Influência de parâmetros associados à prática da colagem de cerâmica nas propriedades de aderência de cimentos-cola

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1 Influência de parâmetros associados à prática da colagem de cerâmica nas propriedades de aderência de cimentos-cola Pedro Sequeira Saint Gobain Weber Cimenfix Sara Lacerda Saint Gobain Weber Cimenfix Luis Silva Saint Gobain Weber Cimenfix Resumo: Com o objectivo de estudar a influência de parâmetros associados à colagem de cerâmica, estudaram-se cimentos-cola que, segundo a norma EN 12004:2001/A1, se podem classificar tipicamente como sendo das classes C1 e C2. Os parâmetros considerados foram a porosidade da peça cerâmica e a acção das temperaturas elevadas. Relativamente ao primeiro parâmetro, estudou-se a sua influência em função do tempo aberto para cada argamassa. A análise consistiu na determinação da aderência por tracção perpendicular, após 28 dias de cura, de acordo com a EN Os resultados experimentais são indicadores da forte influência que estes parâmetros têm sobre a aderência das argamassas estudadas e, em última análise, reveladores da importância da escolha de um cimento-cola em função dos requisitos de obra e das reais capacidades de cada argamassa. Palavras-chave: Aderência; porosidade; temperaturas elevadas; norma EN INTRODUÇÃO No contexto europeu, Portugal tem sido, desde o século XVI, o país que mais tem usado revestimento cerâmico em fachadas, especialmente pela contribuição que estes materiais trazem no que respeita à valorização dos edifícios, pela durabilidade, vasta funcionalidade e agradável efeito estético [1,2]. Por tudo isto, assistiu-se a um grande desenvolvimento da indústria cerâmica e dos processos de fixação dos ladrilhos cerâmicos. Contudo, as exigências de fixação tornaram-se progressivamente mais exigentes o que implica, no mínimo, um acompanhamento à mesma velocidade, dos sistemas de fixação, caso contrário, o resultado pode ser o aparecimento sucessivo de patologias associadas ao destacamento das peças cerâmicas [3,4,5]. A observação em obra revela que o desempenho dos cimentos-cola é, normalmente, avaliado no momento da aplicação. Em obra, um adesivo é, frequentemente, avaliado pelo

2 seu custo, pelo seu tempo de manuseamento em pasta e pela capacidade de colar à ferramenta. No entanto, embora se devam considerar como parâmetros imprescindíveis à arte de bem aplicar cerâmica, não deverão ser limitativos na escolha de um material apropriado para uma determinada solicitação. Considerando este desfasamento, nos últimos anos têm-se criado mecanismos que ajudem, por um lado, os fabricantes de argamassas a formular com maior rigor e, por outro lado, o aplicador a escolher o material adequado para cada solicitação. Assim, numa primeira fase, foi desenvolvida uma metodologia de ensaios, a norma europeia EN 12004, por forma a assegurar uma comparação fidedigna de materiais e, numa segunda fase, a partir da utilização destes métodos normativos, a obrigatoriedade de marcação CE ao qual é adjacente um certificado de garantia ao cliente final [6]. Com base nestes métodos de avaliação, todos os intervenientes na construção adquirem mais valias neste processo: aos fabricantes, importa conhecer os parâmetros mais influentes na degradação dos materiais de forma a melhorarem progressivamente a resistência a tais [7]; aos fornecedores e clientes (utilizadores, projectistas e outros) um maior grau de selecção. Neste enquadramento, este trabalho tem por objectivo estudar factores capazes de afectar a prestação de um cimento-cola aplicado numa fachada. Assim, estuda-se a influência da porosidade da peça cerâmica e da temperatura, dois parâmetros muito próprios na colagem numa fachada. O primeiro, por apresentar as tendências sobre a aplicação de materiais de muito baixa porosidade e, o segundo, por ser indissociável ao próprio processo. O estudo é feito sobre produtos colocados no mercado, perfeitamente identificados pela marcação CE, e demonstrará a importância do processo de selecção da argamassa em função da solicitação. 2. DESCRIÇÃO DOS MATERIAIS USADOS A descrição adoptada para a caracterização dos materiais avaliados corresponde à indicada nos sacos e é relativa aos dados para marcação CE. Por questões óbvias de discrição, os materiais serão definidos pelas letras A, B e C. A tabela 1 apresenta a caracterização, segundo as declarações de conformidade, para cada material: Tabela 1. Correspondência entre o produto avaliado e a classificação indicada na declaração de conformidade (PND: parâmetro não determinado). Produto Classificação A C1 (após calor:pnd) B C1TE C C2TE Os ensaios foram realizados sobre placas de betão da marca Antonniazzi com um grau de absorção no intervalo ml, de acordo com a norma de ensaio EN Usaram-se ladrilhos cerâmicos com 25cm 2 de área e com absorção de água de 0.20% (Wincklemans), 1.94% (Cinca) e 16% (Aleluia). Todas as peças usadas apresentaram uma

