Influência de aceleradores de presa nas propriedades de um reboco monocamada

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1 Influência de aceleradores de presa nas propriedades de um reboco monocamada Vera Fernandes Saint Gobain weber cimenfix Luís Silva Saint Gobain weber cimenfix Resumo: As argamassas industriais permitem, por norma, rentabilizar o trabalho de construção civil, não só por diminuir o tempo de trabalho mas também, noutras ocasiões, por possuírem tempos de presa controlados pelo que os acabamentos se fazem em condições, também elas, mais controladas essencialmente do ponto de vista logístico de obra. Para auxiliar o ganho destes tempos, é comum a introdução de agentes aceleradores de presa que correspondem a compostos que, por intervirem nos processos de hidratação do cimento, principal constituinte das argamassas, conseguem acelerar estes mesmos processos. No caso de rebocos monocamada, em especial nos meses de Inverno, é comum a utilização de produtos derivados de soluções de cloreto de cálcio e de nitrato de cálcio. Existe também a questão de avaliar o ganho, em termos de tempos de presa, por adicionar directamente em fábrica, um adjuvante capaz de acelerar as reacções de hidratação do próprio reboco. No presente trabalho, procurou-se estudar a influência destes adjuvantes nas propriedades finais de um reboco monocamada, não só no que se refere aos ganhos de tempo (inicio e fim de presa) mas também às propriedades de produto endurecido. Pretende-se também comparar o efeito de diferentes tipos de aceleradores de presa, nomeadamente, entre a associação cloreto de cálcio/nitrato de cálcio e o diformato de cálcio. Palavras-chave: Reboco monocamada, aceleradores de presa; tempo de presa; propriedades mecânicas, impermeabilização. 1. INTRODUÇÃO Uma das vantagens associadas à utilização de argamassas industriais prende-se com maiores facilidades de execução, especialmente no que respeita ao tempo requerido. Neste contexto, surgiram os revestimentos monocamada, capazes de garantir, num único passo, a estética e impermeabilização da fachada [1,2]. Porém, tal como outros sistemas à base de cimento, dependem das reacções de hidratação deste componente e, em situações de temperaturas mais adversas, podem apresentar desvantagens em termos de tempo útil de aplicação. Especialmente na procura de soluções para problemas como o descrito, tem-se trabalhado por décadas na pesquisa de aceleradores de presa para o cimento Portland. Vários sais não corrosivos têm, entretanto, sido descobertos no sentido de preencherem tal requisito. Por

2 exemplo, o nitrito de cálcio, Ca(NO 2 ) 2, foi introduzido em 1968 e patenteado em Após cinco anos, verificou-se que este composto, além de acelerador de presa era, igualmente, um inibidor da corrosão para os metais fixados nas argamassas. No caso do nitrato de cálcio, Ca(NO 3 ) 2, foi proposto como um componente básico para acelerar a presa em junção com a trietanolamina, em 1981 (o papel da trietanolamina é acelerar a reacção entre o C 3 A e o gesso; as suas doses devem estar no intervalo entre 0.1 e 0.5% do peso do cimento). Outros aceleradores de presa comerciais são constituídos pela conjugação de nitrato de cálcio e cloreto de cálcio [3,4,5]. O estudo presente tem como objectivo verificar a acção destes agentes sobre um revestimento monocamada. Os adjuvantes estudados são o Ibovit, um produto comercial, apresentado em forma de solução, composto por CaCl 2 e Ca(NO 3 ) 2, e o diformato de cálcio, apresentado sob a forma de material em pó. A escolha de um produto em solução e outro em pó tem por objectivo esclarecer sobre as duas possibilidades oferecidas aos fabricantes. A primeira, própria de uma solução em obra e, a segunda, própria do sistema típico de formulação, isto é, com a incorporação do adjuvante ainda em fábrica e, portanto, alvo de maior controlo de utilização. O conhecimento da influência destes adjuvantes sobre a presa das argamassas contribui para a realização de planeamentos mais elaborados sobre os tempos gastos na sua aplicação e no possível ganho de tempo com a sua utilização. De facto, a descoberta destes agentes torna possível a realização de trabalhos que, doutra forma, quase não se poderiam fazer; por exemplo, a aplicação de argamassas de reboco, em tempo de Inverno, com muita humidade e temperaturas abaixo de 10ºC, é mais eficiente com utilização destes adjuvantes que reduzem os tempos de presa, muitas vezes na ordem de 50%, e permitem os trabalhos de acabamento ainda no próprio dia. Portanto, sem a acção destes adjuvantes, muitas vezes não seria sequer possível trabalhar num dia de Inverno e o trabalho teria que ser repartido por dois dias permitindo a formação de gelo nas argamassas durante o período nocturno, desfavorável à execução de um bom trabalho. Por outro lado, a aplicação desmedida destes agentes contribui negativamente para as propriedades das argamassas alterando a sua funcionalidade. Assim, a correcta perspectiva na utilização destes adjuvantes terá de passar, obrigatoriamente, pelo compromisso entre as questões relacionadas com o manuseamento dos produtos em pasta e as propriedades finais adquiridas pelos mesmos. 2. DESCRIÇÃO DOS MATERIAIS USADOS Para a descrição do revestimento monocamada, ter-se-á em consideração a classificação MERUC, estabelecida pelo CSTB [6]. No caso em concreto, a classificação atribuída ao material em análise traduz-se nos parâmetros indicados na tabela 1. Tabela 1. Valores característicos e classificação MERUC para o revestimento estudado. Símbolo Propriedade Valor médio MERUC [6] M Densidade (kg/m 3 ) 1400 M 3 E Módulo de elasticidade (MPa) 7100 E 3 R Resistência à tracção por flexão (MPa) 2.05 R 3 U Retenção de água (%) 92.0 U 5 C Coeficiente de capilaridade (g) 0.40 C 1

