AVALIAÇÃO DE PROPRIEDADES DE ARGAMASSAS ESTABILIZADAS AO LONGO DO SEU TEMPO DE UTILIZAÇÃO

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1 AVALIAÇÃO DE PROPRIEDADES DE ARGAMASSAS ESTABILIZADAS AO LONGO DO SEU TEMPO DE UTILIZAÇÃO Daniel Tregnago Pagnussat UCS Universidade de Caxias do Sul Brasil Dalira Vidor UCS Universidade de Caxias do Sul País Brasil Angela Borges Masuero Universidade Federal do Rio Grande do Sul Brasil Resumo: O uso de argamassas estabilizadas através do uso de aditivos específicos que retardam a hidratação do cimento Portland, para aumentar o tempo de utilização das mesmas, ainda é uma técnica pouco disseminada no Brasil, carecendo estudos sobre suas propriedades nos estados fresco e endurecido. Assim, este trabalho tem por objetivo avaliar o comportamento de três diferentes argamassas estabilizadas, em comparação a uma argamassa de revestimento convencional. Os resultados indicam a manutenção propriedades das argamassas estabilizadas ao longo do seu tempo de utilização depende do tipo de argamassa utilizada. Palavras chave: argamassas; aditivos estabilizadores; trabalhabilidade; propriedades físicas. 1. INTRODUÇÃO A padronização e a industrialização de materiais e componentes para o setor da construção civil é um importante aspecto para a garantia de qualidade das edificações. No Brasil, em particular, o grande aumento do número de construções verificado nos últimos anos tem exigido cada vez mais por parte dos gestores um controle maior sobre os produtos e processos, algo nem sempre fácil de ser alcançado, face à grande variabilidade na produção de alguns insumos dentro do canteiro de obras. Mesmo que o mercado de argamassas industrializadas esteja consolidado, ainda é grande a utilização de argamassas moldadas in loco, através da mistura de aglomerantes (em geral cimento Portland e cal hidratada), agregados, água e eventualmente algum tipo de aditivo. O uso de argamassas estabilizadas abastecidas em silos, dosadas em central e entregues prontas no canteiro de obra é outra interessante alternativa para a padronização e garantida de homogeneidade de produção. Seu uso, no entanto, é muitíssimo pequeno no Brasil, ficando restrito a alguns mercados regionais bem específicos. Para possibilitar o fornecimento de grandes volumes de argamassa pronta às obras, faz-se necessário, dentre

2 outros fatores, retardar o início da pega, bem como de garantir a manutenção da trabalhabilidade durante seu tempo de utilização. Para isto, destaca-se o uso de aditivos estabilizadores específicos, que retardam a hidratação do cimento Portland durante um período pré-estabelecido. Como regra geral, aditivos ou adições devem sempre ser empregados após uma avaliação criteriosa, devendo ser feito um balanço entre as vantagens e desvantagens advindas de seu emprego[1]. As principais características das argamassas fazem referência direta às funções que estas devem desempenhar. Segundo Cincotto et al. [2], deve-se esperar que as argamassas cumpram determinados requisitos de acordo com o estado em que se encontram, no período da preparação, no qual a argamassa se encontra em estado fresco, e no período após a aplicação, desde o seu endurecimento até o período de uso da edificação, onde o material encontra-se em estado endurecido. Na tabela 01 estão apresentadas as propriedades esperadas nos dois estados: Tabela 01 Propriedades esperadas das argamassas nos estados fresco e endurecido ESTADO FRESCO Consistência e manutenção de consistência Coesão Tixotropia Plasticidade Retenção de água Conteúdo de ar incorporado Adesão inicial Trabalhabilidade ESTADO ENDURECIDO Resistência mecânica Resistência a ataques químicos Capacidade de deformação Retração Aderência Condutividade térmica Resistência ao congelamento Permeabilidade (Fonte: Adaptado de Cincotto et al.[2]) Segundo Bauer [3], argamassas devem apresentar plasticidade para se deformar no momento do lançamento e da aplicação sobre a superfície do substrato, fluidez para envolver a rugosidade do substrato, e retenção de água para facilitar sua aplicação. Entende-se, portanto, que a plasticidade e a consistência adequadas são as propriedades relacionadas ao parâmetro de trabalhabilidade necessário ao uso deste tipo de material. Além disso, diversos autores [1] [3] [4] reiteram também as propriedades no estado endurecido, tais como capacidade de absorver deformações, aderência e resistência mecânica como fundamentais para garantir o desempenho e a vida útil de elementos à base de argamassas. Dentro deste cenário, este trabalho tem por objetivo avaliar três diferentes argamassas estabilizadas a partir do uso de aditivos retardadores de hidratação do cimento Portland, comparativamente à uma argamassa convencional de cimento, cal hidratada e areia, quanto à manutenção de algumas de suas propriedades ao longo do tempo, em função do seu tempo de estabilização.