3 superfície de aderência perfeitamente plana. Em todos os casos, foram confirmados estes valores por realização do ensaio preconizado por [8]. 3. ENSAIOS REALIZADOS 3.1 Lista de ensaios Para a caracterização do comportamento dos cimentos-cola indicados, procedeu-se exclusivamente à determinação da aderência por tracção perpendicular. Numa primeira fase, fez-se a caracterização, de acordo com os ensaios da norma EN 12004, de forma a garantir a conformidade do material do saco com o descrito na declaração de conformidade do mesmo. Numa segunda fase, procedeu-se ao estudo dos parâmetros indicados abaixo, o que implicou algumas alterações relativamente à mesma norma Parâmetros considerados Os parâmetros avaliados foram a porosidade da peça cerâmica e a acção das temperaturas elevadas. A variação destes parâmetros foi considerando as situações mais usuais na aplicação real. No caso da porosidade da peça cerâmica, fez-se a variação para 0.20, 1.94 e 16%. Adicionalmente, o estudo consistiu na determinação da aderência por tracção perpendicular em função do tempo de espera para colocação das peças cerâmicas, a saber, 5, 10, 15, 20, 30 e 40. No caso em que os parâmetros são, simultaneamente, 16% e 30, tem-se o equivalente ao ensaio da norma EN 1346, referente à determinação do tempo aberto alongado de um cimento-cola; adicionalmente, no caso em que se conjugam, simultaneamente, 0.20% e 5, tem-se o equivalente ao ensaio EN 1348 que determina a aderência inicial de um cimento-cola. Relativamente à acção das temperaturas elevadas, fez-se o estudo segundo o seguinte método: 14 dias (22ºC)+ 14dias (T=x)+ 1 dia (22ºC), onde x= 22ºC; 50ºC; 70ºC; 100ºC; 200ºC. No caso em que x=70ºc tem-se o equivalente à norma EN1348 que determina a acção da temperatura sobre a aderência de um cimento-cola uma vez que, neste caso, o ensaio foi executado apenas com peças de absorção de 0.2%. Por último, fez-se a determinação da aderência a quente, isto é, sem o dia de arrefecimento indicado acima. 4. RESULTADOS 4.1. Propriedades dos substratos e dos ladrilhos cerâmicos A tabela 2 apresenta os resultados obtidos relativamente à determinação de absorção de água do substrato usado e das peças cerâmicas utilizadas. Tabela 2. Resultados de absorção de água para o substrato e ladrilhos utilizados. Material Substracto Antoniazzi Ladrilho wincklemans Ladrilho CINCA Ladrilho ALELUIA Absorção segundo EN1323 (cm 3 ) Absorção segundo [8] (%)

4 4.2. Aplicação dos ensaios da norma requeridos para marcação CE Os ensaios foram realizados segundo o preconizado pelas normas EN 1346 e EN Na tabela 3, apresentam-se os resultados obtidos relativamente à aderência inicial, após acção do calor, após imersão em água, após ciclos gelo-degelo e avaliação do tempo aberto das argamassas. Tabela 3. Resultados obtidos para a determinação da aderência inicial, tempo aberto, após acção do calor, após imersão e após ciclos gelo-degelo. Aderência (N/mm 2 ) Produto A Produto B Produto C Inicial (28 dias) Tempo aberto (30 ) Acção calor Após imersão Após gelo-degelo Variação da porosidade da peça cerâmica A variação deste parâmetro foi realizada apenas para os produtos A e C. A determinação dos valores de aderência foi de acordo com o método preconizado pela norma EN 1346, com a variação do tempo de espera para colocação das peças cerâmicas e em função de diferentes porosidades. Os resultados obtidos estão indicados nas tabelas 4 e 5, respectivamente, referentes aos produtos A e C. Tabela 4. Resultados relativos à aderência por tracção perpendicular (N/mm 2 ), para o produto A, em função da porosidade da peça cerâmica e do tempo de espera para aplicação. Porosidade (%) Tempo (min) Tabela 5. Resultados relativos à aderência por tracção perpendicular (N/mm 2 ), para o produto C, em função da porosidade da peça cerâmica e do tempo de espera para aplicação. Porosidade (%) Tempo (min) A figura 1 representa a variação dos valores de aderência por tracção perpendicular, em função do tempo e da porosidade, respectivamente, para o produto A e produto C.