3 Trata-se, portanto de um produto que se pode considerar como semi-pesado, muito próximo de valores característicos de um material ligeiro [2,6]. O ibovit corresponde à designação comercial de adjuvante acelerador de presa comercializado pela weber cimenfix e corresponde a uma solução aquosa de sais de cloro e nitrato [7]; o diformato de cálcio usado é fornecido pela Degussa e trata-se de um adjuvante em pó com 98% de grau de pureza. 3. ENSAIOS REALIZADOS 3.1 Lista de ensaios Para a caracterização do comportamento da argamassa em análise, procedeu-se a um conjunto de ensaios sobre o produto em pasta e sobre o produto endurecido que se indicam em seguida: 1. Determinação do tempo de presa; 2. Determinação da retracção livre; 3. Determinação da perda de massa; 4. Determinação do módulo de elasticidade dinâmico (E); 5. Determinação das resistências à tracção por flexão (R flexão ) e compressão (R comp ); 6. Determinação do coeficiente de absorção de água por capilaridade (C); 7. Determinação da massa volúmica aparente (MVA) 3.2. Preparação de argamassas As amostras foram preparadas a partir de material de produção com a consequente adição dos agentes aceleradores de presa. No caso do Ibovit, a adição deste agente foi no momento do processo de mistura junto com a água de amassadura segundo a relação da tabela 2, para 2kg de argamassa em pó (o processo de mistura implica, de acordo com instruções do fabricante, a redução de água na proporção da adição da solução de acelerador de presa) [7]. Tabela 2. Variação da relação água/ibovit correspondente às várias percentagens de agente acelerador estudado, para uma amostra de 2kg de argamassa em pó. % Ibovit H 2 O adicionada (ml) Ibovit (ml) Relativamente ao diformato de cálcio, fez-se a adição em amostras em pó, seguidas por um processo de mistura num misturador do tipo Twin-Shell Blender [8], durante 6

4 minutos, nas seguintes dosagens: 0; 0.25; 0.50; 0.75; 1.0; 2.0 e 3.0% (sobre o total da argamassa). Todas as argamassas foram preparadas numa relação água/cimento de A preparação da pasta foi de acordo com [9], com adopção de 10 minutos de repouso após a amassadura. 4. RESULTADOS 4.1. Início e fim de presa Os ensaios foram realizados segundo o método preconizado por [9]. Os resultados para os tempos de presa da argamassa com diferentes percentagens de ibovit e de diformato de cálcio são apresentados, respectivamente, nas tabelas 3 e 4. Adicionalmente, a figura 1 representa graficamente a variação do fim do tempo de presa em função da dosagem dos aceleradores de presa. Tabela 3. Variação dos tempos de início e fim de presa da argamassa em função da percentagem de ibovit. Ibovit (%) Início de presa (min) Fim de presa (min) Tabela 4. Variação dos tempos de início e fim de presa da argamassa em função da percentagem de diformato de cálcio. Diformato de cálcio (%) Início de presa (min) Fim de presa (min)