3 2. PROGRAMA EXPERIMENTAL Para a execução deste trabalho, foi definido um planejamento experimental, o qual está descrito suscintamente a seguir. Os experimentos foram executados no Laboratório de Tecnologia Construtiva da Universidade de Caxias do Sul, laboratório certificado pela ISO/IEC [5], onde foram definidos os ensaios realizados, tendo como base normas técnicas brasileiras específicas [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12]. Os dados referentes a estes ensaios foram organizados nas tabelas e figuras descritas no capítulo de resultados e posteriormente analisados. 2.1 Materiais utilizados Para a realização dos ensaios foram utilizados os materiais abaixo descritos. Como aglomerantes, foram utilizados cimento Portland Pozolânico CP IV 32, com até 40% de substituição por cinza volante, classificado segundo a NBR 5736 [13], e para a argamassa de referência também a cal hidratada CH-II, classificada segundo a NBR 7175 [14]. Como agregados miúdos, foram utilizadas diferentes tipos de areias, conforme cada grupo de argamassas estudadas. A classificação das areias utilizadas no estudo constam nas tabelas 02 e 3. Tabela 02 Classificação das areias utilizadas no estudo experimental Tipo/procedência Areia quartzosa de rio Areia quartzosa de rio Areia quartzosa de cava Areia de britagem de basalto Características das areias utilizadas Classificação do agregado Módulo de Finura [6] Dimensão Máxima Característica em mm [6] Areia média 2,85 2,4 Areia média fina 1,29 1,2 Areia fina 1,04 0,6 Areia média grossa 3,12 4,8 Foram utilizados também para conformação das argamassas, água de abastecimento local e dois diferentes tipos de aditivos, fornecidos por um fabricante internacional de produtos químicos para concretos e argamassas: um aditivo estabilizador de hidratação do cimento Portland e outro aditivo incorporador de ar, à base de polioxietileno alcalino e de outros compostos de síntese hidrocarbonados. Por questões comerciais, o fabricante não disponibilizou maiores informações técnicas destes aditivos.

