REVESTIMENTO EM ARGAMASSA: INFLUENCIA DO SUBSTRATO NO TRANSPORTE E FIXAÇÃO DE ÁGUA, NOS MOMENTOS INICIAIS PÓS-APLICAÇÃO

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1 São Paulo 11 a 13 junho 2003 REVESTIMENTO EM ARGAMASSA: INFLUENCIA DO SUBSTRATO NO TRANSPORTE E FIXAÇÃO DE ÁGUA, NOS MOMENTOS INICIAIS PÓS-APLICAÇÃO PAES, Isaura Lobato (1); BAUER, Elton (2); CARASEK, Helena (3) (1) Doutoranda da Pós-Graduação em Estruturas e Construção Civil da UnB-DF isaurapaes@bol.com.br (2) Prof. do Programa de Pós-Graduação em Estruturas e Construção Civil da UnB elbauer@zaz.com.br (3) Profª Doutora do Curso de Mestrado em Engenharia civil da EEC/UFG hcarasek@cultura.com.br Palavras-chave: argamassa, revestimento, porosidade, transporte de água Keywords: mortar, covering, porosity, transport of water RESUMO Este trabalho apresenta uma pesquisa experimental realizada para estudar de forma científica e tecnológica à influência da estrutura porosa dos diferentes materiais componentes do sistema de revestimento composto por argamassas mistas (cimento, cal e areia) aplicadas sobre substratos de bloco cerâmico e de concreto, no transporte e fixação de água, nos momentos iniciais pós-aplicação. Para a observação da movimentação de água da argamassa fresca foi desenvolvida instrumentação para seu monitoramento através do uso de sensores de umidade. Tais sensores foram gerados a partir da análise da inter-relação correnteumidade, de modo a se obter um perfil de aplicação dinâmico (evolutivo) da movimentação de água na absorção, acoplados em diferentes camadas do revestimento (camada superficial, camada intermediária e camada da interface argamassa-substrato). A tendência dos resultados mostra haver diferenças significativas na movimentação de água da argamassa fresca em relação aos substratos utilizados - bloco cerâmico e bloco de concreto - nos tempos analisados (logo em seguida ao lançamento da argamassa sobre os substratos até 24 horas após esta operação), bem como, nas diferentes camadas verificadas. 557

2 ABSTRACT This work presents an experimental research aiming to scientifically and technologically study the influence of the porous structure of the different component materials of the covering system - composed by mixed mortars (cement, lime and sand) applied on substrates of ceramic block and of concrete, in the transport and fixation of water, in the initial postapplication moments. For observing the movement of water of the fresh mortar, monitoring instrumentation was developed to use humidity sensors. Such sensors were generated from analysis of the interrelation current-humidity, to obtain a dynamic application profile (evolutionary) of the movement of water in the absorption, coupled to different layers of the covering (superficial layer, intermediate layer and layer of the interface mortar-substrate). The tendency of the results presents significant differences in the movement of water of the fresh mortar in relation to the substrate - ceramic block and concrete block - in the analyzed times (soon after the release of the mortar on the substrata until up to 24 hours after this operation), as well as in the different layers verified. 1. INTRODUÇÃO As argamassas de revestimento demandam características, exigências e definições completamente específicas e que, por sua vez, estão diretamente relacionadas à movimentação de água que ocorre entre a argamassa - no estado fresco - e o substrato absorvente. Para isso, a argamassa deve apresentar características adequadas de trabalhabilidade, consistência, plasticidade, coesão e tixotropia, com fluidez necessária à execução do revestimento, assim como, boa capacidade de retenção de água e adesão. As características das argamassas, quando em contato com o substrato poroso, serão, possivelmente, principais responsáveis pelo desempenho dos revestimentos podendo influir em problemas sérios que estes possam apresentar, tais como: retração, fissuração, desplacamento, manchamento e outros. Sendo assim, esta pesquisa experimental visa estudar à influência da estrutura porosa dos diferentes materiais componentes do sistema de revestimento. Este estudo inicial avalia a movimentação de água da argamassa fresca-substrato através de uma argamassa com proporção de mistura 1:1:6 (cimento, cal e areia, em volume), sobre dois tipos de substratos (bloco cerâmico e de concreto) e sem a utilização de chapisco. 2. MATERIAIS EMPREGADOS Os materiais empregados nesta pesquisa foram caracterizados, sendo os resultados apresentados no Anexo. Esses materiais são o cimento Portland CPII-F-32, cal hidratada CH-I (sem aditivo), areia natural fina e blocos estruturais: cerâmico e de concreto. 558

