughcast, plaster and stucco (Figure 4), whose functions are respectively: increase the adherence of the coating layer base, assist tightness and standardize the absorption of the base; regulate the surface and withstand the tensions arising from the base movement and contribute to the finishing touches, besides supporting the deformations caused by the thermal and hygroscopic variations [1]. Mortars were closely formulated as the traditional sealing, so the addition of polymers were the difference between then, whose function was to improve the adhesion to the base, the workability and facilitate flow through the projection equipment, reducing the permeability of the set [2]. Using DCM in Brazil dates back to the beginning of the 21st century, being introduced to the market in the Southeast, mainly in São Paulo. Was inserted after the great success in Europe, however, has faced technical and labour force problems. Unlike traditional mortar, prepared in construction sites, DCM mortars available and used in Brazil are industrialized, as a result of high concentration of production in manufacturing units, the available technological advances and the diversification of product variety. It does not means, however, that will be savings at work, because the amount charged is high, which in some cases causes the waiver of its use and the choice of traditional coating system. 1.1 Properties and functional requirements of the DCM Functional requirements must allow that the imposed conditions on buildings and all its component parts are able to be performed independently of the materials or of constructive solutions used. Since the DCM presents itself as an alternative to the traditional technique of coating of mortar, must fill the set of functions that the traditional layers are subjected. The monolayer coating, in functional terms, is used for waterproofing, as its main function to ensure the watertightness of the wall covering set, protecting the aggressive agents substrate (water, shock, chemicals products in air, dust, etc., as shown in Figure 1) which may affect the building [3]. In addition, must have the ability of waterproofing the uncracked zone and promote, through evaporation, the expulsion of infiltrated water and water vapour formed inside. Thus, these coatings must be little capillaries, little permeable to water and physical and chemical weathering. Figure 1. Requests that suffer the buildings facades [1]. 2

122 Luiz G. M. Souza 1, Eriem A. M. Azevedo 2 *, Sandra M. Lima 3 e Lenilson X. F. Oliveira 4 The ABNT NBR 15,575-4:2013 set some criteria and requirements for evaluation the watertightness of facades, assuming a maximum of 5% to the total of the areas of moisture stains on the opposite face of the incidence of water in relation to the total area of the specimen. Placed at the external face of the building, coating must have the ability to absorb the deformations, in such a way that there is no visible breaks or microcracks imperceptible. Low shrinkage and deformation value of these coatings [4] (table 1), contributes to the deformation coefficient, making it more efficient in fulfilling this function than most of traditional or industrial plaster. Material Mortar Cement:lime:sand (volume) Table 1. Shrinkage of some mortars and a pulp, 7 and 28 days [4] a/agl Ratio Shrinkage at 28 days(%) Shrinkage at 7 days (%) % 28 days 1:0:3 0,47 0,607 0,396 65% 1:0:5 0,64 0,649 0,379 58% 1:3:12 0,88 0,642 0,489 76% Cement pulp 0,30 1,416 1,018 72% The physical integrity of the coating layer is related to the ability to withstand the traction stock, compression and shear, as well as will depend on the composition and dosage of the mortar components, of the environmental conditions, of the playing technique and coating drying conditions. Mechanical strength of the mortar consistis in its ability to withstand heavy mechanical loads active [6] The adherence to the substrate will quantify the resistance of the interface between the coating and its base, when subjected to tensile or shear efforts. Several factors factors may interfere in the adherence of the mortar to the substrate, affecting its compatibility. We can highlight, among them, the base type for application (substrate), the technique to be applied in the procedure of coating and the environmental conditions during its execution [5]. In order to provide finishing touches throughout the building aesthetical and economic recovery, the surface of the sealing elements (DCM) must use related functions such as health, hygiene, and safety in its use. This way, the surface features of the coating will be related to geometric control during implementation which, in turn, influences the resulting roughness, beyond their own visual aspect [1]. There must be a sufficient thickness to repair the defects of brickwork and regularize its surface [6]. However, the type of finish (smooth, rough, travertine) should be set taking into account the conditions of exposure to the external environment, in order to decrease the maintenance processes and for cleaning, as they may accumulate dirt. As a part of the sealing system of the building, the coating allows to some functions, such as: thermal insulation, or resistance to weather agents, sound insulation, with reverberation time limit and sound absorption coefficient, fire safety and wear resistance and surface shocks; Observing the influence of base preparation on adherence and permeability to water, Scartezini et al. conducted an experimental evaluation using five types of brickwall preparation of ceramic blocks, including one reference, without roughcast, and one using polymeric additive (SBR), concluding that the adherence resistance is significantly influenced, being the roughcast those who showed the best results [7]. In addition, we observed that the roughcast base with the modified material with SBR showed a reduction in absorption capacity of 54% and 85%, respectively, on the block and on the laying joint. (Figure 2) 3

123 Luiz G. M. Souza 1, Eriem A. M. Azevedo 2 *, Sandra M. Lima 3 e Lenilson X. F. Oliveira 4 Figure 2. Comparison between water absorption coefficients for different types of substrate preparation. The extensive use of glass in modern construction is derived from their physical properties, which makes it a very appreciated product. The glass has a high durability, high transparency, great resistance to water, solvents and acids. From the environmental terms, glass is considerated as a 100% recyclable material, and may be reused lots of times. Aggregating the shard on the fusion, the removal of raw materials of nature is reduced. The production using the glass itself also consumes less energy and emits redisues fewest powdered of CO2, which also contributes to the preservation of the environment. Added to this, the less disposal of garbage, reducing the costs of urban collection and increasing the useful life of sanitary landfills. Usually, flat glass is not used in the conventional recycling process. With a different chemical composition, this type of glass can cause cracks and defects in glass packaging, therefore it is necessary to develop new techniques that viables more and more these processes [8]. Thus, considering that flat glass cannot be recycled by traditional ways, this study aimed at the use of this waste within the array of a composite of cimentitious base, so as to serve as a basis for the development of alternative materials. 1.2 Replacement levels interferences of GW Sagoe-Crentsil, Brown and Taylor worked the incorporate of 20% of crushed glass, replacing the fine sand in concrete. The material collected did not have the proper granulometry, being reduced to the size of fine aggregate (less than 2.46 mm). Laboratory and field tests attested satisfactorily the composite's mechanical performance [9]. In his research, Shi et al., studied the characteristics and pozzolanic reactivity of glass powder in various granulometrics, replacing the cement, set at 20%, with a trait of 1:2.75, in mass, adopting a water/cement ratio of to 0.485, using as agglomerant CP I (ASTM C150). Observing the effect of fineness of glass powder on the properties of mortars concluded that for this percentage, as thinner the residue, better were the results of compressive strength [10]. Sauer assessed the potential for application of the residue of laminated-glass windscreen in structural recovery mortars, analyzing the percentage variation influence (by mass) of the cement for this residue (7%, 13%, 20% and 26%, beyond the reference mortar), concluding that the percentage of 7% provided mechanical properties closer to the reference [11]. Several studies have addressed, in addition to the partial replacement of the binder or aggregated by residue of glass, the use of mineral additions and chemical additives or polymeric, aiming to interfere with mass mobility and cohesion between the components, adapting so consistency and workability of the mixture. 4

124 Luiz G. M. Souza 1, Eriem A. M. Azevedo 2 *, Sandra M. Lima 3 e Lenilson X. F. Oliveira 4 The extreme fineness mineral additions, such as silica fume, increases water consumption while percentage added or replaced is increased. The higher the incorporation level of the addition, the smaller the workability [12]. The additions creates more resistant compounds, which means a better adherence pulp-aggregate pulp-armor [13]. Based on studies of Sauer [11], it was observed that researchers such as Du and Tan [14] and others, performed studies using RV in replacement to aggregate in mortars to evaluate the occurrence of alkalisilica reaction (RAS). It was noticed, however, that in compounds produced with mineral additions, additions of fly-ash, blast-furnace slag, among other characteristics, the RAS has been reduced significantly, as reduced alkalinity and the permeability of mortars. The introduction of laminated glass residue, from car windshield, in mortars, was studied by Matos and Souza Coutinho. They concluded that the increase of the glass content provided a decrease in consistency, in addition to an increase in resistance to penetration of chloride ions [15]. Du and Tan worked with mortars, with partial replacement of small aggregate for glass waste and mineral additions. The materials used were cement CPI, with trait of 1:2.75 and 1:2.25 (mass), water/cement ratio: and 0.47 and replacement aggregate levels by RV in 25, 50, 75 and 100%, concluding that there was no change in specific mass with the introduction of the RV, tending to decrease with the increase of the glass content [14]. Was noticed, also, that all the mortar with replacement showed elasticity modules slightly lower than the ones of the reference mortar. However, the mechanical strength was the less affected property. Analyzing during 90 days the shrinkage by drying of mortars, was even observed that the increase in the percentage of waste glass in various mortars resulted at reduction of the retraction. 2. MATERIALS E METHODS Defining the agglomerant to be used in the experimental phase of the research, aesthetic and technical constraints have been considerated, assuming its choice based on the availability of the local market. We used a plasticizer additive, polifuncional type, based on sulphonated salts in aqueous mode; in order to reduce the amount of kneading water used to achieve the ideal scattering range of the pasta. One of the small aggregates used was washed quartzite sand, of river, stocked in the Laboratório de Materiais de Construção, from the Diretoria de Construção Civil -DIACON, IFRN- Campus Natal Central. To select the type of sand to be used, was considered the level of finish that was intended for the mortar. Since any empty or indentation in the mortar applied could accumulate dirt, would be interesting if the finish was smoothed. Therefore, was chosen to make the speciment only the passing material on sieve #4,80 mm. In inspections mande in factories is common to see large generation of various types and sizes of residues, most of the time, derived of flaws in the manufacturing process. The glasses were collected in 5l containers (Figure 3) and taken to the Laboratório de Materiais de Construção, from the Diretoria de Construção Civil-DIACON, IFRN- Campus Natal Central. To match the residue to the condition of small aggregate, to replace some of the quartzite sand, was adopted the material that did not remained on sieve #4.75 mm and retained on #1.20 mm. Considering that the residue collected does not have the proper granulometry, we used the Los Angeles crusher, with intervals of 20 minutes of grinding for each bucket of 5l and then expodes, the samples, to the the sieving. 5

125 Luiz G. M. Souza 1, Eriem A. M. Azevedo 2 *, Sandra M. Lima 3 e Lenilson X. F. Oliveira 4 Figure 3. Glass without treatment for granulometry reduction Figure 4. Los Angeles crusher Another standard for the thick and medium granulometric adopted selection, aimed to make the vitreous material visible in the final product, making it ARDM characteristic brightness. In addition, the thin ones would be represented with the silica and sand, converting the glass residue in the largest particles of the composite. The microsilica employed to inhibit the harmful reactions caused by AAR (alkali-aggregate reaction) comes from ferrosilicon alloys or silicon-metal, densified type. Using percentage of microsilica included in the sample, replacing the mass of cement, were considered the results obtained in Lima [16] and Oliveira [17], which reached significant effects for 10%, replacing the mass of cement. Was used in the mix a high performance synthetic resin, which enhances the adherence of the mortar to the substrates, gives greater plasticity and thus greater shock and wear resistance, increases the water-resistance and avoids retraction. Is a vinyl copolymer adhesive based, compatible with the cement. It was employed a proportion to the mix, following Lima [16] and Oliveira [17], with 10%, compared to the mass of the concrete. 2.1 Dosage Based on literary review, has been set the trait of cementitious/aggregate material ratio in the proportion of 1:6 (volume), converted into mass (1:5), and replacement levels of sand for glass residue in the proportions of 20%, 50% and 80%. The water/cement ratio was weighted consistency index adopted (250 mm ± 20) for the fresh mass, described earlier. The proportions and amounts of materials, for each trait developed are showed in tables 2 and 3. The a/c relations appropriate for those traits were met whereas the results reached in the mortars 6

126 Luiz G. M. Souza 1, Eriem A. M. Azevedo 2 *, Sandra M. Lima 3 e Lenilson X. F. Oliveira 4 preparation (fresh), in order to promote a better materials proportion and, thus, produce pieces with proper consistency, ensuring the plasticity and the initial adhesion to the substrate. Table 2. Dosage of materials for the traits, 1 0, 2, 3 and 4. Trait Type Materials 0 Standard Standard + 10%SBR 10%SBR + 20% TGW 10%SBR + 50% TGW 10%SBR + 80% TGW Cement-sand mortar, in trait 1:5, with microsilica addition, (600 g of cement + 67 g of silica/3334 g of sand), a/c factor = 0, 75, where 500 ml are water, in addition to 10 ml of plasticizer additive (1.5% s.p.c.) and air curing (a paint layer of silicon); Cement-sand mortar, in trait 1:5, with microsilica addition, (600 g of cement + 67 g of silica/3334 g of sand), a/c factor = 0.70, where 367 ml are water and 100 ml polymeric additive, in addition to 10 ml of plasticizer additive (1.5% s.p.c.) and air curing (a paint layer of silicon); Cement-sand mortar, in trait 1:5, with microsilica addition, (600 g of cement + 67 g of silica/2667 g of sand + 667g of TGW), a/c factor = 0.65, where 333 ml are water and 100 ml of polymeric additive, in addition to 10 ml of plasticizer additive (1.5% s.p.c.) and air curing (a paint layer of silicon); Cement-sand mortar, in trait 1:5, with microsilica addition, (600 g of cement + 67 g of silica /1667 g of sand g TGW), a/c factor = 0.60, where 300 ml are water and 100 ml of polymeric additive, in addition to 10 ml of plasticizer additive (1.5% s.p.c.) and air curing (a paint layer of silicon); Cement-sand mortar, in trait 1:5, with microsilica addition, (600 g of cement + 67 g of silica /667 g of sand g TGW), a/c factor = 0.55, where 270 ml are water and 100 ml of polymeric additive, in addition to 10 ml of plasticizer additive (1.5% s.p.c.) and air curing (a paint layer of silicon); Table 3. Ratio of materials used/trait Trait Glass % a/c Factor Cement CPB (g) Silica 10% (g) Sand (g) TGW (g) Water (ml)1:5 Polymeric Additive 100 ml Plasticizer Additive 1,5% s.p.c. (ml) 0 0 0, , , , , Tests The first analysis and observations regarding the mass produced are made during their fresh state. Some empirical tests must be carried out aiming of certify the workability of the mortar. It is important to evaluate its ability to be handled, to be distributed easily when seated, to resist segregation and to have its surface finished. These are the guiding factors for defining new combinations for the trait. Aiming to have a best workability mortar, the average index of 250mm ± 20 diameter as a reference was used. In all produced pastas, with or without pigment, the test suggested were done. The tests in hardened state were held 28 days old of specimens, in order to determine the resistances reached by proportionate interactions in the internal structure formation. 7

127 Luiz G. M. Souza 1, Eriem A. M. Azevedo 2 *, Sandra M. Lima 3 e Lenilson X. F. Oliveira 4 The final product of research is a coating mortar, so it is indispensable axial compression tests and pullout, demonstrated below. In order to determine the limit of load capacity that the mortar may be subject, in addition to observe its reaction during loading, axial compression test was done, which consists in an effort in the direction perpendicular to the diameter, which tends to cause a shortening or rupture of the specimen. The tests were performed in the Laboratório de Materiais de Construção, IFRN-CNAT, where were employed an electromechanical clamp, with a capacity of 200 tons and loading speed between 0.3 MPa/s and 0.8 MPa/s. Standardized in ABNT NBR 9,778:2009, the test followed such recommendations, evaluating five specimens for each trait (from 0 to 4), at 28 days old, all free from oil or other materials clinging to the molding. 3. RESULTS E DISCUSSIONS The test allowed us to see the absorptions and empty contents of upfront DCM (traits 1 and 0), as well as those who used the TGW in the ratio of 20%, 50% and 80%. The results of axial compression of the specimens, at the 28 days, with traits as dosages, are showed in table 4. Trait Table 4. Results of tests of axial compression for the traits, 1, 0, 2, 3 and 4. Resistance axial compression (MPa) cp1 cp2 cp3 cp4 cp5 Standard Deviation (Sd) Resistance mechanical resistance to axial compression * (MPa) 0 24,1 18,7 23,8 20,7 20,5 2,3 17,7 1 19,6 21,8 20,1 21,3 18,3 1,4 17,9 2 17,0 20,4 20,6 18,7 19,2 1,5 16,8 3 17,1 18,7 22,1 18,3 21,5 2,2 16,0 4 9,2 12,2 9,7 12,7 12,4 1,7 8,5 * Mechanical resistance to axial compression (MPa) = average resistance (MPa) x standard deviation. In order to ensure the reliability of the results, were employed in the compression resistance, all specimens, taking into account the standard deviation adopted, so it cannot present disparate values. Figure 5. Demolded and identified specimens (traits 0 and 1). 8

128 Luiz G. M. Souza 1, Eriem A. M. Azevedo 2 *, Sandra M. Lima 3 e Lenilson X. F. Oliveira 4 Figure 6. Demolded specimens, with taken ratio: 2-20%, 3 50% and 4 80%. Mechanical standpoint, axial compression test shows already, for the standard trait (trait 0), feasibility of manufactured mortar for decorative coating monolayer. The standard traits (0) and the line 1, which differs from the standard trait just because of the use of the styrene butadiene based additive, showed almost identical results in terms of compressive strength. 2 and 3 traits can also be considered in the same class of resistance, diverging only aesthetically. The 4 trait, although having the recommended resistance for application in coatings, from the perspective of substitution of the aggregate by TGW (Tempered Glass Waste) showed significant voids, which made impossibleits use. Trait compounds 02, 03 and 04 presented satisfactory results, demonstrating that there is the possibility of re-use of inert material in nature in the composition of the DCM. In addition, the test was necessary to determine the maximum level of glass residue that would be replaced in the DCM. We can see that the mechanical performance was affected only for the traits with aggregate replacement for TGW with 80% ratio. For the traits with replacement of 20% and 50%, the resistance class did not show significant differences. However, the maximum level surveyed (80%) still promotes a monolayer decorative mortar that resists to the appropriate compressive strength, according to requirements of ABNT NBR 13,281:2005 (Mortar for fixing and coating of walls and ceilings-requirements). The table 5 and Figure 6 presents the results of water absorption and voids ratio in cylindrical specimen with 50 mm x 100 mm, at 28 days old, according to ABNT NBR 9,778:2009, for produced mortars, through elaborate dosages. Trait Table 5. Test results of water absorption by immersion Overwhelmed mass Dry mass Wet mass Absorption cp1 cp2 cp3 cp1 cp2 cp3 cp1 cp2 cp3 index (g) (g) (g) (g) (g) (g) (g) (g) (g) (%) Void index (%) 0 396,3 395,0 397,5 361,3 359,9 362,4 204,1 202,3 204,6 9,7 18, ,8 372,9 369,6 336,1 342,7 339,4 178,0 185,0 182,9 8,7 15, ,4 381,3 378,2 351,4 354,4 351,5 187,1 190,4 187,4 7,7 14, ,8 383,0 379,7 349,8 356,3 351,2 187,1 189,1 187,8 7,8 14, ,0 354,7 353,1 192,6 191,7 191,7 382,8 383,7 382,2 8,3 15,3 9

129 Luiz G. M. Souza 1, Eriem A. M. Azevedo 2 *, Sandra M. Lima 3 e Lenilson X. F. Oliveira 4 (%) Absorption index and void index 9,7 8,7 7,7 7,8 8,3 18,2 15,9 14,2 14,3 15,3 ÍNDICE DE ABSORÇÃO ÍNDICE DE VAZIOS Figure 7. Test results of water absorption by immersion TRAÇO 0 TRAÇO 1 TRAÇO 2 TRAÇO 3 TRAÇO 4 Samples of 0, different from the other, do not have polymer additive in its composition, but rely on the mineral addition and protective painting of silicone (external waterproofing), after the release, with the dry cure process. 1 trait samples rely on the addition of the polymeric additive, which justify the reduction in the absorpition and voids index. Samples of trait 2, which got the smallest immertion absorption and voids index, in addition to having the silica fume and SBR in its composition, had the a/c factor reduced in comparison to the trait 1 and the introduction of TGW in its content. We can see that the replacement of the aggregate by TGW, in absorption and voids index terms, showed result as expected, since the glass particles are larger and do not require much water to be involved, in addition to the a/c factor was reduced progressively from trait 2 until the trait 4. However, there is a proportionality between the increased level of tempered glass and the raise of the absorption and voids index, demonstrating that there is a great content to be considered. 10

130 Luiz G. M. Souza 1, Eriem A. M. Azevedo 2 *, Sandra M. Lima 3 e Lenilson X. F. Oliveira 4 4. RESULTS 1. Samples of the trait 02, cement-sand mortar, in trait 1:5 (in mass) that constitutes the DCM, with tempered glass waste for application in facades, showed mechanical, thermal and aesthetic performance satisfactory for the materials used, which are: structural white cement CPB 52; densified microsilica addition (10% as a replacement for cement); sand, with granulometric composition within the usable area and fineness of 2.49; TGW, with fineness of 4.67 and 20% in replacement of sand; plasticizer polifuncional additive (1.5% s.p.c.) and 10% of SBR (polymeric additive), meeting all requirements of the standard. 2. DCM mortar showed satisfactory properties for water tightness, support adherence, surface evenness, thermal performance, consistency and plasticity. 3. As functional requirement required for DCM mortars in all traits, the workability proved to be adequate, a result of the employed consistency of 250 ± 20 mm. 4. The processing of waste must follow a procedure, so that the products developed are shows a level of performance which meet the technical standards. 5. We can reuse TGW as an inert material with granulometric range adopted (sieve thru # 4.75 mm and retained on # 1.20 mm) and fineness of The results obtained confirmed the feasibility of DCM use proposed for traits with or without pigment and with 20% of TGW, proven through the mechanical, thermal and aesthetic performance, with quite satisfactory index, achieved in standardized laboratory tests. 7. We can measure, from the preliminary tests and aesthetic appearance, the proper content of the tempered glass waste replacing the aggregate, to the (DCM), 20% (trait 02), so that larger percentages have provoked considerable voids on compound, not desired because of the lack of regular geometry and surface material imperfection, in addition to difficult a finishing touch suitable for facades of buildings. 8. As to the use of additives, on the results, we can say that the adoption of the polymeric additive showed a significant permeabiliy decrease, promoting a better integrity of the components of the mortar, and even reducing the possibility of post cure shrinkage cracks. 10. The mechanical performance of mortar, for all traits, presented high levels, when compared to standards, more expressive for the trait 02 (white structural cement CPB 52; addition of densified microsilica - 10% as a replacement of cement; sand, with granulometric composition within the usable area and fineness of 2.49; TGW, with fineness of 4.67 and 20% instead of sand; polifuncional plasticizer additive - 1.5% s.p.c.; and 10% of SBR - polymeric additive). 11. The reduction of mechanical performance of composites with some levels of TGW replacement of sand in 20, 50 and 80% (traits 02, 03 and 04, respectively), when compared to the standard (traits 0 and 1), can be justified by the low adhesion on glass interface with the cementitious matrix, as well as for household packaging and shape of grains of TGW. 12. All traits can be classified as P6, according to ABNT NBR 13281: Among the mortars DCM studied, the ones in trait 02 trace obtained the best results in the absorption (7.7%) and void (14.2%) index. 19. The approach to the topic of this research contributed to the study on the Monolayer Coating Decorative system (RDM), produced in construction site, including its materials and their properties, demonstrating, qualitatively, their mechanical and aesthetic viability. 20. We can highlight various positive parameters reached with the use of DCM as an alternative to the traditional system, such as environmental aspects (using the TGW), technicians (framing the norms related to the subject), aesthetic (proposing colorations for facades coating) and thermal (the adequacy to the built environment). 11

131 Luiz G. M. Souza 1, Eriem A. M. Azevedo 2 *, Sandra M. Lima 3 e Lenilson X. F. Oliveira 4 REFERENCES [1] R. M. Crescencio, Avaliação de desempenho de revestimentos decorativo monocamada. Escola Politécnica da Universidade de São Paulo p e anexos. Dissertação (Mestrado) [2] C.A. Lejeunne, A contribuição francesa para os revestimentos externos. Téchne, São Paulo, n. 22, p , [3] A. C. D. Sousa, Monomassas: Caracterização comparativa dos produtos vigorantes no Mercado. Mestrado Integrado em Engenharia Civil. Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto. Portugal. 2008/2009. [4] H. Carasek, Argamassas. In: ISAIA, Geraldo Cechella. Materiais de Construção Civil e Princípios de Ciência e Engenharia dos Materiais. São Paulo: Arte Interativa, Cap. 26, p [5] L. L. Maciel; M. M. S. B. Barros; F. H. Sabbatini, Recomendações para execução de revestimento de argamassa para paredes de vedação internas e exteriores e tetos Disponível em: < pcc2436.pcc.usp.br>. Acesso em 06/12/2015. [6] M. R. Veiga, Comportamento de revestimentos de fachadas com base em ligante mineral. Exigências funcionais e avaliação do desempenho. In: 1º Congresso de Argamassas de Construção, Lisboa, LNEC, Novembro, [7] L.M.B. Scartezin; T.R. Juca; F. Teixeira; G. Antonelli; O. Cascudo e H. Carasek. Influência do preparo da base na aderência e na permeabilidade à água dos revestimentos de argamassa. Revista Ambiente Construído, 2: [8] G.C. Santos, et al. Material vitrocerâmico sinterizado a partir de resíduo de indústria de vidros planos. In: Congresso de Iniciação Científica, v. 17, 2009, UF São Carlos, v. 5, p. 1093, Anais, 2009 [9] K.S. Sagoe-Crentsil; T. Brown; A. Taylor. Recycled glass as sand replacement in premix concrete. Eco-Recycled Australia and CSIRO, [10] C. Shi; Y. Wu; C. Riefler; H. Wang. Characteristics and pozzolanic reactivity of glass powders. Cement and Concrete Research, v.35, p , [11] A. S. Sauer. Estudo do potencial de aplicação do resíduo de vidro laminado em argamassas de recuperação estrutural. (Dissertação de mestrado). Universidade Federal do Espírito Santo, Centro Tecnológico [12] D.C.C. Dal Molin. Adições minerais. Cap. 08 In: ISAIA, G.C. (ed.) et al. Concreto: Ciencia e Tecnologia. São Paulo: Instituto Brasileiro do Concreto, v. 1, p , [13] P. K. Mehta; P. J. M. Monteiro. Concreto: Microestrutura, Propriedades e Materiais. 2ª.edição (4ªed. em inglês). São Paulo: IBRACON, p. [14] H. Du; K. H. Tan. Use of waste glass as sand in mortar: Part I Fresh, mechanical and durability properties. Cement and Concrete Composites, v.35, p , 2013a. [15] A. M. Matos; J. Sousa-Coutinho. Durability of mortar using waste glass powder as cement replacement. Construction and Building Materials, v. 36, p , [16] S. M. de Lima. Concreto de alto desempenho em ambientes com baixas temperaturas f. Dissertação (Mestrado). Departamento de Engenharia de Estruturas, EESC. Universidade de São Paulo [17] L. X. F. de Oliveira. Contribuição ao estudo avançado das argamassas de alto desempenho para reparos estruturais, p + anexos. Dissertação (Mestrado) - Programa de Pós- Graduação em Engenharia Mecânica, Universidade Federal do Rio Grande do Norte,

132 Argamassas 2016 Coimbra 16e17 de Junho II Simpósio de Argamassas e Soluções Térmicas de Revestimento REBOCOS DE TERRA: INFLUÊNCIA DA ADIÇÃO DE GESSO E DA GRANULOMETRIA DA AREIA José Lima 1 *, Débora Correia 2, Paulina Faria 3 1: Faculdade de Arquitectura Universidade de Lisboa Alto da Ajuda, Lisboa jose.lima.ferreira@gmail.com, web: 2: Departamento de Engenharia Civil - Universidade NOVA de Lisboa Campus de Caparica, Caparica d.correia@campus.fct.unl.pt web: 3: CERIS Universidade de Lisboa, e Departamento de Engenharia Civil - Universidade NOVA de Lisboa Campus de Caparica, Caparica paulina.faria@fct.unl.pt web: Palavras-chave: Reboco de terra, adição de gesso, granulometria da areia, resistência mecânica, condutibilidade térmica, adsorção de vapor. Resumo. Este artigo enquadra-se numa investigação em curso, de maior abrangência, referente à caracterização de rebocos realizados com terras argilosas extraídas da bacia sedimentar do Algarve, nas quais prevalece a argila ilítica, que conjuga características vantajosas para a realização de rebocos de terra, nomeadamente reduzida expansibilidade e elevada capacidade de adsorção de vapor de água. Esta característica, por um lado, mitiga a fissuração do reboco durante a secagem, e por outro, potencia o contributo deste tipo de revestimentos para o equilíbrio termo-higrométrico do ambiente interior dos edifícios. Os resultados obtidos nas campanhas anteriores desta investigação comprovaram a elevada capacidade de adsorção destas terras ilíticas e a sua reduzida expansibilidade, assim como a melhoria do seu desempenho mecânico através de adição de fibras naturais. Neste artigo avaliase a influência da adição de diferentes quantidades de gesso e da utilização de areias com diferentes granulometrias na formulação de argamassas com a terra ilítica, particularmente na capacidade de adsorção e libertação de vapor de água, assim como no desempenho mecânico e térmico destes rebocos de terra. Para o desenvolvimento deste estudo foram formuladas seis argamassas com a mesma proporção de terra e areia, sendo três das argamassas formuladas com areias de granulometria distinta, fina, média (considerada de referência) e grossa, e as restantes três argamassas formuladas com a areia de granulometria média e a adição de diferentes quantidades de gesso,5%, 10% e 20% do volume de constituintes secos. As argamassas e os respectivos provetes foram preparados e caracterizadas no estado fresco e no estado endurecido de acordo com a norma DIN e a serie de normas EN 1015, nas respectivas partes aplicáveis, assim como outros procedimentos de ensaio, quando também aplicáveis. Os resultados obtidos não foram conclusivos em relação à avaliação da influência que a utilização de areias com granulometrias distintas pode ter no desempenho das argamassas. Contudo os resultados obtidos foram muito promissores no que respeita à avaliação da influência que a adição de diferentes quantidades de gesso tem no desempenho das argamassas. Foi possível verificar que a adição de gesso pode contribuir de forma significativa para o desempenho mecânico destas argamassas de terra, sendo, cumulativamente, pouco penalizadora da sua capacidade de adsorção e desadsorção.

133 José Lima, Débora Correia, Paulina Faria 1. INTRODUÇÃO As argamassas de terra contribuem para o ciclo de vida sustentável dos edifícios, principalmente devido à sua baixa energia incorporada. Este facto acontece devido ao uso de argila crua como ligante natural, sem que haja necessidade de produção com tratamentos que envolvam calor, bem como à grande disponibilidade de recursos de terra argilosa (que até é um resíduo gerado por escavações), permitindo a mitigação de impactos ambientes provenientes do transporte a longa distância [1]. Outra contribuição das argamassas de terra para o ciclo de vida sustentável dos edifícios advém do facto das argamassas de terra, produzidas sem a adição de qualquer estabilizador químico, como o cimento e a cal, poderem ser facilmente recicladas no seu final de vida, apenas com baixo consumo de energia mecânica para desterroamento e a nova amassadura com adição de água. Além disso, o uso de terra argilosa como material de construção não leva diretamente a qualquer tipo de emissão poluente durante o ciclo de vida do edifício, mitigando desta forma os perigos de contaminação [2]. Devido à alta higroscopicidade dos materiais argilosos [3] [4], as argamassas de terra possuem uma elevada capacidade de adsorção e desadsorção de vapor de água, particularmente quando comparadas com outros tipos de argamassas utilizadas para a execução de rebocos interiores [2]. Esta propriedade permite que as argamassas de terra atuem como reguladores de humidade, contribuindo para o equilíbrio da humidade relativa (HR) dos espaços interiores dos edifícios [2] [5] [6]. Esta capacidade de regulação de humidade dos rebocos de terra promove o conforto e a saúde dos habitantes, visto que um ambiente com HR elevada aumenta o desconforto associado à perceção de frio e calor [7]. Por outro lado, é através do equilíbrio da HR dos espaços interiores que os rebocos de terra contribuem para mitigar alguns problemas de saúde associados, tais como infeções, alergias ou asma, contribuindo ainda para diminuir a probabilidade de irritação das membranas da mucosa e inflamações associadas a ambientes interiores excessivamente secos [8]. Os rebocos de terra podem ainda contribuir para a qualidade do ar interior, visto que a argila pode atuar como acumulador passivo de material, diminuindo as concentrações de ozono interiores e, desta forma, diminuindo também a probabilidade de ocorrência de reações do ozono com outros materiais constituintes do edifício. Esta situação pode levar a menores concentrações de produtos sujeitos a oxidação, que poderiam ser tóxicos e provocar irritação das membranas da mucosa e outros tecidos humanos [9] [10]. Apesar do aumento do interesse internacional pelas argamassas de terra, ainda não existem Normas Europeias para este tipo de argamassas. No entanto, na Alemanha, o Deutsches Institut fur Normung (DIN), lançou em 2013 a DIN [11], uma norma nacional especificamente dedicada a argamassas de terra não estabilizadas. Desta forma esta norma tem vindo a ser seguida por diversos estudos científicos vocacionados para a avaliação das propriedades físicas e mecânicas deste tipo de argamassas [12] [13] [14] [15]. Como parte integrante de uma investigação em curso, relacionada com argamassas de terra especificamente formuladas com terra argilosa extraída da bacia sedimentar Algarvia, que revelou um elevado potencial para rebocos interiores [14], no presente estudo basearam-se os procedimentos de ensaio também na norma DIN e pretende-se avaliar o efeito da adição de gesso às argamassas de terra. Uma vez que as argamassas de terra possuem resistências mecânicas reduzidas, é pretendido avaliar se a adição de gesso incrementa estas propriedades sem alterar a capacidade adsorção e desadsorção de vapor de água das argamassas. O estudo pretende ainda avaliar quais as consequências da utilização de areias com diferentes granulometrias, nas propriedades das argamassas. 2. MATERIAIS O presente trabalho contemplou a caracterização de seis argamassas de terra formuladas com base na mesma terra argilosa, a qual foi extraída de um «barreiro», ainda em atividade, localizado no sector Este da sub-região do «Barrocal» Algarvio. Esta sub-região situa-se na zona mais alta da bacia 2

134 José Lima, Débora Correia, Paulina Faria sedimentar do Algarve e apresenta grande concentração de solos argilosos. A terra utilizada para este estudo caracteriza-se pela presença de argilas com uma composição mineralógica dominada pela ilite [13], em virtude da sua formação estar associada a um processo geológico de sedimentogenises em ambiente marítimo. O referido «barreiro» enquadra-se num grupo de zonas de exploração de terras argilosas pertencentes a pequenas unidades semi-artesanais de produção de cerâmica tradicional, que se localizam em formações geológicas que remontam ao período Retiano/Hetangiano, na transição do período Triássico para o Jurássico, as quais apresentam uma presença elevada de ilite [16]. A grande concentração de argila ilítica foi o fator chave para a seleção desta terra para o desenvolvimento deste estudo, uma vez que a prevalência da ilite promove nesta terra argilosa uma capacidade elevada de adsorção de vapor de água, combinada com uma expansão reduzida quando humedecida [14]. Estas características devem-se à estrutura cristalina de alumino-silicato da ilite, organizada numa sucessão de camadas de tetraedros/octaedros/tetraedros, cujos espaços intercalares são ocupados essencialmente por catiões de potássio responsáveis pela baixa expansibilidade [3][4]. Estas propriedades têm importância significativa para a realização de rebocos interiores uma vez que maximizam a capacidade dos rebocos atuarem como reguladores de humidade do ambiente interior e, ao mesmo tempo, mitigam a ocorrência de fissuração em função da reduzida retração da argamassas durante a fase de secagem, o que facilita a aplicação em obra e potencia a adequação deste tipo de argamassas como solução de revestimento interior. Após ser extraída, a terra argilosa foi seca, desagregada e passada previamente pelo peneiro com malha de 2 mm de forma a eliminar partículas de dimensão superiores. A distribuição da dimensão das partículas da terra argilosa obtida foi analisada através de peneiração seca, de acordo com o procedimento indicado na norma EN [17], sendo a respectiva curva de distribuição apresentada na Figura 1. Para a formulação das argamassas analisadas no presente estudo foram consideradas três areias siliciosas com granulometrias distintas. A areia de granulometria mais fina, designada de SF (Sand Fine), foi extraída de um areeiro localizado em Mesquita, na região de Sesimbra. A areia de granulometria intermédia, selecionada como areia de referência recebeu a designação de S (Sand) e foi extraída de um areeiro localizado em Santiago do Cacém, na região de Sines. Por fim a areia de granulometria mais grosseira, que recebeu a designação de SC (Sand Coarse), foi extraída de um areeiro localizado perto de Pinhal do Conde da Cunha, na zona da Amora, a Sul do rio Tejo. Todas as areais foram previamente passadas pelo peneiro com malha de 4,75 mm, de forma a eliminar partículas com dimensões superiores. A distribuição granulumétrica das areias referidas foi também analisada através de peneiração seca, de acordo com o procedimento indicado na norma EN [17], sendo as respectivas curvas de distribuição apresentadas na Figura 1. Figura 1. Curva granulométrica da terra argilosa a seco e das areias utilizadas nas formulações 3

135 José Lima, Débora Correia, Paulina Faria Para a avaliação do eventual contributo da adição de diferentes quantidades de gesso à formulação de referência destas argamassas de terra foi utilizado um gesso hemihidratado não aditivado, composto por sulfato de cálcio natural, de cor branca produzido e comercializado pela empresa SIVAL. Este gesso destina-se a aplicação manual, sendo recomendado para a execução de estuques em paredes e tectos pelo método tradicional. É comercializado na forma de pó micronizado (resíduos nos peneiros: 500μm 0,10%; 300μm 0,65%) encontrando-se pronto a ser utilizado por amassadura mecânica com água na proporção de um litro de água para 1,45 kg de gesso [18]. 3. FORMULAÇÃO DE ARGAMASSAS E CARACTERIZAÇÃO NO ESTADO FRESCO As seis argamassas foram formuladas com a mesma proporção de terra e areia, ao traço volumétrico 1:3. A formulação considerada como referência foi designada por E1S3, realizada com a areia S, de granulometria intermédia (areia de referência). As argamassas E1S3_G5, E1S3_G10 e E1S3_G20 compreenderam a adição de diferentes percentagens de gesso, respectivamente, 5%, 10% e 20%, calculadas em relação ao volume total de terra e areia. As argamassas E1SF3 e E1SC3 foram realizadas, respectivamente, com recurso à areia SF, de granulometria mais fina, e à areia SC, de granulometria mais grossa. Para a preparação e mistura das argamassas, bem como para a sua caracterização no estado fresco, foi seguida a norma DIN [11]. Esta norma prevê um procedimento de preparação para as argamassas de terra que compreende um primeiro período de 60 s de amassadura mecânica, que inclui o período de tempo inicial de colocação da água na cuba da amassadora com esta em funcionamento, seguido de um período de 5 min de descanso da argamassa, finalizando com mais um período de 30 s de amassadura mecânica. Excepcionalmente, para a possibilitar realização das argamassas com adição de gesso, foi necessário adaptar este procedimento, suprimindo o período intermédio de 5 min de descanso da argamassa, em virtude do gesso apresentar um tempo de presa muito reduzido (entre 10 a 15 min). As argamassas foram preparadas considerando o mínimo de água necessário de forma a apresentarem boa trabalhabilidade e valores de consistência por espalhamento de acordo com os limites definidos pela norma DIN [11], respectivamente 175 ± 5 mm, aferidos segundo a norma EN [19]. A Tabela 1 apresenta as formulações das argamassas em termos dos rácios volumétricos e mássicos dos materiais constituintes, assim como os resultados obtidos em termos de massa volúmica no estado fresco e consistência por espalhamento. Tabela 1. Composição e caracterização das argamassas no estado fresco. Argamassas Rácios Volumétricos Rácios Mássicos Massa Volúmica Consistência Espalhamento Terra Areia Gesso Água Terra Areia Gesso Água [%] [%] [%] (a) [%] (a) [%] [%] [%] [%] (b) [kg/m 3 ] [mm] E1S E1S3_G5 5, E1S3_G10 10, ,0 75,0 E1S3_G20 20, E1SF E1SC (a) Percentagem de volume adicionado em relação ao volume total de terra e areia (b) Percentagem de massa adicionada em relação à massa total dos restantes materiais constituintes 4

136 José Lima, Débora Correia, Paulina Faria 4. CARACTERIZAÇÃO NO ESTADO ENDURECIDO Com cada argamassa foram executados provetes prismáticos em moldes metálicos, de dimensões 40 mm x 40 mm x 160 mm, e provetes circulares em anéis de plástico com diâmetro de 90 mm e espessura de 20 mm. Foram também realizados provetes através da aplicação de uma camada de argamassa, com 20 mm de espessura, sobre tijolos furados com dimensão de 295 mm x 195 mm e ainda provetes planares com 1000 cm 2 de área de superfície (500 mm x 200 mm), com espessura de 15 mm. As argamassas foram caracterizadas à idade mínima de 32 dias em termos de retração linear, avaliando a variação dimensional do comprimento dos provetes prismáticos, desde a sua moldagem, massa volúmica aparente por aferição geométrica de dimensões e avaliação da massa, com base na EN /A1 [20], condutibilidade térmica através de um equipamento ISOMET 2104 (com sonda de contacto API Ø60mm), resistência à tração por flexão e à compressão com base na EN [21], aderência ao suporte com base na EN [22], resistência à abrasão a seco com uma escova de dureza média [13], coesão superficial, e capacidade de adsorção e desadsorção de vapor de água. A caracterização no estado endurecido das seis argamassas seguiu igualmente a norma DIN [11] assim como a serie de normas EN 1015, nas respectivas partes aplicáveis [20][21][22]. Para o ensaio de coesão superficial foi seguido o procedimento proposto por Drdácký et al. [23] e Faria et al. [13], sendo a coesão superficial determinada através da aferição do incremento de massa de uma fita adesiva com 50 mm x 50 mm, após esta ser aplicada sobre a superfície dos provetes realizados sobre tijolos furados, e submetida a uma pressão com intensidade constante durante um determinado período de tempo. O aumento de massa da fita adesiva é determinado pela quantidade de partículas de argamassa que se encontram aderidas à fita após esta ser removida da superfície da argamassa. O ensaio de adsorção e desadsorção de vapor de água foi realizado de acordo o procedimento definido na norma DIN [11], com os provetes planares em moldes metálicos por forma a garantir que a adsorção e desadsorção de vapor apenas ocorra através da face superior exposta do provete. Os provetes foram estabilizados numa câmara climática na condição de 23ºC e 50% de humidade relativa (HR). Após a estabilização dos provetes a condição da câmara foi alterada para 80% HR, dando-se início à fase de adsorção. Os provetes foram pesados nos intervalos definidos na norma DIN [11], respectivamente, 0,5h, 1h, 3h, 6h, 12h, tendo esta fase do ensaio sido estendida até às 24h, de modo a permitir uma melhor compreensão do comportamento de adsorção dos provetes. Após as 24h, os provetes foram novamente pesados e a condição da câmara climática foi alterada para 50% HR, dando-se início à fase de desadsorção que se prolongou também por 24h e durante a qual foram seguidos os mesmos intervalos de tempo anteriormente mencionados. 5. RESULTADOS E DISCUSSÃO As seis argamassas avaliadas neste estudo apresentam retração linear reduzida (Figura 2), sempre inferior a 1%, o que está em concordância com a baixa expansibilidade da terra argilosa utilizada, a qual apresenta mineralogia com prevalência de ilite. De entre as três argamassas com adição de gesso, todas realizadas com a areia de referência, as formulações com adição de 5% e 10% de gesso apresentam retração linear de 0,7%, ligeiramente inferior à argamassa de referência (0,8%), enquanto que a formulação com adição de 20% de gesso apresenta uma redução significativa da retração linear (0,2%), o que sugere que nesta formulação a expansibilidade do gesso adicionado conseguiu compensar, quase na totalidade, a capacidade de retração da terra argilosa. Das duas argamassas realizadas com areias de granulometrias distintas da argamassa de referência, é possível observar que ambas apresentam retração linear muito reduzida ( 0,2%), sendo mesmo praticamente inexistente no caso da argamassa E1SC3, realizada com areia de granulometria grossa. No entanto estes resultados não são esclarecedores, uma vez que não é possível observar correlações entre a retração linear das argamassas e a variação da granulometria das areias, ou a concentração de terra argilosa nas formulações, ou ainda com a quantidade de água adicionada (Tabela 1), factores que expectavelmente influenciam a retração linear das argamassas. 5