5 Ibovit Diformato de cálcio 350 Fim de presa (min) ,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 Componente (%) Figura 1. Representação da variação do tempo de presa em função da percentagem de dois aceleradores de presa (Ibovit e diformato de cálcio) Retracção livre e perda de massa A determinação destas propriedades foi efectuada segundo os ensaios preconizados por [9]. Nas tabelas 5 e 6 são apresentados os resultados obtidos relativamente à adição de ibovit e diformato de cálcio, respectivamente. A figura 2 apresenta, em termos gráficos, a variação da retracção livre em função da percentagem do acelerador de presa. Tabela 5. Variação da retracção livre e perda de massa em função da percentagem de ibovit. Ibovit (%) Retracção (mm/m) Perda de massa (g/kg)

6 Tabela 6. Variação da retracção livre e perda de massa de massa em função da percentagem de formiato de cálcio Formiato de cálcio (%) Retracção (mm/m) Perda de massa (g/kg) ,4 Ibovit Diformato de cálcio 2,2 2,0 Retracção (mm/m) 1,8 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 Componente (%) Figura 2. Variação da retracção livre, após 28 dias de cura, em função da percentagem de acelerador de presa Propriedades mecânicas e de impermeabilização de produto endurecido A realização de ensaios mecânicos relativos ao produto endurecido, após 28 dias, bem como a determinação do coeficiente de absorção de água por capilaridade, foi de acordo com os métodos indicados em [9]. Os resultados obtidos são apresentados nas tabelas 7 e 8, respectivamente, referentes à acção do ibovit e diformato de cálcio.

7 Tabela 7. Variação das propriedades mecânicas e de impermeabilização em função da percentagem de ibovit. R Ibovit (%) flexão R (MPa) Comp (MPa) E (MPa) MVA (kg/m 3 ) C (kg/m 2.s 1/2 ) Tabela 8. Variação das propriedades mecânicas e de impermeabilização em função da percentagem de diformato de cálcio. Diformato R flexão R cálcio (%) (MPa) Comp (MPa) E (MPa) MVA (kg/m 3 ) C (kg/m 2.s 1/2 ) DISCUSSÃO DE RESULTADOS Os resultados indicados nas tabelas 3 e 4, relativos à adição de agentes aceleradores de presa, apontam para reduções, de tempo, na ordem de 50-70% a 22ºC em relação à argamassa sem adjuvante. Portanto, é razoável admitir as vantagens que tais adições possam trazer a nível de rentabilidade de trabalho em obra especialmente no que é referente a processos de acabamento característicos destas argamassas como sejam o raspado, a casca de carvalho ou a carapinha [7]. Para ilustrar, para uma temperatura de 22ºC, uma equipa de 4-6 elementos poderá fazer, quase em simultâneo, a projecção da pasta, o alisamento da mesma e o acabamento raspado, se optar por uma percentagem de acelerador de presa na ordem de 1.5% do total da argamassa (que implica um inicio de presa na ordem de 2 horas); por outro lado, a mesma equipa poderá rentabilizar o seu trabalho para temperaturas inferiores, como no Inverno, pela adição destes agentes. A este