5 Para cada caso, considera-se o valor de 0.5 N/mm 2 como o mínimo admissível por se entender que, abaixo desta medida, o sistema não será capaz de realizar, nas condições mínimas de segurança, uma fixação aceitável [7,9]. Aderência (N/mm 2 ) 1,3 1,2 1,1 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 P=0.20% P=1.94% P=16.0% Aderência (N/mm 2 ) 2,6 2,4 2,2 2,0 1,8 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 P=0.20% P=1.94% P=16.0% 0,2 0,6 0,1 Produto A 0, Tempo (min) 0,4 Produto C 0, Tempo (min) Figura 1. Variação da aderência em função da porosidade da peça cerâmica e do tempo, para os produtos A e C Efeito das temperaturas elevadas Na tabela 6 e figura 2, apresenta-se a variação dos valores de aderência por tracção perpendicular, para os produtos A, B e C, em função da temperatura de sujeição dos provetes. Por outro lado, a tabela 7 apresenta os resultados relativos à medição no estado quente, isto é, com a determinação da aderência logo após a saída da estufa (este ensaio foi realizado apenas para uma temperatura de 70ºC). Tabela 6. Resultados relativos à aderência, para os produtos A, B e C, em função da temperatura de cura dos provetes. Temperatura (ºC) Produto A Produto B Produto C Tabela 7. Resultados relativos à aderência após saída de estufa a 70ºC (estado quente), para os produtos A, B e C. Produto Produto A Produto B Produto C Aderência (N/mm 2 )

6 2,5 Produto A Produto B Produto C 2,0 Aderência (N/mm 2 ) 1,5 1,0 0,5 0, Temperatura (ºC) Figura 2. Variação da aderência em função da temperatura de exposição dos provetes, relativamente aos produtos A, B e C. 5. DISCUSSÃO DE RESULTADOS Os dados da tabela 2 confirmam a homogeneidade dos valores de absorção de água para os diferentes acessórios usados na determinação da aderência. De facto, trata-se de uma condição indispensável para a obtenção de resultados com maior fiabilidade de interpretação considerando que trabalhos em paralelo têm demonstrado a influência que estes parâmetros podem apresentar sobre a repetibilidade e reprodutibilidade de resultados [10]. Adicionalmente, os dados da tabela 3 confirmam o indicado pelas respectivas declarações de conformidade dos produtos em análise. A partir da análise das tabelas 4 e 5, observa-se que o valor da aderência decresce em função do tempo de espera para aplicação do ladrilho cerâmico. O decréscimo é observado para qualquer porosidade estudada. Pela análise da figura 1, verifica-se que os valores obtidos, relativamente ao produto A, revelam maior proximidade entre os ladrilhos com porosidades de 1.94% e 16%. Por outro lado, no que se refere ao produto C, tal tendência de aproximação é observada apenas até um tempo de 15 minutos, instante a partir do qual, se observa maior proximidade de valores entre porosidades de 0.20% e 1.94%. Em adição, verifica-se, para os dois produtos, maior proximidade de valores, para todos os graus de porosidade, a partir do instante igual a 30 minutos. Considerando os limites mínimos de aderência, razoáveis de aceitação de colagem em fachada, observa-se que o produto A apresenta graves deficiências a partir do intervalo de tempo [15-20 ] por apresentar valores claramente abaixo de 0.5N/mm 2, mesmo para peças cerâmicas de elevada absorção. Por outro lado, o produto C apresenta, para qualquer grau de porosidade, um tempo aceitável de aplicação até 30 minutos.