137 José Lima, Débora Correia, Paulina Faria Figura 2. Retração linear Relativamente à massa volúmica aparente (Figura 3) verifica-se que as seis argamassas apresentam valores semelhantes, os quais, com excepção do valor obtido pela argamassa E1SF3, enquadra-se na classe de massa volúmica 2.0 (de 1,81 kg/dm 3 a 2,00 kg/dm 3 ) definida na norma DIN [11]. A argamassa E1SF3, realizada com areia de granulometria fina, é a única formulação a enquadrar-se na classe imediatamente inferior, a classe de massa volúmica 1,8 (de 1,61 kg/dm 3 a 1,80 kg/dm 3 ) definida na mesma norma. Figura 3. Massa volúmica aparente Os resultados do ensaio de condutibilidade térmica (Figura 4) evidenciaram que as argamassas com adição de 5% e 10% de gesso apresentam um ligeiro aumento da condutibilidade térmica em relação à argamassa de referência. Estes resultados não eram esperados uma vez que o gesso é um material que usualmente apresenta condutibilidade térmica inferior às argamassas de terra [24]. Contudo, é possível observar que o incremento da adição de gesso promove a redução da condutibilidade térmica, chegando a argamassa com maior adição de gesso (20%) a apresentar condutibilidade térmica ligeiramente inferior à argamassa de referência. Esta influência do incremento da adição de gesso na condutibilidade térmica é coerente com o facto das argamassas de gesso apresentarem condutibilidade térmica inferior às argamassas de terra [24]. No que respeita às argamassas realizadas com areias de granulometrias distintas da argamassa de referência, pode observar-se que a argamassa E1SF3, realizada com areia de granulometria fina, apresenta condutibilidade térmica ligeiramente inferior à argamassa de referência, enquanto a argamassa E1SC3, realizada com areia de granulometria mais grossa, apresenta condutibilidade térmica ligeiramente superior à argamassa de referência. Estes resultados sugerem que o aumento da dimensão das partículas da areia promove o aumento ligeiro da condutibilidade térmica. 6

138 José Lima, Débora Correia, Paulina Faria Figura 4. Condutibilidade térmica Os resultados dos ensaios de resistência mecânica (Figura 5) evidenciaram que a adição de gesso, e o seu incremento, promovem o aumento significativo da resistência à compressão e da resistência à tração por flexão das argamassas. Este contributo do gesso para o incremento de resistência das argamassas de terra é coerente com o facto de ser expectável que as argamassas de gesso apresentem resistência mecânica superior às argamassas de terra. No entanto, não é observada a melhoria da sua aderência ao suporte. Por seu turno a substituição da areia da argamassa de referência por areias de granulometrias distintas mais fina no caso da argamassa E1SF3 e mais grossa no caso da argamassa E1SC3 não se revelou vantajosa para o desempenho mecânico das argamassas, sendo particularmente prejudicial em termos aderência ao suporte para a argamassa E1SF3. Figura 5. Resistência à tração por flexão, resistência à compressão e aderência ao suporte Considerando as classes de resistência mecânica definidas na norma DIN [11], apresentadas na Tabela 2, observa-se que a argamassa de referência E1S3, no que respeita à resistência à compressão e resistência à tração, não atinge os requisitos definidos para a classe inferior de resistência mecânica (S-I), embora apresente para estes dois parâmetros valores próximos dos limites mínimos desta classe. É ainda de salientar que esta argamassa atinge o limite mínimo de resistência definido para o parâmetro de aderência ao suporte. 7

139 José Lima, Débora Correia, Paulina Faria A argamassa E1S3_G5, com adição de 5% de gesso, supera ligeiramente os limites mínimos de resistência à compressão e resistência à tracção definidos para a classe S-I, enquanto a argamassa E1S3_G10, com adição de 10% de gesso, encontra-se próximo dos limites máximos de resistência definidos para a mesma classe S-I. No que respeita à argamassa E1S3_G20, com adição de 20% de gesso, observa-se que os resultados obtidos enquadram-se já claramente na classe mais elevada de resistência mecânica (S-II), com excepção do parâmetro de aderência ao suporte o qual se enquadra na classe inferior de resistência mecânica (S-I). Como mencionado anteriormente, as argamassas E1SF3 e E1SC3, realizadas, respetivamente com areias de granulometrias fina e grossa, apresentam valores de resistência mecânica inferiores à argamassa de referência, pelo que, tal como esta, não atingem os requisitos mínimos definidos para a classe inferior de resistência mecânica da norma DIN [11], com excepção do parâmetro de aderência ao suporte da argamassa E1SC3 que atinge o limite mínimo definido. Tabela 2. Classes de resistência mecânica definidas na norma DIN Classe de resistência Resistência à compressão Resistência à tração por flexão Aderência ao suporte mecânica [N/mm 2 ] [N/mm 2 ] [N/mm 2 ] S-I 1,0 0,3 0,05 S-II 1,5 0,7 0,10 O ensaio de resistência à abrasão a seco, cujos resultados são apresentados na Figura 6, revelou que as três argamassas com adição de gesso, respectivamente, E1S3_G5, E1S3_G10 e E1S3_G20, apresentam valores de perda de massa por abrasão significativamente inferiores à argamassa de referência E1S3, enquadrando-se as três argamassas na classe mais elevada de resistência à abrasão (S-II) definida na norma DIN [11], a qual prevê uma perda de massa por abrasão 0,7 g. É também possível observar que a resistência à abrasão destas argamassas aumenta com o incremento da adição de gesso, o que está em concordância com o anteriormente descrito para a resistência mecânica destas argamassas. Em relação à influência da areia na resistência à abrasão é possível observar que a argamassa de referência E1S3 e a argamassa E1SC3, realizada com areia grossa, apresentam valores de abrasão que se enquadram na classe inferior de resistência à abrasão (S-I) definida na norma DIN [11], a qual prevê uma perda de massa por abrasão 1,5 g. No entanto, a argamassa E1SF3, realizada com areia fina, apresenta resistência à abrasão muito inferior, não atingindo sequer o limite mínimo da classe inferior de resistência à abrasão definida na norma DIN [11]. Estes resultados não são coerentes com os resultados obtidos por estas argamassas no ensaio de resistência mecânica, sendo necessário desenvolver mais investigação neste domínio. Figura 6. Resistência à abrasão 8

140 José Lima, Débora Correia, Paulina Faria À semelhança do anteriormente descrito para o ensaio de resistência à abrasão, também os resultados do ensaio de coesão superficial (Figura 7) revelaram que a adição de gesso, e o seu incremento, promove a coesão superficial das argamassas observando-se menor perda de massa. Também como mencionado para o ensaio de resistência à abrasão estes resultados são coerentes com os resultados de resistência mecânica obtidos por estas argamassas com adição de gesso. Contudo, os resultados de coesão superficial obtidos pelas argamassas realizadas com areias de granulometria distinta da argamassas de referência não são tão claros. Por um lado não se observa uma relação entre a variação da granulometria e a coesão superficial, uma vez que para tal a argamassa de referência E1S3 deveria apresentar um valor de coesão superficial intermédio em relação aos valores apresentados pelas argamassas E1SF3 e E1SC3, o que não acontece. Por outro lado não se verifica coerência com os resultados do ensaio de resistência à abrasão, no qual a argamassa E1SF3 (areia fina) obteve o resultado mais desfavorável, o que neste ensaio coube à argamassa E1SC3 (areia grossa), embora seja de salientar o elevado desvio padrão registado. É no entanto possível estabelecer alguma relação entre estes resultados e os resultados do ensaio de resistência mecânica, no qual a argamassa E1SC3 obteve também a menor resistência mecânica. Também neste tema entende-se ser necessário desenvolver mais investigação. Figura 7. Coesão superficial Os resultados do ensaio de adsorção e desadsorção de vapor (Figura 8) evidenciaram a elevada capacidade de adsorção e desadsorção das argamassas de terra argilosa utilizadas neste estudo, sendo coerentes com os resultados anteriormente obtidos [14] referentes à caracterização de argamassas realizadas com diferentes rácio volumétricos da mesma terra ilítica. De acordo com as classes de adsorção de vapor definidas na norma DIN [11], cujos limites se encontram assinalados na Figura 8, verifica-se que a argamassa de referência E1S3 e as duas argamassas realizadas com diferentes areias, E1SF3 e E1SC3, se enquadram na classe de adsorção mais elevada (WS-III), atingindo valores de adsorção de vapor às 12 h superiores a 60,0 g/m 2. Em relação a estas três argamassas é possível ainda observar que a argamassa E1SF3 (areia fina) apresenta um aumento da capacidade de adsorção de vapor em relação à argamassa de referência E1S3, tendência que é acompanhada também pela argamassa E1SC3 (areia grossa) mas de forma menos significativa. Estes resultados estão em concordância com a concentração de terra argilosa presente na formulação das argamassa (Tabela 1) e são novamente coerentes com os resultados anteriormente obtidos [14]. As restantes argamassas, E1S3_G5, E1S3_G10 e E1S3_G20, com adição de diferentes quantidades de gesso, apresentam valores de adsorção e desadsorção inferiores à argamassa de referência, mas ainda assim enquadrados na segunda classe de adsorção de vapor definida na norma DIN [11] (classe WS-II: adsorção de vapor às 12 h 47,5 g/m 2 ). Neste conjunto de argamassas pode ainda observar-se que o incremento da quantidade de adição de gesso reduz a capacidade de adsorção de vapor, embora de forma pouco significativa. Esta redução da capacidade de adsorção encontra-se também em concordância com a concentração de terra argilosa presente na formulação destas 9

141 José Lima, Débora Correia, Paulina Faria argamassas (Tabela 1), cuja variação é obviamente proporcional à variação do incremento da quantidade de gesso. Este dado sugere que a presença do gesso não interfere quimicamente com a capacidade de adsorção da argila presente na terra utilizada. Figura 8. Adsorção e desadsorção de vapor de água 6. CONCLUSÕES No âmbito da avaliação da influência da granulometria da areia no desempenho das argamassas realizadas com terras ilíticas, os resultados obtidos neste estudo não foram conclusivos. Apenas no parâmetro da condutibilidade térmica foi possível observar que o aumento da dimensão das partículas das areias promoveu o incremento ligeiro desta propriedade da argamassa. Em todos os restantes parâmetros de caracterização analisados não foi possível observar correlações, ou tendências relevantes, pelo que considera-se necessário desenvolver mais investigação no sentido de esclarecer a influência que a granulometria da areia pode ter no desempenho das argamassas de terra. No que concerne à avaliação da influência da adição de diferentes quantidades de gesso à formulação das argamassas realizadas com uma terra ilítica, os resultados obtidos nesta investigação são promissores. A adição de gesso, nas argamassas de terra analisadas, verificou-se vantajosa, melhorando substancialmente o seu desempenho mecânico, nomeadamente a resistência à compressão e a resistência à tracção por flexão. A adição de apenas 5% de gesso possibilita que a argamassa de referência utilizada neste estudo passe a cumprir os limites mínimos da classe de resistência S-I definida na norma DIN [11], enquanto que a adição de 20% de gesso permite superar os requisitos da classe de resistência S-II, a mais elevada da referida norma. A adição de gesso revelou-se ainda vantajosa em termos da redução da retração linear das argamassas, assim como no incremento da sua resistência à abrasão e coesão superficial. Cumulativamente a adição de gesso revelou-se pouco penalizadora da capacidade de adsorção e desadsorção das argamassas, observando-se na argamassa com maior adição (20%) uma redução de apenas 16% da capacidade de adsorção às 12 h. Este é um factor da maior importância uma vez que possibilita que as argamassas de terra aditivadas com gesso (o ligante corrente com menor temperatura de produção, e logo de energia incorporada) continuem a dispor de elevada capacidade de adsorção e libertação de vapor de água, podendo assim contribuir de forma significativa para o equilíbrio termo-higrométrico do ambiente interior dos edifícios. 10

142 José Lima, Débora Correia, Paulina Faria A procura de uma solução para a melhoria do desempenho mecânico das argamassas realizadas com terras ilíticas, que simultaneamente não prejudique a sua elevada capacidade de adsorção de vapor, é um aspecto importante para a viabilidade construtiva deste tipo de argamassas, pelo que tem sido investigado pelos autores [14] [15], afigurando-se neste momento a adição de gesso como uma das soluções mais eficazes. Sugere-se contudo o desenvolvimento de mais investigação no sentido de avaliar qual a influência de maiores quantidades de adição e eventualmente definir um limite máximo de adição a partir do qual a capacidade de adsorção das argamassa seja significativamente prejudicada. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem toda a ajuda prestada pelo Eng.º Vítor Silva nos Laboratórios de Construção do Departamento de Engenharia Civil, da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade NOVA de Lisboa, assim como ao projecto DB-Heritage Database of building materials with historical and heritage interest (PTDC/EPH-PAT/4684/2014). REFERÊNCIAS [1] P. Melià, G. Ruggieri, S. Sabbadini, G. Dotelli, Environmental impacts of natural and conventional building materials: a case study on earth plasters. J. Clean. Prod., 80, pp [2] G. Minke, Building with earth: design and technology of a sustainable architecture. Basel: Birkhauser - Publishers for Architecture. 199 p ISBN-13: ISBN-10: [3] J. Botelho-da-Costa, "Caracterização e constituição do solo". 1ª edição. Lisboa: Fundação Calouste Gulbenkian, 1973, (7ª edição, 2004). ISBN [4] C. Gomes, "Argilas: o que são e para que servem". 1ª edição. Lisboa: Fundação Calouste Gulbenkian, [5] M. Maddison, T. Mauring, K. Kirsimae, U. Mander, The humidity buffer capacity of clay-sand plaster filled with phytomass from treatment wetlands. Build. Environ., 44, pp [6] S. Liuzzi, MR. Hall, P. Stefanizzi, SP. Casey, Hygrothermal behaviour and relative humidity buffering of unfired and hydrated lime-stabilised clay composites in a Mediterranean climate. Build. Environ., 61, pp [7] A. Moret-Rodrigues, A.Canha-Piedade, A. Braga, Térmica de edifícios. 1ª edição. Alfragide: Edições Orion, ISBN [8] WHO World Health Organization (2009) Guidelines for indoor air quality: dampness and mould. Copenhagen: World Health Organization - Regional Office for Europe ISBN [9] SP. Lamble, RL. Corsi, GC. Morrison, Ozone deposition velocities, reaction probabilities and product yields for green building materials. Atmospheric Environ., 45(38), pp [10] EK. Darling, CJ. Cros, P. Wargocki et al., Impacts of a clay plaster on indoor air quality assessed using chemical and sensory measurements. Build Environ., 57, pp [11] DIN 18947: 2013: Earth plasters Terms and defenitions, requirements, test methods (em alemão). Berlin: DIN Deutsches Institut für Normung. [12] R. Delinière, JE. Aubert, F. Rojat, M. Gasc-Barbier, Physical, mineralogical and mechanical characterization of ready-mixed clay plaster. Build. Environ. 80, 2014, pp

143 José Lima, Débora Correia, Paulina Faria [13] P. Faria, T. Santos, JE. Aubert, Experimental characterization of na earth eco-efficient plastering mortar. Journal of Materials in Civil Engineering, 28 (1), pp , [14] J. Lima, P. Faria, A. Santos-Silva, "Earthen Plasters Based on Illitic Soils from Barrocal Region of Algarve: Contributions for Building Performance and Sustainability". Key Engineering Materials. Vol. 678, pp , [15] J. Lima, P. Faria, Eco-efficient earthen plasters. The influence of the addition of natural fibers. Natural Fibres: Advances in Science and Technology Towards Industrial Applications. From Science to Markets, Fangueiro, Raul, Rana, Sohel (Eds.). Netherlands: Springer, RILEM Book Series Vol. 12, pp , [16] G. Manuppella, J. Moreira, J. Grade, A. Moura, "Contribuição para o conhecimento das características das argilas do Algarve". Porto: Estudos, Notas e Trabalhos do Serviço de Fomento Mineiro e Laboratório da D.G.G.M. Tomo 27, pp.59-75, [17] EN : 1998 Methods of test for mortar for masonry - Part 1: Determination of particle size distribution (by sieve analysis). Brussels: CEN. [18] SIVAL (2016, Maio, 7). Ficha técnica de produto: Gesso estuque. [ficheiro PDF]. Disponível em: [19] EN : Methods of test for mortar for masonry; Part 3: Determination of consistence of fresh mortar (by flow table). Brussels: CEN. [20] EN : Methods of test for masonry; Part 10: Determination of dry bulk density of hardened mortar. Brussels: CEN. [21] EN : Methods of test for masonry; Part 11: Determination of flexural and compressive strength of hardened mortar. Brussels: CEN. [22] EN : Methods of test for mortar for masonry; Part 12: Determination of adhesive strength of hardened rendering and plastering mortars on substrates. Brussels: CEN. [23] M. Drdácký, J. Lesák, K. Niedoba, J. Valach, Peeling teste for assessing the cohesion and consolidation characteristics of mortar and render surfaces. Materials and Structures, 48, pp , [24] C. Pina-Santos, L. Matias, ITE 50 - Coeficientes de transmissão térmica de elementos da envolvente dos edifícios, 10ª edição,. Lisboa: LNEC. 12

144 Argamassas 2016 Coimbra 16 e 17 de Junho II Simpósio de Argamassas e Soluções Térmicas de Revestimento ANÁLISE EXPERIMENTAL DA INFLUÊNCIA DE AGREGADOS RECICLADOS PROVENIENTES DE RCD NO DESEMPENHO DE ARGAMASSA DE CAL AÉREA Rita I. C. Santos 1*, Fernando F. S. Pinho 2, Vítor M. D. Silva 3 1: Câmara Municipal de Sines Sines ritaisabels86@gmail.com 2: CEris, ICIST, FCT, Universidade NOVA de Lisboa ,Monte de Caparica, ffp@fct.unl.pt 3: FCT, Universidade NOVA de Lisboa ,Monte de Caparica, vmd.silva@fct.unl.pt Palavras-chave: Residuos de construção e demolição (RCD); agregado fino reciclado; argamassa não estrutural. Resumo. As crescentes preocupações com o ambiente, a gestão de recursos naturais e o modo como estes são utilizados, em particular no setor da construção, tornam os resíduos de construção e demolição (RCD), materiais de estudo essenciais. Para que estes possam ser reutilizados, no entanto, é necessário que sejam seguidas algumas diretrizes de modo a que as diferenças entre os agregados naturais e reciclados sejam tidas em conta, controlando os efeitos negativos que estes possam originar. Neste contexto, a investigação objeto da presente comunicação, desenvolvida no Departamento de Engenharia Civil da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa (DEC FCT UNL), no âmbito da dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil da primeira autora, estuda o comportamento físico e mecânico de argamassas de cal aérea com agregados finos reciclados, provenientes de RCD. O estudo do agregado fino reciclado, do agregado normalizado e do ligante fez-se essencialmente a partir de ensaios de caraterização de argamassas no estado endurecido (comportamento mecânico e físico), com base, entre outros, no ensaio no ensaio para determinação do módulo de elasticidade dinâmico; ensaio de resistência à tração por flexão; ensaio de aderência ao suporte; ensaio de capilaridade; ensaio de secagem; ensaio da porosidade aberta e ensaio de porosimetria de mercúrio. Os resultados obtidos no presente trabalho foram comparados com resultados de outros autores, através de pesquisa bibliográfica na temática dos resíduos de construção e demolição, com vista à melhoria do conhecimento do comportamento do material. Como conclusões gerais, observou-se um aumento da velocidade de secagem com o aumento da percentagem de agregado fino reciclado e maior porosidade aberta para maiores percentagens de agregado fino reciclado, verificando-se que este agregado leva a uma maior formação de poros e por consequência a secagens mais rápidas. As argamassas compostas por agregado fino reciclado estudadas apresentam um comportamento bastante satisfatório em termos de resistências mecânicas e perante a água, tendo ainda como vantagem a utilização de material que seria depositado em aterro, diminuindo assim o consumo de recursos naturais, gastos energéticos e teores de CO 2 associados.

145 Rita Santos; Fernando Pinho; Vítor Silva 1. ENQUADRAMENTO DO ESTUDO 1.1. Introdução O setor da construção é um dos grandes responsáveis pelo impacto ambiental negativo que se faz sentir sobre o planeta ao longo do ciclo de vida de um empreendimento (construção, utilização/exploração e demolição/reconstrução). O conceito de construção sustentável surgiu nos anos 90 em resultado da necessidade de responder e adaptar o setor da construção ao processo de desenvolvimento da sociedade. Entre os impactos de que o sector da construção é responsável, salienta-se: o consumo de energia, as emissões de CO 2, a produção de resíduos e o consumo não controlado de recursos naturais não renováveis [18]. Em consequência destes fatores tem havido uma preocupação crescente em alcançar novas soluções, consideradas de construção sustentável, de modo a garantir um desenvolvimento sustentável do planeta. O presente artigo, vem apresentar o trabalho desenvolvido no âmbito da dissertação intitulada Influência de agregados reciclados provenientes de RCD no desempenho de argamassas de cal aérea [16], desenvolvendo-se uma análise comparativa entre argamassas com agregados finos reciclados e argamassas com agregados finos normalizados NP EN 196-1:2006 [6], utilizando-se, em todos casos, a cal aérea hidratada como ligante. Este estudo teve como motivação a necessidade de minimizar os impactes ambientais resultantes da extração de areias naturais e, ao mesmo tempo, reaproveitar os resíduos de construção e demolição, que dão origem ao agregado fino reciclado. No entanto, quando se trabalha com agregados reciclados, existem variáveis que não seriam contabilizadas no caso do uso de agregados naturais, sendo por isso necessário um estudo comparativo com uma argamassa convencional (argamassa de referência, constituída por agregado fino normalizado e cal aérea hidratada). O trabalho desenvolvido, teve como ponto de partida um projeto de protocolo com uma empresa de recolha e tratamento de resíduos de construção e demolição e a FCT UNL, iniciado com o trabalho experimental Caraterização física e mecânica de argamassas não estruturais com agregados finos reciclados [1] Objetivos O trabalho tem como objetivo principal analisar, experimentalmente, o comportamento físico e mecânico de argamassas não estruturais de cal aérea e agregados finos reciclados provenientes de RCD comparando-o com argamassa de agregado normalizado (argamassa de referência), e assim contribuir para um melhor conhecimento das caraterísticas dos RCD, na perspetiva de viabilizar a sua aplicação em argamassas não estruturais. Com este objetivo, as caraterísticas físicas e mecânicas a estudar foram a absorção de água por capilaridade, secagem, massas volúmica real e aparente, porosidade aberta, módulo de elasticidade dinâmico, resistência à compressão, resistência à tração, aderência ao suporte e porometria. Estes ensaios realizam-se em argamassas sempre com o ligante de cal aérea. Além disso, foram realizados ensaios de caraterização dos constituintes, nomeadamente a determinação da baridade (que permitiu determinar com rigor as quantidades de agregados e ligante para as várias formulações) e granulometria dos agregados. 2. PROGRAMA EXPERIMENTAL O trabalho experimental descrito neste capítulo visa avaliar o comportamento das argamassas de cal aérea com agregados finos reciclados provenientes de RCD. O objetivo principal deste programa prende-se com a determinação da influência do RCD mencionado comparativamente ao agregado normalizado, em argamassas de cal aérea. Para este efeito, moldaram-se provetes para cinco argamassas de diferentes composições, variando o tipo e a quantidade de agregado. Adotou-se, para todas as argamassas um traço volumétrico de 1:3, por ser um traço usual em argamassas de cal aérea. O trabalho experimental apoia-se em três tipos de ensaios: Ensaios de identificação, realizados sobre os constituintes das argamassas; Ensaios de caraterização, realizados às argamassas nos estados fresco e endurecido; Ensaio de comportamento, realizados às argamassas no estado endurecido. 2

146 Rita Santos; Fernando Pinho; Vítor Silva 2.1. Preparação das amassaduras Definiu-se um total de cinco argamassas a ensaiar, variando a quantidade e o tipo de agregado. No que diz respeito ao traço adotou-se, para todas as argamassas, um traço volumétrico 1:3 (ligante: agregado), sendo os agregados finos reciclado e normalizado utilizados em diferentes proporções. Para caraterizar as argamassas endurecidas foram moldados 32 provetes, incluindo 5 provetes retangulares constituídos por uma camada de argamassa de 30cmx20cmx1,5cm, para realização dos ensaios de aderência ao suporte (material cerâmico) e 27 provetes prismáticos de 16cmx4cmx4cm, com recurso a moldes metálicos. Na tabela 1 identificam-se as proporções dos constituintes das cinco amassaduras. Tabela 1. Proporções dos constituintes das amassadura. Amassadura Sigla 1) Ligante Agregado Cal aérea Normalizado Reciclado 1 0N100R N75R 1 1/4 3/4 3 50N50R 1 1/2 1/2 4 75N25R 1 3/4 1/ N0R ) xnyr: argamassa de cal aérea com x% de agregado normalizado e y% agregado fino reciclado Na tabela 2 identifica-se a quantidade de agregados e ligantes utilizados na realização das diferentes amassaduras, segundo a Fe19-UNL FCT, 1996 [17]. Tabela 2. Composição das argamassas por amassadura Amassadura Sigla 1) Quantidade de Agregado Quantidade de Ligante Agregado Normalizado [g] Agregado Reciclado [g] [g] Quantidade de água [ml] 1 0N100R ,2 309, ,3 2 25N75R 1098,7 2516,4 309, ,8 3 50N50R 2564,2 1958,6 309, ,0 4 75N25R 3847,3 978,5 309, , N0R 5128, , ,0 1) xnyr: argamassa de cal aérea com x% de agregado normalizado e y% agregado fino reciclado a/l 2.2. Caraterização dos Materiais Na figura 1 mostra-se os agregados finos reciclados e agregados finos normalizados utilizados nas cinco amassaduras estudadas. Como referido, o ligante utilizado na realização dos provetes de argamassa foi a cal aérea hidratada em pó. a) b) a) agregado fino normalizado; b) agregado fino reciclado Figura 1. Agregados utilizados na preparação das argamassas 3

147 Rita Santos; Fernando Pinho; Vítor Silva 2.3. Ensaios experimentais realizados Ensaios de identificação dos constituintes Em seguida identificam-se os diversos ensaios realizados e apresentam-se os respetivos resultados. Ensaio de Baridade Este ensaio (NP EN :2002) [10] serviu simultaneamente para a caraterização dos materiais e para a determinação ponderal da composição das argamassas, a partir do traço volumétrico indicado na tabela 1. Ensaios de identificação Tabela 3. Síntese dos ensaios de baridade Material Agregado fino reciclado Agregado normalizado Cal aérea Baridade [kg/m 3 ] 1242, ,02 294,84 Granulometria D [mm] 19,10 2,38 -- d [mm] 0,075 0, MF 4,26 3,36 -- D Máxima dimensão do agregado; d mínima dimensão do agregado; MF módulo de finura Ensaio de análise granulometria Na figura 2 representa-se os resultados dos ensaios de análise granulométrica dos agregados. Material D [mm] d [mm] MF Agregado fino reciclado 19,10 0,075 4,26 Agregado normalizado 2,38 0,075 3,36 D Máxima dimensão do agregado; d mínima dimensão do agregado; MF módulo de finura Figura 2. Resultados do ensaio de análise granulométrica dos agregados Ensaios de caraterização das argamassas Os ensaios de caraterização física e mecânica, realizados sobre as argamassas frescas e endurecidas, foram os seguintes: espalhamento; o ensaio do módulo de elasticidade dinâmico; ensaio de resistência à tração por flexão; ensaio de aderência ao suporte; ensaio de capilaridade; ensaio de secagem; ensaio da porosidade aberta e ensaio de porosimetria de mercúrio, apresentando-se na tabela 4 uma síntese dos resultados obtidos. 4

148 Rita Santos; Fernando Pinho; Vítor Silva Tabela 4. Síntese dos ensaios de comportamento realizados Estado endurecido Argamassas 1) 0N100R 25N75R 50N50R 75N25R 100N0R Estado fresco Espalhamento [%] 63,5 69,5 61,8 73,8 75,8 Caraterísticas mecânicas Caraterísticas físicas Porosimetria de mercúrio Edin [MPa] 1308,7 1493,1 1808, ,4 Rt [MPa] 0,6 0,5 0,6 0,5 0,4 Rc [MPa] 1,7 1,7 1,6 1,5 0,9 Ader. [MPa] - 0,09 0,08 0,09 0,1 MVR [kg/m 3 ] 2418,4 2378,3 2328,9 2181,8 2279,9 MVA [kg/m 3 ] 1719,6 1772,7 1834,2 1935,1 1894,0 PA [%] 29,9 25,5 21,2 10,6 16,9 Cca. [kg/m 2.h 1/2 ] 9,01 8,39 7,14 6,38 11,25 VA [kg/m 2 ] 22,5 21,4 18,9 15,8 14,3 Secagem IS 0,202 0,193 0,166 0,165 0,134 MVR [kg/m 3 ] 1808,0 1923,6 1880,6 1892,1 1907,1 MVA [kg/m 3 ] 2802,0 2776,7 2624,0 2825,7 2807,7 PA [%] 35,48 30,72 28,33 33,04 32,08 1) xnyr: argamassa de cal aérea com x% de agregado normalizado e y% agregado fino reciclado 3. ANÁLISE E DISCUSSÃO DE RESULTADOS Neste capítulo faz-se uma análise dos resultados obtidos no presente trabalho, relacionando as caraterísticas das argamassas estudadas de acordo com a tabela 5. Tabela 5. Relação entre as caraterísticas das argamassas estudadas Caraterística Esp. [%] Edin [MPa] Rt [MPa] Rc [MPa] Ader. [MPa] MVR [kg/m 3 ] MVA [kg/m 3 ] PA [%] Cac [kg/m 2.h 1/2 ] VA [kg/m 2 ] IS TS [Kg/m 2.h] Porosimetria de mercúrio Esp. [%] Edin [MPa] Rt [MPa] Rc [MPa] Ader. [MPa] MVR [kg/m 3 ] MVA [kg/m 3 ] PA [%] Cac[kg/m 2.h 1/2 ] VA [kg/m 2 ] IS [-] TS [Kg/m 2.h] Porosimetria Argamassas no estado fresco A quantidade de água de amassadura, materializada na relação a/l (tabela 2), foi determinada a partir 5

149 Rita Santos; Fernando Pinho; Vítor Silva do ensaio de espalhamento, realizado às argamassas no estado fresco (NP EN :1999 [7]. Na figura 3 apresenta-se os valores obtidos de porosidade aberta (PA), espalhamento e quantidade de água de amassadura das cindo argamassas estudadas (NP EN 1936: 2008) [13] [%] N100R 25N75R 50N50R 75N25R 100N0R PA Espalhamento [%] Água(ml) [ml] Figura 3. Resultados médios de porosidade, espalhamento e quantidade de água de amassadura Sabe-se que o agregado fino reciclado tem uma maior presença de pó na fração fina, que resulta da presença de partículas porosas provenientes de materiais cerâmicos entre outros. Esta caraterística leva a uma maior absorção de água. Assim, verifica-se que a argamassa constituída por 100% agregado fino reciclado tem maiores valores de porosidade aberta. Para valores de espalhamentos maiores, obtém-se argamassas endurecidas com maior quantidade de poros, e assim valores de porosidade aberta maiores. Argamassas no estado endurecido A caraterização das argamassas no estado endurecido permitiu observar as alterações das propriedades com a introdução gradual de agregado fino reciclado em substituição de agregado proveniente de RCD. Os valores obtidos para cada argamassa são resultado da média dos valores dos provetes em cada ensaio, tendo-se utilizado três provetes da mesma argamassa (e um mínimo de três determinações) para cada ensaio. Comportamento mecânico Na figura 4 observa-se os resultados médios das resistências mecânicas e tensão de aderência (NP EN :1999/A1:2006; EN : 2000), [12][9]. [Mpa] 2,0 1,5 1,0 0,5 0,12 0,1 0,08 0,06 0,04 0,02 [Mpa] 0,0 0N100R 25N75R 50N50R 75N25R 100N0R RT [MPa] RC [MPa] Ader. [MPa] 0 Figura 4. Relação entre os resultados médios das resistências mecânicas à flexão e compressão e tensão de aderência 6

150 Rita Santos; Fernando Pinho; Vítor Silva Nos provetes da argamassa 0N100R não foi possível realizar o ensaio de aderência, uma vez que esta argamassa, constituída por 100% agregado fino reciclado, que é um material mais heterogéneo, se descolou do suporte. À medida que se introduz agregado normalizado o ensaio torna-se viável, notando-se um acréscimo nos valores da tensão de aderência. Interessa referir que a presença de agregado fino reciclado nas argamassas de cal aérea ensaiadas leva a um aumento da sua rigidez, o que se pode justificar pelas maiores dimensões deste agregado, a sua heterogeneidade e a predominância de partículas mais angulosas. Na figura 5 observa-se os resultados médios das resistências mecânicas e porosidade aberta. [Mpa] 2,0 1,8 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 0N100R 25N75R 50N50R 75N25R 100N0R Rf [%] Rc [%] PA [%] 35,0 30,0 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 0,0 [%] Figura 5. Relação entre os resultados médios das resistências mecânicas e da porosidade aberta. Verifica-se uma diminuição dos valores de resistências mecânicas e porosidade aberta, que acompanha a diminuição da percentagem de agregado fino reciclado na constituição das argamassas. Observa-se ainda que quanto maior é a quantidade de agregado fino reciclado presente na argamassa, mais resistente e porosa esta se torna. Admite-se que a resistência de algumas partículas seja maior que a resistência média do provete, o que desequilibra a resistência das argamassas em função do agregado. Por outro lado, pela análise do ensaio de granulometria, sabe-se que o agregado fino reciclado tem maiores partículas (MF=4.26) do que o agregado normalizado (MF=3.36), o que pode justificar maiores resistência em argamassas com maiores percentagens de agregado fino reciclado. Além disso, a argamassa de cal aérea é muito suscetível às resistências mecânicas dos agregados que a constituem. Na figura 6, observa-se os resultados médios do módulo de elasticidade dinâmico (NP EN 14146:2006) [11], e da massa volúmica aparente [MPa] [Kg/m3] N100R 50N75R 50N50R 75N25R 100N0R 0 MVA [Kg/m3] Edin [MPa] Figura 6. Resultados médios do módulo de elasticidade dinâmico, massa volúmica aparente 7

151 Rita Santos; Fernando Pinho; Vítor Silva Segundo a figura 6 verifica-se que um aumento da massa volúmica aparente (MVA) corresponde a um aumento de valores de módulo de elasticidade dinâmico (Edin). Ambas as grandezas aumentam com a diminuição de agregado fino reciclado. Uma maior deformabilidade das argamassas corresponde a um menor módulo de elasticidade; a argamassa com maior deformabilidade corresponde à constituída por 100% de agregado fino reciclado, que corresponde à argamassa com maior porosidade. Sabe-se que provetes constituídos por agregado normalizado tendem a ser mais homogéneos, e provetes constituídos por agregado fino reciclado tendem a ser mais heterogéneos. Assim pode dizerse que provetes constituídos por 100% agregado normalizado terão maiores valores de compacidade e consequentemente maiores valores de MVA. O inverso verifica-se para provetes constituídos por agregado fino reciclado. Comportamento à água O comportamento das argamassas face à ação da água foi estudado através do ensaio de absorção de água por capilaridade (NP EN 15801:2009) [14] e do ensaio de secagem (RILEM TC 25-PEM, 1980) [15]. Idealmente pretende-se que uma argamassa absorva o menor volume água e que essa absorção ocorra lentamente, o que se traduz em baixos valores de valor assimptótico e de coeficiente de capilaridade, ambos obtidos no ensaio de absorção de água por capilaridade. Por outro lado pretende-se que a secagem se inicie de forma rápida e contínua, o que implica um elevado valor de taxa de secagem e um baixo valor de índice de secagem. Em virtude da influência do tipo de material estudado, este comportamento encontra-se diretamente relacionado com a sua microestrutura interna, estudada neste trabalho através do ensaio de porosidade aberta e de porosimetria de mercúrio. Na figura 7, observa-se os resultados médios do índice de secagem, relacionados com a taxa de secagem e a porosidade aberta. [kg/m2.h] 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 0N100R 25N75R 50N50R 75N25R 100N0R T.S [kg/(m2.h)] IS [-] 0,250 0,200 0,150 0,100 0,050 0,000 [ - ] Figura 7. Valores médios de taxa de secagem e do índice de secagem Observa-se valores de taxa de secagem (TS) e índice de secagem (IS) com evoluções idênticas. À medida que se adiciona agregado fino reciclado os valores de IS e TS aumentam proporcionalmente; este comportamento justifica-se com os valores obtidos de porosidade aberta (PA (Figura 8) que têm a mesma evolução que estas duas caraterísticas, em função do teor final de agregado reciclado. A argamassa com valores mais elevados de PA, terá naturalmente maior presença de poros, o que leva a velocidades de secagem mais elevadas, ou seja TS mais elevadas e IS também mais elevados, o que é indicador de uma secagem pouco constante. Na figura 8 observa-se a relação entre os resultados médios do valor assimptótico, porosidade aberta e índice de secagem. 8

152 Rita Santos; Fernando Pinho; Vítor Silva [Mpa] 35,0 30,0 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 0,0 0N100R 25N75R 50N50R 75N25R 100N0R PA [%] V.A. [Kg/m2] IS [-] 0,250 0,200 0,150 0,100 0,050 0,000 Figura 8. Relação entre os resultados médios do valor assimptótico e valores de porosidade aberta e índice de secagem Da análise da figura 8 observa-se que a argamassa com maior percentagem de agregado normalizado apresenta um melhor comportamento à água, uma vez que é a argamassa que apresenta menores valores de VA, o que significa que absorve menos água que as restantes argamassas ensaiadas. Isto justifica os baixos valores de porosidade aberta desta argamassa em comparação com as restantes. No caso desta argamassa 100N0R o índice de secagem também regista os menores valores, o que se traduz uma secagem de forma constante. Pode dizer-se que com a presença de agregado fino reciclado as argamassas apresentam gradualmente maior quantidade de poros (maiores valores de PA) e uma maior absorção de água (maiores valores de VA) o que leva a uma secagem irregular (valores de IS maiores). Na figura 9, apresenta-se a relação entre os resultados médios do coeficiente de capilaridade e taxa de secagem. [kg/(m2.h)] 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 0N100R 25N75R 50N50R 75N25R 100N0R T.S [kg/(m2.h)] C.C [ Kg/m2.h1/2 ] 12,00 10,00 8,00 6,00 4,00 2,00 0,00 [ Kg/m2.h1/2 ] Figura 9. Relação entre os resultados médios do coeficiente de capilaridade e taxa de secagem Da análise da figura 9 verifica-se uma evolução contrária nos resultados médios de taxa de secagem (TS) e coeficiente de absorção capilar (CC) obtidos nas argamassas estudadas. À medida que se aumenta a presença de agregado fino reciclado, dá-se um aumento da TS e uma diminuição do CC. Estas duas caraterísticas traduzem a velocidade de absorção de água por capilaridade e a velocidade de secagem. 9

153 Rita Santos; Fernando Pinho; Vítor Silva A argamassa constituída por 100% agregado normalizado é a que obtém maiores valores de CC, traduzindo uma rápida absorção de água por ascensão capilar, o que se pode justificar pela presença de vários poros de menores dimensões. Esta conclusão pode ser validada pela análise da porosimetria de mercúrio. Nesta argamassa (100N0R) ocorrem os valores de TS mais pequenos, que traduz uma secagem mais lenta inicialmente, o que também é justificável pela quantidade e dimensões dos poros. Porosimetria de mercúrio A porosidade aberta influencia tanto a absorção de água por capilaridade como a secagem, pois é através dos poros que ocorre o transporte de água e vapor, bem como a sua ligação com o exterior. Para além do estudo desta caraterística, é também importante analisar a dimensão e conexão dos poros (porosimetria). Este ensaio é realizado em função da pressão de intrusão do mercúrio. Inicialmente, com valores de pressão menores, o mercúrio ocupa os poros com maiores dimensões; com o aumento da pressão de intrusão, o mercúrio consegue chegar a poros de dimensões menores. Log Differential Intrusion [ml/g] 0,5 0,4 0,3 0,2 0, Pore Diameter [µm] 0,1 0,01 0,001 0N100R 25N75R 50N50R 75N25R 100N0R Figura 10. Distribuição da dimensão de poros em função do volume de mercúrio Esta análise permite concluir que a argamassa constituída apenas por agregado normalizado (100N0R) é a que apresenta poros de maiores dimensões (macro poros), o que devia corresponder a uma taxa de secagem (TS) maior que as restantes argamassas ensaiadas, traduzindo uma secagem mais rápida; todavia, tal não se verifica pois, segundo o ensaio de secagem, esta argamassa é a que apresenta velocidades de secagem menores, o que se justifica devido a ser a que apresenta menores valores de porosidade aberta. A argamassa com maior teor de agregado fino reciclado (0N100R) é a que apresenta maior quantidade de poros com dimensões menores (poros capilares); o que se esperava seriam valores de CC elevados, ou seja elevadas velocidades de absorção de água por capilaridade. No entanto, pela análise da figura 10 observa-se que a esta argamassa correspondem valores de CC que não são dos mais elevados, antes pelo contrário. Estes resultados podem dever-se ao facto da porosidade aberta ser bastante elevada para estas argamassas. Na figura 11 observa-se a evolução do cumulativo intrusão das argamassas ensaiadas em função do diâmetro dos poros. 10