3 3. METODOLOGIA 3.1. Caracterização dos Substratos IRA e Absorção de Água por Capilaridade. O ensaio de IRA ( Initial Rate Absortion ou taxa inicial de absorção de água) foi determinado através do método de ensaio americano conforme prescrito na ASTM C- 67. Já para o ensaio de absorção de água por capilaridade dos substratos, adaptou-se uma metodologia a partir da Norma NBR 9779 (1995) Argamassa e Concreto Endurecidos Determinação da Absorção de Água por Capilaridade, a fim de que se pudesse avaliar à absorção de água destes componentes, desde seu estado seco até a sua saturação e também obter resultados do parâmetro sorptivity (sortividade), que descreve a habilidade de um material absorver e transmitir água por capilaridade HALL (1977). O coeficiente de sortividade é determinado pela Equação 1. i = S.t 1/2 (1) Onde: i = volume de água absorvido por unidade de área (mm); S = Coeficiente de absorção de água, sortividade (mm.min -1/2 ); e t = tempo. Para a realização destes ensaios foram confeccionados dispositivos, caixas de acrílico, de forma a facilitar suas execuções. Estas caixas permitem manter sempre constante a pequena lâmina de água (3 ± 2 mm) que a face do bloco ensaiada tem que permanecer em contato. A Figura 1 ilustra com está sendo a realização destes ensaios Argamassa de Revestimento Nesta pesquisa utilizou-se uma argamassa de cimento, cal e areia executada com proporção de mistura, em massa, de 1:0,46:5,9 (1:1:6, em volume) e relação água/ cimento de 1,35. A caracterização desta argamassa encontra-se no Anexo. 559

4 3.3. Procedimento para Aplicação da Argamassa de Revestimento Para a aplicação da argamassa, utilizouse um dispositivo que consiste de uma caixa de queda, da qual a argamassa de revestimento foi lançada de uma altura padrão (40 cm), em queda livre, mantendo-se fixa a força de impacto da chegada da argamassa ao substrato. Os substratos, não chapiscados, foram colocados sob essa caixa, com a face a revestir na horizontal. Após a queda da argamassa, esta foi regularizada através de sarrafeamento. A Figura 2 mostra a caixa-de-queda utilizada. A espessura do revestimento foi fixada em 25 mm e a obtenção desta espessura foi feita com uso de gabarito fixado sobre a face do substrato a revestir. Figura 2- Uso da caixa-de-queda no lançamento da argamassa sobre o substrato Instrumentação do Conjunto Argamassa-Substrato Para a avaliação do transporte de água do revestimento foram empregados sensores baseados na análise da inter-relação de medidas de corrente-umidade. Estes foram acoplados ao conjunto bloco-argamassa, a fim de se obter um perfil dinâmico (evolutivo) da movimentação de água na absorção, em diferentes camadas do revestimento. O sensor utilizado consiste de um disco de argamassa com 20 mm de diâmetro x 5 mm de altura e com dois eletrodos embutidos (fio de aço inox), espaçados de 5 mm um do outro. Estes foram acoplados em diferentes pontos do conjunto argamassa-substrato (próximo à superfície do revestimento, na interface blocoargamassa e no bloco). Este monitoramento foi realizado com o auxílio de um amperímetro, para obtenção das leituras de corrente (quanto mais fresca se encontrava a argamassa, maior o valor da leitura de corrente) e de uma fonte de alimentação regulada DC, da marca Minipa, com capacidade de saída de 30 V e 3 A, com a qual se aplicava uma diferença de potencial de 5 volts nos sensores (PAES, 2002). As Figuras a seguir mostram como foi realizado este monitoramento. Além do uso dos sensores, para a avaliação da perda de água da argamassa, utilizou-se um método adotado por SCARTEZINI (2002). Este visa identificar regiões da camada de argamassa 560