4 Peneiras (mm) Tabela 03 Granulometria das areias utilizadas no estudo experimental AGREGADOS MIÚDOS UTILIZADOS Areia fina Areia média fina Areia média % % % Acumulada Acumulada Acumulada Areia média grossa % Acumulada 4, , , , , , , Fundo TOTAL Proporcionamento das argamassas O proporcionamento das argamassas foi estabelecido a partir de um estudo piloto realizado anteriormente pelo fabricante de aditivos em conjunto com o laboratório de pesquisa deste trabalho, onde foi fixado um consumo de 220 kg/m³ de cimento para todas as argamassas estabilizadas, o que resultou em um proporcinamento de 1: 5,97 (aglomerante/agregado, em massa). A relação a/c foi mantida constante em 1,00. Foram, então, produzidas três diferentes argamassas estabilizadas, utilizando-se as areias média fina ( Arg.- traço 01 ), média ( Arg.- traço 02 ) e uma composição de 50% de areia de britagem (média grossa) e 50% areia fina ( Arg.- traço 03 ), materiais estes descritos anteriormente na tabela 02. As duas primeiras areias constituíam-se em amostras comumente utilizadas regionalmente para a produção de argamassas de revestimento/assentamento, ao passo que a composição de 50% de areia fina e 50% de areia média grossa oriunda de britagem de basalto teve por objetivo adequar a curva granulométrica da areia de britagem, comumente utilizada em concretos na região sul do Brasil (onde foi desenvolvido este estudo), visando sua utilização também para a produção de argamassas. Os aditivos utilizados foram dosados a partir das especificações do fabricante e do estudo piloto realizado, resultando em um teor (em relação a massa de cimento) de 0,4% de aditivo incorporador de ar e 0,9% de aditivo retardador de hidratação. Além dessas argamassas, foi produzida uma argamassa convencional (não estabilizada) para comparação com as demais, tendo sido estabelecido um traço de uso comum em obra de 1:1:6 em volume (areia seca, posteriormente desdobrado em massa em laboratório), chamada Arg.-traço 04.

5 2.2 Produção das argamassas e ensaios realizados As argamassas foram produzidas em uma betoneira de eixo inclinado, com capacidade de máxima de 120 litros. Após a produção das mesmas, estas foram acondicionadas em recipientes como os ilustrados na figura 01, sempre com uma lâmina de água sobre sua superfície, conforme orientação do fabricante de aditivos, onde permaneceram durante um período de 30 horas (ou até o momento que não se encontravam mais estabilizadas, prejudicando sua utilização), sendo retiradas amostras periodicamente para a realização dos ensaios de caracterização. Para os ensaios no estado fresco foram retiradas amostras com 0, 1, 2, 3,4, 6, 8, 10, 24 e 30 horas. Para os ensaios no estado endurecido, foram moldados corpos-de-prova imediatamente após a produção das argamassas (0 hrs) e após 30 hrs, nas argamassas que ainda encontravam-se estabilizadas, ou seja, com condições de trabalhabilidade e uso. Figura 01 Amostras das argamassas ensaiadas: (a)argamassa traço 01; (b) argamassa traço 02 (a) (b) Os ensaios realizados no estado fresco incluíram a determinação do índice de consistência [8] e densidade de massa no estado fresco [9], ao passo que os ensaios no estado endurecido foram os de absorção de água por capilaridade [10], densidade de massa no estado endurecido [11], resistência à tração e à compressão [12]. 3. RESULTADOS Este capítulo descreve os resultados obtidos a partir do programa experimental. 3.1 Resultados dos ensaios no estado fresco A seguir, na tabela 04 e na figura 02 encontram-se os resultados obtidos no ensaio de índice de consistência, realizado conforme recomendações da NBR [8]. Observa-se que as argamassas 1, 2 e 3 apresentaram pequenas variações de consistência nas primeiras 10 horas. Passadas 24 horas da produção, as amostras dos traços 01 e 02 ainda apresentavam boa trabalhabilidade, embora já houvesse queda no índice de consistência. Já a argamassa 3 apresentou queda ainda mais expressiva de trabalhabilidade entre a 10ª e 24ª hora após sua produção, de modo que já não reunia mais condições de ser conformada, em um claro indicativo de que o aditivo estabilizador já não conseguiu manter as reações de hidratação do cimento inibidas. Na figura 03 podem ser observadas duas amostras após 24 horas de ensaio, ainda com trabalhabilidade adequada para uso.