154 Rita Santos; Fernando Pinho; Vítor Silva Cumulative Intrusion [ml/g] 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0, ,1 0,01 0,001 Pore Diameter [µm] Figura 11. Quantidade de poros em função do volume de mercúrio acumulado Esta análise permite concluir que a argamassa constituída apenas por agregado reciclado (0N100R), é a que apresenta maior quantidade de poros; assim é natural que esta argamassa tenha um elevado índice de secagem (IS) e uma taxa de secagem (TS) maior, o que traduz uma secagem mais rápida e irregular. 4. CONCLUSÕES Da análise de resultados obtidos em nos ensaios realizados [16] e da sua relação com resultados obtidos noutros trabalhos experimentais realizados sobre o tema de agregado reciclado, dos autores Barra (2011) [1], Barreto (2010) [2], Rato (2006) [19], Faria (2004) [4], Matias (2012) [3] e Veiga (2004) [5], admite-se como uma solução viável a utilização de agregado fino reciclado em soluções construtivas em que é necessária uma maior rigidez das argamassas, uma vez que este agregado confere caraterísticas mecânicas às argamassas nesse sentido. Observou-se um aumento da velocidade de secagem, com o aumento da percentagem de agregado fino reciclado e maiores porosidades para maiores percentagens de agregado fino reciclado. Assim conclui-se que este agregado leva a uma maior formação de poros e por consequência a secagens mais rápidas. As argamassas compostas por agregado fino reciclado apresentam um comportamento bastante satisfatório, em termos de resistências e comportamento à água, quanto comparado com o comportamento da argamassa com 100% de agregado normalizado. Têm como vantagem a utilização de material que seria depositado em aterro, em substituição parcial de areia, diminuindo assim o consumo de recursos naturais e reduzindo gastos energéticos e maiores teores de CO 2 associados. REFERÊNCIAS 0N100R 25N75R 50N50R 75N25R 100N0R [1] A. Barra, Caraterização física e mecânica de argamassas não estruturais com agregados finos reciclados. Dissertação para obtenção do grau de mestre em Engenharia Civil Perfil de Construção. Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova, Lisboa, [2] C. Barreto, Durabilidade de argamassas de cal aérea e bastardas face à ação de sais solúveis. Tese de Mestrado em Engenharia Civil, Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova, Lisboa, [3] G. Matias, Argamassas de cal aérea com resíduos de cerâmica. 4º Congresso Português de argamassas e ETICS, Universidade de Coimbra, [4] M. Faria, Argamassas de revestimento para alvenarias antigas: Contribuição para o estudo da 11

155 Rita Santos; Fernando Pinho; Vítor Silva influência dos ligantes. Tese de Doutoramento, Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova, Lisboa, [5] M. Veiga, Conservação e renovação de revestimentos de paredes de edifícios antigos. Coleção Edifícios n.º9. LNEC, Lisboa, [6] NP EN Norma Portuguesa para Métodos de ensaio de cimentos; Parte 1: Determinação das resistências mecânicas ; Documentos Impressos. Instituto Português da Qualidade, Lisboa. [7] NP EN :1999; Norma Portuguesa para Métodos de ensaio de espalhamento ; Documentos Impressos. Instituto Português da Qualidade, Lisboa. [8] NP EN 933-1:2000 [IPQ, 2000]; Norma Portuguesa para métodos de ensaio granulometria ; Documentos Impressos. Instituto Português da Qualidade, Lisboa. [9] EN [CEN, 2000]; Norma Portuguesa para métodos de ensaio aderência ao suporte ; Documentos Impressos. Instituto Português da Qualidade, Lisboa. [10] NP EN :2002 [IPQ, 2002b]; Norma Portuguesa para métodos de ensaio de Baridade ; Documentos Impressos. Instituto Português da Qualidade, Lisboa. [11] NP EN 14146:2006 [IPQ, 2006]; Norma Portuguesa para métodos de ensaio de módulo de elasticidade dinâmico ; Documentos Impressos. Instituto Português da Qualidade, Lisboa. [12] NP EN :1999/A1:2006 [CEN, 2006], Norma Portuguesa para métodos de ensaio de resistências mecânicas ; Documentos Impressos. Instituto Português da Qualidade, Lisboa. [13] NP EN 1936 [IPQ, 2008]; Norma Portuguesa para Métodos de ensaio porosidade aberta ; Documentos Impressos. Instituto Português da Qualidade, Lisboa. [14] NP EN 15801:2009 [CEN, 2009] e EN :2002 [CEN, 2002]; Norma Portuguesa para métodos de ensaio absorção de água por capilaridade ; Documentos Impressos. Instituto Português da Qualidade, Lisboa. [15] RILEM TC 25-PEM, 1980, Norma para Métodos de ensaio de Secagem ; Documentos Impressos. Instituto Português da Qualidade, Lisboa. [16] R. Santos, Análise experimental da influência de agregados reciclados provenientes de RCD no desempenho de argamassa de cal aérea. Dissertação para obtenção do grau de mestre em Engenharia Civil Perfil de Construção. Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova, Lisboa, [17] UNL/FCT, Análise de argamassas. Preparação dos provetes. Fe 19, Monte da Caparica, UNL/FCT, Julho de [18] V. Lucas, Construção Sustentável Sistema de Avaliação e Certificação. Dissertação para obtenção do grau de mestre em Engenharia Civil Perfil de Construção. Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova, Lisboa, [19] V. Rato, Influência da microestrutura morfológica no comportamento de argamassas. Tese de Doutoramento - Especialidade de Reabilitação do Património Edificado, Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa,

156 Argamassas 2016 Coimbra 16 e 17 de Junho II Simpósio de Argamassas e Soluções Térmicas de Revestimento AVALIAÇÃO DE UMA ARGAMASSA-COLA C2S AO NÍVEL DA VALORIZAÇÃO DE RESÍDUOS E RECICLAGEM NO FIM DE VIDA Ana Ministro 1, Victor M. Ferreira 2, Helena Paiva 3, Pedro Sequeira 1, Luís Silva 1* 1: Saint-Gobain Weber Portugal S.A. Zona Industrial Taboeira, , Aveiro ana.ministro@live.ua.pt pedro.sequeira@saint-gobain.com luis.silva@saint-gobain.com 2: Dep. Eng. Civil/RISCO, Universidade Aveiro Aveiro victorf@ua.pt 3: Dep. Eng. Civil/CICECO, Universidade Aveiro Aveiro hpaiva@ua.pt Palavras-chave: Argamassas, ACV, emissão CO2, valorização de resíduos, reciclagem. Resumo. Enquanto materiais de construção, as argamassas industriais consomem recursos e podem apresentar potenciais agressividades ao nível ambiental. De facto, considerando que são constituídas maioritariamente por ligantes como cimento, resinas de origem petrolífera, agregados extraídos de recursos naturais e aditivos vários, nota-se o potencial que as mesmas podem apresentar ao nível de uma contribuição positiva no desenvolvimento sustentável, se formuladas com requisitos neste contexto. O trabalho em questão pretende contribuir com resultados ao nível da avaliação do impacto das argamassas-cola de base cimentícea em termos ambientais ao nível de um edifício e identificar ações de melhoria ao longo do seu ciclo de vida capazes de trazer valor para toda a sua cadeia. Será dado particular foco à valorização de resíduos e subprodutos de outras indústrias ao nível do seu impacto nas propriedades de uma argamassa-cola, enquanto estado fresco e de produto endurecido e ao nível das emissões de CO 2 da mesma. Os materiais em análise implicam escórias de alto-forno e areias de leito fluidizado. Por último, será feita uma avaliação da sua reciclagem no fim de vida.

157 Ana Ministro, Victor M. Ferreira, Helena Paiva, Pedro Sequeira, Luis Silva 1. INTRODUÇÃO Os materiais de construção apresentam-se como um fator-chave na sustentabilidade do mercado de construção por constituírem um pilar de desenvolvimento do próprio mercado. Sabe-se o impacto que a construção tem ao nível de sustentabilidade, considerando ser um eixo económico importante em qualquer país, mas também um consumidor de recursos expressivo e com potenciais agressividades ao nível do eixo ambiental. Por isso, é relevante considerar todas as ações capazes de minimizar impactos ambientais e o potencial de uma contribuição positiva no desenvolvimento sustentável de soluções construtivas, considerando focos como o consumo de cimento, materiais de origem petrolífera, consumo de agregados extraídos de recursos naturais e aditivos vários. Por exemplo, relativamente a matérias-primas derivadas do petróleo, tem-se resinas e aditivos orgânicos. A sua incorporação é essencial para promover melhores resistências, durabilidade e melhor manuseamento durante a sua aplicação. Não obstante a sua utilização em quantidades menores, quando comparados com outros constituintes das argamassas, é importante assegurar a sua utilização otimizada uma vez que, sendo produtos derivados do petróleo, apresentam valores de emissão de CO 2 significativamente superiores a quaisquer outros materiais. Adicionalmente, existe um custo ambiental de transporte uma vez que a maioria destes materiais é importada de países como França, Alemanha e, recentemente, de países asiáticos. Como expressão geral, deve considerar-se que, desde a década de 60, a produção de resinas plásticas aumentou 25 vezes. [1-3] Por outro lado, o cimento é o ligante mais utilizado na construção atual, incluindo nas argamassas. A sua utilização deve-se a um conjunto de vantagens específicas como a obtenção de resistências mais rapidamente e, portanto, mais adaptadas à velocidade de construção normalmente exigida, a sua relação com aditivos correntes que permitem melhores manuseamentos em pasta, entre outros. Porém, também é conhecido o seu contributo para as emissões de CO 2, no qual 1 ton de cimento produzido equivale em muitas unidades de produção a 1 tonelada de CO 2 emitido. Vários materiais como pozolanas naturais, metacaulinos, escórias e cinzas volantes podem substituir parcialmente o cimento conferindo, inclusive, melhorias de propriedades específicas como a resistência após imersão, ao ataque de sulfatos e o aumento de durabilidade. [3-5] Finalmente, os agregados que, por serem do constituinte mais representativo das argamassas, com percentagens em massa entre 50% e 90%, em função da tipologia das mesmas, constituem-se como um foco principal de ações ao nível do impacto ambiental, quando se considera uma produção anual próxima de 0,5 milhões de toneladas de argamassas pré-doseadas só em Portugal. Acresce a esta observância, o facto de se tratar de materiais obtidos a partir de recursos não renováveis, pelo que se exige uma atenção particular. Por exemplo, na União Europeia, o consumo de agregados é de aproximadamente 8 tonelada/habitante/ano (apenas ultrapassado pelo consumo de água). Neste domínio, um fabricante de argamassas pode incorporar soluções alternativas, por exemplo, obtidas a partir de resíduos derivados de outras indústrias, como o caso das areias de leito fluidizado da indústria do papel. A sua utilização requer, contudo, um conjunto de ações prévias de tratamento, como a eliminação de alguns elementos indesejáveis, como sais solúveis e de compostos orgânicos, ou a separação de partículas, o que pode condicionar a adoção destes materiais ou dos processos para a sua obtenção. Outra dificuldade que se apresenta consiste no desafio de indústrias intermédias e transformadoras na aposta de apresentação destes materiais secundários como matérias-primas alternativas. [2,6-13] As argamassas-cola com base em cimento são constituídas, na generalidade, por cimento e polímero como ligantes, agregados de sílica ou carbonato de cálcio e adjuvantes como éter de celulose, aceleradores de presa entre outros, conforme descrito na tabela 1. Classificam-se, segundo a norma EN12004, em função de propriedades de aderência por tração perpendicular e pela deformação transversal apresentada. Neste domínio, classificam-se como tipo C1 ou C2, consoante os valores de aderência mínima obtidos, de 0.5 MPa ou 1.0 MPa, respetivamente. Adicionalmente, podem adquirir a classificação S1, deformável, por apresentar valores de deformação no intervalo [2.5; 5mm[ e, de classe S2, altamente deformável, por apresentar deformações iguais ou superiores a 5 mm. Estimase que a produção nacional para argamassas-cola seja próximo de toneladas e, não obstante tratar-se de uma fração menor do potencial de produção de argamassas em Portugal, apresentam-se 2

158 Ana Ministro, Victor M. Ferreira, Helena Paiva, Pedro Sequeira, Luis Silva como um exemplo a considerar em várias vertentes ao nível de desenvolvimento tecnológico. [7,14] Tabela 1. Componentes principais da argamassa C2S. Componente Função Intervalo de quantidades típicas (kg) por ton de produto Cimento cinza, I, 42,5 Ligante mineral Polímero Ligante orgânico Éter de celulose Aditivo reológico; Retentor de água 3,5-5,0 Éter de amido Aditivo reológico; Resistência ao deslizamento 0,1-1 Fibra de celulose Aditivo reológico; Resistência ao deslizamento 3-10 Bentonite Aditivo reológico; Resistência ao deslizamento 1-3 Diformato de cálcio Acelerador de presa 5-10 Agregado de sílica (0,1 a Agregado 1,2mm) Sulfato de estanho Redutor de crómio 0,5-1,0 Embalagem papel Embalagem 40 unidades A melhoria da componente sustentabilidade ambiental destas argamassas inclui as ações mencionadas, que implicam a valorização de materiais alternativos inclusive resíduos, mas também é relevante considerar o seu fim de vida, numa consideração global da chamada Economia Circular. Nesta fase, considerando que a sua obtenção isolada, em processo de desconstrução, é limitada, admite-se que a sua reciclagem como material constituinte de todo o conjunto de materiais de construção seja a principal via de ação. A questão prende-se com o potencial impacto da sua presença, na maioria dos materiais, ao nível da introdução de matéria orgânica ou outros agentes que possam condicionar a sua utilização como alternativa, por exemplo, a agregados para betão. Este trabalho apresenta resultados de ações sobre várias fases do ciclo de vida de uma argamassacola do tipo C2S, como a valorização de resíduos e subprodutos de outras indústrias e uma avaliação da sua reciclagem no fim de vida. 2. CASOS DE ESTUDO E METODOLOGIA A avaliação de potencial valorização de resíduos por utilização numa argamassa-cola do tipo C2S foi realizada a partir da substituição parcial ou integral de um dos componentes originais pelos materiais alternativos mencionados. Além do estudo de viabilidade técnica, fez-se uma avaliação de ciclo de vida (ACV) com foco em parâmetros como as emissões de CO 2 e o consumo de recursos naturais, considerando as fases A1 a A3 segundo as normas aplicáveis. [15] Relativamente ao período de fim de vida, fez-se uma análise ao potencial de reciclagem das argamassas num elemento construtivo e uma reflexão sobre os riscos associados a este processo, ao nível da sua incorporação em novos materiais construtivos Avaliação da introdução do subproduto escória de alto-forno em argamassa-cola C2S, em contexto laboratorial Identificando o cimento Portland (OPC) como o componente mais responsável nas emissões de CO 2 de uma argamassa-cola, procedeu-se à avaliação experimental da sua substituição por um subproduto obtido a partir a indústria de fundição, as escórias de alto-forno, com distribuição de partículas entre 5 e 100 m e uma superfície específica entre 1,75 e 3,29 m 2 /g. [16] A avaliação 3

159 Ana Ministro, Victor M. Ferreira, Helena Paiva, Pedro Sequeira, Luis Silva realizada consiste na substituição parcial do conteúdo de cimento entre 10 e 50% relativamente ao valor original. Para cada caso, fez-se avaliação do produto em termos de pasta e de produto endurecido, segundo os parâmetros definidos pela EN Avaliação da introdução do subproduto areias de leito fluidizado em argamassa-cola C2S, em contexto industrial Pretendeu-se identificar as limitações principais ao nível do potencial de introdução de areias de leito fluidizado como substituto de materiais primários, considerando que resultados laboratoriais anteriores justificaram a possibilidade de introdução dos mesmos. Esta questão é relevante quando se tenciona passar à fase de produção industrial. Assim, decidiu-se avaliar a nível industrial a incorporação de dois lotes de areia de leito fluidizado, tratados segundo os procedimentos descritos em trabalho prévio, durante a fase de estudo laboratorial, por adição numa argamassa-cola do tipo C2S. [12] A caracterização ao nível deste agregado consistiu na avaliação do teor de cloretos, considerando que se revelou como o principal desafio e, ao nível da argamassa, deu-se destaque à distribuição de partículas, ao tempo de presa, à aderência por tração perpendicular e à deformação transversal, segundo a EN e EN 12002, respetivamente Avaliação do potencial de reciclagem de uma argamassa-cola C2S ao nível de um elemento construtivo num edifício. Esta avaliação consistiu na determinação mássica total de um elemento construtivo e na determinação parcial em função de cada um dos seus componentes. O exercício realizado para o trabalho em questão, foca os elementos de uma parede interior, um pavimento e um terraço/cobertura, compostos segundo os modelos indicados nas figuras 1, 2 e 3, respetivamente. Para cada caso, determinou-se a massa total do elemento em causa, adotando as densidades e dimensões típicas de cada material descrito nas figuras e respetivas referências bibliográficas. [17-20] Figura 1. Modelo de parede interior adotado. [17] 4

160 Ana Ministro, Victor M. Ferreira, Helena Paiva, Pedro Sequeira, Luis Silva Figura 2. Modelo de pavimento adotado. [18] Figura 3. Modelo de cobertura/terraço adotado. [19] 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO 3.1. Avaliação da introdução do subproduto escória de alto-forno em argamassa-cola C2S, em contexto laboratorial Os resultados relativos à substituição parcial de cimento Portland por escória de alto-forno são apresentados na tabela 2 e figura 4. No caso de resultados de caráter técnico, os valores apresentados na tabela 2 indicam que a incorporação deste subproduto como substituto parcial de cimento apresenta um elevado potencial. Com efeito, o aumento da sua incorporação face ao cimento tende a conduzir ao aumento da aderência por tração perpendicular, o que é especialmente relevante no caso da aderência após imersão em água, uma vez que é uma propriedade cujos resultados são, por norma, mais próximos do limite mínimo normativo. Por outro lado, convém notar que existem alguns efeitos negativos como o incremento do tempo de presa e alguma diminuição do tempo aberto. Porém, considerando que o trabalho consistiu na manutenção direta de todos os outros constituintes da argamassa-cola, é admissível que a sua otimização face à redução de cimento possa obter uma solução final mais equilibrada. 5

161 Ana Ministro, Victor M. Ferreira, Helena Paiva, Pedro Sequeira, Luis Silva A figura 4 apresenta o efeito da substituição do cimento nas categorias de impacte ambiental determinadas numa avaliação de ciclo de vida (ACV) de suporte a uma declaração ambiental de produto [15]. As categorias expressas são GWP (Aquecimento global potencial), ODP (Depleção potencial da camada de ozono estratosférica), AP (Acidificação potencial do solo e da agua), EP (Eutrofização potencial), POCP (Formação potencial de ozono troposférico), ADPE (Depleção potencial de recursos não fósseis) e ADPF (Depleção potencial de recursos fósseis). Os resultados revelam uma melhoria para todos os indicadores em consideração, mas especialmente relevante no caso GWP (aquecimento global, expresso em emissões de CO 2 ), onde se pode obter uma redução de 35% neste parâmetro. Tabela 2. Resultados relativos à substituição de cimento por escória de alto forno. Propriedade CFL.00 CFL.01 CFL.02 CFL.03 % Substituição de cimento Água amassadura (ml H2O/kg pó) Tempo de presa (h:min) 11h15 15h30 > 24h > 24h Aderência (MPa) Inicial Após imersão Apos calor Tempo aberto 30 1,92 1,06 1,84 1,44 1,93 0,87 1,58 1,32 1,81 1,30 1,86 1,35 2,00 1,74 2,13 0,65 Deformação transversal (mm) 2,0 2,1 2,2 2,0 Figura 4. Variação das categorias de impacto como resultado de substituição de cimento Portland por escórias de alto-forno (em 50%). 6

162 Ana Ministro, Victor M. Ferreira, Helena Paiva, Pedro Sequeira, Luis Silva 3.2. Avaliação da introdução do subproduto areias de leito fluidizado em argamassa-cola C2S, em contexto industrial. A tabela 3 apresenta os resultados obtidos relativamente à incorporação de areias de leito fluidizado numa argamassa-cola do tipo C2S. São apresentados dois ensaios, um relativo a resultados à escala laboratorial e dois relativos a ensaio à escala industrial, assumindo um processo equivalente à cadeia de valor real semelhante a um agregado sujeito a processos correntes de tratamento. Ao nível do agregado isolado, destaca-se o teor de cloretos uma vez que o material deriva de um processo com concentração elevada deste sal. [12,13] Para referência, considera-se que um agregado de sílica obtido segundo processos correntes, utilizado em argamassas, apresenta valores inferiores a 10mg Cl - /kg de areia de sílica. Assim, pela análise dos dados indicados na tabela 3, verifica-se que o teor de cloretos para a areia de leito fluidizado tratada é maior que o valor de uma areia corrente, especialmente no que que respeita à amostra à escala laboratorial, e que pode justificar a redução significativa do tempo de presa para a argamassa produzida à escala laboratorial e do tempo aberto após 30 minutos. Relativamente às amostras obtidas à escala industrial, os dois lotes recebidos apresentam uma diminuição significativa a o nível do teor de cloretos, o que permite colocar o material em níveis adaptáveis a argamassas-cola e, por isso, maior proximidade daa propriedades a nível geral, para uma argamassa constituída por agregados correntes. Também se admite que a utilização possível deste subproduto se deve restringir, ao momento, a argamassas-cola, uma vez que a concentração observada de cloretos pode condicionar outras argamassas, como rebocos e argamassas de reparação de betão ou grouts. [21] A análise da mesma tabela permite, por último, notar que a aderência por tração perpendicular e a deformação transversal para os casos que incluem a areia tratada de leito fluidizado não são afetados por esta decisão. Relativamente ao contributo no impacto de sustentabilidade, dados bibliográficos referem que a areia se apresenta menos relevante relativamente a outros constituintes como cimento ou o polímero. Ainda assim, é de esperar uma contribuição positiva ao nível do consumo de energia primário, embora se exija uma ACV inerente a todo o processo. [22] Tabela 3. Resultados relativos aos diferentes lotes de areia recolhidos após tratamento em ambiente industrial e impacto na argamassa-cola C2S final. Areia de leito fluidizado Argamassacola C2S Propriedade Teor de cloretos (mg/kg areia) Distribuição de partículas 1250 m 630 m 315 m 160 m 80 m < 80 m Água amassadura (g H 2O/kg de pó) Tempo de presa (h:m) Aderência (MPa) Inicial Após imersão Apos calor Tempo aberto 30 Deformação transversal (mm) Lote laboratório [12] Lote industrial 1 Lote industrial 2 Lote areia corrente [12] < ,1 9,7 21,8 16,8 9,7 41,9 0,2 6,8 25,1 15,5 4,3 47, h00-07h00 12h30-12h45 11h15-12h00 11h00-13h00 1,80 0,80 1,92 0,89 2,19 (CFA) 1,14 (CFA) 2,16 (CFA) 1,59 (AFT) 1,80 (CFA) 1,40 (CFA) 1,80 (CFA) 1,00 (AFT) > 1,50 (CFA) > 1,00 (CFA) > 1,50 (CFA) > 1,00 (CFA) n.d. 2,5 2,5 2,5 7

163 Ana Ministro, Victor M. Ferreira, Helena Paiva, Pedro Sequeira, Luis Silva 3.3. Avaliação do potencial de reciclagem de uma argamassa-cola C2S ao nível de um elemento edifício. As figuras 5 a 7 apresentam o peso relativo de uma argamassa-cola do tipo C2S em vários elementos construtivos, comparativamente aos restantes componentes dos mesmos. Para todos os casos considerados, verifica-se que a argamassa-cola não contribui com mais de 0,5% relativamente à massa total do elemento construtivo considerado, o que implica admitir que a sua introdução em contexto de reciclagem não constituirá uma fonte de potenciais efeitos secundários indesejados. Na verdade, é mais razoável admitir a contribuição do conjunto de todas as argamassas para o elemento construtivo o que, neste caso, apresenta valores entre 12 e 19%. Figura 5. Avaliação da fração mássica de argamassa-cola e argamassas no geral, relativa ao elemento construtivo parede interior. Figura 6. Avaliação da fração mássica de argamassa-cola e argamassas no geral, relativa ao elemento construtivo pavimento. Assim, é relevante considerar que num caso de desconstrução, sem considerar separação dos vários elementos, as argamassas podem apresentar uma fração próxima de 20%, que justifica alguns cuidados para prevenir efeitos secundários em caso de reciclagem. A continuidade deste trabalho deverá incluir uma análise estatística dos vários elementos químicos presentes, a nível qualitativo e quantitativo para, posteriormente, determinar a potencial influência ao nível da sua incorporação como material reciclado. Num exercício preliminar, por exemplo, considerando que a matéria orgânica presente nos 20% indicados não deva ultrapassar 1%, tal significaria que uma reutilização de 50% 8

164 Ana Ministro, Victor M. Ferreira, Helena Paiva, Pedro Sequeira, Luis Silva num betão (por exemplo, como cargas) poderia contribuir para uma introdução adicional de 0,5%, o que pode condicionar as resistências mecânicas finais do mesmo. O mesmo exercício pode ser realizado para outros elementos como metais pesados, cloretos, sulfatos entre outros, considerando que sua presença pode contribuir negativamente para o desempenho final das argamassas ou betões sujeitos à sua incorporação. Figura 7. Avaliação da fração mássica de argamassa-cola e argamassas no geral, relativa ao elemento construtivo cobertura. 4. CONCLUSÃO O trabalho presente apresenta um conjunto de possibilidades nas quais uma argamassa-cola pode contribuir para a melhoria de sustentabilidade ao nível de soluções construtivas através de ações ao nível da sua composição ou considerando a fase final do seu ciclo de vida. Relativamente à composição, os resultados indicados apontam para possibilidades como a introdução de escórias de alto-forno como substituto parcial de cimento o que resulta numa diminuição significativa das emissões de CO 2, que pode atingir valores até 30%. Outro exemplo consiste na introdução de um subproduto, como areia de leito fluidizado como agregado da mesma argamassa, contribuindo para a diminuição do consumo de recursos primários no material. O exemplo apresentado, porém, reflete a necessidade de um conjunto de cuidados adicionais a verificar, ao nível da apresentação destas alternativas, de forma constante e sem produção de efeitos secundários. Os resultados obtidos a este domínio espelham a dificuldade de processos atuais face às opções reduzidas ainda existentes ao nível do mercado. Este assunto é ainda mais relevante quando se considera a fase final das argamassas e a possibilidade da sua utilização como material reciclado. Para já, inicia-se esta reflexão por se indicar que as argamassas podem contribuir até 20% no processo de desconstrução de um elemento construtivo, o que pode condicionar algumas utilizações posteriores, por exemplo em betões, face a matéria orgânica, conteúdo em sulfatos ou outros elementos. Naturalmente, os resultados apresentados neste domínio são incipientes, mas considera-se que podem ser uma base para continuidade deste trabalho que se revela fundamental ao nível de importância para a economia circular. 9

165 Ana Ministro, Victor M. Ferreira, Helena Paiva, Pedro Sequeira, Luis Silva REFERÊNCIAS [1] European Commission, Directorate E-Industry and environment-management of construction and demolition waste, Working Document nº1 DG ENV.E.3-4 April [2] Symonds, Construction and demolition waste practices and their economic impacts, England, [3] F.P. Torgal, et al., A sustentabilidade dos materiais de construção, Universidade do Minho. [4] NP 4220:2010, Pozolanas para betão, argamassa e caldas. Definições, requisitos e verificação de conformidade, Maio [5] M. Luther, Glass-containing metakaolin as an active filler in lime-based binder systems, March [6] D. Hoffman, «Allerte aux Pilleurs de Sable», Magazine du Vendredi, págs , 23 Agosto [7] APFAC, I Simpósio de Argamassas e ETICS, Coimbra, Junho [8] NP EN 13139: 2005, Agregados para argamassas, CEN. [9] British Standards Institution BS 812:1975, Methods for sampling and testing of mineral aggregates and fillers. [10] B. Rocha, et al., Utilização de agregados reciclados em pré-lajes de betão, Congresso de inovação na construção sustentável, págs , Outubro 2008, Curia. [11] L. Silva, R. Modolo, V.M. Ferreira, J.A. Labrincha, P. Sequeira, Utilização e valorização de resíduos de areias de leito fluidizado e de lamas de corte de pedra em argamassas. Exemplos de aplicação, Congresso APFAC, [12] R. Modolo, V. M. Ferreira, L.A. Tarelho, J.A. Labrincha, L. Senff, L. Silva, Mortar formulations with bottom ash from biomass combustion, Construction and Building Materials, 45, , [13] R. Modolo, Valorização de resíduos sólidos da indústria de celulose e papel, Tese de doutoramento, Universidade de Aveiro, 2014, Portugal. [14] EN 12004:2008, Colas para ladrilhos, Requisitos, avaliação da conformidade, classificação e designação, IPQ. [15] EN 15804, (2013), CEN (European Committee for Standardization), "Sustainability of construction works Environmental product declarations Core rules for the product category of construction products", Brussels. [16] A. Lourenço, "Desenvolvimento de argamassas com teor de cimento reduzido", Tese de Mestrado em Engenharia Civil, Universidade de Aveiro, [17] A. M. Baio Dias e A. V. Serra e Sousa, Manual de Alvenaria de Tijolo, 2 a ed [18] J. Nakamura, "Normas e legislação da norma de desempenho que traz requisitos para pisos em edificações habitacionais", Revista téchne, Ed. 198, Setembro [19] "Soluções com isolamento térmico. Cobertura tradicional". [20] O Guia Weber 2016, Saint-Gobain Weber Portugal. [21] V.H. Dodson, E. Farkas, A. M. Rosenberg, "Non-corrosive accelerator for setting of cements", US Pat , 5 Oct [22] L. Silva, P. Sequeira, L. Soares, M. Matos, "Desenvolvimento de uma DAP relativa a uma argamassa-cola to tipo C2S", Congresso CINCOS 2014, Porto. 10

166 Argamassas 2016 Coimbra 16 e 17 de Junho II Simpósio de Argamassas e Soluções Térmicas de Revestimento ARGAMASSA DE REBOCO COM USO DE AGREGADOS FINOS DE BETÃO RECICLADO Tiago Alves Morais 1*, Antônio Eduardo Bezerra Cabral 2 1: Universidade de Fortaleza - Centro de Ciências Tecnológicas - CCT Av. Washington Soares, 1321, Edson Queiroz CEP , Fortaleza-CE, Brasil tiagoalves@unifor.br, web: 2: Universidade Federal do Ceará - Departamento de Engenharia Estrutural e Construção Civil Campus Universitário do Pici, Bloco 710. CEP Fortaleza-CE, Brasil eduardo.cabral@ufc.br, web: Palavras-chave: resíduos de concreto, agregados reciclados e argamassa de reboco. Resumo. A utilização do agregado miúdo gerado a partir da reciclagem do entulho de concreto apresenta vantagens sob o aspecto econômico, uma vez que a areia reciclada tem o custo menor. Além disso, há um ganho ambiental devido à substituição da areia de rio pela areia reciclada resultando uma diminuição dos danos causados pela deposição irregular do entulho. Avaliar argamassas de revestimento quando se substitui gradativamente o cimento pela cal hidratada e agregados miúdos naturais por agregados miúdos reciclados de concreto é o objetivo do trabalho. Substituiu-se gradativamente o cimento pela cal hidratada e os agregados miúdos naturais por reciclados, em massa, em traços de 1:3, 1:4, 1:5. Foi utilizada a técnica do planejamento de experimentos para minimizar os ensaios e facilitar a análise dos resultados. As argamassas foram utilizadas quando atingiram um índice de consistência entre 260 e 280mm, conforme NBR Posteriormente, as argamassas foram aplicadas em paredes, previamente chapiscadas. Nos revestimentos foram realizados aos 58 dias os ensaios de resistência à aderência à tração conforme a NBR Os resultados foram avaliados estatisticamente e foram produzidos modelos matemáticos para cada ensaio analisado. Os resultados apontam que os elevados teores substituição de cimento com agregados miúdos reciclados influenciaram positivamente em todos os modelos obtidos.

167 Tiago A. Morais 1*, Antônio E. B. Cabral 2 1. INTRODUÇÃO A conscientização a respeito dos problemas ambientais enfrentados no mundo moderno conduz a procura de produtos e serviços que motivem a existência de processos industriais voltados para um consumo limpo dos recursos naturais. Assim, é preciso se adequar a um modelo de desenvolvimento sustentável capaz de satisfazer as necessidades atuais sem comprometer as necessidades futuras (GAEDE, 2008). Para o setor de construção civil, apesar de seus reconhecidos impactos socioeconômicos positivos para o país, como a alta geração de empregos, renda, viabilização de moradias, infraestrutura, estradas e outros, esta ainda se comporta como grande geradora de impactos ambientais, quer seja pelo consumo de recursos naturais, ou pela modificação da paisagem e em especial pela geração de resíduos (PONTES, 2007). A reciclagem do resíduo de construção e demolição (RCD), transformando-os em agregados reciclados, e sua reutilização na própria construção civil como matéria-prima alternativa a cada dia ganha força no mercado nacional. Os resíduos de concreto possuem um grande potencial para serem reutilizados como agregados reciclados pois apresentam boas propriedades físicas e vantagens econômicas e ambientais significativas em relação aos reciclados dos demais RCD (BUTTLER, 2003; CORINALDESI e MORICONE, 2009). Com base nestas vantagens e adotando políticas sustentáveis de redução do consumo de recursos naturais e não renováveis, tem sido incentivado o aproveitamento dos agregados reciclados como insumos da construção buscando cada vez mais substituir os materiais tradicionais por materiais alternativos com menor preço (JOHN, 1996; ROCHA E JOHN, 2003). Bavaresco (2001) e Silva (2006) destacam o uso dos agregados miúdos reciclados na produção de argamassas de revestimento. Vários trabalhos utilizaram o agregado miúdo reciclado na substituição parcial da areia natural na produção de argamassas (BARAVESCO, 2001; SILVA, 2006; ASSUNÇÃO et al, 2007; LINTZ et al., 2007), contudo não se tem notícias de um estudo que envolvesse a substituição conjunta da areia natural pela reciclada e do cimento por cal, em vários traços de argamassa. Portanto, o objetivo deste trabalho é avaliar o desempenho de argamassas de revestimento vertical aplicadas em substrato de blocos cerâmicos quando se substitui gradativamente cimento por cal e agregados miúdos naturais por agregados miúdos reciclados de concreto. 2. MATERIAIS E MÉTODOS 2.1. Materiais O cimento utilizado foi o CP II-Z-32 RS, tendo em vista que é o mais utilizado na Região Metropolitana de Fortaleza, Ceará, Brasil. A cal utilizada no experimento foi hidratada CH I fabricada pela empresa Carbomil S/A. Os agregados miúdos naturais (AMN) foram provenientes de um depósito de materiais de construção enquanto que os agregados miúdos reciclados (AMR) foram produzidos por meio da britagem de resíduos de concreto em um britador de mandíbulas. A curva granulométrica do agregado miúdo reciclado foi ajustada para que ficasse similar à curva do agregado miúdo natural. Na Tabela 1, tem-se as características dos agregados utilizados. 2

168 Tiago A. Morais 1*, Antônio E. B. Cabral 2 Tabela 1. Características dos agregados utilizados. Característica Areia Natural Areia Reciclada Norma de Ensaio DMC (mm) 2,4 2,4 NM 248 (2003) MF 2,4 2,4 NM 248 (2003) Massa específica (kg/dm³) 2,61 2,46 NBR 9776 (1987) Massa unitária (kg/dm³) Material pulverulento (%) Absorção de Água (%) 1,45 1,38 NM 45 (2003) 1,5 6,8 NBR 7219 (1982) 1 3,5 NM 30 (2003) 2.2. Método de pesquisa Para a execução da parte experimental desta pesquisa foi utilizada a técnica de projeto de experimentos, tendo sido identificados três fatores (variáveis independentes): o teor de cimento, o teor de agregado miúdo reciclado e o traço da argamassa. Utilizou-se o projeto fatorial fracionado conforme apresentado na Figura 1. Figura 1. Projeto de experimentos contendo o projeto fatorial fracionado, os vértices da estrela e os pontos centrais. 3

169 Tiago A. Morais 1*, Antônio E. B. Cabral 2 Para este estudo, foram produzidas argamassas de traço: 1:3, 1:4 e 1:5 (aglomerante : agregado miúdo) em massa, em que utilizou-se a cal e o cimento como aglomerantes e areia natural e areia reciclada de concreto como agregados miúdos. Os percentuais de substituição do cimento pela cal e do agregado natural pelo reciclado nos traços foram: 0%, 20%, 50%, 80% e 100%, em volume, conforme Tabela 2. A trabalhabilidade das argamassas foi fixada em 270±10mm, medida por meio do método da mesa de abatimento, conforme a NBR (ABNT, 2005), onde a água foi adicionada na mistura até atingir o valor requisitado. Tabela 2. Misturas de argamassas definidas pelo projeto de experimentos. Teor de substituição Teor de substituição Mistura Aglomerante Cal Agregado miúdo Areia reciclada Traço Mistura Aglomerante Cal Agregado miúdo Areia reciclada Traço 1 80% 20%. 1 : % 50%. 1 : % 20%. 1 : % 0%. 1 : % 20%. 1 : % 100%. 1 : % 20%. 1 : % 50%. 1 : % 80%. 1 : % 50%. 1 : % 80%. 1 : % 50%. 1 : % 80%. 1 : % 50%. 1 : % 80%. 1 : % 50%. 1 : 4 Foi confeccionada a céu aberto, no campus do Pici da Universidade Federal do Ceará, uma alvenaria com 10m de comprimento por 1,60m de altura; utilizando blocos cerâmicos de 8 furos. Os tijolos foram assentados com argamassa no traço de 1:8 (cimento e areia natural), em massa, sobre uma alvenaria de embasamento em tijolos cerâmicos. Após 72 horas, a parede foi chapiscada totalmente, com argamassa no traço de 1:4 (cimento e areia natural), em massa. Sete dias após a aplicação do chapisco, revestiu-se a alvenaria com as argamassas a serem avaliadas em painéis 1,00m x 1,50m. Aos 58 dias realizaram-se os ensaios de resistência de aderência à tração conforme as prescrições da NBR (ABNT, 2010). 3. RESULTADOS As médias dos resultados de cada ensaio estão apresentadas na Tabela 3. 4

170 Tiago A. Morais 1*, Antônio E. B. Cabral 2 Mistura Tabela 3. Média dos resultados. Teor de substituição Aglomerante Cal Agregado miúdo Areia reciclada Traço Ra (Mpa) 1 80% 20%. 1 : 3 (*) 2 80% 20%. 1 : 5 (*) 3 20% 20%. 1 : 3 0, % 20%. 1 : 5 0, % 80%. 1 : 3 (*) 6 80% 80%. 1 : 5 (*) 7 20% 80%. 1 : 3 0, % 80%. 1 : 5 0, % 50%. 1 : 4 0, % 0%. 1 : 4 0, % 100%. 1 : 4 0, % 50%. 1 : 4 (*) 13 0% 50%. 1 : 4 0, % 50%. 1 : 3 0, % 50%. 1 : 5 0, % 50%. 1 : 4 0,17 (*) Não se obteve valores, pois não foi possível fazer os furos para colagem das pastilhas. As influências de cada variável independente (fator) e de suas interações no comportamento das argamassas são difíceis de serem analisados somente por meio dos resultados da Tabela 3. Para que tais interações sejam percebidas faz-se necessário analisar estatisticamente os resultados com a geração de modelos matemáticos que venham a explicar as tendências no comportamento das argamassas produzidas. Como já citado, o programa experimental foi embasado em um projeto de experimentos e, de acordo com Ribeiro e Caten (2010), para a análise dos seus resultados deve-se desconsiderar as amostras cujos valores dos resíduos padronizados sejam maiores do que o módulo de 1,96, considerando um intervalo de confiança de 95%. Este procedimento foi adotado na formulação dos modelos matemáticos. A simbologia das variáveis utilizada na representação dos modelos está apresentada na Tabela 4. Tabela 4. Simbologia utilizada para a apresentação dos modelos. Nome da Variável Cimento Agregado Miúdo Reciclado Traço Resistência de aderência à tração aos 58 dias Símbolo cim AMR traço Ra 5

171 Tiago A. Morais 1*, Antônio E. B. Cabral Ensaio de resistência de aderência à tração O modelo produzido para o, em MPa, está apresentado na equação 1. A figura 2 apresenta as tendências dos comportamentos dos efeitos isolados para os teores de cimento e dos agregados miúdos reciclados em relação à resistência à aderência à tração aos 58 dias de idade. (1) Resistência à aderência à tração aos 58 dias de idade (MPa) 1,400 1,200 1,000 0,800 0,600 0,400 0,200 0,000 CIM AMR Teor de Substituição (%) Figura 2. Efeitos isolados para os teores de cimento e AMR em relação à resistência à aderência à tração aos 58 dias de idade. Conforme apresenta a figura 2, pode-se verificar que o acréscimo de cimento produz um aumento na resistência à aderência na tração aos 58 dias de idade. Este resultado é coerente com a bibliografia (CARASEK, 1997; BARAVESCO, 2001; NAKAKURA & CINCOTTO, 2004; SILVA, 2006; CARASEK, 2007). Pode-se observar também que os valores das resistências para os teores de agregados miúdos reciclados são bem menores em relação aos teores de cimento para o efeito isolado de cada fator. Verificando a figura 2, pode-se observar com o aumento do teor do agregado miúdo reciclado, há uma leve diminuição na resistência à aderência aos 58 dias. Observa-se que para um teor de 100% de cimento a resistência à aderência à tração 58 dias de idade aumenta em 1,17 vezes em relação ao teor de 0% de cimento. Para o teor de 100% de agregado miúdo reciclado à resistência à aderência à tração aos 58 dias diminui seu valor em 12,92% em relação ao teor de 0% de agregado miúdo reciclado. Na figura 3 está apresentado o efeito isolado para a interação do teor de cimento com o teor de agregado miúdo reciclado em relação à resistência à aderência à tração aos 58 dias de idade. 6

172 Tiago A. Morais 1*, Antônio E. B. Cabral 2 Reseistência à aderência à tração aos 58 dias de idade (MPa) 0,900 0,800 0,700 0,600 0,500 0,400 0,300 0,200 0,100 0, % CIM 50% CIM 80% CIM 100% CIM Teor de AMR (%) Figura 3. Efeitos isolados para a interação dos teores de cimento e AMR em relação à resistência à aderência à tração aos 58 dias de idade. Verificando os resultados apresentados na figura 3, pode-se constatar que o efeito isolado da interação do teor de cimento com o teor de agregado miúdo reciclado é positivo, ou seja, este aumenta a resistência á aderência à tração aos 58 dias de idade à medida que se aumenta os teores dos fatores da interação. Observando na mesma figura as argamassas com teores de substituição de AMR acima de 70% com teores de cimento acima de 50% possuem valores das resistências à aderência maiores do que os exigidos pela norma que é 0,30 MPa. Este resultado é semelhante às pesquisas realizadas por SILVA (2006); e SALES e CABRAL (2009). Na figura 4 está apresentado o efeito isolado para a interação do AMR com o traço em relação à resistência à aderência à tração aos 58 dias de idade. Resistência à aderência à tração aos 58 dias (MPa) 0,500 0,400 0,300 0,200 0,100 0,000 Traço 1:3 Traço 1:4 Traço 1: Teor de AMR (%) Figura 4. Efeito isolado para o teor de AMR na interação com o traço em relação à resistência à aderência à tração aos 58 dias de idade. Como pode-se verificar na figura 4, à medida que aumenta-se o teor do agregado miúdo reciclado e o traço, há uma diminuição nos valores das resistências à aderência à tração aos 58 dias de idade. Comparando as figuras 3 e 4, quanto ao teor de agregado miúdo reciclado, pode-se verificar que este 7