7 Estes valores dão evidência de que o produto C apresenta, no que se refere ao tempo disponível para trabalhar em obra, maiores probabilidades de sucesso na realização do processo de fixação. A temperatura de ensaio apresenta-se, segundo a análise das tabelas 6 e 7, como factor preponderante no resultado final de aderência. Esta preponderância toma mais impacto se consideramos que uma fachada é uma zona exposta ao exterior e, portanto, em permanente contacto com os raios solares. Alguns estudos indicam que a temperatura de uma fachada pode atingir temperaturas acima de 70ºC [11], pelo que o conhecimento do comportamento dos materiais a estas solicitações é de vital importância para um correcto desempenho dos mesmos. Assim, pela análise da tabela 6 e figura 2, verifica-se que o produto A é fortemente afectado pela sujeição a temperaturas acima dos 22ºC, sugerindo que a ligação que lhe é característica é predominantemente hidráulica. De facto, temperaturas acima de 50ºC implicam valores de aderência muito reduzidos perdendo, deste modo, qualquer garantia de sucesso na colagem de peças de porosidade inferior a 5% em fachadas. Por outro lado, os produtos B e C apresentam significativos valores de aderência após exposição a temperaturas até 100ºC sugerindo ligações químicas, fornecidas por polímeros, em complemento com ligações hidráulicas próprias do cimento. Adicionalmente, verifica-se que os valores de aderência inclusive aumentam em função da temperatura, até valores de 70ºC. Contudo, para temperaturas superiores, observa-se uma diminuição das aderências, evidenciando a degradação progressiva do material polimérico até se atingir a sua extinção, indicada pelos resultados obtidos a 200ºC, onde tais adquirem grandezas semelhantes ao produto A. Os dados apresentados na tabela 7, indicam que temperaturas até 70ºC não degradam o polímero. Antes, dever-lhe-ão alterar o seu estado físico, uma vez que se observam valores de aderência inferiores aos valores obtidos após arrefecimento (tabela 6), evidenciando um comportamento termo-plástico da resina [12]. Portanto, considerando este parâmetro, relativo à acção de temperaturas elevadas, os produtos B e C apresentamse como materiais com bom comportamento, sendo, deste modo, opção de escolha para um trabalho correcto em fachada. 6. CONCLUSÕES Os resultados obtidos reflectem uma clara inadaptação, para a colagem em fachadas, do produto A. Na base desta afirmação estão a sua incapacidade de resistir a temperaturas na ordem dos 70ºC e na apresentação de um tempo aberto, após 30, muito baixo. Adicionalmente, a colagem de peças com maior grau de exigência, como porosidades mais baixas, revelou-se bastante inaceitável considerando o nível de resultados obtidos. Por outro lado, o produto B foi apenas avaliado na sua resistência às temperaturas elevadas onde os resultados obtidos são aceitáveis para a colagem em fachadas. Porém, os dados relativos à marcação CE revelam alguma preocupação no que se refere aos valores obtidos após imersão em água, pelo que a sua utilização em fachadas deverá ser alvo de estudos mais detalhados. Por último, o produto C, no que respeita aos parâmetros considerados, revela-se como uma opção viável para a aplicação em fachadas, em primeiro por se compatibilizar com todas as peças cerâmicas estudadas, de diferentes porosidades, em segundo por apresentar muito boa resistência à acção de temperaturas elevadas, em terceiro por apresentar um tempo aberto acima de 30 e, finalmente, por apresentar um conjunto de valores no que

8 respeita as outras propriedades da norma, acima dos limites mínimos estabelecidos pela mesma. Esta sequência de testes e avaliação de parâmetros deve representar a base de uma metodologia para aplicação correcta e segura de cerâmica em fachadas. Não obstante, outros parâmetros são imperativos de análise, entre os quais: 1. A resistência a temperaturas baixas; 2. A durabilidade dos sistemas; 3. O enquadramento da obra/fachada no que respeita a situações particulares (tensões existentes; tipo e frequência de solicitações; exposição solar; etc.); 4. Dimensões, forma, rugosidade da superfície de aderência e outras propriedades dos materiais cerâmicos; 5. A relação com as juntas; 6. O grau de deformação ou flexibilidade exigido. A análise destas condicionantes implica necessariamente todos os envolvidos no processo de execução da fachada. No entanto, realcem-se os dois primeiros itens, que dependem da responsabilidade de fabricantes, e que constituem exemplos da necessidade de maior investimento na investigação sobre o comportamento dos materiais de forma a diminuir, sobretudo, erros a nível de recomendações. 7. BIBLIOGRAFIA [1] Veleoso, A. Barros; Almasque, Isabel. Azulejos de fachada em Lisboa-in Revista Municipal, [2] Loureiro, J.C. O azulejo, possibilidade da sua reintegração na arquitectura portuguesa. Porto, [3] Freitas, V.P.; Sousa, A. V.S.; Silva, J.A.R.M. Manual de aplicação de revestimentos cerâmicos, Coimbra, Março [4] Lucas, J. C.; Abreu, M. Patologia e reabilitação das construções. Edifícios. Revestimentos cerâmicos colados. Descolamento. Relatório 367/03-N.C.M. Lisboa, LNEC, Novembro [5] Abreu, M. Descolamento e fendilhação em revestimentos cerâmicos. 3º Encore, LNEC, Lisboa, Maio 2003, pp [6] CE marking for mortars, EMO, (acesso de 25/05/05). [7] Sá, A. M. Vaz de Durabilidade de cimentos-cola em revestimentos cerâmicos aderentes a fachadas. Dissertação para obtenção do grau de Mestre em construção de edifícios, FEUP, Porto, Janeiro [8] ISO Determinação da absorção de água peças cerâmicas. [9] Brigitte, B. Une certification CSTBat pour les colles à carrelage. CSTB magazine, 132, Novembre-Decembre [10] Silva, L. ; Colin, G ; Almeida, V. de; Abrantes, L. Avaliação da repetibilidade e reprodutibilidade dos ensaios referentes à norma EN para cimentos-cola. Trabalho submetido ao Congresso de argamassas, APFAC, Lisboa, Novembro [11] Jornada Técnica de ITE. Wacker specialties, Barcelona, Outubro [12] Cowie, J.M.G., Polymers: Chemistry and Physics of Modern Materials, Intertext Books, Stirling, 1973.