5 com diferentes conteúdos de umidade, após a aplicação desta sobre o substrato. As argamassas foram aplicadas sobre os blocos e, em intervalos de tempo pré-determinados (0, 1, 3, 5, 10, 15 e 30 minutos) foram retiradas amostras de argamassa e submetidas à secagem em estufa, para determinar o seu teor de umidade. As amostras foram retiradas em três camadas de 8 mm, (através da utilização de gabarito metálico), sendo uma camada em contato com o bloco, outra em uma posição intermediária e a terceira mais próxima da superfície. Após a secagem das amostras de argamassa, foi determinado o percentual de perda de água, em relação ao teor de umidade da argamassa antes da aplicação, conforme mostrado nas Figuras 5(a) e 5(b). 561

6 4. APRESENTAÇÃO E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS 4.1. Taxa Inicial de Sucção (IRA), Sortividade e Absorção de Água dos Blocos. A seguir são apresentados os resultados dos ensaios da taxa inicial de sucção de água (IRA), sortividade e absorção de água dos blocos cerâmico e de concreto. Tabela 1 Execução do Ensaio do IRA para blocos de concreto e cerâmico. Os resultados apresentados mostram que as características de absorção de água dos blocos cerâmico e de concreto são realmente bastante distintas. O bloco de concreto apresente uma taxa inicial de sucção (IRA) maior que a do bloco cerâmico. No entanto, ao longo do tempo, notou-se que o bloco cerâmico absorveu uma maior quantidade de água. Este fato reforça a idéia de que, possivelmente, o IRA pode não representar com fidelidade o comportamento absorvente da umidade da argamassa fresca pelo substrato, ao longo do tempo (GALLEGOS, 1995). 562

7 4.2. Perda de Água da Argamassa Alguns resultados obtidos com relação à movimentação de água, avaliada através da retira de camadas de argamassa, nos tempos pré-determinados (0, 1, 3, 5, 10, 15 e 30 minutos) bem como, através do uso de sensores são apresentados nos gráficos das Figuras 8 a