173 Tiago A. Morais 1*, Antônio E. B. Cabral 2 teor tem maior relevância quando associado com o teor de cimento, pois os valores das resistências à aderência à tração são bem maiores do que os teores de agregado miúdo reciclado associando com o traço. Silva (2006) constatou que à medida em que se aumenta a relação cal/cimento e a relação agregado/aglomerante, a resistência de aderência à tração diminui. Este resultado é confirmado nesta pesquisa, através da figura CONSIDERAÇÕES FINAIS Após a análise dos resultados obtidos, foi possível analisar que os resíduos de concreto possuem um elevado potencial de reutilização. Quanto à resistência à aderência aos 58 dias de idade: - O fator traço só possui significância quando associado com o agregado miúdo reciclado; - As argamassas produzidas com maiores teores de agregados miúdos reciclados apresentaram resistências superiores em relação às argamassas produzidas com agregado miúdos naturais; - Teores de substituição de agregado miúdo reciclado acima de 70% com teores de cimento acima de 50% possuem valores das resistências à aderência maiores do que os exigidos pela norma que é 0,30 MPa. Os resultados, obtidos, ressaltam as potencialidades da utilização dos agregados miúdos reciclados em substituição dos agregados miúdos naturais quando utilizados para a produção de argamassas de revestimento externo e vertical. 5. REFERÊNCIAS [1] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, NBR NM 30 - Determinação da absorção de água dos agregados miúdos. Rio de Janeiro, [2] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, NBR NM 45 - Determinação da massa unitária dos agregados. Rio de Janeiro, [3] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, NBR NM Determinação da composição granulométrica. Rio de Janeiro, [4] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, NBR 7219 Determinação do teor de materiais pulverulentos nos agregados Método de Ensaio [5] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, NBR 9776: Determinação da massa específica de agregados miúdos por meio do frasco de Chapman. Rio de Janeiro, [6] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, NBR 13276: Argamassa para assentamento e revestimento de paredes e tetos-preparo da mistura e determinação de consistência. Rio de Janeiro, [7] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, NBR 13279: Argamassa para assentamento e revestimento de paredes e tetos determinação da resistência à tração na flexão e à compressão. Rio de Janeiro, [8] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, NBR 15258: Argamassa para revestimento de paredes e tetos determinação da resistência potencial de aderência à tração. Rio de Janeiro, [9] Assunção, T. L.; Carvalho F. G.; Barata S. M. Avaliação das propriedades das argamassas de revestimentos produzidas com resíduos da construção e demolição como agregado. 49º Congresso Brasileiro de Concreto IBSN ; Bento Gonçalves - Rio Grande do Sul,

174 Tiago A. Morais 1*, Antônio E. B. Cabral 2 [10] Bavaresco, C. R.. Utilização de entulho reciclado para produção de argamassas. Florianópolis. Dissertação de Mestrado,106 p [11] Buttler, A. M. Concreto com Agregados Graúdos Reciclados de Concreto Influência da Idade de Reciclagem nas Propriedades dos Agregados e Concretos Reciclados. São Carlos, p. Dissertação (Mestrado) Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo. [12] Carasek, H. Aderência de argamassas à base de cimento Portland à substratos porosos: avaliação dos fatores intervenientes e contribuição ao estudo do mecanismo da ligação. São Paulo, Escola Politécnica, Universidade de São Paulo, Boletim Técnico, 26p. [13] Carasek, H.. Materiais de Construção Civil e Princípios de Ciência e Engenharia de Materiais. São Paulo, IBRACON, [14] Corinaldesi, V.; Moricone, G. Behaviour of cementitious mortars containing different kinds of recycled aggregate.construction and Building Materials 23, p , [15] Gaede, L. P. F. Gestão dos resíduos da construção civil no município de Vitória-ES e normas existentes, 2008, Monografia apresentada ao Curso de Especialização em Construção Civil da Escola de Engenharia UFMG, Belo Horizonte, MG, 74 p. [16] John, V.M. Pesquisa e desenvolvimento de mercado para resíduos. In: Workshop Reciclagem e reutilização de resíduos como material de construção civil. São Paulo: Anais, PCC-USP, [17] Lintz C. C. R.; Pimentel L. L.; Sacramento W.; Araujo R. Utilização de resíduos da construção para a produção de argamassa de revestimentos. 49º Congresso Brasileiro de Concreto, IBSN ; Bento Gonçalves Rio Grande do Sul, [18] Nakakura, E. H.; Cincotto, M. A. Análise dos requisitos de classificação de argamassas de assentamento e revestimento. São Paulo: Instituto de Pesquisas Tecnológicas, Boletim técnico n [19] Pontes, G. C. Avaliação do gerenciamento de resíduos de construção e demolição em empresas construtoras do recife e sua conformidade com a resolução Nº307/CONAMA: estudo de casos. Recife p. Dissertação (Mestrado) Universidade Católica de Pernambuco. [20] Rocha. J. C.; John, V. M. Introdução. In. Utilização de resíduos na construção habitacional. Porto Alegre, Antac, Coleção Habitare, v. 4. [21] Sales. A. T. C.; Cabral, M. F. F. Argamassas com agregados reciclados de resíduos de construção. Anais do Encontro Nacional sobre Aproveitamento de Resíduos ENARC, Feira de Santana, p , [22] Silva, N. G. Argamassa de revestimento de cimento, cal e areia britada de rocha calcária. Curitiba p. Dissertação (Mestrado) Universidade Federal do Paraná. 9

175 Argamassas 2016 Coimbra 16 e 17 de Junho II Simpósio de Argamassas e Soluções Térmicas de Revestimento AVALIAÇÃO DO ESTADO ENDURECIDO DE ARGAMASSAS DE REVESTIMENTO EM FUNÇÃO DA VARIAÇÃO DO CONSUMO DE CIMENTO Roberto Cesar de Oliveira Romano*, Marcel Hark Maciel, Heitor Montefusco Bernardo, Gabriela Simões Soares, Maria Alba Cincotto, Rafael Giuliano Pileggi Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, Departamento de Engenharia de Construção Civil, Avenida Professor Almeida Prado, trav. 2, 83, cep Cidade Universitária, São Paulo SP, Brasil rcorjau@gmail.com, marcel_hark_maciel@hotmail.com, heitorbernardo@live.com, gabriela.simoes_95@hotmail.com, cincotto@usp.br, rafael.pileggi@usp.br Palavras-chave: Argamassas de revestimento, consumo de cimento, empacotamento de partículas, aderencia e modulo de elasticidade. Resumo. O desenvolvimento de argamassas de revestimento com baixo consumo de cimento pode ser uma alternativa para a diminuição do impacto ambiental da cadeia de produção do ligante. Para tanto, a utilização de materiais cimentícios suplementares e a dosagem com base nos conceitos de empacotamento de partículas são ferramentas essenciais. Desta forma, este trabalho foi realizado com o objetivo de avaliar o impacto da variação do consumo de cimento no estado endurecido de argamassas de revestimento, sendo mantidos os parâmetros de empacotamento e mobilidade das partículas. A distribuição granulométrica dos agregados e a quantidade de finos não foram modificadas, enquanto o teor de cimento foi variado com base na alteração da quantidade de filler de substituição como material cimentício suplementar. A distribuição de tamanho de partículas foi mantida constante e a porosidade de empacotamento resultante apresentou variação insignificante. Para a manutenção dos parâmetros de mobilidade, alterou-se a quantidade de água para o amassamento das argamassas, mantendo-se a distância de separação entre as partículas mais finas (IPS) e a espessura de camada de pasta que separa os agregados (MPT) constantes. As argamassas foram misturadas em um equipamento normalizado e moldadas sobre blocos cerâmicos. No estado fresco foram avaliados o teor de ar incorporado e o espalhamento de acordo com o ensaio squeeze-flow e, no estado endurecido o módulo de elasticidade dinâmico, a permeabilidade ao ar, a resistência de aderencia à tração e a resistência à tração na compressão diametral. Os resultados foram correlacionados com os parâmetros de formulação e concluiu-se que é possível a diminuição do teor de cimento sem consideráveis perdas nas propriedades relacionadas ao desempenho e durabilidade dos revestimentos.

176 Roberto C. O. Romano, Marcel H. Maciel, Heitor M. Bernardo, Gabriela S. Soares, Maria A. Cincotto, Rafael G. Pileggi 1. INTRODUÇÃO A utilização dos conceitos de dispersão e empacotamento de partículas como estratégia de desenvolvimento de argamassas de revestimento tem possibilitado a obtenção de produtos com baixo consumo de cimento, fato que além de diminuir o impacto ambiental da cadeia de produção do ligante, pode também resultar em ganhos econômicos. Assim, dosagens com base nesses conceitos tem ganho cada vez mais espaço no setor de construção civil, visto que possibilita a produção de argamassas com menor demanda de utilização de ligante sem comprometer a resistência projetada, o que potencializa sua eficiência. Para tanto, tem sido cada vez mais comum a utilização de materiais cimentícios suplementares (supplementary cementitious materials SCMs) como filler calcário, escória, pozolanas (naturais ou artificiais) entre outros, com capacidade de melhorar o empacotamento das partículas e, em alguns casos, ainda reagir com o cimento durante o desenvolvimento da microestrutura nas primeiras horas de hidratação ou ainda em longas idades. Acontece que muitas vezes a substituição parcial do ligante por tais materiais afeta as características das argamassas no estado fresco, dependendo das propriedades químicas, mineralógicas e, principalmente físicas dos SCMs. O aumento na área superficial específica dos SCMs, por exemplo, pode resultar em aumento da demanda de água para o amassamento e, consequentemente, aumento no consumo de cimento para compensar a perda de desempenho e durabilidade. Buscando-se atender tais exigências, neste trabalho as argamassas foram formuladas utilizando-se um filler definido como de substituição (ou diluição), pois trata-se de um material carbonático, com pouca reatividade com o cimento, que apresenta distribuição de tamanho de partículas com o mesmo perfil e menor área superficial específica. Com esta estratégia pretendeu-se avaliar somente o impacto da alteração do ligante no estado endurecido dos revestimentos. Para a manutenção dos parâmetros de mobilidade das formulações, ou seja, distância de separação entre as partículas mais finas (IPS) e espessura da camada de pasta que separa os agregados (MPT), a quantidade de água para o amassamento das argamassas foi alterada (variando-se de 15 a 14,5% em massa). Assim, pretendeu-se aplicar os produtos com valores próximos de consistência visando simular o processo de aplicação em obra. 2. MÉTODOS DE ENSAIO 2.1. Caracterização física das matérias-primas Distribuição granulométrica a laser: determinada em um granulômetro a laser Helos (Sympatec) com faixa de detecção 0,1 a 350 micra. Cerca de 0,15g do pó seco foi adicionado em bequer e, em seguida, misturado com 50 ml de água, utilizando-se um misturador de bancada RW20 (IKA), mantendo-se a rotação em 1000 rpm durante 1 minuto. A suspensão foi transferida para o reservatório de análise, aplicado ultrassom por 2 minutos, e logo iniciada a avaliação. Distribuição granulométrica por análise dinâmica de imagens (ADI): a distribuição de tamanho de partículas das areias foi determinada por ADI em um equipamento QICPIC Sympatec. Foram analisados aproximadamente 100 g de cada material, com lente M7 (faixa de análise entre 10 μm e 3410 μm) e dispersão por gravidade. O tamanho das partículas foi determinado pelo critério EQPC. Densidade real: realizada em um equipamento Multipicnometer, da marca Quantachrome MVP 5DC, e o resultado quantificado por uma média de 5 determinações para cada matéria-prima. O equipamento apresenta duas câmaras, uma com uma câmara de expansão (referência) e outra contendo o porta-amostra. Após aplicação de pressão na câmara de referência, uma válvula de expansão é aberta entre elas. Como as câmaras têm volume conhecido, o volume real da amostra é determinado a partir da lei dos gases ideais. Sabendo-se a massa da amostra, a densidade real 2

177 Roberto C. O. Romano, Marcel H. Maciel, Heitor M. Bernardo, Gabriela S. Soares, Maria A. Cincotto, Rafael G. Pileggi é então calculada. Área superficial específica: determinada em um equipamento Belsorp Max, com pré-tratamento das amostras em temperatura de 60 C e pressão de 10-2 kpa por 24 horas em um equipamento Belprep vac-ii para retirada da umidade e de outros gases adsorvidos. A medida da área superficial específica foi determinada pelo método BET (desenvolvido por Brunauer, Emmet e Teller), a partir do presuposto que a adsorção do gás foi multicamada. Após a determinação das características físicas das matérias-primas, os parâmetros de empacotamento e mobilidade teóricos foram quantificados a partir do modelo de Westman & Hugill [6] Se o teor de fluido for inferior ou igual à porosidade de empacotamento o sistema não flui, pois as partículas se encontram em contato. Contudo, quando o teor de água for suficiente para exceder a porosidade e recobrir a superfície das partículas, pode-se esperar que o sistema flua. Sendo assim, a distância de separação entre as partículas mais finas (IPS Interparticle size distance) e a máxima espessura de pasta entre os agregados (MPT maximum paste thickening), podem influenciar diretamente nas características reológicas e no estado endurecido das argamassas [1,4,6]. Na Figura 1 é ilustrada a distribuição de tamanho de partículas das matérias-primas utilizadas no trabalho, e na Tabela 1 a área superficial específica e a densidade real das matérias primas, parâmetros determinantes para a formulação. Figura 1. Distribuição de tamanho de partículas das matérias-primas utilizadas nas formulações das argamassas. Tabela 1. Área superficial específica, densidade real e diâmetros de partículas característicos das distribuições. Cimento F3 F5 Cal Ar. Natural Ar. Art. Média Ar. Art. Grossa Área superficial específica (m 2 /g) Densidade real (g/cm³) d 10 (micra) d 50 (micra) d 90 (micra) Ar. = Areia / Art. = Artificial Optou-se por utilizar um cimento comercializado no Brasil com maior pureza, até 5% de adição de calcário e até 3% de sulfatos de cálcio, regulador de pega. O teor foi variado de 8 a 16% em massa, e as argamassas descritas como A_8 a A_16. Os fillers escolhidos consistem em produtos que, combinados, resultam em particulas com mesma distribuição de tamanho do ligante hidráulico, com o objetivo de avaliar puramente o impacto da variação do teor de cimento nas composições. A quantidade de cal e as proporções de areia foram mantidas constante, resultando nas composições apresentadas na Figura 2 e nos parâmetros de 3

178 Roberto C. O. Romano, Marcel H. Maciel, Heitor M. Bernardo, Gabriela S. Soares, Maria A. Cincotto, Rafael G. Pileggi mobilidade e empacotamento indicados na Tabela 2. A porosidade de empacotamento indica o volume de vazios microestruturais resultantes da combinação das matérias-primas. A área superficial especifica indica a rugosidade superficial das partículas e a área superficial volumétrica é o produto entre a ASE e a densidade real, resultando em uma comparação tridimensional da rugosidade. O IPS e o MPT, são parâmetros de mobilidade estimados a partir das características físicas das matérias-primas e da quantidade de água utilizada para o amassamento. Conforme já reportado em literatura [1,4], tais parâmetros apresentam relação direta com as propriedades reológicas das composições e, por isso, foram fixados para manter a consistência das argamassas e variar somente o teor de cimento. Deve ser salientado que para o cálculo do MPT apresentado na Tabela 2 não foi considerado o teor de ar incorporado, que afeta o volume da pasta que afasta os agregados, para o desenvolvimento da formulação. No entanto, conforme será apresentado mais adiante, esse fato não foi representativo, visto que o teor de incorporado não apresentou significativa alteração. Desta forma, a quantidade de água foi ligeiramente alterada (variação em massa de 14,5 a 15%) e o resultado obtido avaliado por reometria compressiva (squeeze flow) para garantir que a consistência de todas as composições fossem similares, a fim de garantir a mesma trabalhabilidade para todas as formulações. Figura 2. Distribuição granulométrica das argamassas. Tabela 2. Parâmetros de mobilidade e empacotamento resultantes nas formulações. Parâmetro da formulação A_16 A_14 A_12 A_10 A_8 Porosidade de empacotamento (%) Área superficial volumétrica (m 2 /cm 3 ) Área superficial específica (m 2 /g) IPS (micra) MPT (micra) %-pesagem água %-vol. água Estado fresco A avaliação no estado fresco foi realizada a partir do ensaio squeeze-flow, para comparação da consistência das argamassas quando solicitada por espalhamento, e determinação do teor de ar incorporado. Os ensaios foram realizados conforme detalhado a seguir, após mistura das argamassas seguindo a norma técnica brasileira NBR 13276/2002: Argamassa para assentamento e revestimento de paredes e tetos - Preparo da mistura e determinação do índice de consistência [7]. 4

179 Roberto C. O. Romano, Marcel H. Maciel, Heitor M. Bernardo, Gabriela S. Soares, Maria A. Cincotto, Rafael G. Pileggi Squeeze-flow: realizado seguindo as recomendações da norma técnica brasileira NBR 15839:2010: Argamassa de assentamento e revestimento de paredes e tetos Caracterização reológica pelo método squeeze-flow [8]. Os ensaios foram realizados em uma prensa Instron 3345 após moldagem das amostras (101mm de diâmetro x 10mm de altura) em prato metálico, sem absorção de água. Incorporação de ar: determinada de acordo com a norma técnica brasileira NBR 13278/02: Argamassa para assentamento de paredes e revestimento de paredes e tetos - Determinação da densidade de massa e do teor de ar incorporado [9], e os valores calculados a partir da densidade real do pó (obtida por picnometria de gás Hélio). Os resultados obtidos são apresentados na Figura 3. Acima, são indicadas as proporções volumétricas das fases que compõem as argamassas, considerando-se o teor de ar incorporado e abaixo o impacto na consistência em função do espalhamento. Apesar das consistências não serem exatamente iguais, considerou-se adequada uma variação de 10% ao redor da média, para a carga obtida em função do deslocamento, região destacada em amarelo no gráfico. Figura 3. Proporção das fases nas argamassas, levando em consideração o teor de ar incorporado (acima) e consistencia resultante de acordo com o ensaio squeeze flow (abaixo). Com o deslocamento de até 2 mm, todas as argamassas apresentaram comportamento idêntico, mas para compressões maiores houve uma pequena alteração nas cargas. No entanto, pode-se dizer que as argamassas moldadas apresentavam propriedades reológicas próximas e teores de ar com pequena variação absoluta (0,6% comparando-se as argamassas com 8% e 16% de cimento). Com o intuito de avaliar o impacto do teor de cimento nas propriedades no estado endurecido, foi mantida constante a consistência das argamassas (alterando-se ligeiramente a quantidade de água para a mistura), visando simular como o produto seria aplicado. Desta forma, os resultados das alterações no estado endurecido serão apresentados mais adiante em função do teor de cimento e da relação água/cimento. 5

180 Roberto C. O. Romano, Marcel H. Maciel, Heitor M. Bernardo, Gabriela S. Soares, Maria A. Cincotto, Rafael G. Pileggi 2.3. Estado endurecido Como os parâmetros de formulação e mobilidade foram mantidos constantes, resultando em características similares no estado fresco das argamassas, as propriedades no estado endurecido foram avaliadas após cura dos corpos-de-prova por 28 dias, com controle de temperatura em 23 ± 2 C e umidade relativa de 50 ± 2%. Os ensaios realizados estão detalhados na sequência. Para a realização dos ensaios de porosidade, resistência mecânica e módulo de elasticidade dinâmico, utilizou-se corpos-de-prova de 50 mm de diâmetro e 60 mm de espessura e, para os ensaios de resistência de aderencia à tração e permeabilidade ao ar, moldou-se as argamassas (50 mm de diâmetro x 20 mm de altura) sobre bloco cerâmico, visando simular o desempenho e durabilidade do revestimento em uso. Porosidade: determinada a partir do método de imersão de Arquimedes. Inicialmente os corpos-deprova foram secos em estufa a 60 C por 48 horas, pesados e, em seguida, imersos em água por 24 horas. Nas primeiras 2 horas aplicou-se vácuo mantendo-se constante a pressão em 2 bar. Após esse tempo as massas foram determinadas com as amostras imersas e úmidas. Resistência mecânica: a resistência à tração na compressão diametral foi determinada de acordo com o método brasileiro, utilizando-se uma máquina de ensaios universal, Instron, modelo 5569, controlando-se a carga a 0.05 ± 0.02 MPa/s, em corpos-de-prova de 50mm de diâmetro e 60mm espessura. Módulo de elasticidade dinâmico pulso-eco: determinado de acordo com a norma técnica brasileira NBR 15630/08: Argamassa para assentamento e revestimento de paredes e tetos - Determinação do módulo de elasticidade dinâmico através da propagação de onda ultra-sônica [10], utilizando-se um equipamento (Pundit) com transdutores de frequência de 200 khz e seção transversal circular de 20 mm de diâmetro. Resistência de aderencia à tração - pull-out test: os ensaios foram realizados utilizando-se um dinamômetro digital Imada, modelo ATX-500 DPU, com célula de carga de 5 kn, Dynatest, com precisão de 1.0N. As amostras foram moldadas de maneira distinta da convencional, conforme reportado por Romano et al. [1], visando diminuir a variabilidade do teste. Todas as amostras foram moldadas sobre blocos cerâmicos para avaliação de uma condição real de aplicação em obra, já que em substrato padrão o resultado é muito distinto e, muitas vezes, não representa a realidade. Permeabilidade ao ar: determinada a partir da técnica de vacuum-decay [2-4]. O aparato utilizado consiste em uma bomba de vácuo acoplada a uma câmara de sucção que fica em contato com a superfície da amostra. A bomba de vácuo é ligada e espera-se atingir a pressão negativa de estabilidade. Mantém-se o vácuo por 30 segundos e em seguida desliga-se, monitorando-se a queda de pressão em função do tempo. A permeabilidade ao ar (expressa em valores de k1 constante de permeabilidade Darcyana) é calculada a partir da equação Forchheimer [4-5]. 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO Na Figura 4, são apresentadas as porosidades das argamassas, total e aparente, em função do teor de cimento, com nítida redução com o aumento no teor do ligante hidráulico. É ilustrada também a relação água/cimento para cada composição, visto que houve pequena alteração na quantidade para o amassamento das argamassas com manutenção da consistência. A queda é mais brusca quando se avalia os poros abertos. Essa informação é relevante, visto que a porosidade de empacotamento teórica foi mantida constante, mas aumentou-se a quantidade de água de amassamento em função do aumento do teor de cimento. No entanto, com a utilização de maior quantidade do ligante houve colmatação e isolamento dos poros no interior da microestrutura das argamassas. A utilização da cal também auxiliou no preenchimento dos poros em função da carbonatação, mas como foi utilizada a mesma quantidade em todas as composições, esse fato não 6

181 Roberto C. O. Romano, Marcel H. Maciel, Heitor M. Bernardo, Gabriela S. Soares, Maria A. Cincotto, Rafael G. Pileggi foi levado em consideração. Figura 4. Porosidade total e aparente em função do teor de cimento nas argamassas. Para avaliação da significância da variação do teor de ligante nas composições, utilizou-se duas formas de análise estatística: Anova com fator único, para rejeitar ou aceitar a hipótese da igualdade das médias, dentro e entre os grupos, e teste Tukey (teste-t) para avaliação comparativa entre pares com os distintos teores de cimento, de modo a indicar qual, ou quais, estão diferindo dos demais. Os resultados de porosidade em função do teor de cimento são apresentados na Tabela 3 a seguir. Tabela 3. Análise estatística de variância (Anova-fator único) e teste Tukey para avaliação comparativa da porosidade das argamasas em função do teor de cimento. No caso do teste Tukey, as células destacadas indicam que foram observadas diferenças significativas entre os pares. POROSIDADE TOTAL Grupo Contagem Soma Média Variância ANOVA Fonte da variação SQ gl MQ F valor-p F crítico Entre grupos E Dentro dos grupos Total Teste Tukey Teor (%) POROSIDADE APARENTE Grupo Contagem Soma Média Variância ANOVA Fonte da variação SQ gl MQ F valor-p F crítico Entre grupos E Dentro dos grupos Total Teste Tukey Teor (%)

182 Roberto C. O. Romano, Marcel H. Maciel, Heitor M. Bernardo, Gabriela S. Soares, Maria A. Cincotto, Rafael G. Pileggi Atentando-se somente para o resultado da análise estatística de variância, na primeira tabela são apresentadas as informações da quantidade de amostras avaliadas para cada teor de cimento, a soma dos resultados da porosidade, total ou aparente, a média dos resultados e a variância para cada caso. No entanto, somente com esses resultados não é possível avaliar se houve diferença entre as amostras em relação às porosidades. Na segunda Tabela, mais especificamente, trata-se da fonte de variação entre os grupos. O valor-p indica o valor de prova, e demonstra se a igualdade entre os resultados referentes à variação do teor de cimento nas composições deve ser aceita ou rejeitada. Se o valor de prova for superior ao erro, ou seja 0,05, deve-se aceitar, caso contrário, deve-se rejeitar a igualdade. Nos casos avaliados, o valor foi muito inferior aos 5% de erro. Outra forma de se concluir se há igualdade, ou não, é comparar o valor de F com F crítico: o F crítico limita a região de rejeição e significa que para valores de F superiores, a hipótese da igualdade deve ser rejeitada. Portanto, como o valor de F foi maior do que o de F crítico em ambos os casos, há indicativo de que o aumento do teor de cimento teve impacto tanto na porosidade aparente quanto na total, e o valor-p menor do que 0,05 comprova a significância do resultado comparativo de F com F crítico. Utilizando-se como base o teste Tukey (para comparação de duas em duas variáveis), comprovou-se que até 14% de cimento, houve significativa alteração na porosidade, seja total ou aparente e, a partir desse valor, as argamassas apresentaram o mesmo comportamento. Assim, a partir de 14% de teor de cimento, apesar de ilustrado no gráfico uma tendência de diminuição da porosidade com elevado R², não houve impacto significativo na alteração da microestrutura porosa. Na Figura 5 são apresentados os resultados da resistencia à tração na compressão diametral em função do teor de cimento (a) ou da porosidade total (b). E (a) é apresentada também a relação água/cimento para cada composição. Conforme esperado, o aumento do teor do ligante hidráulico na composição (ou diminuição da relação água/cimento) resultou em aumento na resistencia mecânica, da mesma forma que o aumento na porosidade total resultou em diminuição. Ou seja, a propriedade mecânica foi governada pela alteração microestrutural. Resistência mecânica (MPa) (a) y = x R² = ,81 1,46 1,23 1,06 0,94 a/c Resistência mecânica (MPa) y = x R² = Teor de cimento (%) Porosidade total (%) (b) Figura 5. Resistencia à tração na compressão diametral em função do teor de cimento (a) ou da porosidade total (b). Em (a) é apresentada também a relação água/cimento para cada argamassa. As argamassas de revestimento não apresentam função estrutural e, desta forma, a avaliação da resistencia à tração na compressão diametral poderia ser encarada como um parâmetro secundário para o desempenho do revestimento. No entanto, o resultado pode indicar a máxima resistencia de aderencia que o material apresentará quando aplicado sobre uma determinada base, visto que os macro-defeitos na interface argamassa-substrato são os responsáveis pelos menores valores comumente observados na aderencia. Sendo assim, caso a resistencia a tração seja maior do que para 8

183 Roberto C. O. Romano, Marcel H. Maciel, Heitor M. Bernardo, Gabriela S. Soares, Maria A. Cincotto, Rafael G. Pileggi o arrancamento, o revestimento será rompido na interface entre a base e o material aplicado. Do contrário, no caso de a resistencia a tração ser menor, o rompimento durante o arrancamento ocorrerá na argamassa [11]. A resistencia à tração de materiais frágeis depende do tamanho e da geometria do defeito crítico, ponto no qual ocorre a amplificação das tensões e inicia-se a propagação da fissura. Além disso, as argamassas também podem ser consideradas como materiais compósitos (formadas por agregados e pasta cimentícia) e a resistencia da fase contínua tem influência significativa no sistema como um todo. A análise estatística de variância e o teste Tukey foram utilizados de forma combinada para avaliação do impacto do teor de cimento na resistencia mecânica. Como os conceitos são os mesmos que os apresentados anteriormente para a avaliação da porosidade, a partir deste ponto do trabalho as tabelas não serão mais apresentadas. Os resultados indicaram que existem diferenças significativas provocadas pelo aumento do teor de cimento nas composições, independente do teor utilizado, ou seja, até 16% do ligante a comparação em pares ilustra que a resistencia ainda estaria aumentando. O fato é que para aplicação como argamassa de revestimento não é necessária elevada resistencia mecânica e a escolha da melhor composição depende da resistencia de projeto. Um levantamento das resistencias à tração de argamassas industrializadas brasileiras e algumas europeias foi realizado por Cardoso [12] e indicou que a faixa obtida variou entre 0,2 e 1,6 MPa, com porosidade total entre 28 e 50%. Desta forma, pode-se dizer que, num cenário geral, somente as argamassas com 8 e 10% de cimento apresentaram-se dentro do mapa de resistencias dos produtos industrializados comercializados no Brasil e em alguns locais na Europa. A partir de 12% a resistencia à tração obtida já é considerada elevada para aplicação como revestimento. Em conclusão, pode-se inferir que econômica e ambientalmente não seria necessário o uso de maiores quantidades do ligante hidráulico para o desenvolvimento das argamassas. Outra forma de avaliação do desempenho desse tipo de produto é a partir do módulo de elasticidade. A capacidade de deformação do revestimento é muito importante, pois deve ser adequada para acompanhar as alterações dimensionais da edificação, visando evitar/dificultar a geração de fissuras, trincas ou falhas na interface que possam comprometer a aderencia ou a estanqueidade do revestimento. Os resultados obtidos são apresentados na Figura 6 e indicam o aumento do módulo em função do incremento no teor de cimento nas composições (redução da relação a/c) ou redução em função da porosidade. Como a propriedade depende da densidade do material e esta, por sua vez, depende da porosidade total da argamassa, houve uma ótima correlação. As mesmas argamassas industrializadas comercializadas no Brasil, avaliadas por Cardoso [12] para determinação da resistencia à tração na compressão diametral, tiveram o módulo de elasticidade quantificado com faixa de variação de 5 a 18 GPa. Isso indica que das argamassas avaliadas neste trabalho, somente a formulada com 8% de cimento apresentou-se dentro deste mapa. Teores maiores de cimento resultaram em composições muito pouco deformáveis. Estatisticamente, constatou-se que a variação do teor de cimento resultou em diferenças significativas na variação do módulo de elasticidade e que todas as argamassas avaliadas são distintas entre si, mas pode-se inferir que não há necessidade da utilização de elevada quantidade de cimento nas composições para não comprometer a qualidade do revestimento aplicado. 9

184 Roberto C. O. Romano, Marcel H. Maciel, Heitor M. Bernardo, Gabriela S. Soares, Maria A. Cincotto, Rafael G. Pileggi Módulo de elasticidade (GPa) (a) y = 1.218x R² = ,81 1,46 1,23 1,06 0,94 a/c Módulo de elasticidade (GPa) y = x R² = Teor de cimento (%) Porosidade total (%) (b) Figura 6. Módulo de elasticidade dinâmico das argamassas em função do teor de cimento (a) ou da porosidade total (b). Em (a) é apresentada também a relação água/cimento para cada argamassa. Para que as argamassas de revestimento cumpram satisfatoriamente as funções a que são especificadas, uma série de propriedades devem ser alcançadas e mantidas durante a vida útil da edificação, dentre as quais uma das mais importantes está a capacidade de aderencia à base. O desempenho mecânico da interface argamassa-substrato foi avaliado a partir de resistencia de aderencia à tração. Trata-se da propriedade do revestimento de resistir a tensões normais ou tangenciais na interface com o substrato. Os resultados são apresentados na Figura 7 em função do teor de cimento e não foram avaliados em função da porosidade, pois não foi determinada para o corpode-prova arrancado. Adicionalmente, é apresentada a relação água/cimento para cada argamassa. Res. aderência a tração (MPa) y = x R² = ,81 1,46 1,23 1,06 0,94 a/c Teor de cimento (%) Figura 7. Resistencia de aderencia à tração das argamassas em função do teor de cimento. É apresentada também a relação água/cimento para cada argamassa. Os resultados apontam para aumento em função do teor de cimento, mas apesar de ser observada uma tendência linear com elevado coeficiente de correlação, o desvio padrão foi elevado. No entanto, esse fato já é conhecido e intrínseco desse tipo de ensaio. A normalização técnica brasileira não indica um valor mínimo para ensaios realizados sobre blocos cerâmicos. Somente indica um limite mínimo para os revestimentos aplicados sobre substrato padrão (>0,3MPa). O fato é que resultados de aderencia de argamassas aplicadas sobre este tipo de substrato sempre são superiores aos resultados obtidos após aplicação sobre blocos cerâmicos ou de concreto comumente empregados nas obras, em função de absorção e rugosidade distintas. Entretanto, os 10

185 Roberto C. O. Romano, Marcel H. Maciel, Heitor M. Bernardo, Gabriela S. Soares, Maria A. Cincotto, Rafael G. Pileggi resultados obtidos foram superiores aos estipulados para o substrato padrão, indicando adequada resistencia de aderencia. Estatisticamente, o valor de F calculado na análise de variância foi maior do que o F crítico, indicando que a hipótese da igualdade entre as médias deve ser rejeitada. Adicionalmente, no teste Tukey foi observado que somente existem diferenças significativas quando são comparadas as amostras formuladas com 8, 10 ou 12% de cimento em relação às amostras moldadas com 14 ou 16% do ligante. Como parte do sistema de vedação das edificações, os revestimentos têm como função proteger os componentes internos da ação de agentes agressivos que possam reduzir a durabilidade dos materiais. Apesar das propriedades avaliadas até aqui serem importantes para a caracterização do desempenho das argamassas de revestimento, pouca informação se tem em relação à durabilidade. A permeabilidade, por outro lado, determina a taxa de penetração de fluidos em materiais porosos decorrentes de gradientes de pressão e está diretamente relacionada com diversos fatores, como natureza química dos componentes da argamassa, distribuição granulométrica, teor de ligantes, condição de aplicação, entre outros [1-5,12]. Desta forma, pode-se dizer que esta propriedade apresenta íntima relação com a durabilidade dos revestimentos. Na Figura 8 é apresentado o resultado da permeabilidade ao ar em função da variação do teor de cimento nas argamassas e observa-se que não há nenhuma tendência clara. A variação dos resultados foi elevada e estatisticamente não há como dizer que existem diferenças provocadas pelo aumento no teor de ligante (ou redução da relação água/cimento) nas argamassas. Desta forma, não se pode dizer, a partir dos resultados de permeabilidade ao ar, que o aumento no teor de cimento na composição das argamassas avaliadas promove ganho de durabilidade no revestimento aplicado. Independente disso, a faixa de variação de permeabilidade obtida para as argamassas avaliadas neste trabalho converge com o que fora estudado por Cardoso [12], nas argamassas industrializadas brasileiras e algumas europeias. k 1 (x10-13 m²) a/c 1,81 1,46 1,23 1,06 0, Teor de cimento (%) Figura 8. Permeabilidade das argamassas em função do teor de cimento. CONCLUSÕES A diminuição do consumo de cimento na composição de argamassas de revestimento é uma alternativa muito importante para a redução do impacto ambiental da cadeia de produção do ligante, mas o desenvolvimento das composições deve ser feito atentando-se para as principais características de desempenho e durabilidade dos produtos. Com o aumento do teor de cimento e, consequente redução da reação água/cimento nas composições avaliadas a porosidade das argamassas diminuiu, resultando em aumento da resistencia à tração, no módulo de elasticidade dinâmico e na resistencia de aderencia. No entanto, 11

186 Roberto C. O. Romano, Marcel H. Maciel, Heitor M. Bernardo, Gabriela S. Soares, Maria A. Cincotto, Rafael G. Pileggi estatisticamente foi possível observar que o aumento do teor de cimento acima de 12% em massa, não resultou em ganhos consideráveis nas propriedades das argamassas. No caso do resultado de permeabilidade ao ar, por outro lado, propriedade intimamente ligada à durabilidade, não foi observada nenhuma variação em relação ao teor do ligante. Comparando-se os resultados do estado endurecido com os resultados obtidos para argamassas industrializadas brasileiras e algumas européias, constatou-se que os produtos avaliados neste trabalho apresentavam propriedades adequadas para um produto comercial, mesmo nos menores teores de cimento. Sendo assim, pode-se confirmar que não há necessidade da produção do revestimento com elevado consumo do ligante, e que mesmo com o mínimo teor utilizado de 8%, os produtos estavam adequados para aplicação. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem a FAPESP, a CAPES e ao Consitra Consórcio Setorial para Inovação em Tecnologia de Revestimentos de Argamassa, pelo apoio financeiro para a realização do trabalho. REFERÊNCIAS [1] R.C.O. Romano, D.R. Torres, R.G. Pileggi, "Impact of aggregate grading and air-entrainment on the properties of fresh and hardened mortars," Construction and Building Materials, vol. 82, pp , [2] R.J. Torrent, "A two-chamber vacuum cell for measuring the coefficient of permeability to air of the concrete cover on site," Material Structure, vol. 25, pp , [3] R.J. Torrent, G. Frenzer, "Methods for measuring and assessing the characteristics of concrete cover on site," Report # 516, Office Fedéral des Routes, Zürich, [4] R.C.O. Romano, "Incorporação de ar em argamassas de revestimento aplicadas em construção civil," PhD Tese. Engenharia de Construção Civil, Escola Politécnica, Universidade de São Paulo, São Paulo, [5] M.D.M. Innocentini, V.P, Rodrigues, R.C.O. Romano, R.G. Pileggi, G.M. Silva, J.R. Coury, "Permeability optimization and performance evaluation of hot aerosol filters made using foam incorporated alumina suspension," Journal of Hazardous Materials, vol pp , [6] I.R. Oliveira et al. "Dispersão e empacotamento de partículas: princípios e aplicações em processamento cerâmico," 1ª Edição, São Paulo, Brasil, Fazendo Arte Editorial, [7] Argamassa para assentamento e revestimento de paredes e tetos - Preparo da mistura e determinação do índice de consistência, 13276/ [8] Argamassa de assentamento e revestimento de paredes e tetos Caracterização reológica pelo método squeeze-flow, NBR 15839/2010, [9] Argamassa para assentamento de paredes e revestimento de paredes e tetos - Determinação da densidade de massa e do teor de ar incorporado, NBR 13278/1995, [10] Argamassa para assentamento e revestimento de paredes e tetos - Determinação do módulo de elasticidade dinâmico através da propagação de onda ultra-sônica, NBR 15630/2008, [11] A. Joisel, "Fissuras y grietas en morteros v ormigones: sus causas v remedios," 5ª Edição. Barcelona, Espanha, Editores Técnicos Associados, [12] F.A. Cardoso, "Método de formulação de argamassas de revestimentobaseado em distribuição granulométrica e comportamento reológico," PhD Tese. Engenharia de Construção Civil, Escola Politécnica, Universidade de São Paulo, São Paulo,

187 Argamassas 2016 Coimbra 16 e 17 de Junho II Simpósio de Argamassas e Soluções Térmicas de Revestimento REUTILIZAÇÃO DO RESÍDUO DE GESSO NA CONSTRUÇÃO CIVIL Lucas F. Krug 1 *, Giovani M. Apolinário 2,Luciana M. Cardoso 2 1: Professor Mestre Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul Rua Dos Viajantes, 272. Ijuí. RS. Brasil lucas.krug@unijui.edu.br 2: Alunos de graduação em Engenharia Civil - Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul Rua Dos Viajantes, 272. Ijuí. RS. Brasil construtora.apolinario@yahoo.com.br, lucianacardoso@hotmail.com Palavras-chave: Gesso, Reciclagem, Resíduo de Construção Resumo. O gesso é um dos materiaismaisantigos de construção utilizados pelo homem. Os resíduos oriundos da construção civil e demoliçãorepresentamuma grande parcela dos resíduos sólidos urbanos, estima-se que 4% de entulhos na construção civil são de produtos de gesso. O gesso é obtido pelo aquecimento da matéria-prima, a gipsita, a cerca de 140ºC a 160ºC, seguido de moagem. A NBR [3] destaca que o gesso é considerado como material classe C, ouseja, resíduos para os quaisnãoforamdesenvolvidas técnicas ouaplicaçõeseconomicamenteviáveis que permitam a suarecuperação. Nestetrabalhoforam atestadas possibilidades para reutilização do resíduo de gesso para a produção de argamassas. Estesresíduosforamobtidos da fundição de peças para decorações e da produção de placas de forro. Primeiramenteestesmateriaisforamcoletados e triturados, seguindo de recalcinação. A calcinação do resíduo de gessodeu-se em temperatura de 150ºC, em seguida foram elaborados os ensaios de caracterização das propriedades físicas, químicas e mecânicas. Os resultados apresentamdiferenças entre as propriedades como, tempo de início e fim de pega, e diferenças entre as propriedadesmecânicas. Entretanto, os resultados apontam grande potencial para a reutilização do resíduo de gesso da construção civil.