8 nível, portanto, a escolha da melhor estratégia passará por uma avaliação dos recursos humanos disponíveis, do custo dos adjuvantes e do tempo e recursos materiais investidos em obra. O estudo da figura 1 permite observar um decréscimo exponencial do tempo de presa em função da adição dos agentes aceleradores indicando em termos de cinética de reacção, a acção catalisadora destes materiais sobre a hidratação do cimento [10]. Adicionalmente, considerando alguns destes adjuvantes em pó, é possível aos fabricantes de argamassas o desenvolvimento de produtos com tempos de presa mais reduzidos promovendo maior rapidez de execução em obra. Por outro lado, os dados das tabelas 5 e 6, referentes aos resultados de retracção e perda massa, revelam uma forte dependência destes parâmetros em função da concentração do agente acelerador de presa. A retracção livre da argamassa, por exemplo, aumenta significativamente com o aumento de concentração do acelerador de presa, atingindo inclusive valores muito acima de 1.2mm/m, para dosagens de aditivo maiores que 0.5% implicando, em termos de classificação CSTB, uma argamassa com forte susceptibilidade à fendilhação [1,2]. Verifica-se ainda que a perda de massa diminui com a adição dos aceleradores de presa. Uma interpretação possível baseia-se no facto que o principal mecanismo responsável por este parâmetro, a libertação de água, se processa maioritariamente na fase de presa pelo que a sua medição, por ser realizada após 12 horas da preparação dos provetes, não contempla este processo no seu todo. Também as propriedades mecânicas são fortemente influenciadas pela adição dos agentes aceleradores de presa. A tabela 7 demonstra uma redução das resistências mecânicas com a adição de ibovit até uma percentagem de 0.75%, a partir da qual se observa um andamento contrário. Por outro lado, a tabela 8 indica, para o caso do diformato de cálcio, um decréscimo das resistências mecânicas, após 28 dias, em função do aumento da concentração do acelerador de presa até 0.75%, após o qual se observam valores mais constantes. Estas alterações sugerem que as estruturas formadas, mais rapidamente por acção destes agentes, resultam numa formação de cristais menos organizada conduzindo a mais pontos de fractura [11]. Esta hipótese, associada a maiores efeitos de retracção, conduz inevitavelmente a maiores riscos de fendilhação e destacamento das argamassas aplicadas em obra. Não obstante, é comum observar que argamassas aplicadas no Inverno, com maior probabilidade de adição destes agentes, sejam alvo de patologias associadas a fendilhação por retracção. A análise das mesmas tabelas indica, por último, que o coeficiente de absorção de água por capilaridade aumenta significativamente com o aumento de concentração dos agentes aceleradores de presa evidenciando, deste modo, uma menor capacidade de resistência à penetração de água. Note-se que as variações obtidas implicam alterações de classificação MERUC com a obtenção de argamassas, em alguns casos, com classificação C3 e, portanto, com reduzida capacidade de impermeabilização. 6. CONCLUSÕES A adição de agentes aceleradores de presa em argamassas de cimento, como revestimentos monocamada, revela-se como uma prática com inquestionável eficiência a nível de obra, dado a capacidade de reduzir os tempos de presa das argamassas e permitindo execuções mais rápidas dos trabalhos em obra. Este conceito é especialmente

9 importante em períodos de Inverno, com temperaturas baixas permitindo a execução de trabalhos, que de outro modo, não seriam possíveis de realizar em tempo útil. Por outro lado, a utilização sem controlo destes agentes tem implicações negativas sobre as propriedades dos materiais, especialmente sobre a retracção, as resistências mecânicas e a capacidade de impermeabilização. Assim, dosagens acima do recomendado, implicam riscos de fendilhação, por um lado, consequência do aumento de retracção e, por outro lado, da diminuição da coesão dos próprios materiais. Considerando estes dados, parece razoável assumir que a aplicação em obra destes adjuvantes constitui um risco e que tal, a ser tomado, deve ser alvo de vigilância dos fabricantes. A melhor solução passará, sobretudo, pela adição destes agentes no produto em fábrica, a partir de um estudo pormenorizado no sentido de uma correcta definição dos tempos de presa. Em qualquer dos casos, impõe-se, por parte dos fabricantes, a investigação adequada sobre o efeito destes agentes nas argamassas, no sentido da obtenção do perfeito conhecimento e domínio dos tempos de presa das mesmas. 7. BIBLIOGRAFIA [1] Curso de especialização sobre revestimentos de paredes. LNEC, Lisboa (1996). [2] Thomasson, F. Les enduits monocouches a base de liants hydrauliques. Paris, Unitecna France, Septembre [3] Justnes, H. and Nygaard, E.C. Technical calcium nitrate as set accelerator for cement pastes at low temperatures. Advances in Cement Research, 1996, 8, nº31, [4] Ramanchandran, V.S. Hydration of cement-role of triethanolamine. Cement and Concrete Research, 1976, 6, [5] Rixom, R and Mailvagan, N. Chemical admixtures for concrete. 3ª ed. (1999) E&FN Spon, London. [6] Certification CSTB des enduits monocouches d impermeabilisation, Classification MERUC. Cahiers du CSTB 1778, Juin [7] Le Guide weber, Saint Gobain weber, [8] Mcabe, W.L.; Smith, J.C.; Harriot,, P. Unit operations of chemical engineering. 5 th ed, McGraw Hill, New York, [9] Certification CSTB des enduits monocouches d impermeabilisation, Modalités d essais, Cahiers du CSTB , Juillet [10] Sotomayor, J. Cinética química. Lidel- Edições Técnicas, Lisboa, [11] Coutinho, A. S. Fabrico e propriedades do betão. Volume I, LNEC, 1973.