6 Tempo de produção da argamassa Tabela 04 Índice de Consistência médio ao longo do tempo das argamassas estudadas ÍNDICE DE CONSISTÊNCIA (mm) Arg. - Traço 01 Arg. - Traço 02 Arg. - Traço 03 Arg. - Traço 04 0hr 257, hr ,5 252, hs ,5 247,5 192,5 3hs 252,5 212,5 237,5 172,5 4hs 242, , hs 232,5 207,5 227, hs 247,5 197,5 217,5-10hs 237,5 212,5 182,5-24hs 217, hs 182,5 182,5 - - Figura 02 Influência do tempo na perda de consistência das argamassas estudadas

7 Figura 03 Aspecto das argamassas após 24 horas da sua produção(a) argamassa - traço 01; (b) argamassa - traço 02 Nota-se que as argamassas dos dois primeiros traços mantiveram sua consistência por um período maior que as amostras dos traços 03 e 04. Enquanto as duas primeiras amostras tiveram queda expressiva na trabalhabilidade após 30 horas, a argamassa de traço 03, embora tenha partido de um espalhamento inicial maior, já não apresentava mais condições de trabalho passadas 10 horas do momento de produção. Na figura 04, é possível observar a medição do espalhamento desta amostra nos dois momentos citados. Na composição deste traço foi utilizada a areia de britagem e a areia fina. Notou-se que, apesar desta amostra ter recebido a mesma quantidade de aditivo dos dois primeiros traços, o desempenho foi menor do que o observado nas anteriores. Isto se deve possivelmente à compatibilidade entre os aditivos e a granulometria dos agregados utilizados, bem como ao fato de que a areia de britagem possui mais de 12% de material pulverulento em sua composição, o que pode estar prejudicando o desempenho da argamassa produzida com ela. Figura 04 - (a) Argamassa 03 após sua produção; (b) Argamassa 03 após 10 horas de produção A amostra produzida a partir do traço 04, conforme esperado, perdeu consideravelmente a trabalhabiliade após 3 horas, sendo que após 6 horas de produção, já não era mais possível realizar o ensaio de consistência. Cabe salientar que uma argamassa sem aditivos tem seu tempo de utilização restrito entre 2,5 à 3 horas após a produção, equivalente ao tempo de início de pega do cimento. Na figura a seguir, podem ser observados os aspectos da amostra durante a realização do ensaio.

8 Figura 05 - (a) traço 04 após 0 horas; (b) traço 04 após 3 horas; (b) traço 04 após 6 horas Observou-se que a granulometria da areia média fina da argamassa 01, associada aos aditivos, influenciou de maneira benéfica na trabalhabilidade da argamassa produzida. A argamassa obtida a partir da areia média utilizada no proporcionamento 02 apresentou um desempenho semelhante ao primeiro, porém, perdeu a trabalhabilidade mais rapidamente. Destaca-se ainda que no manuseio das amostras, durante a execução do ensaio, foi observado que a argamassa 01 apresentava um aspecto mais homogêneo, ao passo que a argamassa 02 apresentava um aspecto mais áspero, em função de sua granulometria. Na sequência, as tabelas 05e 06 ilustram os resultados dos ensaios de densidade de massa no estado fresco e de ar incorporado, este último calculado a partir do ensaio de densidade de massa, através das prescrições da NBR [9]. Tabela 05 Resultados do ensaio de densidade de massa DENSIDADE DE MASSA NO ESTADO FRESCO (kg/m³) Tempo Traço 01 Traço 02 Traço 03 Traço 04 0hr hr hs hs hs hs hs hs hs hs