188 Lucas F. Krug, Giovani M. Apolinário, Luciana M. Cardoso 1. INTRODUÇÃO O gesso é um dos mais antigos materiais já fabricados pelo homem. É um mineral de aglomerante simples, constituído de sulfatos mais ou menos hidratados e anidros de cálcio. A matéria-prima mais natural empregada é a gipsita, uma rocha encontrada em várias partes do mundo, no Brasil a maior concentração é nos Estados do Ceará, Rio Grande do Norte, Piauí e Pernambuco. [6] O gesso na área de construção civil tem sido utilizado como revestimento em tetos e paredes, e como material de fundição, na fabricação de placas, sancas, molduras e outras peças de acabamento. O crescimento da construção civil nas últimas décadas tem aumentado o descarte inadequado do resíduo de gesso no ambiente, este é responsável pela emissão de gás sulfídrico, um gás inflamável e altamente tóxico, a atmosfera, e contribui para a contaminação do solo e os lençóis freáticos. [5] A NBR [3] considera o gesso como material de classe C, ou seja, aquele que gera resíduos para as quais não foram desenvolvidas tecnologias ou aplicações economicamente viáveis que permitam uma reciclagem.neste contexto, a pesquisa proposta visa a viabilidade de reciclar o resíduo de gesso proveniente da construção civil, analisando as propriedades físicas e mecânicas do gesso reciclado. 2. METODOLOGIA Os materiais utilizados para a realização do trabalho foram resíduos com origem em obras de construção bem como do processo de fabricação de fundição em artes e restos de placas, e gesso comercial. O material foi submetido aos ensaios de consistência normal, tempo de pega e resistência a compressão. Os resultados obtidos, foram comparados com as características entre o gesso reciclado e o comercial Processo de trituração e moagem A trituração é o primeiro passo para moagem e pulverização e tem por finalidade a redução dos blocos formados por pedaços de placas, molduras e sancas, para materiais com composição granulométrica abaixo de 20 mm, como forma de melhoria e eficiência no processo de moagem e pulverização. Para a trituração e a moagem utilizou-se um equipamento DPM 4 (desintegrador, picador e moedor), com rotação de 3300 rpm e com potência de motor elétrico de 10 a 12,5 HP.Este equipamento é utilizado para moer milho e para se dar a realização do ensaio, teve de ser retirada a peneira do equipamento e colocado uma peneira com aberturas de 1 mm. Figura 1. Equipamento e moagem do resíduo. 2

189 Lucas F. Krug, Giovani M. Apolinário, Luciana M. Cardoso 2.2. Recalcinação O resíduo de gesso foi colocado em formas metálicas, e levado para a estufa, fazendo-se a desidratação do material em 24 h, a uma temperatura de 150ºC. Após o processo de recalcinação deixou-se o material na estufa por 4 h e em seguida realizou-se a retirada do material. 3. RESULTADOS E DISCUSSÕES 3.1. Composição granulométrica O peneiramento foi realizado devido a necessidade do conhecimento da composição granulométrica do pó.para a análise foram comparadas as frações retidas nas peneiras 100, 200 e fundo, a Figura 1 demonstra a realização do ensaio. Nas tabelas 1 e 2, encontram-se os resultados obtidos. Comparando-se os resultados do peneiramento do gesso comercial e do gesso reciclado, pode-se constatar que o gesso reciclado possui grãos maiores que os do gesso comercial. Figura 2. Ensaio de composição granulométrica. Tabela 1. Resultado da composição granulométrica do gesso comercial. Peneira (abertura nominal em mm) Passante (g) Retido (g) Percentual retido 100 (0,149 mm) 101,20 108,80 51,81% 200 (0,074 mm) 18,57 82,32 39,35% Fundo - 18,57 8,84% Tabela 2. Resultado da composição granulométrica do gesso reciclado. Peneira (abertura nominal em mm) 3.2. Consistência normal Passante (g) Retido (g) Percentual retido 100 (0,149 mm) 59,43 150,57 71,70% 200 (0,074 mm) 6,04 53,39 25,42% Fundo - 6,04 2,88% A relação água/gesso foi determinada como descrito pela NBR [4], na qual se obtém uma fluidez da pasta adequada à manipulação de acordo com as exigências químicas, Figura 3. A relação de 3

190 Lucas F. Krug, Giovani M. Apolinário, Luciana M. Cardoso água/gesso foi de 0,80% para o gesso reciclado e para o gesso comercial a relação foi de 0,72%. Para os resultados de consistência normal o gesso reciclado apresentou valores de 320 ml de água para 400 g de gesso, para o gesso comercial apresentou valores de 288 ml de água para 400 g de gesso. Figura 3. Ensaio de Consistência Normal. A relação de água/gesso é maior no caso do gesso reciclado, pelo motivo deste possuir maior volume de material, constatou-se também que o gesso comercial apresenta maior peso apesar de possuir um menor volume,em relação à quantidade de material, conforme ilustra a Figura 4 onde está retradado a esquerda com maior volume o gesso reciclado e a direita o gesso comercial. A diferença de volume de gesso pode ter ocorrido em virtude do tempo de moagem, formato dos grãos e pelo tipo de moedor utilizado Tempo de pega Figura 4. Pesagem do gesso reciclado e do gesso comercial. Conforme NBR [4], o tempo inicial de pega e tempo final de pega são estabelecidos através da conferência de penetração da agulha (ponta cônica) do aparelho de Vicat modificado, Figura 5, na 4

191 Lucas F. Krug, Giovani M. Apolinário, Luciana M. Cardoso pasta do molde. Para os resultados dos tempos de pega foram feitas duas comparações, duas para o gesso reciclado e duas para o gesso comercial, para melhor análise dos resultados obtidos, conforme as Tabelas 3 e 4. Figura 5. Molde com pasta de gesso (aparelho de Vicat modificado). Tabela 3. Tempo de pega do gesso reciclado. Pega Tempo Penetração (mm) Pega Tempo Penetração (mm) Início 8 min 33 Início 8 min min min min min min min min min min min min min min min 14 Fim 25 min Fim Fim 25 min Fim Tabela 4. Tempo de pega do gesso comercial. Pega Tempo Penetração (mm) Pega Tempo Penetração (mm) Início 8 min 33 Início 8 min min min min min 12 Fim 13 min Fim Fim 13 min Fim Nota-se que o gesso reciclado teve início ao tempo de pega com medição aos oito minutos com penetração de 32 mm e fim de pega aos vinte e cinco minutos, já o gesso comercial teve início de pega com medição aos oito minutos com penetração de 28 mm e com tempo final de pega aos treze minutos. Portanto, o gesso reciclado precisa de quase o dobro de tempo do que o gesso comercial. 5

192 Lucas F. Krug, Giovani M. Apolinário, Luciana M. Cardoso Representando 208% do tempo de pega do gesso comercial. Neste sentido, se faz necessário uma investigação, em nível micro-estrutural, que analise os tamanhos das partículas e a morfologia dos cristais do resíduo de gesso a ser calcinado para geração do gesso reciclado Resistência à compressão O ensaio foi executado de acordo com a NBR [1] e foram utilizados blocos de gesso confeccionados de forma cúbica com 50 cm de aresta, Figura 6. Os resultados obtidos estão detalhados nas tabelas 5 e 6, e com estes pode-se concluir que o gesso reciclado apresentou valor médio de 5,05 MPa, já o gesso comercial apresentou valor médio de 8,90 MPa. Nota-se então que o gesso reciclado ficou abaixo do valor especificado pela NBR [2]. Tabela 5. Resistência à compressão do gesso reciclado. Relatório do ensaio de compressão Corpo de prova Força máx. (N) Força máx. (kgf) Força, máx. (Mpa) CP ,752 CP ,655 CP ,007 CP ,504 CP ,064 CP ,086 CP ,269 CP ,992 CP ,003 CP ,381 CP ,337 CP ,938 CP ,863 CP ,021 CP ,791 CP ,280 CP ,474 CP ,582 Média Final 5,058 Figura 6. Preparação nos corpos de prova. 6

193 Lucas F. Krug, Giovani M. Apolinário, Luciana M. Cardoso Tabela 6. Resistência à compressão do gesso comercial. Relatório do ensaio de compressão Corpo de prova Força máx. (N) Força máx. (kgf) Força, máx. (Mpa) CP ,467 CP ,038 CP ,263 CP ,610 CP ,88 CP ,72 CP ,68 CP ,81 CP ,938 CP ,05 CP ,640 CP ,661 Média Final 8,90 4. CONCLUSÕES Com este trabalho, obteve-se um levantamento de dados que demonstram que o resíduo de gesso depois de submetido ao processo de moagem e calcinação a 150ºC possui características físicas e mecânicas distintas das do gesso comercial Comparando-se os resultados obtidos pode-se tecer as seguintes conclusões: quanto à composição granulométrica, o gesso reciclado apresentou finura maior que o do gesso comercial. Quanto à consistência normal gesso reciclado necessita de maior quantidade de água/gesso do que o gesso comercial, pelo fato dele apresentar maior volume, mas porém com menor peso. Quanto aos tempos de pega: constatou-se que o gesso reciclado apresentou tempos de início e final de pega maiores do que o gesso comercial. Quanto aos resultados de resistência à compressão: verificou-se que o gesso reciclado possui uma resistência inferior ao do gesso comercial. REFERÊNCIAS [1] Associação Brasileira de Normas Técnicas, NBR 12129: Gesso para Construção Determinação das Propriedades Mecânicas. Rio de Janeiro, Brasil, ABNT, [2] Associação Brasileira de Normas Técnicas, NBR 13207: Gesso para Construção Civil. Rio de Janeiro, Brasil, ABNT, [2] Associação Brasileira de Normas Técnicas, NBR 15113: Resíduos Sólidos da Construção Civil e resíduos inertes - Aterros - Diretrizes para projeto, Implantação e Operação. Rio de Janeiro, Brasil, ABNT, [4] Associação Brasileira de Normas Técnicas, NBR 12128: Gesso para Construção Determinação das Propriedades Físicas da Pasta. Rio de Janeiro. Brasil, ABNT, [5] S. M. Pinheiro, "Gesso Reciclado: avaliações de propriedades para uso em componentes".dissertação de Doutorado, UNICAMP, São Paulo, Brasil, 2011, pp [6] S. A. Ribeiro, "Produção do gesso reciclado a partir de resíduos oriundos da construção civil".tese de Mestrado,UFPB, João Pessoa, Brasil, 2006, pp

194 Argamassas 2016 Coimbra 16 e 17 de Junho II Simpósio de Argamassas e Soluções Térmicas de Revestimento ARGAMASSA DE REVESTIMENTO COM A ADIÇÃO DE FIBRA DE ALGODÃO PROVENIENTE DA ESTONAGEM DE JEANS Sarah H. Lopes da Silva 1*, Marienne R. M. M. Costa 1, Paulo S. O. Resende 2, Marília V. O. Santana 2, Janaína G. Araújo 2, Divino G. L. Pinheiro 3 1: Universidade Federal do Paraná Centro Politécnico, Jardim das Américas, , Curitiba PR sarahhlds@gmail.com mariennemaron@gmail.com 2: Pontifícia Universidade Católica de Goiás Área 3, 1ª Avenida, s/n, Setor Universitário, , Goiânia - GO preengenharia@gmail.com mariliavaltuille@hotmail.com engjaraujo@gmail.com 3: Instituto Federal de Goiás Rua 64, Parque Lago, , Formosa - GO eng.gabriellima@gmail.com Palavras-chave: Revestimento externo, Fibra de Algodão, Sustentabilidade Resumo. Para o caso de argamassas de revestimento, a principal manifestação patológica que afeta seu desempenho e durabilidade é a fissuração. Esta é prejudicial aos revestimentos, com ênfase ao externo, não somente pela perda de resistência mecânica, mas principalmente pela perda de estanqueidade, propriedade imprescindível para durabilidade não só deste material bem como do conjunto ao qual ele está aderido. Em vista disso, hoje em dia já é usual a adição de fibras sintéticas em argamassas como a de polipropileno com intuito de beneficiar o comportamento pósfissuração do revestimento. As fibras funcionam como ponte de transferência das tensões causadas pela retração do material. Nesse sentido, as fibras vegetais podem ser uma alternativa, devido a sua abundância, baixo custo, biodegrabilidade, e boas propriedades mecânicas com uma baixa massa específica. A fibra vegetal de algodão utilizada nesta pesquisa é captada nos filtros da máquina secadora no processo de estonagem que de acordo com dados fornecidos pela lavanderia fornecedora das fibras e o Presidente do Sindicato das Lavanderias de Goiás, considerando que as lavanderias de pequeno, médio e grande porte produzem em média 4 m³ do rejeito por mês, têm-se 480 m³ de fibras sendo depositadas no aterro sanitário apenas da cidade de Goiânia. Desse modo, se justifica a importância ambiental da destinação desse rejeito não somente para a cidade de Goiânia, mas para os polos industriais de jeans do Brasil. Considerando as vantagens das fibras vegetais e a necessidade de destinação desse rejeito industrial, o presente estudo propõe o uso da fibra de algodão a fim de avaliar sua influência no desempenho do revestimento externo. Portanto, foram produzidas argamassas com teores fibras de algodão diversos e uma argamassa com emprego de uma fibra comercial de polipropileno para efeito de comparação de desempenho nos estados fresco e endurecido. Com base na análise dos resultados obtidos, pode-se concluir que: a adição de fibras em geral, diminui a densidade da argamassa em virtude da incorporação de ar; as fibras no composto melhoram a capacidade de retenção de água, propriedade que possui influência na secagem rápida ou lenta do material e sua consequente retração e ainda fissuração; todos os traços com adição de fibras de algodão atenderam aos requisitos de desempenho estabelecidos pela ABNT NBR (2005); o teor ideal para a adição da fibra de algodão é 0,2% da massa de cimento. No entanto, é preciso fazer uma análise a longo prazo para verificar a durabilidade da fibra de algodão

195 Sarah H. Lopes da Silva, Marienne R. M. M. Costa, Paulo S. O. Resende, Marília V. O. Santana dentro da matriz cimentícia em razão de sua natureza orgânica. 1. INTRODUÇÃO A construção civil é considerada uma grande geradora de impactos ambientais pois consome grande parte dos recursos naturais e também gera resíduos, apesar de ser responsável pela qualidade de vida do homem e de ser uma atividade importante para o desenvolvimento econômico e social de um país. Desse modo, para amenizar esse problema é preciso aumentar a durabilidade dos materiais além de buscar através de estudos e pesquisas o estabelecimento do uso de rejeitos não só da construção civil mas também de outros setores da economia. Para o caso de argamassas de revestimento, a principal manifestação patológica que afeta seu desempenho e durabilidade é a fissuração. Esta é decorrente dos processos de retração plástica e de secagem em virtude da exposição do material a variações significativas de temperatura do meio ambiente. A fissuração é prejudicial aos revestimentos, com ênfase ao externo, não somente pela perda de resistência mecânica, mas principalmente pela perda de estanqueidade, propriedade imprescindível para durabilidade não só deste material bem como do conjunto ao qual ele está aderido. Em vista disso, hoje em dia já é usual a adição em argamassas de fibras sintéticas como a de polipropileno com intuito de beneficiar o comportamento pós-fissuração do revestimento. As fibras funcionam como ponte de transferência das tensões causadas pela retração do material ao perder água ao meio externo e substrato. Há uma grande variedade de fibras sintéticas sendo utilizadas como reforço de matrizes cimentícias como de polipropileno, PVA e vidro. Porém, o interesse na utilização de produtos com menor impacto ambiental proporciona uma busca por fibras de materiais alternativos que possibilitem substituir as sintéticas [1]. As fibras vegetais podem ser uma alternativa, devido a sua abundância, baixo custo, biodegrabilidade, e boas propriedades mecânicas com uma baixa massa específica [2,3]. Porém, apesar das boas qualidades, as fibras vegetais que são compostos orgânicos de celulose que apresentam a característica de baixa resistência ao meio alcalino [4-6]. Sendo assim, uma solução para a baixa durabilidade das fibras vegetais em matriz cimentícia baseiam-se em quatro procedimentos diferentes: redução da alcalinidade da matriz através de cimentos alternativos de escória de alto forno; vedação dos poros da matriz pela adição de polímeros; impermeabilização da superfície do componente final; proteção das fibras por impregnação de produto impermeabilizante [7]. Considerando as vantagens do uso de fibras vegetais o presente estudo propõe o uso da fibra de algodão que é um rejeito do processo de produção das lavanderias de jeans. A fibra é captada nos filtros da máquina secadora no processo de estonagem, como mostrado na Figura 1. Este processo consiste na secagem das peças com argilas expandidas para deixar o tecido macio. Pode-se perceber que as fibras possuem uma coloração azul devido aos processos químicos anteriores do processo. Mesmo assim, a indústria do jeans assegura que nesta etapa da produção o tecido não possui mais nenhum tipo de produto químico, principalmente por ser uma das etapas finais a qual o produto está pronto para ser utilizado por uma pessoa sem qualquer risco de alergia para a pele do consumidor ao produto químico. De acordo com dados fornecidos pela lavanderia fornecedora das fibras, sediada na cidade de Goiânia/GO, considerada uma lavanderia de médio porte, com sua produção de peças de jeans por mês, são produzidos aproximadamente 4 m³ das fibras de algodão por mês, que são consideradas como rejeito e encaminhadas ao aterro sanitário. Ademais, feita a pesquisa junto ao Presidente do Sindicato das Lavanderias de Goiás, especificamente em Goiânia existem 120 lavanderias registradas legalmente. Portanto, considerando que as lavanderias de pequeno, médio e grande porte produzem em média 4 m³ do rejeito por mês, têm-se 480 m³ de fibras sendo depositadas no aterro sanitário apenas da cidade de Goiânia. Desse modo, se justifica a importância ambiental da destinação desse rejeito não somente para a cidade de Goiânia, mas para os polos industriais de jeans do país. Desse modo, o presente estudo visa de modo sustentável utilizar a fibra de algodão proveniente da estonagem do jeans, a fim de avaliar sua influência no desempenho do revestimento externo, se 2

196 Sarah H. Lopes da Silva, Marienne R. M. M. Costa, Paulo S. O. Resende, Marília V. O. Santana preocupando também com a durabilidade deste. (a) (b) Figura 1. (a) Máquina secadora; (b) Fibra retida no filtro da máquina secadora 2. MATERIAIS E MÉTODOS Foram propostos cinco traços de argamassa sendo um referencial de traço em volume 1,0: 0,5: 4,5: 1,39 (cimento: cal: areia: água), e em massa 1,0: 0,257: 7,340: 1,39, e os outros contendo adição da fibra comercial de polipropileno ou da fibra de algodão. Para o traço que continha a fibra comercial foram adicionados de 0,2% da massa de cimento em fibra, conforme recomendado pelo fabricante. E para os traços que continham a fibra de algodão foi adotada a adição de três teores da mesma, sendo: 0,1%, 0,2% e 0,3%. Estes três teores foram adotados para que houvesse uma comparação de valores acima, abaixo e igual ao recomendado pelo fabricante da fibra comercial, de forma a se obter um teor ótimo para a adição de fibra de algodão. Para facilitar a apresentação dos resultados os traços foram nomeados conforme apresentado na Tabela 1. Tabela 1. Nomenclatura e descrição das formulações propostas. Nomenclatura REF P 0,2% J 0,1% J 0,2% J 0,3% Descrição Traço referencial Traço com adição de 0,2% de fibra de polipropileno Traço com adição de 0,1% de fibra de algodão Traço com adição de 0,2% de fibra de algodão Traço com adição de 0,3% de fibra de algodão Para todas as formulações foram usados como ligante o cimento CPII-E-32, que é um cimento Portland composto com escória de alto forno, cuja resistência mínima aos 28 dias é de 32 Mpa, e a cal tipo CH- III, que é a cal hidratada comum com carbonatos. As escolhas dos tipos de cimento e cal foram definidas por serem estes os produtos mais empregados e facilmente encontrados na região sudeste onde foi realizada a pesquisa. Já o agregado miúdo utilizado foi areia artificial de pedreira, devido ao seu apelo sustentável de aproveitamento da fração fina produzida nas pedreiras, e por também ser comum seu uso na região. Foi realizada a caracterização da areia através do peneiramento conforme a NBR NM 248 [8], a obtenção da massa unitária (δ) conforme a NBR NM45 [9] e, por fim, a obtenção da massa específica (ɣ) conforme a NM52 [10]. Vale ressaltar que antes de ser utilizado, o agregado foi secado em estufa assegurando o teor de umidade com 0%. 3

197 Sarah H. Lopes da Silva, Marienne R. M. M. Costa, Paulo S. O. Resende, Marília V. O. Santana Por fim, para análise do desempenho das argamassas com traços propostos foram realizados ensaios nos estados fresco, endurecido e no revestimento aplicado, como resumido na Tabela 2. Para os ensaios de resistência mecânica foram produzidos 18 corpos-de-prova para cada formulação de acordo as prescrições de suas normas, e para o ensaio de resistência no revestimento aplicado foi produzido um painel de 0,15 m² para cada formulação. Tabela 2. Ensaios realizados na argamassa nos estados fresco, endurecido e no revestimento aplicado. ESTADO FRESCO Consistência e Plasticidade conforme ABNT NBR [11] Densidade de massa e teor de ar incorporado conforme ABNT NBR [12] Retenção de água conforme ABNT NBR [13] ESTADO ENDURECIDO Resistência à tração por compressão diametral conforme ABNT NBR 7222 [14] Resistência à tração na flexão conforme ABNT NBR [15] Resistência à tração por compressão conforme ABNT NBR [15] Módulo estático de elasticidade à compressão ABNT NBR 8522 [16] REVESTIMENTO APLICADO Resistência potencial de aderência à tração conforme ABNT NBR [17] O procedimento de mistura adotado para todas as argamassas produzidas consistiu na primeiramente na mistura materiais secos por um minuto, depois a adição da água mistura por mais um minuto, e por fim na dispersão manual das fibras, como apresentado na Figura 2, e mistura por mais um minuto. 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO Figura 2. Dispersão manual das fibras. Na Tabela 3 é apresentada a caraterização da areia artificial de pedreira. 4

198 Sarah H. Lopes da Silva, Marienne R. M. M. Costa, Paulo S. O. Resende, Marília V. O. Santana Tabela 3. Caracterização da areia artificial. Areia MF DMC (mm) ɣ (g/cm³) δ (g/cm³ Areia artificial de pedreira 2,06 2,75 2,76 1,68 * MF = Módulo de finura; DMC= Diâmetro máximo característico; ɣ = Massa específica; δ = Massa unitária 3.1. ARGAMASSA NO ESTADO FRESCO Na Figura 3 estão apresentados os resultados do ensaio de consistência e plasticidade. Diâmetro (mm) Traços analisados REF P 0,2% J 0,2% J 0,1% J 0,2% J 0,3% Figura 3. Resultados do ensaio de consistência e plasticidade. Observando a figura acima, é possível perceber a diferença do diâmetro de espalhamento entre os traços referencial, P 0,2% e J 0,2%. A fibra de polipropileno adicionada à argamassa reduziu a consistência da mesma, por outro lado, o traço que contém a fibra de algodão aumentou significativamente a consistência diminuindo assim seu diâmetro de espalhamento. Isto pode ser explicado pela própria natureza da fibra de algodão que é uma fibra vegetal e orgânica que certamente tem mais capacidade de absorver a porção de água livre dentro da argamassa, diminuindo assim sua capacidade de espalhamento. Em uma segunda análise que contempla apenas os traços com adição da fibra de algodão, pode-se perceber que quanto mais fibras menor o diâmetro de espalhamento. Na Tabela 4 são apresentados o resultado da densidade de massa, o teor de ar incorporado e a capacidade de retenção de água da argamassa, respectivamente. Tabela 4. Média dos resultados dos ensaios de densidade de massa, teor de ar incorporado e capacidade de retenção de água. Ensaios Formulações REF P 0,2% J 0,1% J 0,2% J 0,3% Densidade de massa (g/cm³) 2,17 2,15 2,19 2,13 2,14 Teor de ar incorporado (%) 3,0 3,7 2,1 4,7 4,3 Retenção de água (%)

199 Sarah H. Lopes da Silva, Marienne R. M. M. Costa, Paulo S. O. Resende, Marília V. O. Santana Observando os resultados a cima, pode-se verificar novamente que a influência da natureza da fibra de algodão nos resultados. Primeiramente, pode-se concluir que a presença de fibras sintéticas ou vegetais diminui a densidade da argamassa. No entanto, o traço J 0,1% não apresenta esse comportamento devido ao seu baixo teor que não é suficiente para proporcionar à incorporação de ar inerente a adição de fibras no material e consequentemente diminuir a densidade. Além disso, é possível perceber que também as fibras melhoram a capacidade da argamassa de reter água, novamente com exceção ao traço J 0,1%. Contudo, a adição de fibras de algodão em mesmo teor à fibra de polipropileno, permite uma maior retenção de água, como já citado, devido à natureza orgânica e capacidade absorção de água. Assim, pode-se dizer que possivelmente a fibra de algodão pode diminuir o grau de fissuração do revestimento externo, pois a retenção de água está diretamente ligada à retração do material. Ainda, pode-se constatar que existe um teor ótimo para adição das fibras de algodão. Dentre os traços que continham fibra de algodão, o traço com 0,2% de fibras apresenta melhores resultados no estado fresco. É importante salientar que todos os traços apresentaram valores de densidade e retenção de água superiores aos requeridos pela ABNT NBR [18] ARGAMASSA NO ESTADO ENDURECIDO Na Tabela 5 apresenta-se os resultados dos ensaios de resistência mecânica. Tabela 5. Média dos resultados dos ensaios de resistência mecânica. Ensaios Tração por compressão diametral (Mpa) Formulações REF P 0,2% J 0,1% J 0,2% J 0,3% 1,08 0,82 0,63 0,62 0,57 Tração na flexão (Mpa) 2,02 1,83 1,76 1,65 1,49 Compressão (MPa) 6,63 6,23 5,80 5,60 5,70 De forma geral, pode-se afirmar pelos resultados obtidos que a adição das fibras reduziu a resistência mecânica da argamassa. No entanto, isso pode ser explicado pelo teor de ar incorporado que a adição proporciona, e que o número de vazios é inversamente proporcional à resistência mecânica dos compósitos cimentícios. Ou seja, quanto maior o índice de vazios no material menor sua resistência mecânica. Quanto ao resultado de tração na flexão especificamente, esperava-se o aumento da resistência com a adição de fibras, principalmente com as fibras sintéticas. No entanto, a queda do valor pode ser explicada pelo método de dispersão manual adotado no procedimento de mistura e que certamente impediu a distribuição uniforme das fibras no composto. Além disso, com a utilização da fibra de algodão a resistência obtida foi ainda menor que com o uso da fibra sintética de polipropileno. Isso pode ser explicado pela natureza da fibra de algodão que certamente possui menor módulo de elasticidade do que da fibra sintética. No entanto, mesmo com a redução das resistências à tração e compressão, todas as argamassas produzidas atendem aos requisitos prescritos pela ABNT NBR [18]. Porém, é preciso atentar-se que o traço J 0,1% apresentou exatamente a resistência à tração mínima exigida pela norma. Para mais, o teor de ar incorporado também influencia no módulo de elasticidade à compressão, como é apresentado na Figura 4. Constatou-se que a adição de fibras diminui o módulo de elasticidade, e 6

200 Sarah H. Lopes da Silva, Marienne R. M. M. Costa, Paulo S. O. Resende, Marília V. O. Santana que, portanto, a argamassa se torna mais deformável. Isto também está ligada a retração e sua consequente fissuração no revestimento externo, pois se a argamassa é mais deformável significa que ela tende a fissurar menos durante seu processo de retração plástica. Vale ressaltar que os traços com fibra de algodão apresentaram menor módulo de elasticidade e que isso comprova o que a literatura diz sobre as boas propriedades mecânicas das fibras vegetais. Enfim, as fibras de algodão possuem maior deformabilidade do que as fibras sintéticas. Resistência (MPa) Traços analisados REF P 0,2% J 0,2% J 0,1% J 0,2% J 0,3% Figura 4. Resultados do ensaio de módulo estático de elasticidade à compressão REVESTIMENTO APLICADO Por fim, apresenta-se os resultados do ensaio de aderência à tração na Figura 5, a fim de verificar a ação das fibras no revestimento aplicado. Na figura 6, é apresentado o ensaio sendo realizado. 1 0,8 REF P 0,2% Resistência (MPa) 0,6 0,4 0,2 0 Traços analisados J 0,2% J 0,1% J 0,2% J 0,3% Figura 5. Resultados do ensaio de aderência à tração 7

201 Sarah H. Lopes da Silva, Marienne R. M. M. Costa, Paulo S. O. Resende, Marília V. O. Santana Figura 6. Ensaio de aderência à tração. Neste caso, a adição de fibras diminuiu significativamente a resistência de aderência. Mas, isso pode ser explicado pela retenção de água que as fibras proporcionam, prejudicando assim a sucção da pasta da argamassa pelo substrato que é um dos fatos responsáveis pela ancoragem da mesma. Ou seja, o substrato quando em contato com a argamassa tende a succionar a pasta que com o passar do tempo se endurece e permite a ancoragem da argamassa. Durante a produção dos painéis para realização posterior do ensaio de resistência à aderência, notouse uma dificuldade de aplicação das argamassas que continham os maiores teores de fibra. Isso pode ser explicado pelo aumento da tenacidade que a adição proporciona e que também influenciou na diminuição da consistência da argamassa, como observado nos resultados do estado fresco. Assim como para os demais resultados, a aderência à tração para todas as argamassas produzidas foi superior aos requisitos de resistência da ABNT NBR 13281[18]. 4. CONCLUSÕES Com base na análise dos resultados obtidos, pode-se concluir que: - A adição de fibras em geral, diminui a densidade da argamassa em virtude da incorporação de ar que é incrementada; - As fibras no composto melhoram a capacidade de retenção de água do meio, propriedade que possui influência na secagem rápida ou lenta do material e sua consequente retração e ainda fissuração. - Todos os traços com adição de fibras de algodão atenderam aos requisitos de desempenho estabelecidos pela ABNT NBR [18]. - O teor ideal para a adição da fibra de algodão é 0,2% da massa de cimento. - O desempenho das argamassas com a adição do mesmo teor de fibras de algodão e polipropileno foi melhor para a primeira. No entanto, é preciso fazer uma análise a longo prazo para verificar a durabilidade da própria fibra de algodão em vista da alcalinidade da matriz cimentícia e do ataque a agentes xilófagos em razão de sua natureza orgânica. AGRADECIMENTOS Agradecemos à Pontifícia Universidade Católica de Goiás que nos cedeu material e os laboratórios para realização desta pesquisa. Ademais, agradecemos sinceramente aos técnicos Flávio e Misael pelo auxílio na execução dos ensaios. REFERÊNCIAS [1] Lima, B. S.; Lenz, D. M.; Verney, J. C. K., Pereira, F. M. "Influência da fibra de curauá em compósitos cimentícios: verificação da resistência à flexão e da resistência à compressão". Revista de iniciação científica da ULBRA, vol. 9, [2] Alomayri, T; Shaikh, F. U. A.; Low, I. M. "Characterisation of cotton fibre-reinforced geopolymer composites". Composites: Part B, vol. 50, p. 1-6,2013. [3] Borsoi, C.; Scienza, L. C.; Zattera, A. J., Angrizani, C. C. "Obtenção e caracterização de compósitos utilizando poliestireno como matriz e resíduos de fibras de algodão da indústria têxtil como reforço". Polímeros, v. 21, vol. 4, pp , [4] Claramunt, J.; Ardanuy, M.; García-Hortal, J. A.; Tolêdo Filho, R. D. "The hornification of vegetable fibers to improve the durability of cement". Cement and concrete composites, vol. 33, pp ,

202 Sarah H. Lopes da Silva, Marienne R. M. M. Costa, Paulo S. O. Resende, Marília V. O. Santana [5] Tolêdo Filho, R. D.; Ghavami, K.; England, G. L.; Scrivener, K. "Develepment of vegetable fibremortar composites of improved durability". Cement and concrete composites, vol. 25, pp , [6] Tolêdo Filho, R. D.; Silva, F. A.; Fairbairn, E. M. R.; Melo Filho, J. A. "Durability of compression molded sisal fiber reinforced mortar laminates". Construction and Building Materials, vol. 23, pp , [7] Pimentel, L. L. Durabilidade de argamassas modificadas por polímeros e reforçadas com fibras olvegetais. Tese de Doutorado. Faculdade de Engenharia Agrícola da Universidade Estadual de Campinas, Campinas, pp.1-124, [8] Associação Brasileira De Normas Técnicas. NBR NM 248: "Agregados -Determinação da composição granulométrica", pp Rio de janeiro, [9]. NBR NM 45: "Agregados - Determinação da massa unitária e do volume de vazios", pp Rio de janeiro, [10]. NBR NM 52: "Agregados - Determinação da massa específica e massa específica aparente", pp Rio de janeiro, [11]. NBR 13276: "Argamassa para assentamento e revestimento de paredes e tetos Preparo da mistura e determinação do índice de consistência", pp Rio de Janeiro, [12]. NBR 13278: "Argamassa para assentamento e revestimento de paredes e tetos Determinação da densidade de massa e do teor de ar incorporado", pp Rio de Janeiro, [13]. NBR 13277: "Argamassa para assentamento e revestimento de paredes e tetos Determinação da retenção de água", pp Rio de Janeiro, [14]. NBR 7222: "Concreto e argamassa Determinação da resistência à tração por compressão diametral de corpos de prova cilíndricos", pp Rio de Janeiro, [15]. NBR 13279: "Argamassa para assentamento e revestimento de paredes e tetos Determinação da resistência à tração na flexão à compressão", pp Rio de Janeiro, [16]. NBR 8522: "Concreto Determinação do módulo estático de elasticidade à compressão", pp Rio de Janeiro, [17]. NBR 15258: "Argamassa para revestimento de paredes e tetos Determinação de resistência do potencial de aderência à tração", pp Rio de Janeiro, [18]. NBR 13281: "Argamassa para assentamento e revestimento de paredes e tetos Requisitos", pp Rio de Janeiro,

203 Argamassas 2016 Coimbra 16 e 17 de Junho II Simpósio de Argamassas e Soluções Térmicas de Revestimento APROVEITAMENTO DE RESIDUOS PARA INTEGRAÇÃO EM ARGAMASSAS DE REVESTIMENTO Isabel Torres 1,2,3 *, Gina Matias 2 1: Departamento de Engenharia Civil Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra Rua Luís Reis Santos - Pólo II da Universidade, Coimbra, Portugal itorres@dec.uc.pt; 2: ITeCons Instituto de Investigação e Desenvolvimento Tecnológico em Ciências da Construção Rua Pedro Hispano, s/n, Coimbra, Portugal ginamatias@itecons.uc.pt, itecons.uc.pt 3: ADAI/LAETA, Associação para o Desenvolvimento da Aerodinâmica Industrial Rua Pedro Hispano nº12, Coimbra, Portugal, Palavras-chave: Aproveitamento de resíduos, Argamassas, Argamassas com resíduos Resumo. Na maioria dos países desenvolvidos, hoje em dia, a sustentabilidade é um conceito fundamental a ter em consideração, em todas as áreas. Para garantir esta sustentabilidade, devemos garantir que o uso dos recursos naturais para garantirmos as nossas necessidades atuais não vai comprometer as necessidades das gerações futuras. Tendo em conta que o setor da construção é um dos que consome maior quantidade de recursos naturais, é muito importante a procura de soluções que garantam a sua sustentabilidade. Podemos dizer que o reaproveitamento de subprodutos que possam ser usados como matérias-primas de materiais de construção contribuirá, de forma significativa, para o aumento da sustentabilidade do setor. Além de estarmos a aproveitar resíduos que, de outra forma, seriam depositados em aterro, com as consequências nefastas para o ambiente que daí advêm, estamos a reduzir a incorporação de outras matérias-primas cuja extração e preparação envolvem um elevado consumo de recursos naturais. A incorporação de resíduos em argamassas de construção em substituição parcial de agregados ou ligantes tem, por um lado, a vantagem de podermos reduzir o consumo de alguns recursos naturais, como é o caso da areia ou do ligante e, por outro lado, reduzir o impacto ambiental provocado pela deposição dos resíduos em aterro. Em algumas situações, a adição de resíduos pode ainda contribuir para melhorar o desempenho das próprias argamassas, em termos de propriedades térmicas, acústicas, entre outras. A Universidade de Coimbra, em colaboração com o ITeCons, tem desenvolvido, nos últimos anos, diversos estudos nos quais tem vindo a ser analisado o comportamento de argamassas de revestimento para edifícios novos e para reabilitação, com introdução de resíduos com diversas origens. Neste artigo são apresentados alguns do resultados obtidos até ao momento, referentes ao comportamento higrotérmico dos diversos tipos de argamassas estudados.

204 Isabel Torres, Gina Matias 1. INTRODUÇÃO É cada vez maior o interesse global do reaproveitamento de materiais provenientes da indústria, de forma a reduzir a utilização de matérias-primas, energia e água, e de limitar emissões poluentes. Desta forma, o aproveitamento de resíduos da indústria para incorporação em argamassas apresenta vantagens em dois aspetos distintos: - Reutilização de material desperdiçado, proveniente da indústria, com consequente redução do volume de material depositado em aterro; - Redução da produção de ligantes e/ou extração rochas e areias. Na Universidade de Coimbra, resultado de uma colaboração entre o Departamento de Engenharia Civil e o ITeCons, têm-se vindo a desenvolver, desde 2008, diversos estudos de caracterização de argamassas de revestimento com introdução de resíduos. A incorporação de resíduos cerâmicos de barro vermelho em argamassas de revestimento é uma técnica com vários milhares de anos. Esta técnica tinha como objetivo principal a melhoria das propriedades das argamassas. Sabemos, hoje em dia, que esta incorporação, confere também a valorização económica e ambiental destes resíduos, promovendo o conceito de sustentabilidade, com a diminuição da sua deposição em aterro. Por um lado, tem como consequência a redução da extração de areias e rochas de jazidas naturais, quando os resíduos são incorporados nas argamassas em substituição do agregado, reduzindo assim o impacto ambiental desta atividade. Por outro lado, quando utilizados em substituição do ligante, os resíduos finos de cerâmica permitem reduzir o consumo de energia e de matérias-primas associado à produção dos ligantes. A nossa investigação teve início com diversos estudos em que se pretendeu avaliar a viabilidade da introdução de resíduos de cerâmica em argamassas de cal. Os primeiros estudos desenvolvidos abrangeram argamassas de cal aérea tendo-se, posteriormente, estendido para a cal hidráulica natural. Em termos de resíduos, iniciou-se os estudos com os resíduos de cerâmica vermelha, uma vez que são os predominantes no nosso país/região, e, posteriormente alargou-se o estudo também aos resíduos de cerâmica branca, nomeadamente porcelanas e faianças. As primeiras argamassas estudadas são argamassas essencialmente destinadas à reabilitação de edifícios. O objetivo final é a obtenção de uma ou mais argamassas de cal com incorporação de resíduos de cerâmica que possa ter marcação CE e ser produzida industrialmente. Outra abordagem que se pretende levar a cabo é o desenvolvimento de argamassas que, além de poderem incorporar resíduos que seriam depositados em aterro, possam ver algumas das suas propriedades melhoradas pela adição destas partículas. Surgiu assim a incorporação de casca e palha de arroz que, para além de ser um produto disponível em abundância na região Centro do país, tem características muito particulares que lhes conferem um bom comportamento térmico e acústico. Nesta caso, como as argamassas a desenvolver não serão de uso exclusivo em reabilitação, foram estudadas argamassas de cimento. A investigação continua em desenvolvimento, não só com a utilização dos resíduos já apontados, mas também com o aproveitamento de fibras de acácia e, mais recentemente, ainda sem resultados, com o aproveitamento de casca do ovo. Neste artigo são apresentados alguns dos resultados obtidos. 2. ARGAMASSAS ESTUDADAS Os primeiros trabalhos desenvolvidos no âmbito da incorporação de resíduos em argamassas de revestimento incluíram o aproveitamento de desperdícios da indústria de cerâmica de barro vermelho. O pioneiro foi o estudo do comportamento de uma argamassa de cal aérea com introdução de resíduos de tijolo, desenvolvido por Matias [1]. Foi um trabalho exploratório, que teve com principal objetivo avaliar o interesse de prosseguir com a investigação. Face aos resultados obtidos foram, posteriormente, desenvolvidos diversos outros trabalhos com a incorporação de resíduos semelhantes. 2

205 Isabel Torres, Gina Matias Para isso, foram recolhidos resíduos de diversas cerâmicas da zona Centro, nomeadamente resíduos de tijolo, de telha e de vasos decorativos. Todos estes resíduos foram caracterizados, moídos e introduzidos em diversos tipos de argamassas. Duarte [2] e Ferreira [3] caracterizaram argamassas de cal aérea com traço 1:3 em que substituíram parte do agregado por resíduos de tijolos, telhas e vasos. As percentagens de substituição utilizadas foram de 20% e 40% em volume. Seguidamente, Tomás [4] e Silva [5] prosseguiram os estudos analisando argamassas com os mesmos constituintes e traços, diferindo dos anteriores apenas na dimensão das partículas de cerâmica: em metade das argamassas estudadas foi introduzido apenas o pó do resíduo de cerâmica (partículas com dimensão inferior a 0,075 mm) em substituição parcial de ligante (nas percentagens de 10 % e 20 % do volume do mesmo) e na outra metade foram introduzidas as partículas de maiores dimensões dos resíduos (entre 0,075 mm e 4,75 mm), em substituição parcial do agregado (nas percentagens de 20 % e 40 % do volume do mesmo). Pretendeu-se, com este trabalho, analisar a influência do pó de tijolo no comportamento das argamassas e se da eventual melhoria de desempenho haveria compensação face ao dispêndio energético associado à separação do pó de cerâmica. Analisando os resultados obtidos concluiu-se que a separação do pó não introduz, nas argamassas, benefícios que justifiquem essa separação. Por esta razão, nos estudos que se seguiram, a separação do pó não foi realizada. Barbosa [6] estudou argamassas de cal aérea com introdução do mesmo tipo de resíduos cerâmicos, mantendo as percentagens de substituição de Duarte e Ferreira mas alterando o traço para 1:2. No estudo seguinte, realizado por Cruz [7], a cal aérea foi substituída por cal hidráulica natural. O traço analisado foi idêntico aos anteriores, 1:3, e as percentagens de substituição do agregado por resíduos foram também idênticas às anteriores: 20 % e 40%. Ainda no que respeita aos resíduos de cerâmica, foram desenvolvidos estudos por Raimundo [9], em que foram selecionados resíduos de mosaico cerâmico de barro vermelho, e foram introduzidos em argamassas de cal hidráulica natural ao traço 1:3 e 1:4, com a substituição parcial do agregado (20 % e 40%, em volume). Alberto [9] desenvolveu também estudos de argamassas com resíduos e cerâmica, mas, neste caso, cerâmica branca, nomeadamente faiança e porcelana. O traço escolhido foi de 1:3, o ligante utilizado foi a cal hidráulica e as percentagens de substituição mantiveram-se as anteriores. Em todos os estudos até aqui descritos, a caracterização das argamassas consistiu na determinação das propriedades básicas das mesmas, nomeadamente: massa volúmica, porosidade aberta, coeficiente de absorção de água, índice de secagem, coeficiente de permeabilidade ao vapor de água, resistência à tração por flexão, resistência à compressão e módulo de elasticidade. Matias [10], após análise detalhada de todos os resultados anteriormente obtidos, selecionou duas argamassas de cal aérea com traço 1:2 e com introdução de resíduos de telha e tijolo e duas argamassas de cal hidráulica com traço 1:4 com introdução de resíduos de telha e tijolo e prosseguiu com estudos mais detalhados das mesmas. Estes estudos incluíram a resistência adesiva, aos 60 dias e após envelhecimento acelerado, a coesão adesiva, aos 60 dias e após envelhecimento acelerado, a porosimetria, a resistência aos sulfatos e aos cloretos, após 1 ano de cura, e a absorção de água sob baixa pressão, aos 60 dias e após envelhecimento acelerado. Foram ainda executadas algumas aplicações in-situ em que se efetuou uma inspeção visual, determinou-se a resistência adesiva, a coesão superficial e a absorção de água sob baixa pressão. Paralelamente ao desenvolvimento de todos os referidos estudos de argamassas com introdução de resíduos de cerâmica foram também realizados estudos com o recurso a outro tipo subprodutos. Martins [11] introduziu resíduos de casca e palha de arroz em argamassas de cimento branco. Analisou diversos traços e diversas percentagens de introdução dos resíduos. Neste caso., pretendia-se a obtenção de uma argamassa com comportamento térmico melhorado que pudesse, eventualmente, ser classificada como argamassa térmica, segundo os requisitos da norma NP EN 998-1:2013. Como neste primeiro estudo este objetivo não foi alcançado, Monteiro [12] realizou nova campanha 3

206 Isabel Torres, Gina Matias analisando o comportamento de 3 tipos de argamassas: uma com incorporação de casca de arroz e duas com palha de arroz. Todas as composições analisadas tinham o traço 1:2,5. Para otimizar os resultados obtidos no estudo anterior de Martins, procedeu-se à introdução de um hidrófugo. Outro resíduo analisado foi o de fibras de acácia. Pereira [13] estudou argamassas de cimento e de cal hidráulica ao traço 1:3. Procedeu à adição de fibras de acácia nas percentagens de 5 % e 10 % da massa do ligante. 3. ANÁLISE DOS RESULTADOS OBTIDOS Em todos os estudos realizados foram preparadas argamassas adicionais, de referência, sem introdução de resíduos, para análise mais detalhada da influência da presença dos resíduos. No presente artigo, são apresentados os resultados das argamassas de cal aérea com introdução de resíduos de cerâmica vermelha com traço de 1:3. As percentagens de substituição utilizadas foram referidas anteriormente (20 % e 40 %, para o caso da substituição de parte do agregado, e 10 % e 20 % nos casos em que foi substituído, parcialmente, o ligante). Apresentam-se ainda alguns dos resultados obtidos para as argamassas de cal hidráulica, ao traço 1:3, com introdução de telhas, tijolos e mosaicos de cerâmica de barro vermelho e ainda com introdução de resíduos de cerâmica branca (porcelana e faiança). Para os restantes resíduos, apresentam-se alguns dos resultados obtidos para as argamassas com casca e palha de arroz e também com fibras de acácia. No primeiro caso, foram analisadas argamassas de cimento branco com diversos traços, e no segundo caso, além de argamassas de cimento, foram também analisadas argamassas de cal hidráulica natural ao traço 1:3, em que foram adicionadas as fibras em percentagens de 5 % e 10 % da massa do ligante. Foram preparados diversos tipos de provetes para os diferentes ensaios no estado endurecido. Prepararam-se provetes circulares para o ensaio de permeabilidade ao vapor de água e, para a determinação das restantes características, provetes prismáticos com as dimensões (40x40x160) mm. No caso das argamassas com casca/palha de arroz foram ainda preparados provetes com (150x150x50) mm para a determinação do coeficiente de condutibilidade térmica. Todos os ensaios foram realizados de acordo com as normas aplicáveis, sempre que possível. A execução do ensaio para a determinação da porosidade aberta baseou-se na norma NP EN 1936:2008, com algumas adaptações, já que a referida norma diz respeito a métodos de ensaio para pedra natural. Para a determinação da absorção de água por capilaridade foi utilizada a norma EN 15801:2009 e para a permeabilidade ao vapor a norma EN ISO 12572:2001. A determinação do coeficiente de condutibilidade térmica foi baseado nas normas EN 12664:2001 e ISO 8302:1991. No caso das argamassas de cal aérea, o período total de cura dos provetes dos resultados apresentados foi de 60 dias. As argamassas de cal hidráulica natural e de cimento foram ensaiadas aos 28 dias. Apresentam-se, de seguida alguns dos resultados obtidos, nomeadamente, das características físicas e higrotérmicas de algumas das argamassas estudadas. Os resultados exaustivos de todas as campanhas realizadas podem ser consultados na bibliografia referida. Nas tabelas seguintes apresentam-se as composições das diferentes argamassas estudadas. 4

207 Isabel Torres, Gina Matias Tabela 1. Argamassas de cal aérea com resíduos de cerâmica vermelha Argamassa Tipo de resíduo Percentagens de substituição (%) introduzido Substituição Substituição Tijolo Telha Vaso parcial agregado parcial do ligante 3A_R A_LB X 20-3A_HB X 40-3A_LT X 20-3A_HT X 40-3A_LP X 20-3A_HP X 40-3A_LGB X 20-3A_HGB X 40-3A_LGT X 20-3A_HGT X 40-3A_LGP X 20-3A_HGP X 40-3A_LDB X A_HDB X A_LDT X A_HDT X A_LDP X A_HDP X - 20 Tabela 2. Argamassas de cal hidráulica natural com resíduos de cerâmica vermelha Argamassa Tipo de resíduo introduzido Tijolo Telha Vaso Mosaico Porcelana vidrada Faiança vidrada Faiança não vidrada Percentagem de substituição agregado (%) 3H_R H_LB X 20 3H_HB X 40 3H_LT X 20 3H_HT X 40 3H_LP X 20 3H_HP X 40 3H_RPF H_LPV X 20 3H_HPV X 40 3H_LFV X 20 3H_HFV X 40 3H_LFNV X 20 3H_HFNV X 40 3H_RM H_HM X 20 3H_LM X 40 5

208 Isabel Torres, Gina Matias Tabela 3. Argamassas de cimento/cal hidráulica natural com introdução de casca/palha de arroz: composições analisadas (proporção volumétrica) Argamassa CEM II/A-L 52,5N CEM II/B-L 32,5N Casca Arroz Palha Arroz Grossa Palha Arroz Fina Hidrofugante Areia de Rio CB_R ,1 CB_R ,0 CB_ACA_3 1-1, ,4 CB_ACA_4 1-1, ,3 CB_ACA_5 1-2, ,0 CB_APA_G , ,5 CB_APA_G , ,6 C_R ,5 C_ACA - 1 2,0 - - X 0,5 C_APA_G - 1-1,5 - X 0,7 C_APA_F ,5 X 0,7 Tabela 4. Argamassas de cimento/cal hidráulica natural com fibras de acácia Argamassa Tipo de ligante CEM II/B-L NHL 3,5 32,5N Percentagens de adição (%) 3C_RFA X - 3C_LFA X 5 3C_HFA X 10 3H_RFA X - 3H_LFA X 3 3H_HFA X 10 Apresentam-se, de seguida, alguns dos resultados obtidos para o comportamento das diversas argamassas face à presença de água, nomeadamente a porosidade aberta, massa volúmica, coeficiente de absorção de água, índice de secagem e coeficiente de permeabilidade ao vapor de água. Para as argamassas com resíduos de casca e palha de arroz foi também determinada a condutibilidade térmica, visto que se pretendiam argamassas com comportamento térmico melhorado. Estes resultados incluem as argamassas com introdução dos diversos tipos de resíduos e as respetivas argamassas de referência Argamassas de cal aérea com resíduos de cerâmica vermelha Nas Figura 1, 2 e 3 apresentam-se os resultados obtidos para a porosidade aberta e a massa volúmica, para o coeficiente de absorção de água e o índice de secagem e para o coeficiente de permeabilidade ao vapor de água, para as argamassas de cal aérea com resíduos de tijolos, telhas e vasos. Da análise dos resultados obtidos, aos 60 dias, para este tipo de argamassas podemos concluir que para as argamassas com o resíduo integral e com resíduo mais grosso a porosidade aumenta ligeiramente com a introdução do resíduo e com o aumento da percentagem do mesmo. Já nas argamassas com introdução de pó de cerâmica, a introdução do resíduo baixa genericamente a porosidade aberta. Quanto à absorção de água por capilaridade, verificamos que para as argamassas com o resíduo integral e com o resíduo grosso, no geral, ocorre um aumento deste parâmetro com a introdução dos resíduos, enquanto que para as argamassas com pó de cerâmica não se verificam variações significativas. Tal como no caso da porosidade, o aumento de percentagem de resíduo leva 6

209 Isabel Torres, Gina Matias ao aumento do coeficiente de absorção de água. Para a permeabilidade ao vapor de água observa-se uma diminuição do seu valor nas argamassas com o resíduo integral e com o pó de cerâmica e um ligeiro aumento para as outras argamassas. Quanto à influência da percentagem de resíduo vemos que nas primeiras argamassas um aumento da quantidade de resíduo conduziu à redução da permeabilidade, nas segundas a um aumento deste parâmetro e nas últimas não foi registada uma influência significativa. Massa volúmica (kg/m 3 ) Porosidade aberta (%) MV-28 dias MV-60 dias PA-28 dias PA-60 dias 3A_R 3A_LB 3A_HB 3A_LT 3A_HT 3A_LP 3A_HP 3A_LGB 3A_HGB 3A_LGT 3A_HGT 3A_LGP 3A_HGP 3A_LDB 3A_HDB 3A_LDT 3A_HDT 3A_LDP 3A_HDP Figura 1. Porosidade aberta e massa volúmica das argamassas de cal aérea com resíduos de cerâmica vermelha Coeficiente de absorção (kg/m 2.min 0,5 ) 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 0,50 0,45 0,40 0,35 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0,00 Índice de secagem CA-28 dias CA-60 dias IS-28 dias IS-60 dias 3A_R 3A_LB 3A_HB 3A_LT 3A_HT 3A_LP 3A_HP 3A_LGB 3A_HGB 3A_LGT 3A_HGT 3A_LGP 3A_HGP 3A_LDB 3A_HDB 3A_LDT 3A_HDT 3A_LDP 3A_HDP Figura 2. Coeficiente de absorção de água e índice de secagem das argamassas de cal aérea com resíduos de cerâmica vermelha Permeabilidade ao vapor de água (x10-11 (kg/(m.s.pa)) 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 28 dias 60 dias 3A_R 3A_LB 3A_HB 3A_LT 3A_HT 3A_LP 3A_HP 3A_LGB 3A_HGB 3A_LGT 3A_HGT 3A_LGP 3A_HGP 3A_LDB 3A_HDB 3A_LDT 3A_HDT 3A_LDP 3A_HDP Figura 3. Coeficiente de permeabilidade ao vapor de água das argamassas de cal aérea com resíduos de cerâmica vermelha 7

210 Isabel Torres, Gina Matias 3.2. Argamassas de cal hidráulica natural com resíduos de cerâmica vermelha e cerâmica branca Seguidamente, nas Figuras 4, 5 e 6, apresentam-se os resultados para a porosidade aberta e massa volúmica, coeficiente de absorção de água e índice de secagem e coeficiente de permeabilidade ao vapor de água, respetivamente, para as argamassas de cal hidráulica natural com resíduos de cerâmica vermelha e cerâmica branca. Para este tipo de argamassas, e no que diz respeito à massa volúmica, podemos concluir que a introdução dos resíduos conduziu a um decréscimo da mesma, tendo-se verificado que a maior descida se deu para o caso das argamassas com cerâmica branca. Quanto à variação da porosidade verificouse o inverso, a introdução dos resíduos levou sempre a um aumento da porosidade aberta, que foi maior para percentagens de introdução maiores. As argamassas com resíduos de cerâmica branca são as que apresentam porosidades mais elevadas. Quanto à absorção de água, a influência da presença dos resíduos variou conforme o seu tipo. Enquanto nas argamassas com resíduos de cerâmica branca se observou um aumento, para as argamassas com resíduos de cerâmica vermelha verificou-se uma diminuição. As primeiras são as que apresentam valores do coeficiente de absorção mais elevados, o que era expectável face aos resultados obtidos para a porosidade aberta Massa volúmica (kg/m 3 ) Porosidade aberta (%) MV-28 dias PA-28 dias 0 0 3H_R 3H_LB 3H_HB 3H_LT 3H_HT 3H_LP 3H_HP 3RH_PF 3H_LPV 3H_HPV 3H_LFV 3H_HFV 3H_LFNV 3H_HFNV 3H_RM 3H_LM 3H_HM Figura 4. Porosidade aberta e massa volúmica das argamassas de cal hidráulica natural com resíduos de cerâmica vermelha e cerâmica branca 3,5 1,0 Coeficiente de absorção de água (kg/m 2.min 0,5 ) 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 3H_R 3H_LB 3H_HB 3H_LT 3H_HT 3H_LP 3H_HP 3RH_PF 3H_LPV 3H_HPV 3H_LFV 3H_HFV 3H_LFNV 3H_HFNV 3H_RM 3H_LM 3H_HM 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 Indice de secagem CA-28 dias IS-28 dias Figura 5. Coeficiente de absorção de água e índice de secagem das argamassas de hidráulica natural com resíduos de cerâmica vermelha e cerâmica branca 8

211 Isabel Torres, Gina Matias 2,5 Permeabilidade ao vapor de água (kg/m.s.pa) 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 3H_R 3H_LB 3H_HB 3H_LT 3H_HT 3H_LP 3H_HP 3RH_PF 3H_LPV 3H_HPV 3H_LFV 3H_HFV 3H_LFNV 3H_HFNV 3H_RM 3H_LM 3H_HM 28 dias Figura 6. Coeficiente de permeabilidade ao vapor de água das argamassas de cal hidráulica com resíduos de cerâmica vermelha e cerâmica branca. No caso da permeabilidade ao vapor, a introdução de resíduos provocou a sua diminuição, exceto para a argamassa com introdução de 20 % de mosaico. O aumento da percentagem de substituição fez com que a permeabilidade ao vapor diminuísse, sendo a maior diminuição registada para o caso do mosaico Argamassas de cimento e de cal hidráulica natural com resíduos de casca, palha de arroz e fibra de acácia As Figuras 7,8, 9 e 10 apresentam os resultados para a porosidade aberta e massa volúmica, coeficiente de absorção de água e índice de secagem e coeficiente de permeabilidade ao vapor de água, respetivamente e condutibilidade térmica, para as argamassas de cimento com introdução de resíduos de casca, palha de arroz e fibra de acácia. Como era de esperar, face à diminuta massa volúmica destes resíduos, a massa volúmica de todas as argamassas diminuiu com a sua introdução e, pelo contrário, a porosidade aumentou. Estas variações foram mais significativas nas argamassas com casca e palha de arroz. O coeficiente de absorção de água das argamassas com casca e palha de arroz aumentou com a sua introdução, exceto no caso das argamassas com cimento e hidrofugante, como era de esperar. No caso das argamassas de cimento com introdução de fibras de acácia, verificou-se que este parâmetro diminuiu, enquanto que no caso das argamassas de cal hidráulica não houve uma tendência definida Massa volúmica (kg/m 3 ) Porosidade (%) MV-28 dias PA-28 dias CB_R1 CB_R2 CB_ACA3 CB_ACA4 CB_ACA5 CB_APA_G1 CB_APA_G2 C_R C_ACA C_APA_G C_APA_F 3C_RFA 3C_LFA 3C_HFA 3H_RFA 3H_LFA 3H_HFA Figura 7. Porosidade aberta e massa volúmica das argamassas de cimento e de cal hidráulica natural com resíduos de casca, palha de arroz e fibra de acácia 9

212 Isabel Torres, Gina Matias 3,5 0,9 Coeficiente de absorção (kg/m 2.min 0,5 ) 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 Índice de secagem CA-28 dias IS-28 dias CB_R1 CB_R2 CB_ACA3 CB_ACA4 CB_ACA5 CB_APA_G1 CB_APA_G2 C_R C_ACA C_APA_G C_APA_F 3C_RFA 3C_LFA 3C_HFA 3H_RFA 3H_LFA 3H_HFA Figura 8. Coeficiente de absorção de água e índice de secagem das argamassas de cimento e de cal hidráulica natural com resíduos de casca, palha de arroz e fibra de acácia Permeabilidade ao vapor de água (kg/m.s.pa) 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 28 dias CB_R1 CB_R2 CB_ACA3 CB_ACA4 CB_ACA5 CB_APA_G2 C_R C_ACA C_APA_G C_APA_F 3C_RFA 3C_LFA 3C_HFA 3H_RFA 3H_LFA 3H_HFA Figura 9. Coeficiente de permeabilidade ao vapor de água das argamassas de cimento e de cal hidráulica natural com resíduos de casca, palha de arroz e fibra de acácia Coeficiente de condutibilidade térmica (W/mºC) 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 CB_R1 CB_R2 CB_ACA3 CB_ACA4 CB_ACA5 CB_APA_G2 C_R C_ACA C_APA_G C_APA_F 28 dias Figura 10. Coeficiente de condutibilidade térmica das argamassas de cimento com resíduos de casca e palha de arroz Quanto à permeabilidade ao vapor de água, verifica-se que a introdução dos resíduos provocou sempre o seu aumento, sendo este tanto maior quanto maior foi a quantidade de resíduos 10

213 Isabel Torres, Gina Matias introduzida. No caso das argamassas com introdução com casca e palha de arroz, o principal objetivo era obter uma argamassa com um comportamento térmico melhorado e, nesse sentido, foi determinado o coeficiente de condutibilidade térmica. Dos resultados apresentados podemos ver que, de facto, a introdução dos resíduos levou a uma melhoria significativa do comportamento térmico. 4. CONCLUSÕES A investigação que tem vindo a ser desenvolvida visa contribuir para um melhor conhecimento sobre a incorporação de resíduos em argamassas, de modo a fomentar a reciclagem de subprodutos e promover o conceito de sustentabilidade. Apesar de existir já alguma consciência ambiental e económica por parte das empresas com fabrico ativo em Portugal, existe desconhecimento sobre a importância da incorporação de resíduos em argamassas, sendo que esta técnica poderá inclusivamente levar ao melhoramento de algumas das suas propriedades. Os estudos até agora desenvolvidos permitiram concluir que a incorporação de resíduos de cerâmica de barro vermelho em argamassas de cal aérea e cal hidráulica natural poderá apresentar-se como uma solução viável para a reutilização dos mesmos. Os desempenhos obtidos para as argamassas com incorporação deste tipo de resíduos foram satisfatórios quanto ao comportamento face à presença de água, quando comparadas com as argamassas de referência. Os valores obtidos para os diversos parâmetros analisados não são ainda os ideais, mas o recurso a alguns aditivos poderá melhorar algumas propriedades específicas. Estão, neste momento, a ser analisadas novas composições de argamassas de cal e resíduos de cerâmica com adjuvantes, no sentido de obter produtos que correspondam ao principal objetivo proposto inicialmente de obter uma argamassa passível de ser classificada como argamassa de reabilitação. No caso dos estudos levados a cabo acerca da incorporação de resíduos de casca e palha de arroz em argamassas de cimento, que se apresenta como uma solução de considerável relevância para a zona Centro do nosso país, e no sentido de obter novos produtos classificáveis como argamassas térmicas segundo a norma de especificação EN 998-1:2010, foram obtidos resultados bastante promissores. Atualmente, uma das argamassas estudadas na segunda fase deste estudo tem já condições para ser classificada como argamassa térmica T2. Para as restantes composições não foi ainda possível atingir esse patamar mas espera-se que este objetivo seja alcançado em breve. REFERÊNCIAS [1] G. Matias, "A influência de Resíduos de Tijolo no Comportamento de Argamassas de Cal", Tese de Mestrado, Departamento de Engenharia Civil da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra, Coimbra, Julho de [2] T. Duarte, Comportamento Mecânico de Argamassas de Cal com Resíduos Cerâmicos Tese de Mestrado, Departamento de Engenharia Civil da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra, Coimbra, Julho de [3] T. Ferreira, Análise do Comportamento Higrotérmico de Argamassas de Cal Aérea com Resíduos Cerâmicos, Tese de Mestrado, Departamento de Engenharia Civil da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra, Coimbra, Setembro de [4] A. Tomás, Análise do Comportamento de Argamassas de Cal Aéra com Residuos de Cerâmica em Substituição de Parte do Agregado" Tese de Mestrado, Departamento de Engenharia Civil da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra, Coimbra, Julho de [5] H. Silva, Análise do Comportamento de Argamassas de Cal Aérea com Resíduo de Cerâmica em Granulometria Fina Tese de Mestrado, Departamento de Engenharia Civil da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra, Coimbra, Janeiro

214 Isabel Torres, Gina Matias [6] T. Barbosa, Comportamento de Argamassas de Cal Aérea ao Traço 11:2 com Incorporação de Resíduos Cerâmicos, Tese de Mestrado, Departamento de Engenharia Civil da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra, Coimbra, Janeiro [7] A. Cruz, Análise do Comportamento Higrotérmico de Argamassas de Cal Aérea com Resíduos Cerâmicos" Tese de Mestrado, Departamento de Engenharia Civil da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra, Coimbra, Setembro [8] A. Raimundo, Argamassas de Cal Hidráulica Natural com Incorporação de Resíduos de Mosaico de Barro Vermellho, Tese de Mestrado, Departamento de Engenharia Civil da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra, Coimbra, Setembro [9] H. Alberto, " Argamassas de cal com incorporação de resíduos de cerâmica branca: estudo do seu comportamento, Tese de Mestrado, Departamento de Engenharia Civil da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra, Coimbra, Julho [10] G. Matias, Argamassas de reabilitação com incorporação de resíduos de cerâmica, Tese de Doutoramento, Departamento de Engenharia Civil da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra, Coimbra, Ja [11] T. Martins, "Estudo do comportamento de argamassas com incorporação de casca de arroz",tese de Mestrado, Departamento de Engenharia Civil da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra, Coimbra, Janeiro de [12] M. Monteiro, "Caracterização de Argamassas com Incorporação de Resíduos e Casca e Palha de Arroz", Tese de Mestrado, Departamento de Engenharia Civil da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra, Coimbra, Julho [13] D. Pereira, "Estudo de Argamassas com Incorporação de Cerâmica Branca" Tese de Mestrado, Departamento de Engenharia Civil da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra, Coimbra, Julho

215 Argamassas 2016 Coimbra 16 e 17 de Junho II Simpósio de Argamassas e Soluções Térmicas de Revestimento 4. Inspeção e Diagnóstico de Patologias

216 Argamassas 2016 Coimbra 16 e 17 de Junho II Simpósio de Argamassas e Soluções Térmicas de Revestimento 5. Argamassas para Edifícios Antigos ID37 ID43 A preservação do património arquitectónico rumo a uma economia circular: o caso dos revestimentos interiores antigos portugueses com base em gesso Maria Teresa Freire, Maria do Rosário Veiga, António Santos Silva, Jorge de Brito A nova cal hidráulica natural na reabilitação Ana Cristina Sequeira, Raquel Pereira, Dina Frade, Ana Sofia Santos, Paulo Gonçalves

217 Argamassas 2016 Coimbra 16 e 17 de Junho II Simpósio de Argamassas e Soluções Térmicas de Revestimento A PRESERVAÇÃO DO PATRIMÓNIO ARQUITECTÓNICO RUMO A UMA ECONOMIA CIRCULAR: O CASO DOS REVESTIMENTOS INTERIORES ANTIGOS PORTUGUESES COM BASE EM GESSO Maria Teresa Freire 1 *, Maria do Rosário Veiga 1, António Santos Silva 1, Jorge de Brito 2 1: Laboratório Nacional de Engenharia Civil Av. do Brasil, 101, Lisboa, Portugal mtfreire@gmail.com, rveiga@lnec.pt, ssilva@lnec.pt 2: CERIS-ICIST, Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa, Av. Rovisco Pais, Lisboa, Portugal jb@civil.ist.utl.pt Palavras-chave: Edifícios antigos, Revestimentos com base em gesso, Produtos de reparação compatíveis, Preservação do património cultural, Redução da produção de resíduos Resumo. A importância da preservação do património cultural como parte integrante da história, cultura e identidade dos povos, bem patente nas cartas e convenções internacionais que lhe são dedicadas, promove a manutenção, sempre que possível, dos materiais e técnicas construtivas originais. Por outro lado, os resíduos de construção e demolição (RCD) constituem uma parte muito significativa dos resíduos produzidos em Portugal, situação comum à generalidade dos Estados- Membros da UE (1). No âmbito da estratégia «Europa 2020», as metas em matéria de resíduos foram recentemente redefinidas e são agora ainda mais ambiciosas. Sabendo que a principal prioridade é a prevenção da sua produção, urge pôr em prática medidas que visem o desenvolvimento e a utilização de soluções que cumpram este objectivo. A reabilitação do património construído é, precisamente, uma das áreas onde há ainda muito a fazer. De facto, nos últimos anos assistiu-se a um aumento considerável (embora ainda insuficiente) do número de intervenções em edifícios antigos. No entanto, a adopção de abordagens mais conservadoras, um conceito supostamente defendido por todos os intervenientes, está longe de ser uma prática comum. Reabilitar e conservar é possível e desejável. Basta que, para isso, se invista não só no desenvolvimento de soluções devidamente sustentadas por estudos de compatibilidade e exequibilidade, mas também na sua implementação. O presente trabalho foi desenvolvido neste contexto e tem como principal objectivo a preservação dos revestimentos interiores de paredes e tectos de edifícios antigos com base em gesso. A metodologia adoptada e os principais resultados obtidos são apresentados neste artigo. Abordar-se-á, ainda, a planificação da realização de ensaios de aplicação em obra, de forma a avaliar a trabalhabilidade dos produtos e o seu comportamento em serviço, a que se seguirá a implementação no terreno. Assim contribui-se para uma maior preservação dos interiores dos edifícios antigos, para a redução significativa dos RCD e para a utilização de matérias-primas virgens e/ou recicladas, bem como para a diminuição da energia utilizada na sua transformação, transporte, etc., rumo a uma economia circular. (1) Fonte: Plano Nacional de Gestão de Resíduos (PNGR) para o horizonte

218 Argamassas 2016 Coimbra 16 e 17 de Junho II Simpósio de Argamassas e Soluções Térmicas de Revestimento A NOVA CAL HIDRÁULICA NATURAL NA REABILITAÇÃO Ana Cristina Sequeira 1, Raquel Pereira 2, Dina Frade 3, Ana Sofia Santos 4, Paulo Gonçalves 5 Secil Argamassas Apartado 2, Maceira cristina.sequeira@secil.pt, raquel.pereira@secil.pt, dina.frade@secil.pt, ana.santos@secil.pt, paulo.goncalves@secil.pt Palavras-chave: Cal hidráulica natural, reabilitação Resumo: A Cal Hidráulica Natural NHL, como podemos avaliar no registo de vários autores, apresenta-se desde há várias décadas, como o ligante de eleição na preparação de argamassas para a reabilitação de edifícios antigo. Por um lado, a NHL apresenta uma presa hidráulica que permite uma maior facilidade de utilização sem recursos a outros aditivos e, por outro, uma presa aérea que contribui para o desenvolvimento gradual de resistência, com incremento da permeabilidade ao vapor de água dos revestimentos. A nova Cal Hidráulica Natural, conforme a NP EN459-1 de 2011 apresenta-se como o ligante com maior compatibilidade física e química com diferentes tipos de suportes antigos. Os autores propõem-se apresentar de modo pormenorizado as várias classes da nova Cal Hidráulica Natural e as suas respetivas aplicações, tendo em consideração não só a tipologia de aplicação mas também as suas exigências funcionais.

219 Argamassas 2016 Coimbra 16 e 17 de Junho II Simpósio de Argamassas e Soluções Térmicas de Revestimento 6. Soluções Térmicas de Revestimento (ETICS e outras) ID01 ID34 Influência da camada de base no desempenho mecânico de ETICS Sofia Malanho, Maria do Rosário Veiga Estudo de alternativas ao ETICS de cores claras Luís Matias, Alexandra Costa, Carlos Pina Santos

220 Argamassas 2016 Coimbra 16 e 17 de Junho II Simpósio de Argamassas e Soluções Térmicas de Revestimento INFLUÊNCIA DA CAMADA DE BASE NO DESEMPENHO MECÂNICO DE ETICS Sofia Malanho 1 *, Maria do Rosário Veiga 1 1: Núcleo de Revestimentos e Isolamentos Departamento de Edifícios Laboratório Nacional de Engenharia Civil Av. do Brasil 101, Lisboa smalanho@lnec.pt, rveiga@lnec.pt Palavras-chave: ETICS, Desempenho, Camada de base, Argamassas, Ensaios Resumo. Os ETICS são sistemas constituídos por diversos componentes que funcionam como um kit. A compatibilidade entre os diferentes componentes é imprescindível, para garantir um bom desempenho global do sistema e contribuir assim para o prolongamento da sua durabilidade. Os sistemas são constituídos por uma camada de isolante térmico (componente comum em todos os ETICS), que é aplicada na face exterior dos paramentos e pode ser fixada por um produto de colagem ou por meios mecânicos. Nos sistemas colados, normalmente a argamassa usada na colagem das placas de isolante térmico pode ser também usada na execução da camada de base; assim, esta argamassa deve apresentar uma boa aderência ao suporte e ao isolante térmico, um baixo módulo de elasticidade, para poder acompanhar as deformações do isolante térmico, um bom comportamento ao choque (que em geral é assegurado com o contributo da incorporação de uma rede de fibra de vidro, e/ou de um reajuste da dosagem de ligante da argamassa), assim como, uma boa aderência ao sistema de acabamento selecionado. Se as boas características mecânicas forem garantidas em sistemas sem acabamento (última camada camada de base); poderá obter-se uma melhoria do comportamento global com a aplicação do mesmo. Nesta comunicação será apresentado um estudo de diferentes argamassas utilizadas na execução da camada de base de ETICS comerciais, com o objetivo de analisar a sua influência no desempenho mecânico de ETICS completos. A metodologia utilizada envolveu uma campanha experimental (com recurso a provetes prismáticos das mesmas argamassas) que se baseou na determinação de diversas características, não previstas no ETAG 004 (Guia que define as exigências para avaliação do comportamento destes sistemas), tais como: massa volúmica aparente, módulo de elasticidade calculado através da frequência de ressonância, velocidade de ultrassons, resistência à compressão e resistência à tração por flexão. Estes resultados foram confrontados com os ensaios mecânicos efetuados sobre sistemas completos sujeitos a ciclos higrotérmicos.

221 Sofia Malanho, Maria do Rosário Veiga 1. INTRODUÇÃO O aumento do conforto térmico e a redução do consumo de energia em edifícios, podem ser conseguidos através da aplicação de ETICS em paramentos exteriores de edifícios; estes sistemas são utilizados correntemente em obras novas ou em reabilitação de edifícios recentes. Apesar de estes revestimentos serem fáceis de aplicar, deverá ser utilizada mão de obra especializada, devido à sua constituição complexa, pois envolvem vários componentes com diferentes características. Todos os componentes devem ser compatíveis entre si e em conjunto deverão funcionar como um kit. A troca de um dos componentes do sistema já testado pode pôr em causa o desempenho global do sistema [1]. A avaliação do seu desempenho deve ser efetuada com base no ETAG 004 Guideline for European Technical Approval of External Thermal Insulation Composite Systems with rendering [2]. De uma forma geral, estes sistemas são constituídos por placas de isolante térmico que podem ser diretamente aplicadas ao suporte por um produto de colagem; este produto de colagem pode ser utilizado também para a execução da camada de base, que é reforçada com a incorporação de uma ou duas redes de fibra de vidro, para melhoria da resistência à fendilhação e reforço da resistência aos choques. Nestes sistemas podem ser aplicados diversos tipos de acabamentos, como por exemplo pintura, ladrilhos, entre outros. O produto de colagem estabelece a ligação entre a camada de isolante térmico e o suporte (o suporte deve encontrar-se plano e regularizado para evitar o empenamento das placas); este tipo de colagem pode ser reforçada através de cavilhas plásticas (que devem ter o comprimento adequado à espessura do isolante a utilizar). Em geral, devem ser aplicadas ao suporte, placas com uma espessura mínima de 40 mm, para reduzir a transmissão térmica [3]; no caso das placas de aglomerado de cortiça expandida (ICB) e da lã mineral (MW), contribuem adicionalmente para a melhoria do isolamento a sons aéreos [4]. Este componente confere a todo o sistema um som característico som a oco que neste caso não significa falta de aderência. As placas de isolante, incorporadas nestes sistemas, devem apresentar um baixo módulo de elasticidade, para não provocar degradação da camada de base [5]. Em muitos sistemas a argamassa utilizada na colagem das placas de isolante térmico é também utilizada na execução da camada de base; assim, tem ser compatível com o suporte, o isolante e os acabamentos. A camada de base pode ser aplicada em uma ou duas sub-camadas de espessuras finas, sendo incorporada numa delas uma rede de fibra de vidro. No caso de se querer reforçar a resistência ao choque com uma segunda rede de fibra de vidro, é necessário incluir uma terceira subcamada. A camada de base pode ainda incluir uma subcamada adicional para proporcionar uma boa aderência à camada seguinte o acabamento. É importante que a camada de base apresente um baixo módulo de elasticidade, para poder acompanhar as deformações do isolante, evitando a ocorrência de fissuração [5].A resistência à fissuração é assegurada através da incorporação da rede de fibra de vidro e pode ser melhorada através de um reajuste da dosagem de ligante da argamassa [5]. Uma das funções da camada de base é conferir resistência mecânica ao ETICS. Em estudos já efetuados anteriormente [6 a 8] verificou-se que a camada de base tem uma influência determinante no comportamento dos sistemas ao ensaio higrotérmico. Com efeito, é essencial que o produto da camada de base apresente boa resistência à fissuração e boa aderência ao suporte para que não ocorram anomalias significativas no sistema durante os ciclos. Nesta comunicação é apresentado um estudo para análise do desempenho mecânico global de quatro ETICS comerciais, com isolantes e argamassas diferentes. Com base em características retiradas das declarações de desempenho dos isolantes e em características das argamassas determinadas em laboratório, tentou-se estabelecer correlações entre esses valores e os resultados dos ensaios obtidos nos sistemas aplicados em muretes de grandes dimensões. 2

222 Sofia Malanho, Maria do Rosário Veiga 2. CAMPANHA EXPERIMENTAL 2.1. Objetivos e exigências Este estudo tem como principal objetivo analisar a influência da camada de base no comportamento mecânico dos sistemas ETICS. Como esta camada fina de argamassa é aplicada sobre o isolante térmico, as suas características têm influência no desempenho da argamassa. Foram efetuados ensaios para análise da resistência à fissuração após choque e da aderência em quatro sistemas ETICS aplicados em muretes e sujeitos a ciclos higrotérmicos. Os valores foram analisados de acordo com as exigências previstas no ETAG 004 [2] (tabela 1). Para compreender o contributo das argamassas no desempenho global dos sistemas aplicados nos muretes, foi desenvolvida uma campanha experimental que envolveu ensaios para determinação de características não previstas no ETAG 004 [2]. Estes ensaios foram efetuados em provetes prismáticos de diferentes argamassas, para determinação da massa volúmica aparente, resistência à compressão, resistência à tração por flexão e módulo de elasticidade dinâmico Tabela 1. Exigências definidas pelo ETAG 004 [2] para análise do desempenho mecânico de sistemas ETICS Ensaios Objetivos Exigências [2] Sistema (aplicado sobre murete e sujeito a ensaio higrotérmico) Isolante térmico* Ensaio de ciclos higrotérmicos Comportamento satisfatório: ausência de anomalias no sistema, nomeadamente dos seguintes tipos: empolamentos, destacamentos, fendilhação ou perda de aderência. É medido o diâmetro da mossa e analisada a Choque com impacto de esferas de 3 J e 10 J presença ou não de fissuração. Ensaio de aderência da camada de base ao isolante Resistência ao corte 0,02 N/mm 2 Módulo de elasticidade 1,0 N/mm 2 transversal Condutibilidade térmica 0,065 W/(m. ºC) Tensão de aderência 0,08 N/mm 2 ou padrão de rotura coesiva no isolante. *O Guia não prevê exigências para a análise do componente argamassa para a execução da camada de base Sistemas e componentes ensaiados Os sistemas apresentados na tabela 2 foram aplicados em muretes de alvenaria de 3 m x 2 m. Os quatro sistemas são constituídos por placas de isolante térmico coladas ao suporte através de um produto de colagem; sobre a camada de isolante térmico foi aplicada uma camada de base com uma rede normal de fibra de vidro. Estes sistemas foram sujeitos a um envelhecimento artificial com aplicação de ciclos higrotérmicos de calor-chuva e calor-frio, durante um total de 28 dias. Foram analisados os valores das características mecânicas do componente isolante e foram determinadas características das argamassas utilizadas na execução da camada de base sob a forma de provetes prismáticos. 3

223 Sofia Malanho, Maria do Rosário Veiga Tabela 2. Características dos sistemas e componentes analisados* Sistemas ETICS (sem acabamento)** 6 m 2 2:NHL+S+ICB Sistema constituído pela argamassa 2:NHL, uma rede de fibra de vidro normal (S) e por um isolante aglomerado de cortiça expandida (ICB). 3:CL+S+ICB Sistema constituído pela argamassa 2:CL, uma rede de fibra de vidro normal (S) e por um isolante aglomerado de cortiça expandida (ICB). 4:C+S+EPS Sistema constituído pela argamassa 4:C, uma rede de fibra de vidro normal (S) e por um isolante poliestireno expandido moldado. 5:C+S+EPS Sistema constituído pela argamassa 5:C, uma rede de fibra de vidro normal (S) e por um isolante Isolante 2:ICB Aglomerado de cortiça expandida 3:ICB Aglomerado de cortiça expandida (igual ao isolante 2) 4:EPS Poliestireno expandido moldado 5:EPS Poliestireno expandido moldado (igual ao isolante 4) poliestireno expandido moldado. * Características retiradas das fichas técnicas. **As variantes com acabamento não foram objeto de estudo neste trabalho. Argamassas (provetes prismáticos) 160 mm x 40 mm x 40 mm 2:NHL Argamassa com base em cal hidraulica natural. 3:CL Argamassa com base em cal hidráulica natural, cimento e resinas. 4:C Argamassa com base em cimento resinas sintéticas. 5:C Argamassa com base em cimento e resinas sinteticas Análise laboratorial Os valores resultantes da campanha experimental são apresentados nas tabelas 3 a 5. Foram analisados sistemas (sem acabamento), valores de declarações de desempenho de isolantes térmicos e provetes prismáticos das argamassas utilizadas na execução da camada de base de cada sistema. Foram selecionados sistemas com isolantes de ICB (aglomerado de cortiça expandida) e EPS (poliestireno expandido moldado) e quatro argamassas, uma delas com base em cal hidráulica natural (2:NHL), outra de cal aérea e cimento (3: CL) e as restantes com base em cimento (4 e 5:C). Os sistemas aplicados sobre os muretes foram submetidos a ciclos de calor-chuva e calor-frio; após o ensaio os resultados foram satisfatórios e os sistemas não apresentaram qualquer tipo de anomalia na camada de base (empolamentos, destacamentos, fendilhação ou perda de aderência previstas pelo ETAG 003 [2]. Os valores obtidos no ensaio de aderência cumpriram os requisitos definidos pelo ETAG 004 [2] com valores superiores a 0,08 N/mm 2. Todos os sistemas apresentaram a tipologia de rotura mais favorável, no seio do isolante (PR: C). Os sistemas com argamassas de cimento (4:EPS+C+S e 5:EPS+C+S) obtiveram resultados superiores em relação aos sistemas com argamassas com base em cal. Como a tipologia foi coesiva no isolante, os valores obtidos podem depender da resistência à tração e do módulo de elasticidade transversal de cada isolante. Nos ensaios de resistência ao impacto com esferas de 3 J e 10 J foram obtidas mossas, de uma forma geral, com diâmetros superiores nos sistemas com camada de base de cimento (sistemas 4

224 Sofia Malanho, Maria do Rosário Veiga 4:C+S+EPS e 5:C+S+EPS) (tabela 4). Após o impacto analisou-se a existência ou não de fissuração; segundo o ETAG 004 só se considera a presença desta anomalia, quando se observa uma fissura que delimita o contorno da mossa. A presença de fissuração condiciona a altura de aplicação do sistema no edifício, não podendo ser aplicado em zonas acessíveis ao público e expostas a choques fortes, ou exigindo um acabamento mecanicamente mais resistente, nas zonas mais baixas. O sistema 2:NHL+S+ICB com cal hidráulica natural não apresentou fissuração após choque de 3 J e 10 J, podendo assim ser aplicado nas zonas mais baixas dos edifícios e mais expostas a choques. A argamassa de cal hidráulica (2: NHL) deste sistema apresentou um valor de resistência à compressão elevado. Tabela 3. Características mecânicas para análise da aderência dos sistemas submetidos a ciclos higrotérmicos e dos componentes isolante térmico e argamassa para execução da camada de base Murete Isolante térmico Argamassa da camada de base Sistemas σaderência (N/mm 2 ) PR Eus muretes (MPa) Provetes TR (kpa) E transv. (kpa) Provetes R ft (N/mm 2 ) E fr provetes (MPa) 2:ICB+NHL+S 0,10 C 2:ICB :NHL 1, :ICB+CL+S 0,09 C :ICB :CL 0, :EPS+C+S 0,17 C/A :EPS :C 3, :EPS+C+S 0,21 C 5:EPS :C 1, Legenda: σaderência Tensão de aderência; PR (Padrão de rotura): A rotura adesiva no plano camada de base-isolante e PR: B rotura coesiva no seio da camada de base.; Eus muretes módulo de elasticidade determinado pelo método de ultrassons; TR Resistência à tração; Etransv. módulo de elasticidade transversal do isolante; Rft resistência à tração por flexão; Efr provetes - módulo de elasticidade por frequência de ressonância. Tabela 4. Características mecânicas para análise do choque por impacto dos sistemas submetidos a ciclos higrotérmicos aplicados sobre os muretes Sistemas 3 J Ø mossa (mm) Observações 10 J Ø mossa (mm) Observações E us muretes (MPa) 2:ICB+NHL+S 21 (s/ f) 43 (s/ f) 3:ICB+CL+S 21 (s/ f) 27 (c/ f) :EPS+C+S 31 (c/ f) 31 (c/ f) :EPS+C+S 32 (c/ f) 65 (c/ f) Legenda: E us muretes módulo de elasticidade determinado pelo método de ultrassons. c/ f com a presença de fissuração e s/ f sem a presença de fissuração. 5

225 Sofia Malanho, Maria do Rosário Veiga Tabela 5. Características mecânicas para análise do choque por impacto componentes isolante térmico e argamassa Isolante térmico Argamassa da camada de base Provetes Map (kg/m 3 ) CS (kpa) Etransv. (kpa) Provetes Map (kg/m 3 ) Rc (N/mm 2 ) Efr provetes (MPa) 2:ICB :NHL , :ICB :CL , :EPS :C , :EPS :C , Map - Massa volúmica aparente; Rtf - Resistência à tração por flexão; Edin Módulo de elasticidade dinâmico determinado por frequência de ressonância; MEUS Módulo de elasticidade dinâmico determinado por ultrassons Correlação entre os resultados Estabeleceram-se correlações entre os diferentes ensaios dos dois componentes (argamassa e isolante) efetuados para analisar os resultados de aderência e choque efetuados nos muretes. Nas figuras 1 a 6 foram apenas apresentadas as correlações mais elevadas, com valores de R 2 próximas de 1. Os gráficos das figuras 1 e 2 mostraram uma boa correlação entre o valor da tensão de aderência e a resistência à tração e o módulo de elasticidade transversal do isolante. O diâmetro de mossa resultante do impacto das esferas de 3 J e o valor de módulo de elasticidade transversal do isolante têm uma correlação próximo de 1 (gráfico da figura 3). Os módulos de elasticidade do isolante e dos ETICS aplicados nos muretes apresentaram também uma boa correlação. A figura 5 aponta para uma dependência significativa entre as características do isolante e a presença de fissuração na camada de base, com maior tendência para fissuração nos sistemas com isolante com maior módulo de elasticidade transversal. O gráfico da figura 6 indicia que a presença ou não de fissuração pode também estar relacionada com as características mecânicas da argamassa da camada de base. 6

226 Sofia Malanho, Maria do Rosário Veiga Figura 1. Correlação entre a tensão de aderência e a resistência à tração do isolante. Figura 2. Correlação entre a tensão de aderência e o módulo de elasticidade transversal do isolante. Figura 3. Correlação entre o diâmetro de mossa após choque de 3 J e o módulo de elasticidade transversal do isolante. Figura 4. Correlação entre o módulo de elasticidade determinado por ultrassons e e o módulo de elasticidade transversal do isolante. 7

227 Sofia Malanho, Maria do Rosário Veiga Figura 5. Correlação entre as características do isolante e o ensaio de choque. Figura 6. Correlação entre as características das argamassas e o ensaio de choque. 8

228 Sofia Malanho, Maria do Rosário Veiga 3. CONCLUSÕES Nesta comunicação foi apresentada uma campanha experimental que envolveu a análise de quatro sistemas ETICS, com diferentes componentes, dois com argamassas com base em cal e isolante térmico ICB e outros dois com EPS e argamassas com base em cimento. Os resultados obtidos nos ensaios higrotérmicos, impacto com esfera de 3 J e com esfera de 10 J e aderência da camada de base ao isolante, exigidos pelo Guia da EOTA ETAG 004, foram satisfatórios. A ausência de fissuração no sistema com cal hidráulica e isolante ICB após os ensaios de choque permite a aplicação dos sistemas em zonas mais expostas a choques. Os valores obtidos de aderência foram superiores a 0,08 N/mm 2 e a tipologia de rotura após a extração da carote foi coesiva no seio do isolante. Os resultados mais elevados foram obtidos no isolante com maior valor de resistência à tração e com maior módulo de elasticidade transversal (EPS), resultados que são consistentes com a tipologia de rotura pelo isolante. O gráfico da figura 3 mostra que, no ensaio de choque, os isolantes com menor módulo de elasticidade podem absorver melhor a deformação da argamassa, reduzindo a tendência para a fissuração com choque. Os melhores resultados no ensaio de choque foram obtidos nos sistemas com argamassa de cal hidráulica e isolante de cortiça. A presença ou não de fissuração pode também ser influenciada pela argamassa da camada de base, no entanto, não se conseguiu comprovar através dos gráficos, com os resultados obtidos até ao momento num número ainda muito limitado de sistemas. O Guia ETAG 004 estabelece apenas requisitos para o desempenho mecânico dos sistemas ETICS completos e de alguns dos seus componentes, como é o caso do isolante térmico. Sendo assim, há necessidade de aprofundar as características das argamassas para satisfazerem a dupla função produto de colagem das placas ao suporte e camada de base. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem ao Projeto "REuSE - Revestimentos para reabilitação: segurança e sustentabilidade" (processo 0803/112/19461) e a colaboração da Engª Catarina Brazão Farinha e da Técnica do LNEC Ana Maria Duarte na realização dos ensaios. REFERÊNCIAS [1] A. Collina, and G. P. Lignola,"The External Thermal Insulation Composite System (ETICS): More than Comfort and Energy Saving", in 3º Congresso Português de Argamassas de Construção, [2] European Organization for Technical Approvals EOTA, "Guideline for European Technical Approval of External Thermal Insulation Composite Systems with Rendering", ETAG 004. EOTA, Brussels, 2013 [3] C. Pina-Santos e L. Matias, "Coeficientes de transmissão térmica de elementos da envolvente dos edificios", Lisboa: LNEC, [4] I. Simões; N. Simões e A. Tadeu, "Thermal delay simulation in multilayer systems using analytical solutions". Energy & Buildings. Elsevier B.V., 49, ,

229 Sofia Malanho, Maria do Rosário Veiga [5] M. R. Veiga e C. Pina-Santos, "Contribuição dos revestimentos de fachada para a eficiência energética dos edifícios", 4ªs Jornadas PINTUMED, Lisboa: Centro Cultural de Belém, [6] M. R. Veiga e S. Malanho "Sistemas Compósitos de Isolamento Térmico pelo Exterior (ETICS): Comportamento global e influência dos componentes", Atas do APFAC º Congresso Português de Argamassas de Construção, Lisboa: LNEC, 18 e 19 março, [7] S. Malanho e M. R. Veiga, "Análise do comportamento de sistemas de isolamento térmico com cortiça, em Atas do Congresso CLB-MCS, Guimarães, 5 a 7 março, [8] S. Malanho e M. R. Veiga, Desempenho à água de ETICS com materiais sustentáveis: influência das características da argamassa. Congresso Conpat 2015, Lisboa: IST, de 8 a10 de setembro,

230 Argamassas 2016 Coimbra 16 e 17 de Junho II Simpósio de Argamassas e Soluções Térmicas de Revestimento ESTUDO DE ALTERNATIVAS AO ETICS DE CORES CLARAS Luís Matias 1 *, Alexandra Costa 2, Carlos Pina Santos 1 1: Departamento de Edifícios (DED) Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC) *lmatias@lnec.pt e pinasantos@lnec.pt 2: Departamento de Engenharia Civil (DEC) Instituto Superior de Engenharia Civil (ISEL) acosta@dec.isel.ipl.pt Palavras-chave: ETICS, cool paints, refletância solar Resumo. Os sistemas de isolamento térmico de paredes ETICS são cada vez mais utilizados em Portugal. Estas soluções podem contribuir para um bom desempenho térmico do edifício e para a satisfação das exigências energéticas atuais. A recomendação habitual para os acabamentos aplicados nos ETICS é que devem ser "preferencialmente" de cores claras (ironicamente, "qualquer cor desde que sejam brancos") de modo a minimizar a absorção da radiação solar pelos paramentos. Todavia, as necessidades quer de competitividade com outras soluções, quer estéticas e outras, conduzem a acabamentos de cores com absorção solar elevada, conhecendo-se mesmo diversos edifícios em Portugal com fachadas e empenas (ETICS) de cor preta. Quando são adotadas cores escuras, a elevada absorção da radiação solar provoca um aumento significativo da temperatura superficial, das amplitudes térmicas diárias e sazonais do acabamento, e dos ganhos térmicos indesejados, fatores que afetam as vantagens assinaladas para os ETICS. Atualmente existem no mercado tintas de elevada refletância solar ("cool paints") que propõem reduzir os ganhos térmicos resultantes da incidência da radiação solar e, consequentemente, melhorar o conforto térmico e a eficiência energética dos edifícios, sobretudo em períodos de verão. No caso de estas tintas serem escuras e aplicadas sobre ETICS, as temperaturas superficiais no revestimento poderão ser muito inferiores às verificadas com a aplicação de tintas convencionais da mesma cor, facto que pode reduzir a ocorrência de anomalias no sistema de isolamento. Tendo em conta o potencial do uso das "cool paints" em ETICS, em 2013 foi iniciado um estudo para avaliar o desempenho deste tipo de tintas em condições reais de exposição, utilizando para o efeito uma célula experimental construída à escala real, no campus do LNEC, pintada com três diferentes cores (clara, intermédia e escura). O estudo permitiu concluir que a aplicação de "cool paints" pode reduzir em cerca de 10 ºC as temperaturas dos revestimentos escuros. No entanto, desde o início do estudo algumas questões pertinentes se colocaram: face às ações climatéricas a que estão sujeitas os revestimentos, manter-se-á o bom desempenho das "cool paints" ao longo do tempo? Qual o impacto das variações térmicas (e hígricas) impostas sobre o estado de conservação, o desempenho global e a durabilidade do sistema ETICS? Passados três anos apresentam-se neste artigo os resultados das observações e medições efetuadas e orientadas para a avaliação do envelhecimento natural (desempenho térmico e eventuais degradações) das diferentes cores "cool paints" aplicadas na célula experimental. O objetivo deste estudo e de outras ações em curso e a desenvolver, em laboratório e em exposição natural, é contribuir para o melhor conhecimento qualitativo e quantitativo destas soluções e promover o apoio ao desenvolvimento de novas alternativas que permitam expandir o campo de aplicação dos ETICS de forma adequada e durável.