9 Tabela 06 Resultados do ensaio de teor de ar incorporado TEOR DE AR INCORPORADO (%) Tempo Traço 01 Traço 02 Traço 03 Traço 04 0hr 9,82 8,23 2,79 1,98 1hr 7,30 5,34 2,86 1,61 2hs 6,00 5,20 2,90 1,72 3hs 6,55 5,52 2,78 2,63 4hs 5,78 6,36 2,86 0,40 6hs 7,13 6,55 2,80-8hs 7,73 5,92 2,24-10hs 7,68 4,89 0,84-24hs 5,26 4, hs 4,83 5, Com base nos dados obtidos, foi possível observar que de forma geral, a argamassa do traço 01 apresentou densidade de massa menor que as demais, ou seja, a quantidade de ar incorporado foi maior. A argamassa produzida a partir do traço 02 apresentou valores de densidade de massa mais altos que a primeira, e consequentemente menor quantidade de ar incorporado à mistura. Observa-se também que a argamassa produzida a partir do traço 03, apresentou uma densidade de massa maior que as duas primeiras amostras, incorporando uma quantidade muito pequena de ar. O comportamento desta amostra foi semelhante ao comportamento do traço 04, onde não foi utilizado nenhum aditivo. Pode-se dizer que este é mais um indicativo, assim como os visto no ensaio de consistência, de que a argamassa do traço 03 não apresentou boa compatibilidade com os aditivos utilizados, possivelmente em função da sua granulometria. É importante salientar também que a quantidade de ar incorporado ficou abaixo do esperado para todos os traços. Isso se deve possivelmente ao tempo e à sequência de colocação dos aditivos à mistura, que talvez não tenham sido feitos de forma otimizada. Os mesmos foram inseridos praticamente em sequência, sendo que o fabricante indicou, posteriormente, que o ideal seria inserir o aditivo incorporador de ar e misturá-lo minutos antes da inserção do aditivo retardador. 3.2 Resultados dos ensaios no estado endurecido A tabela 07 ilustra os resultados do ensaio de absorção por capilaridade. Na comparação feita entre os corpos-de-prova moldados a partir da mesma argamassa, tanto no traço 01, quanto no traço 02, não foram identificadas diferenças significativas na quantidade de água absorvida pelos corpos-de-prova moldados logo após o preparo em relação aos moldados após 30 horas. Esta comparação não foi realizada para as amostras dos traços 03 e 04, uma vez que não foi possível moldar os corpos-de-prova às 30 horas, pois estas já não apresentavam mais condições de trabalho.

10 Tabela 06 absorção de água por capilaridade ABSORÇÃO DE ÁGUA POR CAPILARIDADE (%) Arg. - Traço 01-0hs Arg. - Traço 01-30hs Arg. - Traço 02 Arg. - Traço 02-30hs Arg - Traço 03 Arg - Traço 04 Absorção aos 10 min. 0,48 0,54 0,33 0,60 0,70 1,21 Absorção aos 90 min. 1,10 1,18 0,64 0,97 1,46 2,70 A tabela 07 ilustra os resultados de densidade de massa no estado endurecido. Tabela 02 - ensaio de determinação da densidade de massa no estado endurecido DENSIDADE DE MASSA APARENTE NO ESTADO ENDURECIDO Traço 01 Traço 01-30hs Traço 02 Traço 02-30hs Traço 03 Traço 04 Kg/m³ Percebe-se o aumento da densidade de massa, quando se compara os corpos-de-prova moldados logo após o preparo, em relação aos corpos moldados após 30 horas de produção das argamassas, comportamento observado nas argamassas 01 e 02. Pode-se dizer que este é mais um indicativo de que as argamassas de fato perderam parte do ar incorporado pelo aditivo entre o momento da produção e às 30 horas. Este fato pôde ser comprovado também na análise do ensaio de teor de ar incorporado no estado fresco descrito anteriormente, onde os valores obtidos foram compatíveis com a queda de trabalhabilidade dos traços 01 e 02, indicado no índice de consistência durante o período entre 24 e 30 horas. Contudo, essa perda não alterou de forma considerável as argamassas estabilizadas, que permaneceram com boas condições de moldabilidade. Interessante notar, contudo, que este aumento da densidade de massa no estado endurecido não teve efeito sobre a absorção de água por capilaridade, descrita anteriormente. A seguir, nas figuras 06 e 07, podem ser observados os resultados obtidos no ensaios de resistência à tração na flexão e compressão. Figuras 06 e 07 - Ensaios de resistência à tração e compressão das argamassas Percebe-se que os valores encontrados foram bem elevados. Além disso, os corpos-deprova das argamassas 01 e 02 moldados logo após o preparo, apresentam resistência