231 Luís Matias, Alexandra Costa, Carlos Pina Santos 1. INTRODUÇÂO Os sistemas de isolamento térmico pelo exterior (ETICS, da designação inglesa External Thermal Insulation Composite Systems ) conhecem uma divulgação crescente no nosso País, acompanhada por um acréscimo progressivo das espessuras do isolante térmico aplicado. A cor dos paramentos destes sistemas, quantificada pela respetiva refletância solar, associada à resistência térmica do isolante térmico subjacente, é responsável pelas temperaturas e amplitudes térmicas registadas nas camadas de base e de acabamento (em geral de reduzida espessura) do ETICS. Em situações particularmente desfavoráveis - paramentos com absortâncias solares elevadas (cores escuras) e exposições solares intensas - quer o acabamento quer o isolante térmico registam temperaturas e amplitudes térmicas significativas, dando origem a degradações prematuras e irreversíveis. A degradação de origem térmica pode, ainda, ser acentuada pela interação com outras propriedades dos componentes dos sistemas: características mecânicas do isolante térmico (rigidez, estabilidade dimensional); acumulação e perda de água devido às características de transmissão de vapor de água e de absorção de água do revestimento e do isolante. Uma recomendação adotada de longa data aponta no sentido de utilização de cores (muito) claras, encontrando-se imposições de valores máximos admissíveis da absortância solar (ou de parâmetros correlacionados), limitando o uso de cores escuras. Todavia, por razões várias, estas cores escuras são muitas vezes desejadas pelos donos de obra e projetistas. A adoção de revestimentos elásticos tem sido apontada como alternativa satisfatória, Porém, o desempenho global pode ser afetado negativamente (reação ao fogo, transmissão de vapor de água). O estudo que se apresenta orientou-se para uma outra alternativa: as cool paints, tintas de elevada refletância solar que propõem reduzir os ganhos térmicos resultantes da incidência da radiação solar e, deste modo, melhorar o conforto térmico e a eficiência energética dos edifícios (períodos de verão). 2. METODOLOGIA DE ESTUDO Tendo em conta o potencial do uso das cool paints em ETICS, em 2013 foi iniciado um estudo para avaliar o desempenho deste tipo de tintas refletantes [1,2]. Para o efeito, para avaliar o desempenho das soluções em condições reais de utilização foi utilizada uma célula experimental construída à escala real 1, no campus do LNEC, cujas paredes orientadas a norte, sul, este e oeste foram pintadas em faixas verticais (Figura 1), com três diferentes cores: branco (clara), tijolo (intermédia) e preto (escura). A solução construtiva da referida célula consiste em paredes compostas por blocos vazados de cofragem permanente em EPS (poliestireno expandido moldado), preenchidos in situ com betão ligeiramente armado. A parede exterior dos blocos de cofragem tem 65 mm de espessura (EPS com kg/m 3 ) e o revestimento dos paramentos exteriores foi realizado com uma solução de camada de base (armada) e de acabamento de um sistema ETICS. A avaliação técnica deste tipo de solução não tradicional de construção de paredes é baseada no ETAG 009 [3], o qual refere e recorre, quando relevante e no que respeita aos revestimentos exteriores usados, ao ETAG 004 [4]. Considerou-se, portanto, que se trata de uma solução com uma constituição e desempenho semelhantes a um sistema ETICS. 1 Célula que faz parte de um conjunto de três células construídas no âmbito de um estudo de doutoramento em desenvolvimento com o intuito de avaliar o desempenho térmico de soluções de cobertura inovadoras [5]. 2

232 Luís Matias, Alexandra Costa, Carlos Pina Santos Figura 1. Células experimentais à escala real pintadas com tintas refletantes. Para avaliar as solicitações térmicas a que está sujeito o isolante térmico e o revestimento (camadas de base + acabamento) sob as diferentes cores, função da quantidade de energia absorvida pelo paramento exterior, foram colocados termopares entre o isolamento térmico e o acabamento pintado com as tintas refletantes, um por cada faixa, nas fachadas oeste e sul da referida célula experimental (Figura 2) [5]. Simultaneamente, numa estação meteorológica situada próxima da célula experimental foram registados vários parâmetros climáticos, dos quais se destacam para o presente estudo, a temperatura do ar e a radiação solar no plano vertical com exposição a Sul. Termopares Termopares Figura 2. Localização dos termopares nas paredes sul e oeste da célula experimental e quadrados pintados com tinta convencional (parede oeste) Na parede orientada a oeste, sensivelmente a meio de cada faixa refletante, foi pintada uma zona (com dimensões: 0,20 m x 0,20 m) com uma tinta convencional da mesma cor, como se assinala na Figura 2. Deste modo, nessa parede é possível através de análise termográfica (método não destrutivo que permite representar sob a forma de imagem as temperaturas superficiais de um elemento) observar as diferentes temperaturas atingidas nas três cores dos dois tipos de tintas (refletante e convencional). A análise termográfica da referida parede, em agosto de 2013 (pouco tempo após a finalização da solução), permitiu identificar diferenças máximas de cerca de 10 ºC entre as temperaturas registadas nas zonas pintadas com cor preta com tintas refletante e convencional [1]. Os valores mais elevados foram observados na tinta convencional, como seria de esperar (menor refletância, maior absorção de calor). 3

233 Luís Matias, Alexandra Costa, Carlos Pina Santos No verão de 2016, as análises termográficas serão repetidas sob condições climatéricas semelhantes, para avaliar o desempenho das tintas após três anos de exposição natural. Em 2013 foi ainda avaliado por análise termográfica um provete (0,60 m x 0,60 m) com duas cores (preto e branco), com as mesmas tintas refletantes e convencionais usadas na célula experimental (Figura 4). O provete era constituído por uma base de betão e uma camada de poliestireno extrudido com 40 mm de espessura e foi ensaiado após aquecimento por radiação solar, durante um período de cerca de 6 horas. A análise termográfica do provete apresentado na figura 4 (mantido no exterior desde 2013) foi novamente realizada em abril de 2016, permitindo desde já obter uma comparação das diferenças de temperaturas superficiais nas diferentes cores e tintas, antes e após envelhecimento de 3 anos. PrC PrR Figura 3. Provete avaliado por análise termográfica Nesse sentido, logo após um aquecimento por radiação solar, durante um período de cerca de 6 horas (das 8h00 às 14h00) foram obtidos os termogramas do provete. Em seguida a superfície do provete foi lavada e realizou-se uma nova observação termográfica. Adicionalmente, além da avaliação das temperaturas superficiais das diferentes tintas, foi ainda determinada em laboratório a refletância, ρ, das três cores nas tintas refletantes e convencionais. Tal como já foi acima referido, este parâmetro é determinante para o bom desempenho das referidas tintas: quanto mais elevado o valor de ρ, maior a sua eficiência (menor absorção de energia). As amostras destinadas a essas determinações, de pequenas dimensões (Figura 4), foram retiradas de provetes, de constituição idêntica ao provete acima descrito (Figura 3), cada um pintado com uma única cor (preto ou branco) de tinta convencional ou refletante. Para as duas cores foram obtidas as seguintes amostras: novas (poucos dias após a pintura dos provetes); envelhecidas após os provetes terem sido sujeitos às condições atmosféricas exteriores (exposição no campus do LNEC durante 3 anos); e lavadas depois de envelhecidas. A Figura 4 permite evidenciar o estado visual atual das referidas amostras. Para avaliar a refletância em laboratório foi utilizado um espectrofotómetro (HITACHI, modelo U-3300) que permitiu estimar a refletância nas zonas do visível, ρ V (380 a 780 nm) e numa faixa do infravermelho (IV) próximo, ρ IV (780 a 900 nm). Embora sendo desejável o conhecimento da refletância no IV de comprimento de onda até nm (limite da radiação solar no IV), a identificação da refletância das tintas na faixa inicial do IV (780 a 900 nm) dá-nos uma indicação razoável do comportamento deste parâmetro na gama do infravermelho. 4

234 Luís Matias, Alexandra Costa, Carlos Pina Santos Novas (N) Envelhec. (E) Lavadas (L) Preto convencional (PrC) Preto refletante (PrR) Branco refletante (BrR) Branco convencional (BrC) Figura 4. Amostras de tintas convencionais (PrC e BrC) e refletantes (PrR e BrR) de cores preta e branca; novas, envelhecidas e depois lavadas A quantificação da refletância das tintas convencionais e refletantes em amostras nas diferentes fases do estudo, nomeadamente; logo após terem sido pintadas, após envelhecimento natural, e ainda após uma lavagem permitiu avaliar a variação desse parâmetro em função do tempo de exposição. 3. RESULTADOS Como foi referido no ponto 2. nas paredes da célula experimental orientadas a oeste e sul (Figura 2) foram medidas 2 as temperaturas superficiais de cada uma das três cores das tintas refletantes. Na Figura 5 e na Figura 6 apresenta-se a evolução das referidas temperaturas durante uma semana típica dos períodos, respetivamente, de verão e de inverno. Figura 5. Evolução da temperatura exterior e da radiação solar numa semana de verão e das temperaturas superficiais nas tintas refletantes 2 Em intervalos de 10 em 10 minutos. 5

235 Luís Matias, Alexandra Costa, Carlos Pina Santos Figura 6. Evolução da temperatura exterior e da radiação solar numa semana de inverno e das temperaturas superficiais nas tintas refletantes Uma primeira análise das temperaturas superficiais registadas nas paredes da célula experimental, em semanas típicas de verão e de inverno, podem retirar-se as seguintes principais ilações: Numa semana de verão, com dias de céu limpo, e com temperaturas exteriores que oscilaram entre 25 ºC e 35 ºC, as temperaturas máximas nas tintas refletantes de cores escura e intermédia (preto e tijolo), foram próximas (diferença máxima; cerca de 2 ºC) e variaram entre os 60 ºC e 70 ºC. Sendo as correspondentes tintas convencionais (Figura 2) caracterizadas por refletâncias mais baixas, estima-se que as temperaturas para as mesmas cores serão mais elevadas (Figura 8); Como seria de esperar, no acabamento branco os valores máximos foram inferiores, sendo a diferença relativamente às cores escuras cerca de 20 ºC. Estes factos reforçam naturalmente a preocupação sempre manifestada para a indicação para o uso de cores claras; As amplitudes térmicas diárias verificadas nas cores escura e intermédia foram sempre superiores a 40 ºC, enquanto que na cor branca se limitaram a valores abaixe de 30 ºC; No registo de inverno, pode observar-se que em dias encobertos (27 e 28 de dezembro) as temperaturas superficiais são muito semelhantes e idênticas à temperatura exterior. Em dias de céu limpo (31 de dezembro a 2 de janeiro), apesar das temperaturas exteriores atingirem apenas máximas de 15 ºC, as temperaturas superficiais nas cores preto e tijolo chegaram aos 40 ºC. Figura 7. Termograma da faixa da parede oeste da célula experimental pintada com tinta refletante, com exceção de uma pequena área com tinta convencional (Ar1) [1] Dos registos obtidos nas tintas refletantes durante o período de três anos (maio de 2013 a janeiro de 2016) apresentam-se na Tabela 1 os valores máximos absolutos atingidos pelas temperaturas superficiais e pelas amplitudes térmicas diárias, em cada cor (preto, tijolo e branco), nos períodos de 6

236 Luís Matias, Alexandra Costa, Carlos Pina Santos verão inverno e meia estação. Indicam-se ainda, os correspondentes valores máximos obtidos para a temperatura do ar exterior. Período Tabela 1. Temperaturas e amplitudes térmicas máximas registadas nos períodos de verão, meia estação e inverno (maio de 2013 a janeiro de 2016) Temperatura máxima, T (ºC) Amplitude térmica diária máxima, ΔT (ºC) Ext. PrR TijR BrR Ext. PrR TijR BrR Verão 39,8 77,7 72,0 51,1 20,0 59,2 56,0 35,5 Meia estação 29,2 64,6 62,7 41,5 14,2 55,8 52,1 28,2 Inverno 17,3 62,0 56,9 37,0 16,1 57,8 54,0 28,9 Os valores absolutos registados ao longo de todo o período alargado de três anos evidenciam e realçam as ilações referidas na análise para as semanas típicas de verão e de inverno, destacandose as seguintes: Os valores máximos atingidos na tinta preta foram de, quase 80 ºC 3 no verão, e, mais de 60 ºC no inverno; Em termos de amplitudes diárias, verificam-se valores elevados e próximos nas cores preto e tijolo, quer no verão quer no inverno; Estas elevadas amplitudes térmicas evidenciadas justificam que as superfícies no decorrer de um ano tenham solicitações térmicas muito acentuadas. Uma análise aos dados obtidos ao longo de um ano completo confirma este facto. Em 2015, a amplitude térmica anual determinada nas superfícies mais escuras foi de cerca de 70 ºC 4. Este facto pode justificar, em parte, o mau estado de conservação dos painéis pintados de preto (refletante), com maior exposição à radiação solar (Figura 8, lado esquerdo). As variações térmicas significativas contribuíram, certamente, para a fissuração do revestimento e a alteração do estado higrométrico da camada de base, fatores que aceleraram a respetiva degradação. Este aspeto está presentemente a ser analisado. Salienta-se, no entanto, que embora as temperaturas e as amplitudes térmicas observadas na cor de tijolo em situação idêntica (exposição oeste e sul) tenham sido da ordem de grandeza das verificadas no paramento preto, até à data os painéis pintados com cor de tijolo não se encontram visivelmente degradados (Figura 8, lado direito). 3 Valor máximo admitido no ETAG 004 [4] como sendo o valor máximo possível de ser atingido pela temperatura superficial de ETICS e que este deve poder suportar variações térmicas bruscas de 30 ºC. A utilização maioritária de EPS como isolante térmico também não permitiria aceitar valores superiores, impondo a adoção de limites às características das superfícies expostas. 4 Na tinta refletante de cor branca o valor máximo foi próximo de 50 ºC. 7

237 Luís Matias, Alexandra Costa, Carlos Pina Santos Figura 8. Aspeto visual dos painéis pintados com tintas refletantes de cor preto e tijolo na parede oeste da célula experimental Para esse facto poderá não ser alheio o desempenho espectral da refletância solar das duas cores. Como já foi referido, este parâmetro foi avaliado em laboratório por espectrofotometria de um conjunto de amostras (Figura 4) em diferentes fases do estudo, nomeadamente: logo após terem sido pintadas (novas), após envelhecimento natural de três anos (Env.), e ainda após lavagem com ação de água (Lav.). Na Figura 9 apresenta-se a refletância das tintas convencionais e refletantes para as três cores (preto, tijolo e branco) no estado novo, e para as cores preto e branco após exposição natural no exterior. Figura 9. Refletância de tintas convencionais e refletantes determinadas nas gamas do visível e parte do IV próximo, em amostras novas (esq.) e envelhecidas naturalmente (dir.). Da análise das curvas que mostram a variação da refletância das diferentes cores e tintas em função do comprimento de onda da radiação incidente, podem retirar-se as seguintes principais ilações: Para cada cor as refletâncias das cool paints foram, na generalidade, superiores às correspondentes das tintas convencionais; No caso da cor preta, a diferença de refletância entre a tinta refletante e a correspondente convencional é bastante mais acentuada na gama dos IV (mais de 60%) do que nas restantes cores (~10%); Apesar da diferença entre as refletências das cores preto (PrR) e tijolo (TijR) ser acentuada no IV (~20%), a correspondente diferença considerando toda a gama analisada (visível + IV) é reduzida (~7%), facto que justificará a semelhança entre as temperaturas superficiais registadas nas células experimentais (Figura 5 e Figura 6). 8

238 Luís Matias, Alexandra Costa, Carlos Pina Santos Por outro lado, o facto da refletância na gama do visível das cool paints ser muito inferior na cor preto (~10%) 5 comparando com a cor tijolo (~27%), poderá contribuir para, em parte, justificar o estado pouco degradado da cor tijolo comparativamente com a cor preto (Figura 8). Após exposição natural durante cerca de três anos, a refletância de todas as tintas e cores sofreu uma redução (gráfico à direita, Figura 9), comparativamente com os valores obtidos no estado novo (gráfico à esquerda, Figura 9), com exceção da cor preta convencional (PrC) que manteve o valor baixo (cerca de 5%) em toda a gama de comprimentos de onda; Salienta-se a redução mais acentuada observada no branco convencional, justificada pela alteração de cor (escurecimento devido à acumulação de sujidade) observada após os três anos de envelhecimento, como facilmente se pode ver na Figura 4. Os valores médios obtidos nas amostras refletantes analisadas, em que foi possível repetir as determinações da refletância após envelhecimento e ainda depois de serem lavadas (cores preto, PrR, e branco, BrR), apresentados na Tabela 2 separadamente nas zonas do visível, ρ V (380 a 780 nm) e numa faixa do infravermelho (IV) próximo, ρ IV (780 a 900 nm), evidenciam as ilações anteriores e permitem, ainda, realçar as seguintes conclusões: Após a lavagem das amostras os valores das refletâncias (Lav.) são ligeiramente mais elevados do que os correspondentes valores determinados após envelhecimento (Env,), como seria de esperar; Na gama dos IV a diminuição da refletância (Novo / Env.) em ambas as cores (BrR e PrR) foi de cerca de 20%. Com as amostras limpas (após terem sido lavadas), a redução é ligeiramente inferior (aproximadamente 13%). Tabela 2. Refletâncias das tintas de cor preto e branco nas gamas do visível e IV Tinta Gama do visível Refletância, ρ (%) Gama do IV Nova Env. Lav. Nova Env. Lav. BrR PrR Para avaliar as diferenças de desempenho térmico das tintas convencionais e refletantes neste estudo (após exposição natural), foi apenas possível, até à data, medir as temperaturas superficiais do provete descrito em 2. recorrendo à análise termográfica após aquecimento por radiação solar (das 8h00 às 14h00), em diferentes fases do estudo, nomeadamente; logo após terem sido pintadas (novas), após envelhecimento natural de três anos (Env.), e ainda após lavagem com ação de água (Lav.) (vd. Figura 2). Na Figura 10 apresenta-se as imagens termográficas e real do provete pintado com tintas refletantes (faixa inferior) e convencionais de cores preto e branco no estado novo. Com base no conjunto de termogramas obtidos do provete durante as três fases do estudo (novo, envelhecido e lavado) registaram-se as temperaturas máximas indicadas na Tabela 3. 5 Absortância de 90% 9

239 Luís Matias, Alexandra Costa, Carlos Pina Santos PrC PrR Figura 10. Imagens termográfica e real do provete pintado com tintas refletantes (faixa inferior) e convencionais de cores preta e branca Tabela 3. Temperaturas superficiais no provete no estado novo, envelhecido e lavado Estado o provete Temperatura superficial (ºC) Difª temperatura superficial (ºC) PrN PrR BrN BrR PrN / PrR BrN / BrR Novo 33,7 26,2 20,2 16,2 7,5 4,0 Envelhecido 47,2 41,0 33,7 30,9 6,2 2,8 Lavado 53,6 46,8 38,0 33,3 6,8 4,7 Apesar de não ter sido possível garantir as mesmas condições de ensaio nas várias fases do estudo (intensidades de radiação solar diferentes), foi possível para cada dia de ensaio (diferentes estados de sujidade e degradação das tintas) comparar as diferenças de temperaturas entre as tintas convencionais e refletantes, nas cores preto e branco. Enquanto na cor preta se verificam diferenças de temperatura de 6 a 8 ºC 6, entre a tinta refletante e convencional, na cor branca a diferença é inferior (3 a 5 ºC). Os resultados obtidos nesta fase permitem apenas concluir que o diferente desempenho verificado entra as tintas refletantes e convencionais (temperaturas superficiais mais elevadas nas convencionais) no estado novo, se manteve após o período de três anos de exposição natural. Todavia, no próximo verão esta avaliação do desempenho das tintas por análise termográfica será complementada e desenvolvida com a realização de várias inspeções termográficas à fachada poente da célula experimental. 4. CONCLUSÕES O presente estudo pretende avaliar a evolução do desempenho das cool paints, em particular com cores mais escuras, quando aplicadas em ETICS. O desempenho foi observado numa fase inicial, logo após a aplicação das soluções, e decorrido um período de envelhecimento natural de três anos. 6 Na análise das temperaturas superficiais das tintas, refletantes e convencionais, aplicadas na célula experimental, logo após a aplicação da solução, foram observadas diferenças máximas de cerca de 10 ºC, entre as tintas convencional e refletante de cor preto. 10

240 Luís Matias, Alexandra Costa, Carlos Pina Santos As principais conclusões da análise dos resultados já obtidos são as seguintes: Como era expectável, os resultados demonstram que as tintas de cor mais clara, independentemente de ser refletante ou convencional, apresentam temperaturas superficiais mais baixas; Nas tintas refletantes de cores escura (preto) e intermédia (tijolo) as temperaturas superficiais atingiram valores máximos elevados (superiores a 70 ºC) e amplitudes térmicas diárias também consideráveis, que podem provocar degradações dos componentes da solução ETICS, em particular do respetivo revestimento; Estes factos reforçam, naturalmente, a preocupação habitual em recomendar o uso de cores claras; No entanto, no caso concreto das tintas refletantes estudadas verificou-se que a sua aplicação permite reduzir, na cor mais escura, as temperaturas superficiais (entre 7 a 10 ºC) e as amplitudes térmicas diárias, relativamente às observadas com a tinta convencional de mesma cor; A acumulação de sujidade resultante da exposição natural degrada o desempenho das tintas, refletantes ou convencionais, em toda a gama de cores (clara, intermédia e escura). A determinação da refletância das cool paints após o período de exposição natural de 3 anos, evidenciou uma redução de cerca de 20% deste parâmetro relativamente ao estado novo, admitindo-se que possa ser devida, quer à acumulação de sujidade, quer à degradação por ação dos agente climáticos; A maior degradação (fissuração, descoloração, escorrimentos, etc.) observada no revestimento pintado de preto, além de resultar, em parte, das elevadas temperaturas e amplitudes térmicas a que a solução está sujeita, pode também estar associada às características da própria tinta ou mesmo a condições deficientes de aplicação. Face ao exposto considera-se que se deve continuar a manter a reserva da utilização de cores escuras em soluções ETICS, mesmo quando adotadas soluções com desempenho potencial mais favorável. No entanto, a continuação do estudo justifica-se pelos resultados entretanto obtidos e apresentados, que incentivam à melhoria, ou à procura de outras soluções, de cool paints (abrindo mesmo caminho para explorar a associação com características de baixa emitância, low emissive paints), que permitirão alargar de forma mais segura a aplicação dos sistemas ETICS. 5. AGRADECIMENTOS Agradece-se à CIN - Corporação Industrial do Norte, SA pelo fornecimento das tintas refletantes e convencionais utilizadas neste estudo. REFERÊNCIAS [1] L. Gonçalves, L. Matias, P. Faria, " Avaliação do desempenho térmico por análise termográfica de tintas refletantes aplicadas em fachadas com ETICS" nas atas do I simpósio de Argamassas e Soluções Térmicas de Revestimento. Coimbra (Portugal), 5 e 6 julho de [2] L. Gonçalves, "Avaliação do desempenho térmico de tintas refletantes em fachadas por análise termográfica", Dissertação de Mestrado em Engenharia Civil, Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa,

241 Luís Matias, Alexandra Costa, Carlos Pina Santos [3] European Organisation for Technical Approvals (EOTA), "Non load-bearing permanent shuttering Kits/Systems based on Hollow Blocks or Panels of insulating materials or concrete" (ETAG 009). Brussels, [4] EOTA, "External Thermal Insulation Composite Systems with Rendering" (ETAG 004). Brussels, [5] A. Costa e C. Pina dos Santos, "Avaliação de produtos de alta refletância na reabilitação de coberturas planas. Estudo experimental", no Congresso Luso-Brasileiro de Materiais de Construção Sustentáveis, CLB-MCS proceedings. Guimarães (Portugal), Março de

242 Argamassas 2016 Coimbra 16 e 17 de Junho II Simpósio de Argamassas e Soluções Térmicas de Revestimento 7. Casos de Estudo ID05 ID09 ID28 ID46 Século XIX (Re)existe: a argamassa ludovicense e sua conservação em edifícios antigos - caso de estudo Raquel Galvão, Rui Fernandes Póvoas, Rosário Veiga, Antonio Santos Silva Análise de tensões em sistemas de colagem de cerâmica ao nível do elemento cerâmico e da argamassa cola Luis Silva, Pedro Sequeira, Helder Novais, Francisco Melo, Carla Lopes Estudo da deterioração precoce de rejunte cimentício de piscinas Max Junginger Estudo e aplicação das argamassas tradicionais à base de cal aérea e hidráulica natural Ricardo Santos, Paulo Gonçalves, Dina frade

243 Argamassas 2016 Coimbra 16 e 17 de Junho II Simpósio de Argamassas e Soluções Térmicas de Revestimento SÉCULO XIX (RE)EXISTE: A ARGAMASSA LUDOVICENSE E A SUA CONSERVAÇÃO EM EDIFICIOS ANTIGOS CASO DE ESTUDO Raquel Galvão 1 *, Rui Fernandes Póvoas 2, Rosário Veiga 3, Antonio Santos Silva 3 1: FAUP/LNEC Rua da Piedade, 208.hab Porto/Portugal raquel_arq5@yahoo.com.br 2: CEAU/FAUP Via Panorâmica, S/N Porto/Portugal rpovoas@arq.up.pt 3: LNEC Av. do Brasil, Lisboa/Portugal rveiga@lnec.pt e ssilva@lnec.pt Palavras-chave: Argamassas históricas, Patologia, Influência de factores externos, Edifícios antigos, São Luís/MA/BR. Resumo. O trabalho aqui apresentado insere-se no âmbito de uma tese de doutoramento em curso intitulada: Identidade da ilha: uma metodologia para estudo e experimento de soluções e valores adotados para conservação e reparação de argamassas de revestimento no centro histórico de São Luís/MA. São Luís é uma cidade brasileira localizada no estado do Maranhão e detentora de um muito significativo acervo arquitetônico. Inscrito na lista de Patrimônio Mundial da Humanidade da Unesco desde 1997, o centro histórico de São Luís preserva um conjunto aproximado de imóveis classificados que apresentam, em muitos casos, um estado de conservação deficitário. Ao realizar um estudo mais pormenorizado da argamassa existente em edifícios do século XIX de São Luís, tornou-se perceptível a qualidade do material do ponto de vista das características físicomecânicas e químicas, assim como a variedade de cores encontradas. Essa constatação acabou por levantar questões arquitetônicas e materiais relacionadas com as influências climáticas e espaciais sobre os edifícios em análise, assim como com os problemas patológicos apresentados nos seus revestimentos, em especial nas argamassas antigas. Propõe-se evidenciar, a partir de 5 edificações selecionadas com base no ano de construção e na localização dentro da malha urbana do centro histórico, a diversidade e as semelhanças encontradas em argamassas desses edifícios ao nível das características, físicas, mecânicas e químicas, relacionando-as com o local de extração e coleta, a incidência de fatores externos, a composição e o estado de conservação. O objetivo final do estudo é reunir os principais dados obtidos, sublinhá-los e discuti-los dentro da realidade na qual se encontram, tendo como ponto relevante a constatação das anomalias existentes, as suas causas e o estado atual de degradação. Estes dados, e a respetiva análise, contribuirão para a definição de futuras soluções de reabilitação e reparo dos revestimentos analisados e discutidos na tese de doutoramento em desenvolvimento.

244 Argamassas 2016 Coimbra 16 e 17 de Junho II Simpósio de Argamassas e Soluções Térmicas de Revestimento ANÁLISE DE TENSÕES EM SISTEMAS DE COLAGEM DE CERÂMICA AO NÍVEL DO ELEMENTO CERÂMICO E DA ARGAMASSA COLA Luis Silva 1 *, Pedro Sequeira 1, Helder Novais 1, Francisco Melo 2, Carla Lopes 3 1: Saint-Gobain Weber Portugal S.A. Zona Industrial Taboeira, , Aveiro luis.silva@saint-gobain.com pedro.sequeira@saint-gobain.com helder.novais@saint-gobain.com 2: Departamento Mecânica Universidade de Aveiro Aveiro; Portugal francisco@ua.pt 3: Departamento Mecânica Universidade de Aveiro Aveiro; Portugal carla.lopes@ua.pt Palavras-chave: Argamassas-cola, elemento cerâmico, variação térmica, modelo, tensões. Resumo. A aplicação de elementos cerâmicos em ambientes exteriores como fachadas e pavimentos é comum como solução de revestimentos em Portugal. As tendências neste sentido implicam a utilização de cerâmicos com dimensões superiores, eventualmente sobre suportes com isolamento térmico que promovem maiores amplitudes térmicas e, por conseguinte, um aumento significativos nas tensões ao nível do sistema de colagem de elemento cerâmico. Com efeito, dilatações diferenciais nos diferentes materiais, resultantes do gradiente temperatura a partir da superfície podem conduzir à formação de tensões nas interfaces entre os mesmos com uma ordem de grandeza superior às tensões de aderência que os ligam. Adicionalmente, a ausência de regras ou recomendações claras sobre dimensões máximas admissíveis na prática da colagem de cerâmica em tais condições pode conduzir a várias interpretações cujo resultado pode significar problemas associados a destacamento. O trabalho em questão tem por objetivo apresentar a distribuição de tensões geradas por expansão térmica num sistema de colagem de elementos cerâmicos. A quantificação do campo de tais tensões é efetuada por recurso a modelação por elementos finitos em que a distribuição de tensões de origem térmica se efetua de modo incremental assumindo um gradiente de temperaturas entre a face exposta e a massa interna do material base ligação cerâmico/argamassa-cola O modelo numérico permite analisar as tensões de acordo com o critério de von Mises ou outros como o de Mohr-Coulomb e Tresca, mais adequados para materiais frágeis, o que se enquadra no comportamento de cerâmicos na construção. Com esta investigação esperase poder desenvolver técnicas alternativas de redução das tensões recorrendo, por exemplo, a incorporação de materiais específicos de preenchimento de juntas entre cerâmicos e às suas dimensões respetivas.

245 Luis Silva, Pedro Sequeira, Hélder Novais, Francisco Melo, Carla Lopes 1. INTRODUÇÃO A aplicação de elementos cerâmicos em ambientes exteriores como fachadas e pavimentos é comum como solução de revestimentos em Portugal. As tendências neste sentido implicam a utilização de cerâmicos com dimensões superiores, eventualmente sobre suportes com isolamento térmico que promovem maiores amplitudes térmicas e, por conseguinte, um aumento significativos nas tensões ao nível do sistema de colagem de elemento cerâmico. [1,2] A questão é especialmente relevante quando se considera que as recomendações existentes sobre a prática de colagem de elementos cerâmicos são omissas ou limitam estes trabalhos a dimensões máximas, conforme o local de aplicação. Por exemplo, o Cahiers du CSTB, de Maio 2006, limita a execução de fixações de elementos cerâmicos em fachadas, pela prática de colagem, a dimensões máximas de 60x60cm e uma altura máxima de 6m; por outro lado, no caso de aplicação em pavimentos exteriores, a colagem é referida apenas até dimensões máximas de 40x40cm. Recomenda também algumas especificidades adicionais como juntas maiores que 5 ou 6mm de largura, conforme a situação em causa, e preenchimento com argamassas com módulo de elasticidade inferior a 8GPa. Outros trabalhos, com base em modelação numérica, apesar de não indicarem limitações ao nível da dimensão cerâmica, demonstram claramente a tendência para tensões elevadas, superiores a 2N/mm 2, quando a dimensão dos cerâmicos aumenta, além de incluírem fatores adicionais como a temperatura, a distância entre juntas e as propriedades intrínsecas dos próprios materiais utilizados. [3-6] Face ao apresentado, exige-se uma reflexão cuidada uma vez que existe um aparente contraditório entre as regras de boa execução e a prática em obra. Um método essencial para o efeito compreende a avaliação física de tensões em sistemas complexos como é o caso. Neste sentido, interessa considerar que os componentes estruturais podem estar submetidos a estados de tensão complexos. Os materiais têm modos de rotura típicos, sendo principalmente de modo dúctil (que se caracterizam por grandes deformações antes da fratura final) ou então, sem apresentar quase nenhuma deformação visível e, portanto, com fratura repentina (neste caso, o material define-se como frágil). [7] Considerando as 3 direções coordenadas num sistema cartesiano, a componente estrutural pode ter determinado ponto na sua massa onde se localiza um pequeno paralelepípedo elementar de dimensões dx, dy e dz, submetido a 3 tensões normais xx, yy, zz e 3 tensões de corte xy, xz e yz. As tensões podem atingir valores suficientes para provocar a rotura do componente, ultrapassando a resistência limite do material. O investigador Wilhem von Mises (Alemanha, Séc. XIX) propôs um critério que define as condições limite para grande parte de materiais (embora mais adaptado a materiais dúcteis). Os materiais sólidos homogéneos são praticamente incompressíveis, de modo que a deformação predominante que apresentam é por corte, mesmo que estejam a ser submetidos a um teste de tração pura (há planos de deslizamento em que a tensão de corte é vencida e o deslocamento observado é projetado sobre a linha de força da peça, contribuindo para o deslocamento final no teste de tração ou uniaxial). Assim, von Mises propôs considerar a energia de deformação referida apenas às deformações (ou tensões) de corte. Interessa considerar apenas os valores máximos das tensões de corte no sólido, que se obtém a partir de determinação das tensões principais no mesmo, sendo estes valores designados por 1, e 3, nas 3 direções coordenadas (a considerar que não coincidem necessariamente com os eixos do referencial inicialmente escolhido). [8] As máximas tensões de corte serão então dadas pela expressão seguinte: ,5( 1 2 ) 0,5( ) 1 0,5( 2 3 ) 3 (1) 2

246 Luis Silva, Pedro Sequeira, Hélder Novais, Francisco Melo, Carla Lopes A energia de deformação (U) associada a este estado de tensão de corte (apenas com tensões de corte máximas) é: U 2 2 0,25( 1 2 ) 0,25( 1 3 ) 0,25( 2 3 ) 2G 2G 2G (2) 2 onde G é o módulo de rigidez ao corte do material: E 2(1 ) G (2.1) A energia de deformação é comparada com a equivalente para o mesmo material mas agora submetido a um teste de tração padrão numa máquina certificada. Se o material tiver uma tensão de tração que chegue à cedência do material, então a sua energia de deformação será: U 0,25( 2G 0) 0,25( 2G 0) 0,25(0 0) 2G Tração 0,5 equiv (3) 1 2G Obtém-se uma tensão equivalente dada por: 0,25( 1 2G ) equiv 2 2 0,25( 1 3 ) 2G 1 2 ( 1 ) ,25( 2 3 ) 2G ( 1 ) 3 2 ( ) 0,5 G Esta tensão é a que se compara com a tensão limite em tração pura, a qual se chama tensão de cedência do material. Note-se que, para o sólido em tração pura, tem-se: equiv (4) equiv 1 2 ( ) ( 1 0) (0 0) Considere-se, por exemplo, um cerâmico retangular em que o eixo xx tem uma tensão xx = 10MPa e a tensão segundo yy, yy = 5MPa (estado biaxial); também se pode indicar que zz = 0, embora seja implícito. Qual será o valor da tensão equivalente de von Mises? Aplicando as equações indicadas acima, tem-se: 1 (5) equiv (10 0) (10 0) (5 0) 8, 66MPa 2 Pode dizer-se que a tensão uniaxial equivalente é menor do que a da placa, caso tivesse apenas uma tensão de 10MPa. Se por exemplo, a tensão limite deste cerâmico fosse exatamente 10MPa, então em regime de tensão uniaxial, haveria risco (estava-se no limite); contudo se a placa estivesse em regime de tensão biaxial (10MPa e 5MPa, ambas de tração), a tensão equivalente (von Mises) seria apenas 8,66MPa e o coeficiente de segurança seria 10/8,66=1,15. (5.1) 3

247 Luis Silva, Pedro Sequeira, Hélder Novais, Francisco Melo, Carla Lopes Considere-se agora o caso de yy = 2 =-5MPa (compressão). Neste caso, a tensão de von Mises será: equiv (10 5) (10 0) ( 5 0) 13, 22MPa 2 Neste caso, obtém-se um valor superior ao da placa, o que implicaria uma rotura. Voltando ao problema de elasticidade plana (ou seja, estado de tensão bidimensional, 2D, em que a 3ª tensão, segundo zz, zz =0), problema bastante mais frequente que o caso de estado 3D, pode usar-se o diagrama de verificação da segurança do componente a seguir apresentado: (5.2) Figura 1. Diagrama de verificação de segurança de um componente, a partir das tensões de von Mises. No diagrama da figura 1, a área da elipse inclinada é a zona em que o componente resiste ao estado de tensão (é o resultado da equação): Yield ( 1 2 ) ( 1 3 ) ( 2 3 ) (6) Portanto, se o ponto ( 1, 2 ) estiver dentro desta área, o componente resiste; se estiver fora, há risco de rotura. Note-se, novamente, que para 1 não nulo e 2 = 3 =0, obtém-se (ver os eixos 1 ou 2: casos de esforços uniaxiais segundo xx ou yy isoladamente): Yield ( 1 0) ( 1 0) (0 0) Yield (6.1) 4