11 levemente superior aos de mesmo traço moldados após 30 horas, o que em um primeiro momento, face aos resultados de densidade de massa no estado endurecido, não seria o esperado. Uma possível causa, que demandaria investigação, seria verificar se o aditivo estabilizador, apesar de retardar as reações de hidratação, não está permitindo que uma pequena parte do cimento esteja reagindo, mesmo durante o tempo de manutenção da trabalhabilidade da argamassa nas primeiras 24 horas, prejudicando a formação da resistência final. Porém, uma vez que ainda não foram realizadas análises estatísticas dos dados, tampouco estudos mais aprofundados sobre o tema, não é possível afirmar a ocorrência de queda significativa de resistência ao longo do tempo, sendo necessário, portanto, maiores estudos para verificação deste comportamento. 4. Considerações Finais Através deste estudo foi possível verificar como algumas das propriedades de argamassas que utilizam aditivos estabilizadores de hidratação se comportam, ao longo deste tempo de estabilização para manutenção da trabalhabilidade. Pode-se perceber que é notável a interação entre o tipo e a granulometria dos agregados utilizados no desempenho dos aditivos incorporadores de ar e estabilizadores de hidratação. De forma geral, a manutenção da trabalhabilidade pode ser alcançada com o uso deste aditivos. Todavia, é preciso estudar mais profundamente como o desempenho das argamassas será afetado em outras propriedades, ao longo do tempo, com o uso de tais aditivos, não só nos ensaios aqui propostos, mas também em outros como por exemplo em ensaios de aderência à tração de revestimentos de argamassa de paredes e tetos. 5. Agradecimentos Os autores agradecem à empresa de aditivos químicos para construção civil que forneceu as amostras para a realização deste trabalho. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS [1] RECENA, Fernando Antonio Piazza. Conhecendo Argamassa. Porto Alegre: EDIPUCRS, [2] CINCOTTO, Maria Alba; SILVA, Maria Angélica Covelo; CASCUDO, Helena Caresek. Argamassas de revestimento: características, propriedade e métodos de ensaio São Paulo: Instituto de Pesquisas Tecnológicas, [3] BAUER, Elton (Editor). Revestimentos de argamassa: características e peculiaridades. Brasília: LEM-UnB; Sinduscon, [4] BAÍA, Luciana Leone Maciel; SABBATINI, Fernando Henrique. Projeto e execução de revestimento de argamassa. São Paulo: O Nome da Rosa, [5] ABNT - ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR ISO/IEC Requisitos gerais para competência de laboratórios de ensaio e calibração. Rio de Janeiro, [6] ABNT - ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Agregados Determinação da composição granulométrica. NBR NM 248. Rio de Janeiro: ABNT, 2003.

12 [7] ABNT - ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Agregados - Terminologia. NBR Rio de Janeiro: ABNT, 2.ed. / [8] ABNT - ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Argamassa para assentamento e revestimento de paredes e tetos Preparo da mistura e determinação do índice de consistência. NBR Rio de Janeiro: ABNT, [9] ABNT - ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Argamassa para assentamento e revestimento de paredes e tetos Determinação da densidade de massa e do teor de ar incorporado. NBR Rio de Janeiro: ABNT, 2.ed. / [10] ABNT - ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Argamassa para assentamento e revestimento de paredes e tetos - Determinação da absorção de água por capilaridade e do coeficiente de capilaridade. NBR Rio de Janeiro: ABNT, [11] ABNT - ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Argamassa para assentamento e revestimento de paredes e tetos Determinação da densidade de massa aparente no estado endurecido. NBR Rio de Janeiro: ABNT, 2.ed. / [12] ABNT - ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Argamassa para assentamento e revestimento de paredes e tetos Determinação da resistência à tração na flexão e à compressão. NBR Rio de Janeiro: ABNT, 2.ed. / [13] ABNT - ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Cimento Portland pozolànico. NBR Rio de Janeiro: ABNT, Versão corrigida, [14] ABNT - ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Cal hidratada para argamassas Requisitos. NBR Rio de Janeiro: ABNT, 2003.