248 Luis Silva, Pedro Sequeira, Hélder Novais, Francisco Melo, Carla Lopes O trabalho em questão tem por objetivo apresentar a distribuição de tensões geradas por expansão térmica num sistema de colagem de elementos cerâmicos. A quantificação do campo de tais tensões é efetuada por recurso a modelação por elementos finitos em que a distribuição de tensões de origem térmica se efetua de modo incremental assumindo um gradiente de temperaturas entre a face exposta e a massa interna do material base ligação cerâmico/argamassa-cola. O modelo numérico permite analisar as tensões de acordo com o critério de von Mises, o que se enquadra no comportamento de cerâmicos na construção. Com esta investigação espera-se poder desenvolver técnicas alternativas de redução das tensões recorrendo, por exemplo, a incorporação de materiais específicos de preenchimento de juntas entre cerâmicos e às suas dimensões respetivas. 2. METODOLOGIA Para avaliação das tensões em função do elemento cerâmico, recorreu-se a cálculo teórico de tensões e a ensaios experimentais de medição de aderência por tração perpendicular. Para os dois casos, considera-se que o sistema em análise consiste num suporte em alvenaria, regularizado com reboco, e colagem dos elementos cerâmicos com uma argamassa-cola com propriedades indicadas na tabela Avaliação teórica de tensões em função de parametrização relativa a dimensão de elementos cerâmicos No presente trabalho, optou-se pela avaliação da distribuição de tensões geradas por expansão térmica num sistema de colagem de elementos cerâmicos. A quantificação do campo de tais tensões é efetuada por recurso a modelação por elementos finitos em que a distribuição de tensões de origem térmica se efetua de modo incremental assumindo um gradiente de temperaturas entre a face exposta e a massa interna do material na base ligação cerâmico/argamassa-cola O modelo numérico permite analisar as tensões de acordo com o critério de von Mises o que se enquadra no comportamento de cerâmicos na construção. As condições adotadas para a simulação numérica são indicadas na tabela 1. A aplicação do modelo foi realizada considerando duas juntas entre cerâmico de 1 e 6mm e várias dimensões de cerâmico (20x20cm; 30x30cm; 40x40cm; 60x60cm; 90x90cm; 120x120cm; 30x60cm; 30x90cm; 30x120cm). Para as combinações indicadas, fez-se a determinação das tensões normais à superfície (resultado de uma diferença de temperatura entre a superfície do cerâmico e a zona de contacto com a argamassa-cola), das tensões de corte (devidas à dilatação superficial entre o cerâmico e o material de colagem e de base e que podem apresentar gradientes elevados nos contornos de fronteira) e das tensões de von Mises (obtido a partir da resultante das anteriores e, portanto, alvo especifico deste trabalho). O valor das tensões foi obtido para a superfície do elemento cerâmico, para a interface entre o cerâmico e a argamassa-col e para a própria argamassa-cola, sendo esta última a única considerada para o trabalho em questão. Finalmente, as tensões foram ainda determinadas relativamente à zona de extremidade do cerâmico e na zona central Avaliação experimental de aderência em função da dimensão de elementos cerâmicos Considerando a necessidade de aferição dos resultados obtidos por simulação numérica, realizaramse um conjunto de ensaios experimentais para comparação de resultados. Assim, colaram-se elementos cerâmicos de várias dimensões e cores numa fachada com exposição a Sul. A descrição dos elementos colados é apresentada na tabela 2. Para todos os casos, fez-se colagem com uma argamassa-cola do tipo C2S (segundo classificação pela EN 12004), com talocha denteada 6x6mm, método de colagem dupla (aplicação de argamassa-cola no tardoz do elemento cerâmico e no suporte), sobre um suporte de reboco (classificação CII, W2, segundo EN 998:1). Procurou-se exercer uma pressão similar sobre toda a superfície do elemento cerâmico, por recorrer a um técnico de aplicação cerâmica com elevada experiência no campo. Os elementos cerâmicos trabalham livres, sem restrição lateral de uma junta ou outro elemento cerâmico, conforme indicação na figura 2. Posteriormente, prepararam-se provetes por corte com rebarbadora nas zonas centrais e extremidades dos cerâmicos e realizaram-se ensaios de aderência por tração perpendicular por 5

249 Luis Silva, Pedro Sequeira, Hélder Novais, Francisco Melo, Carla Lopes recurso a um dinamómetro manual, marca CEBTP (500daN). Os ensaios foram realizados após 1 e 12 meses, mas pretende-se continuar a avaliação até um período mínimo de 5 anos. Tabela 1. Descrição das condições adotadas para a simulação numérica segundo critério de von Mises. Elemento Propriedade Valor considerado Alvenaria (Tijolo) Espessura (mm) 150 Reboco de regularização (tipo CSII, W2) Argamassa-cola (tipo C2S2) Argamassa de juntas Elemento cerâmico (tipo BIa) Condição adotada Resistência à compressão (MPa) 5 Módulo de Young (MPa) 10 Espessura (mm) 15 Coeficiente de dilatação térmica (ºC -1 ) 11,5E-6 Aderência por tração perpendicular (N/mm 2 ) > 1,0 Módulo de Young (MPa) 5 Espessura (mm) 5 Coeficiente de dilatação térmica (ºC -1 ) 9,5E-6 Resistência à compressão (MPa) 15 Módulo de Young (MPa) 8 Espessura (mm) 5 Coeficiente de dilatação térmica (ºC -1 ) 9,5E-6 Espessura (mm) 10 Resistência à flexão (MPa) 35 Módulo de Young (MPa) 30 Coeficiente de Poisson 0,2 Coeficiente de dilatação térmica (ºC -1 ) 5,5E-6 Variação térmica de 20ºC, entre a superfície do cerâmico e a interface com a argamassa-cola Tabela 2. Descrição dos elementos cerâmicos colados em fachada. Dimensão Cor Classificação segundo EN x33 45x45 90x90 Antracite; Bege Antracite; Bege Grafite; Bege Grupo BIa (absorção 0,5%) 6

250 Luis Silva, Pedro Sequeira, Hélder Novais, Francisco Melo, Carla Lopes Figura 2. Disposição dos elementos cerâmicos em fachada e preparação para ensaio experimental relativo à determinação de aderência por tração perpendicular. 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO Os resultados relativos à simulação numérica que segue o critério de von Mises são indicados na tabela 3 e figura 3, que apresenta os resultados de tensão exercida na argamassa, em função das várias dimensões consideradas ao nível do cerâmico. Os resultados são apresentados para duas variantes das juntas entre ladrilhos, 1 e 6mm. Figura 3. Resultados relativos às tensões obtidas por simulação numérica, para a argamassacola, por aplicação do critério de von Mises, para várias dimensões cerâmicas, considerando apenas a zona de extermidade do elemento cerâmico. 7

251 Luis Silva, Pedro Sequeira, Hélder Novais, Francisco Melo, Carla Lopes Tabela 3. Resultados relativos às tensões obtidas por simulação numérica, na argamassa-cola, por aplicação do critério de von Mises, para várias dimensões cerâmicas, zona central e extremidade e em função da junta adotada entre cerâmicos. Dimensão e zona do cerâmico vs. dimensão junta 20x20 30x30 40x40 60x60 90x90 120x120 30x60 30x90 30x120 Centro 0,90 0,90 1,10 1,10 2,20 2,20 1,10 2,20 2,20 1mm Extremo 0,90 0,90 1,10 1,10 2,20 2,20 1,10 2,20 2,20 6mm Centro 1,20 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60 0,61 0,60 0,60 Extremo 1,20 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60 0,61 0,60 0,60 Conforme se pode observar, o primeiro critério com impacto significativo a nível das tensões desenvolvidas prende-se com a distância entre elementos cerâmicos (juntas). Com efeito, o valor resultante de tensões é constante e significativamente menor, quando a distância adotada entre juntas é 6mm. Ao contrário, quando esta distância tende para 0mm, o valor de tensão resultante é muito superior e promove diferenciação mais evidente em função das dimensões dos cerâmicos. Neste caso, os resultados evidenciam valores de tensão superiores a 1 e 2N/mm 2 quando a cerâmica apresenta dimensões superiores a 60x60cm e 90x90, respetivamente. Também se relevam áreas inferiores, mas igualmente críticas, quando uma das faces do cerâmico ultrapassa o dobro de comprimento da outra face. Os resultados obtidos apresentam concordâncias relativamente a adoções regulamentares adotadas pelo CSTB no artigo já mencionado, nomeadamente o caso das dimensões máximas, a proposta de dimensão mínima de junta a adotar e a questão relacionada com a relação entre as faces de um cerâmico ser superior a 2. [3,4] A tabela 4 e figura 4 apresentam os resultados relativos ao ensaio experimental desenvolvido in situ, para a determinação de aderência por tração perpendicular em elementos cerâmicos com várias dimensões e cores. Conforme já indicado, o valor de aderência foi determinado relativamente às zonas centrais e de extremidade dos elementos cerâmicos. Neste caso, convém mencionar que os resultados apresentados são, ao momento, fortemente condicionados pelo tipo de rotura. Com efeito, considerado que a rotura observada é sempre pela superfície do reboco de regularização, os dados obtidos ainda não permitem observar tendências em função da tipologia de cerâmico (cor ou dimensão). Requer-se a continuidade do estudo em questão para obtenção de potenciais tendências. Mais se indica que também se fez uma análise por percussão, por recurso a batidas de martelo, em toda a extensão dos elementos cerâmicos e não se notaram zonas com tendência a destacamento. Tabela 4. Resultados de aderência por tração perpendicular relativos ensaio experimental em função do elemento cerâmico. Elemento cerâmico 1 mês 24 meses Bege Preto (1) Bege Preto (1) 33x33 Centro 0,39 0,45 0,45 0,33 Extremidade 0,30 0,48 0,48 0,39 45x45 Centro 0,29 0,50 0,50 0,53 Extremidade 0,44 0,57 0,57 0,58 90x90 Centro 0,33 0,34 0,34 0,26 Extremidade 0,37 0,26 0,26 0,20 (1) No caso da dimensão 90x90, a cor testada foi grafite. 8

252 Luis Silva, Pedro Sequeira, Hélder Novais, Francisco Melo, Carla Lopes Figura 4. Representação da tipologia de rotura (rotura coesiva do suporte de reboco), relativamente ao ensaio experimental de aderência. 4. CONCLUSÃO A aplicação de elementos cerâmicos em fachadas e pavimentos exteriores depende de um conjunto de fatores que merecem uma consideração a vários níveis. Os resultados obtidos no trabalho em questão apresentam variáveis como a distância entre cerâmicos e a dimensão dos mesmos que condicionam fortemente as tensões resultantes ao nível da argamassa-cola, inclusive com valores acima da própria aderência que as mesmas podem proporcionar. Por isso, é admissível considerar limitações de colagem de elementos cerâmicos em situações de aplicação em exterior, como fachadas e pavimentos, em função da sua dimensão e da relação com a junta de preenchimento. Com efeito, os resultados de simulação numérica apontam para dimensões máximas de 60x60cm coladas com argamassas com aderências entre 1 e 2N/mm 2. A indicação é relevante quando se considera que o fator originador de tensões adotado neste estudo é apenas a variação térmica de 20ºC e, na verdade, parâmetros adicionais poderiam ser considerados como retração de argamassas, presença de humidade e outros. Por outro lado, os resultados apresentados também indiciam a possibilidade de continuidade do estudo, considerando que os valores in situ não evidenciam uma degradação e existem outros parâmetros não considerados e que podem responder às solicitações apresentadas, a partir de uma minimização de tensões, como juntas de dilatação, utilização de argamassas mais dúcteis entre outros. REFERÊNCIAS [1] pesquisa de 01 de Maio de [2] S. Malanho, R. Veiga, Performance of external thermal insulating composite system (ETICS) with finishing ceramic tiles, 12th DBMC, págs , vol. IV, Porto, [3] Revetements de murs extérieurs en carreaux céramiques ou analogues collés au moyen de mortiers-colles en travaux neufs, Cahiers des Prescriptions Techniques d exécution, CSTB, Mai [4] Revetements de sols intérieurs et extérieurs en carreaux céramiques ou analogues collés au moyen de mortiers-colles dans les locaux P3 au plus en travaux neufs, Cahiers des Prescriptions Techniques d exécution, CSTB, Mai [5] J. K. Flexiberger, Stresses in the composite system: tile, fixing mortar, base, in General Conferences, Vol. II, pág. P.BB-191, Qualicer 2006, Castellon (Spain). [6] M. Abreu, M., "Descolamento e fendilhação em revestimentos cerâmicos", 3º Encore, LNEC, , 2003, Lisboa. 9

253 Luis Silva, Pedro Sequeira, Hélder Novais, Francisco Melo, Carla Lopes [7] Warren C. Young and Richard G. Budynas, " Roark s Formulas for Stress and Strain", McGraw-Hill Co, 2002, 7th Edition [8] Robert Juvinall and Kurt Marshek, "Fundamentals of Machine Component Design", John Wiley & Sons Inc., th Edition [9] NP EN 14411:2015-Pavimentos e revestimentos cerâmicos. Definições,classificação, características, avaliação de conformidade e marcação, IPQ, [10] EN 12004:2008-Colas para ladrilhos, Requisitos, avaliação da conformidade, classificação e designação, IPQ,

254 Argamassas 2016 Coimbra 16 e 17 de Junho II Simpósio de Argamassas e Soluções Térmicas de Revestimento ESTUDO DA DETERIORAÇÃO PRECOCE DE REJUNTE CIMENTÍCIO DE PISCINAS Max Junginger 1 * 1: Escola Politécnica da Universidade de São Paulo Rua Manoel Jacinto, 667, 9-72, , SP, SP - Brasil maxjgg@gmail.com Palavras-chave: piscinas, rejunte, rejuntamento, revestimento cerâmico Resumo. Um caso de dissolução generalizada de rejunte cimentício de pastilhas 5x5cm em 10 piscinas de um condomínio de alto padrão foi estudado. O problema ocorreu na primeira entrega da obra, quando então o rejunte foi 100% substituído, e novamente após os reparos, ambos em questão de menos de seis meses de aplicação. Quatro lotes de produto de dois fabricantes diferentes foram afetados. A qualidade da água e o tipo de tratamento foram estudados em detalhes com base em bibliografia internacional, uma vez que a norma brasileira de água de piscina é bastante antiga e resumida. O problema foi recorrente, extensivo, rápido e atingiu somente a argamassa de rejuntamento, sendo que a argamassa de assentamento das pastilhas manteve -se íntegra durante toda a análise ainda que sujeita à mesma água supostamente agressiva. Assim, o rejunte hidratado removido in loco foi analisado por meio de análises de resíduo insolúvel, difração de raios X e termogravimetria. A detecção de resíduo insolúvel foi feita em três amostras, revelando um teor solúvel médio de 30%. A análise de difração de raios X revelou basicamente a presença de sílica, não sendo detectados os demais compostos normalmente presentes nas pastas hidratadas. As curvas termogravimétricas foram efetuadas após a separação da argamassa por meio de peneiramento mecânico, de forma a separar a parte grosseira do agregado inerte e melhorar a precisão da parte miúda. Ainda assim ambas revelaram perfil típico da decomposição de carbonatos, não evidenciando os picos de outros compostos na faixa de 100 a 450 o C. Os resultados revelaram a dificuldade de detecção de cimento na argamassa devido ao seu baixo teor ou mesmo inexistência, sendo o produto basicamente composto por carbonatos e agregado silicoso insolúvel (areia), o que explica sua rápida dissolução quando imerso em água com tratamento químico semelhante ao usado rotineiramente nas piscinas de uso público.

255 Max Junginger 1. INTRODUÇÃO Este texto tem por objetivo avaliar um problema em campo relatado como desagregação e/ou solubilização do rejunte cimentício empregado no revestimento cerâmico de piscinas. O problema teve início poucos meses após entrega da obra, sendo que foi recorrente mesmo após a substituição do produto pelo de outro fornecedor, fato que causou estranheza devido à sua rapidez e agressividade. Quatro lotes de rejunte cimentício foram completamente dissolvidos em sua parte submersa, enquanto que a argamassa colante não apresentou perda de desempenho mensurável, uma vez que sua dissolução causaria a queda generalizada das pastilhas cerâmicas. O fato ocorreu na cidade de Salvador (BA) em 2014, sendo que todas as piscinas estavam revestidas com pastilhas de porcelana 5x5cm. No período de execução da obra e após o assentamento das pastilhas, estas foram rejuntadas com rejunte do fabricante A, em cor azul, sendo que este material apresentou descoloração e desagregação em período inferior a um ano de uso. Então, após esta primeira ocorrência, o rejunte foi removido em nove piscinas e um novo produto foi aplicado, agora fornecido em três lotes pelo fabricante B. Mas, dado o histórico de problemas anteriores, o departamento técnico do fornecedor foi acionado e a nova aplicação foi avalizada e acompanhada por um técnico, garantindo a obediência às prescrições existentes na ficha técnica do produto. Tal ficha enquadra o produto na classificação tipo II de [1], ou seja, próprio para o local em que foi aplicado. O cronograma de substituição e reaplicação do novo rejunte foi paulatino e envolveu variação das condições ambientais próprias da cidade (temperatura e umidade) e diferentes equipes de rejuntadores: parte da manutenção foi executada por empresas terceirizadas e parte por equipes alocadas no departamento de assistência técnica. Após 14 dias de aplicação, as piscinas foram abastecidas com água. Mesmo com tais cuidados, o problema foi novamente detectado poucos meses depois e a aparência do revestimento é ilustrada pela Figura 1. A primeira fotografia (Figura 1a) mostra a dissolução quase completa do rejunte; já a segunda ilustra o rejunte íntegro acima da lâmina d água e dissolvido na porção submersa (Figura 1b). a) b) 2. LEVANTAMENTO DE DADOS Figura 1. Aparência do rejunte submerso: completa dissolução Para que fosse possível detectar a origem do problema, foram levantadas informações sobre o tratamento da água e sobre o rejunte utilizado, conforme descrito na sequência. 2

256 Max Junginger 2.1. Qualidade da água das piscinas O tratamento da água das piscinas é realizado por meio do uso de produtos específicos de um grande fornecedor do mercado. Os produtos são fornecidos pelo condomínio e a mão de obra é terceirizada, sendo que cada piscina recebe tratamento semanal, quando então são avaliadas suas condições e tomadas as providências necessárias. Em alguns locais foram encontrados sinais de tratamento deficiente da água, evidenciado devido à presença de material estranho (limo: usa-se o termo limo como designação genérica de uma camada esverdeada, independentemente de sua origem biológica) à água límpida. Como as pastilhas são lisas e impermeáveis, a presença de limo em sua superfície é um indicativo de tempo demasiado sem limpeza adequada. Assim, com o objetivo de verificar as características da água, foram realizadas 21 análises das piscinas e os resultados não revelaram problemas expressivos além de pequenos desvios de ph e alcalinidade. Ademais, ao longo do uso das piscinas, não foram relatadas reclamações à construtora a respeito de ressecamento da pele, problemas com cabelo ou roupas e algum tipo de irritação, efeitos típicos de desequilíbrios químicos excessivos na água das piscinas. E, de maneira geral, a presença de limo indica deficiência de produtos químicos, não excesso. Com relação à qualidade da água, [2] prescreve dois parâmetros de controle: ph (7,2 a 7,8) e cloro livre (0,8 a 3,0 mg/l). Também, cita aspectos qualitativos de limpidez e matérias flutuantes. Uma vez que este documento técnico não fornece informações mais completas sobre o assunto, outros dados foram pesquisados em [3], [4] e [5]. Tais documentos ratificam os limites dos parâmetros citados em [2] e ao mesmo tempo descrevem a elevada complexidade em manter o balanço químico ideal das águas de piscinas. Estes documentos também explicitam que a manutenção do equilíbrio químico da água (water balance) exige grande esforço e conhecimento técnico ao longo de todo o período de operação da piscina. Além disso, fica claro que o tratamento é uma atividade reativa, pelo menos em parte; ou seja, a dosagem do tratamento é calculada com base nos resultados de análises da água, sendo que estes dependem de uma série de fatores, como por exemplo: número de banhistas, uso de protetores de pele, dejetos dos usuários (urina, suor, fluídos corporais, loções de pele, saliva), presença de vegetação e poluentes trazidos pelo vento ([5], [6]). Ainda, os produtos químicos em elevada concentração são adicionados próximo das bordas das piscinas (próximo ao rejunte), região esta ao alcance do funcionário, e a água apenas atingirá certa homogeneidade química após algumas horas de operação do sistema de bombeamento. Então, do momento em que os produtos são adicionados à água até seu equilíbrio final, é prevista uma sensível variação de ph, cloro livre e demais fatores inerentes à química envolvida no processo de tratamento. Este fato é ensinado nos treinamentos dos fornecedores de produtos químicos e é conhecido dos piscineiros, uma vez que as piscinas ficam fechadas por algumas horas durante o tratamento. Segundo [6], a correção de problemas com a química da água pode interditar a piscina por um período de tempo até que o equilíbrio mínimo seja atingido e garanta a segurança e bem estar dos usuários. Algumas recomendações, inclusive, englobam tratamentos de choque da água em casos de acidentes, como a hipercloração. [4] cita seu uso para os casos de acidentes com fezes, vômitos ou sangue e produtos específicos para tais casos são regularmente fornecidos no mercado brasileiro. Ainda, além da variação das propriedades químicas da água inerente ao processo de tratamento, ele normalmente não é executado ou acompanhado por pessoal adequadamente qualificado, mas por zeladores ou técnicos treinados em regras básicas do fabricante dos produtos químicos. Torna-se plausível assumir, então, que existam inconsistências nos valores ideais requeridos para o balanço químico da água; [7] ratifica esta afirmação ao descrever uma pesquisa de campo em que, de 32 amostras de água analisadas em oito piscinas, apenas duas (amostras) estavam dentro da faixa requerida de ph e cloro livre. Para um rejunte específico para piscinas espera-se, então, suficiente robustez para suportar variações 3

257 Max Junginger do balanço químico da água sem perda expressiva de desempenho, o que não foi constatado neste caso. Além disto, tem-se o fato de que a argamassa adesiva esteve submersa desde o assentamento das pastilhas à época da construção das piscinas. E, mesmo após este longo período sujeita à ação química da mesma água que supostamente dissolveu o rejunte, não houve desplacamento generalizado de pastilhas, o que deveria ter ocorrido caso se suponha que o desequilíbrio da água foi o responsável pelo problema em foco. O único caso relatado refere-se ao destacamento de pastilhas próximo à borda e acima da lâmina d água, caso este não relacionado com a suposta agressividade química. Com base nestes acontecimentos, decidiu-se por uma análise mais profunda do rejunte utilizado, uma vez que sua dissolução em apenas quatro meses revelou-se como um comportamento demasiadamente fora do comum Análise do rejunte Pela sua simplicidade e rapidez, uma das primeiras análises efetuadas foi o ensaio de resíduo insolúvel, que fornece o percentual de argamassa insolúvel em ácido diluído. Os resultados do ensaio estão expostos na Tabela 1 e revelaram um teor insolúvel próximo de 70%. Tabela 1. Resultados dos ensaios de resíduo insolúvel Amostra Parâmetro Unidade Resultado 1 71,67 2 RI resíduo Insolúvel % 69, ,59 Na sequência, o rejunte foi avaliado por meio de amostras removidas das piscinas na região acima da lâmina d água, dado que a porção submersa seria de difícil acesso e coleta. A amostra foi extraída, o rejunte foi removido das pastilhas, separado da argamassa colante remanescente (Figura 2) e enviado para as análises descritas na sequência Análise por difração de raios X Figura 2. Coleta do rejunte para análise A análise por difração de Raios X (DRX) tem por objetivo identificar os planos cristalinos presentes no material em análise, uma vez que já são conhecidos e descritos na literatura técnica os compostos que deveriam existir nos cimentos hidratados. A análise foi efetuada pelo Laboratório de Caracterização Tecnológica (LCT) da POLI-USP e o resultado pode ser visto na Figura 3. 4

258 Max Junginger Essencialmente, o ensaio revelou a presença de calcita (carbonato de cálcio: CaCO3) e quartzo (areia), não sendo detectados os principais constituintes dos cimentos hidratados, como os silicatos, aluminatos e ferroaluminatos de cálcio, etringita, monosulfoaluminatos e Portlandita (Ca(OH)2) Análise termogravimétrica Figura 3. Resultado do ensaio de difração de raios X Essencialmente, a termogravimetria (TG) mede a mudança de massa de um material em função da variação de temperatura em velocidade controlada ([8]). A amostra de material, calcinada até aproximadamente 1000 o C em ambiente controlado, apresenta decomposição térmica de alguns componentes, sendo que o comportamento do ensaio para produtos cimentícios já é conhecido. O ensaio foi realizado pelo Laboratório de Microestrutura e Eco eficiência de Materiais (LME) da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. Com o objetivo de melhorar a precisão dos dados da termogravimetria, a amostra foi moída e peneirada na malha #170, sendo então reservada a parte mais grosseira integrante do rejunte. Proporcionalmente, 70% da amostra ficaram retidos na peneira (em princípio, esta parte é representada pelo agregado e o teor coincide com o ensaio de resíduo insolúvel descrito anteriormente) e os 30% passantes foram submetidos ao teste, sendo o resultado exposto na Figura 4. A perda de massa na faixa de temperaturas superiores a 550 o C refere-se à liberação de CO2 das fases carbonáticas, dando origem ao CaO. Esta decomposição química está relacionada à presença de calcita, como exposto na DRX (Figura 3). Pode-se aventar duas origens para este composto: a) 1ª hipótese: o teor de CO2 é assumido como proveniente exclusivamente do carbonato de cálcio; então, a parte fina do rejunte é composta por 46% de calcita; a perda de massa de 5% até 500 o C é devida à decomposição de compostos orgânicos, como pigmentos e outros aditivos normalmente presentes nos rejuntes. O resíduo remanescente é resultado de material inerte (quartzo = areia); b) 2ª hipótese: o rejunte sofreu carbonatação total da Portlandita do cimento hidratado, este composto respondeu por parte do CO2 detectado pela TG e o pico aos 480 o C desapareceu. A perda de massa inicial em torno de 5% é relativa à perda de água dos hidratos e à decomposição de aditivos orgânicos. Assumindo que houve hidratação completa do cimento e isto significa em torno de 22% de água 5

259 Max Junginger incorporada (valor médio para facilidade de cálculo), 23% do pó fino é cimento. Como o pó representa 30% do rejunte devido ao peneiramento, o teor de cimento no rejunte resulta em 7%. Esta conclusão engloba algumas hipóteses improváveis e simultâneas: hidratação completa do cimento; total impossibilidade de detecção dos constituintes do cimento tanto na TG como na DRX devido à carbonatação completa; teores de aditivos orgânicos e pigmentos ignorados em prol do teor de cimento. Figura 4. Resultado da TG para a parte fina do rejunte Numa análise mais detalhada da TG, à temperatura aproximada de 480 o C esperava-se a decomposição da Portlandita, um dos principais produtos resultantes da hidratação dos cimentos. Também, a curva de decomposição térmica dos carbonatos provenientes da Portlandita normalmente difere da curva dos carbonatos utilizados como agregados inertes, o que não foi evidenciado. A Figura 5 ilustra estas afirmações mostrando o perfil típico de uma TG para cimentos hidratados não carbonatados. Assim, tanto nos ensaios de TG como de DRX não foram detectados os compostos que respondem a quase 100% da composição dos cimentos, o que leva a concluir que: a) o rejunte em análise ou possui um teor de cimento muito baixo e que foi descaracterizado quimicamente a ponto de impossibilitar sua detecção, b) não possui cimento ou c) possui teor não passível de detecção. 6

260 Max Junginger Figura 5. Perfil típico de uma TG para cimentos hidratados não carbonatados Para que a parte retida na peneira (70%) fosse também caracterizada, outra TG foi realizada e o resultado é exposto na Figura 6, com perfil similar ao da Figura CONCLUSÕES Figura 6. Resultado da TG para a parte grosseira do rejunte Pode-se assumir que o desempenho de um rejunte cimentício sujeito à ação da água de piscinas depende de alguns fatores principais, a saber: a) especificação adequada; 7

261 Max Junginger b) preparo do produto: mistura, teor de água; c) rejuntamento adequado: preenchimento das juntas, acabamento final; d) cura adequada e carência para enchimento das piscinas; e) qualidade da água: agressividade química; f) propriedades do rejunte: requisitos definidos em [1] e resistência ao ataque químico. Retomando o escopo geral do problema, tem-se que ele ocorreu em todas as piscinas de forma generalizada, tanto na primeira aplicação como na segunda, após a execução dos reparos. Todos os lotes utilizados eram específicos para o uso em foco, pois a designação de material específico para piscinas constava na embalagem dos produtos, atendendo ao item a). Em ambos os casos a aplicação foi executada por profissionais com experiência em rejuntamento e em condições climáticas variadas. Ademais, especial atenção ao processo foi dispensada à segunda aplicação, agora executada com novas equipes de trabalho e com acompanhamento de um técnico do fabricante, que orientou os funcionários a respeito dos cuidados necessários durante a aplicação do produto. Por fim, após 14 dias do rejuntamento e obedecendo ao prazo prescrito pelo fabricante, as piscinas foram abastecidas com água. Dentro deste contexto, fica descartada a possibilidade de erros sistemáticos relacionados à mão de obra (itens b, c, d). O item equilíbrio químico da água foi explanado anteriormente, de forma que o parecer do fabricante imputando a origem dos problemas a este fato revela-se demasiado simples: Portanto, no que diz respeito à característica do produto, não se observa problemas de qualidade intrínseca. Sendo assim, baseado nestes conjuntos de informações, concluímos a reclamação como tecnicamente improcedente, visto que as taxas com valores fora da faixa ideal comprometem todo o sistema da piscina. Uma vez que a presença de cimento como principal elemento ligante hidráulico é fator esperado para os rejuntes e a própria [1] aplica-se a produtos à base de cimento Portland, pode-se questionar o fabricante quanto ao embasamento normativo referente ao produto. Caso a resposta remeta a [1], este documento prescreve que rejuntes do tipo II devem ter desempenho adequado para uso em piscinas, ambiente reconhecidamente sujeito a variações químicas da água; convém relembrar, aqui, que a argamassa colante sujeita aos fatores agressivos desta mesma água encontra-se com desempenho adequado desde o primeiro assentamento das pastilhas, enquanto que os rejuntes foram dissolvidos por completo pela 2ª vez. Ainda que exista cimento hidratado e este não foi passível de detecção, tal teor poderia ser enquadrado no conceito de aditivo frente ao volume total do rejunte, e não como ligante principal. Entretanto, a descrição contida na ficha técnica do produto deixa claro que cimento Portland é o ligante principal. Por fim, como o cimento é o responsável pela estabilidade do rejunte em ambiente submerso, sugere-se também solicitar ao fabricante subsídios que comprovem o desempenho de um produto com alto teor carbonático e baixo (ou nenhum) teor de cimento quando aplicado em piscinas sujeitas às variações da qualidade da água exploradas pelo item 2.1. REFERÊNCIAS [1] A.R. - Argamassa à base de cimento Portland para rejuntamento de placas cerâmicas - Requisitos e métodos de ensaios, ABNT NBR 14992, [2] Qualidade de água de piscina, ABNT NBR 10818, [3] American national standard for water quality in public pools and spas, American National Standards Institute (ANSI), USA, vol.11, [4] The Model Aquatic Health Code, Center for disease control and prevention (CDC), Atlanta, U.S,

262 Max Junginger [5] Guidelines for safe recreational water environments - Swimming pools and similar environments, World Health Organization (WHO), Switzerland, [6] Tiled swimming pools, fountains and spas - Technical design manual, Laticrete, Bethany, USA, [7] F. C. Pimentel et al., Condições sanitárias das águas de piscinas públicas e particulares, Revista do Instituto Adolfo Lutz, vol. 69, n. 4, pp , [8] V. S. Ramachandran et al., Handbook of thermal analysis of construction materials, Ottawa, CA: National Research Council of Canada,

263 Argamassas 2016 Coimbra 16 e 17 de Junho II Simpósio de Argamassas e Soluções Térmicas de Revestimento ESTUDO E APLICAÇÃO DAS ARGAMASSAS TRADICIONAIS À BASE DE CAL AÉREA E HIDRÁULICA NATURAL Ricardo Santos 1 *, Paulo Gonçalves 2, Dina frade 2 1: Rielza, Técnica e construções do Douro Lda Rua S. Roque da Lameira, 439, Porto ricardosantos@rielza.pt, 2: Secil Argamassas, S.A. Apartado 2, Maceira, Leiria, Portugal Paulo.gonçalves@secil.pt, dina.frade@secil.pt, Palavras-chave: Argamassas, Cal Aérea, Cal Hidráulica Natural, Tradicional Resumo. A reabilitação de edifícios compreende a execução de técnicas carregadas de conhecimento que permite, de geração em geração, saber utilizar cada material, aperfeiçoar, corrigir e inovar o modo como se trabalha. A degradação é um fenómeno, natural ou episódico, mais ou menos prolongado no tempo, que origina operações de manutenção ou de substituição. Estas operações, actualmente mais ou menos complexas, eram entendidas, num passado recente, como técnicas de utilização corrente perfeitamente estabilizadas no modo e na forma como eram executadas, sustentadas pelo saber utilizar com exactidão cada material, pela p assagem do conhecimento, de mestre para aprendiz. Actualmente, perdeu-se conhecimento, perdeu-se a vontade de aprender, a percepção das fronteiras do erro e do aceitável. A consequência é uma degradação dos materiais. O desafio é voltar ao passado, conhecer as técnicas, conhecer os materiais, as compatibilidades entre si, as causas da degradação, os métodos de utilização, para, desta forma, encontrar e reatar as memórias do conhecimento passado para ensinar no presente. Compreender os diferentes tipos de ligantes, como material a incorporar na construção de uma forma combinada com outros materiais, compreender a mistura, método artesanal de preparação das argamassas, para permitir o saber da importância de cada componente, as diferentes composições, a sua ordem de aplicação, onde devem e podem, ou não, ser aplicadas. O objectivo é compreender e saber como escolher, entre as inúmeras variedade de soluções apresentadas pela indústria, as melhores opções, baseadas não só em critérios objectivos, ensaios e certificações, mas sustentadas também no conhecimento artesanal, resgatado de mãos hábeis e rotinadas, simples tarefas das quais resultam trabalhos que perduraram ao longo de décadas.

264 Ricardo Santos, Paulo Gonçalves, Dina Frade 1. INTRODUÇÃO A intervenção no património construído antigo depende do conhecimento que detemos dos processos e dos materiais utilizados no passado. Estes materiais ainda estão disponíveis e percebemos o seu funcionamento. Actualmente houve inovação, foram criados novos materiais, novos processos e tudo se tornou mais simples, fácil e rápido. O que mudou? Mudaram os intervenientes que, no passado, detinham a experiencia adquirida ao longo de duros anos de trabalho, capacidade crítica e gosto pela arte, qualidades perdidas ao longo do tempo para as técnicas tradicionais O desafio é voltar a formar os técnicos, adquirir sensibilidade no manuseamento dos materiais, perceber as diferentes formas de executar, perceber as regras básicas da concepção e execução das técnicas tradicionais. 2. PREPARAÇÃO E CUIDADOS De acordo com Fortes em o O Engenheiro Portuguez [1], deve o Engenheiro ter um particular cuidado em informar e examinar, o que se há-de utilizar, como pedra, cal aérea, saibro, etc, para não usar materiais de má qualidade, ou para lhes suprir os defeitos, pela ausência de outros. Com efeito, por exemplo, sendo a cal fraca, deve-se favorecer o traço com maior porção que o ordinário; sendo a terra áspera e saibrenta, não se deve fazer dela formigão [2], se o local for sujeito a grandes geadas, porque será obra de pouca duração. Assim, a escolha dos constituintes é fundamental para garantir a durabilidade das argamassas. No entanto, a garantia de um bom trabalho não depende somente da escolha do material, mas também do cumprimento das regras básicas da sua execução. Assim, Fortes refere que a solidez não depende só da grossura das muralhas mas também que, além disso, sejam bem obradas. Cabe ao Engenheiro director da obra garantir que se façam observar as seguintes regras. Nunca se deve trabalhar a seco. Será sempre necessário deitar água, ou na base da sua aplicação, ou sobre o trabalho já executado para que a cal se possa ligar com a precedente. Não se deve usar cal no traço sem que seja feito com duas partes de areia e uma de cal bem derregada. Será melhor ainda se esta for derregada em tanque particular e sempre bem coberta com água por algum tempo (os antigos a deixavam nos tanques um ano ou mais). Igualmente se reconhece a necessidade de apertar a massa contra o suporte, na sua aplicação e depois da sua aplicação, para garantir uma maior compacidade e anular a fendilhação, assim como garantir uma espessura máxima da camada de 2cm para permitir a carbonatação do ligante e evaporação da água da amassadura. Como se observa, os cuidados na aplicação e na obtenção das argamassas eram já conhecidos no século VIII. O simples cuidado em escolher os materiais, molhar corretamente o suporte, aplicar correctamente, escolher e saber os traços das argamassas eram controlados para garantir a qualidade final dos trabalhos. 3. EMBOÇO, REBOCO E ESBOÇO O emboço é a primeira operação a realizar sobre os paramentos das paredes. Podendo ser realizado em conjunto com o reboco. Ditam as boas regras que o reboco apenas se deve executar após o emboço seco. 2

265 Ricardo Santos, Paulo Gonçalves, Dina Frade As argamassas para o reboco, EPCC-cad26 [3], mais vulgares são 1:2 e 1:3 de cal gorda e areia. No mesmo documento é referido que não é conveniente fazer massas de cal e cimento, porque a natureza desses dois materiais é antagónica e as qualidades de um anulam as qualidades do outro. Depois dos rebocos estarem bem secos procede-se ao esboço da parede com massa de cal gorda em pasta e areia fina ao traço de 1:2 respectivamente. Este revestimento é em camada dobrada - duas camadas -, sendo a primeira mais grossa do que a segunda. A sua espessura é em camada fina, entre 1 a 0,5cm, podendo ter vários acabamentos, texturas e cores. 4. MATERIAIS No passado, a utilização da cal aérea era compatível com os tempos de execução das construções. Actualmente a construção é um processo rápido e, com o fim da auto construção, o retorno do investimento é o motivo pelo qual ainda se continua a construir e a reabilitar as habitações. Todo o processo tem que ser rentável. No entanto a selecção dos materiais depende da formação e da informação que os seus intervenientes detêm: Arquitectos, Engenheiros, Construtures, etc. Não se pode generalizar a utilização das técnicas e materiais tradicionais, mas é possível conciliar essas técnicas e materiais em obras de reabilitação, ou mesmo de construção nova, usufruindo das vantagens na sua utilização, durabilidade, sustentabilidade, controlo hidrotérmico, temperatura superficial, compatibilidade com os suportes, etc. Para propor a alteração é importante conhecer os materiais disponíveis actualmente no mercado, as suas propriedades e os critérios exigênciais na sua aplicação. Para esse efeito, existem estudos mais ou menos detalhados que permitem efectuar a sua selecção, mas que representam um ponto de partida para uma aplicação segura para quem prescreve ou para que executa. Tabela 1. Os requisitos estabelecidos para as características mecânicas das argamassas de revestimento para edifícios antigos [4] 3

266 Ricardo Santos, Paulo Gonçalves, Dina Frade Tabela 2. As características de comportamento à água e ao clima das argamassas de revestimento para edifícios antigos [4] A utilização da cal aérea, não sendo actualmente uma prática comum na construção em Portugal, não pode ser ignorada, como material de incorporação corrente. Reconhecendo-se a dificuldade na sua utilização, de uma forma tracicional e não pré-doseada, existe a possibilidade de substituição por outros tipos de ligante com caracteristicas e propriedades compactiveis com os suportes. Conforme se apresenta, a cal de construção é sub dividida em cal aérea e em cal hidráulica [5]. Figura 1. Representação das subdivisões da cal na construção 4

267 Ricardo Santos, Paulo Gonçalves, Dina Frade 5. APLICAÇÃO PRÁTICA A aplicação prática centra-se na utilização da cal aérea e da cal hidráulica natural, de acordo com as composições de estudo, aplicadas em cada caso de acordo com os critérios anteriormente estabelecidos e com base nos métodos de preparação e aplicação tradicionais. O objectivo é passar o conhecimento e a sensibilidade da sua utilização para os intervenientes, executantes, permitindo não só conhecer as vantagens como observar os erros cometidos se não forem observados todos os cuidados na sua aplicação. Agregados, finos <0,5; médios 0,5 a 2; grossos >2mm A. Cal aérea em pasta Utilização em interior, em volume(v) Reboco traço 1:2 ( 50%f+50%m) Utilização exterior, reboco e esboço, em volume(v) Esboço traço 1:2 (100%f) B. NHL2 Utilização em interior, em volume(v) Reboco traço 1:3 ( 50%f+50%m) Esboço traço 1:4 ( 50%f+50%m) C. NHL3 Utilização em interior e exterior, reboco, em volume(v) Emboço traço 1:3 ( 35%f+65%g) Reboco traço 1:3 ( 35%f+35%m+30%g) Esboço traço 1:4 ( 50%f+50%m) D. NHL5 Utilização em interior e exterior, reboco, em volume(v) Juntas alvenaria traço 1:2 ( 50%m+50%g) Emboço exterior traço 1:3 ( 50%m+50%g) Reboco traço 1:4 (50%m+30%g) Pavimento traço 1:3 ( 100%g) 5

268 Ricardo Santos, Paulo Gonçalves, Dina Frade NHL2 Utilização em interior, em volume(v) Reboco traço 1:3 ( 50%f+50%m) Esboço traço 1:4 ( 50%f+50%m) Figura 2. Parede antes da aplicação do tabique Figura 3. Recuperação de parede em tabique Figura 4. Parede após aplicação do tabique e da argamassa 6

269 Ricardo Santos, Paulo Gonçalves, Dina Frade NHL3 Utilização em exterior, reboco, em volume(v) Emboço traço 1:3 ( 35%f+65%g) Reboco traço 1:3 ( 35%f+35%m+30%g) Figura 5. Limpeza da parede para recuperação Figura 6. Fachada após aplicação de argamassa 7

270 Ricardo Santos, Paulo Gonçalves, Dina Frade Figura 7. Parede após recuperação Cal aérea em pasta Utilização exterior, reboco e esboço, em volume(v) Esboço traço 1:2 (100%f) Acabamento areado fino Figura 8. Preparação da cal com cortiça 8

271 Ricardo Santos, Paulo Gonçalves, Dina Frade Figura 9. Degradação do revestimento Figura 10. Parede após limpeza Figura 11. Aplicação de argamassa nas juntas Figura 12. Aplicação de cacos na argamassa Figura 13. Fachada após recuperação 9

272 Ricardo Santos, Paulo Gonçalves, Dina Frade NHL5 Utilização em interior e exterior, reboco, em volume(v) Juntas alvenaria traço 1:2 ( 50%m+50%g) Emboço exterior traço 1:3 ( 50%m+50%g) Reboco traço 1:4 (50%m+30%g) NHL5 Utilização em interior e exterior, reboco, em volume(v) Juntas alvenaria traço 1:2 ( 50%m+50%g) Pavimento traço 1:3 ( 100%g) Figura 14. Tratamento de juntas de alvenaria Figura 15. Assentamento de alvenarias 10

273 Ricardo Santos, Paulo Gonçalves, Dina Frade Figura 16. Pavimento exterior Figura 17. Pavimento exterior Figura 18. Pavimentos interiores 11