8 Analisando os gráficos, nota-se que a camada intermediária é a que menos perde umidade, tal fato provavelmente ocorre devido esta ser a camada mais restringida com relação à movimentação de água, visto que, a camada próxima ao bloco recebe grande força de absorção capilar deste componente e a camada mais superficial, por sua vez, além de perder água para o substrato poroso, também perde umidade para o meio ambiente. Como a velocidade de absorção de água é variável com o tempo, sendo máxima no início do contato da argamassa com o substrato e decrescendo posteriormente, atribuise, em geral, melhores resultados de adesão inicial da argamassa a base absorvente à penetração da pasta aglomerante pelo substrato. Logo, a sucção capilar mais intensa da água da argamassa nos instantes iniciais - que ocorre na presença do bloco de concreto pode está influenciando nos melhores valores de resistência de aderência, já observado em outras pesquisas, tais como, CARASEK, (1996) e SCARTEZINI (2002), onde argamassas idênticas, executadas em tipos distintos de substrato - cerâmico, concreto e outros - sob mesmas condições de aplicação e mão-de-obra apresentaram valores mais elevados de resistência de aderência quando empregadas sobre blocos de concreto. De uma forma geral, os resultados dos ensaios mostraram que para todas as amostras analisadas, utilizando-se bloco cerâmico e de concreto, o comportamento foi o mesmo entre blocos de mesma natureza, porém, com comportamentos distintos quando se compara bloco cerâmico e bloco de concreto. No bloco de concreto, tanto na retirada de camadas de argamassa como no uso de sensores, a estrutura porosa deste componente se mostrou determinante na perda de água da argamassa, sendo esta mais intensa justamente na interface argamassa-substrato. De outra forma, para o bloco cerâmico, também pelas duas formas analisadas retirada de camadas da argamassa e sensores a maior parcela de perda de água da argamassa, nos instantes iniciais (30 minutos) foi na interfaceargamassa-substrato e por evaporação para o meio ambiente. No entanto, em tempos mais prolongados (2 horas), percebeu-se que a movimentação de água, quando do uso de bloco cerâmico, se processa de forma mais intensa que no bloco de concreto, o que demonstra a importância da estrutura porosa dos materiais componentes do revestimento. O comportamento dos substratos estudados pode levar a tratamentos de bases diferenciados. A NBR 7200 (ABNT, 1988) - Revestimentos de paredes e tetos com argamassas: materiais, preparos, aplicação e manutenção - prescreve que quando o revestimento for aplicado sobre bases porosas, estas devem ser umedecidas, com exceção do bloco de concreto. No entanto, os resultados dos ensaios mostram que, no caso do bloco cerâmico avaliado, a sua sucção capilar nos momentos pós-aplicação é inferior ao do bloco de concreto. Neste caso, corre-se o risco de ao se efetuar esta molhagem de forma excessiva, como comumente ocorre em obra, ao invés de se melhorar a capacidade de aderência da base, pode-se prejudicar o desempenho do revestimento, inclusive, aumentando-se, por exemplo, o tempo de sarrafeamento. O aumento no tempo de sarrafeamento pode ocasionar, dentre outros, problemas de fissuração após o endurecimento da argamassa, o que poderá comprometer a aderência do revestimento. 564

9 5. CONCLUSÕES Do estudo realizado pode-se enumerar as seguintes conclusões: Com relação ao mecanismo de transporte de água, que envolve as argamassas mistas de revestimento a substratos porosos, notou-se que as características de poros dos materiais componentes são extremamente distintas e relevantes no fenômeno em questão; No ensaio de absorção de água inicial (IRA), o bloco de concreto absorveu uma maior quantidade de água que o bloco cerâmico. No entanto, ao longo do tempo, esta posição se inverteu, e o bloco de cerâmico absorveu uma maior quantidade de umidade. Este fato provavelmente indica que o IRA não seja o melhor parâmetro a ser considerado na avaliação do desempenho do revestimento quando se estuda a movimentação de água da argamassa fresca frente a base absorvente, ao longo do tempo; Na avaliação da absorção de água da argamassa pelos substratos, a absorção pelo bloco de concreto se mostrou mais intensa, nos instantes analisados (0, 1, 3, 5, 15 e 30 minutos). A camada de argamassa em contato com o bloco foi a que perdeu maior quantidade de água, seguida pela camada mais superficial e, por último, a camada da interface. Isto mostra que a absorção capilar dos diferentes substratos exerce ação determinante no processo em questão e, conseqüentemente, no desempenho dos revestimentos. No caso dos sensores, a inter-relação corrente-umidade se mostrou bastante satisfatória, o que indica a exeqüibilidade de sua aplicação no estudo da movimentação de água do revestimento em argamassa. Logo após o lançamento da argamassa fresca aos substratos porosos notou-se os maiores valores de corrente, com o decréscimo desta à medida que a argamassa perdia água para o sistema e para o ambiente. O comportamento dos sensores, nas diferentes posições analisadas, mostrou diferenças com relação aos substratos utilizados, porém, condizentes com o método de amostras retiradas de argamassa. 6. BIBLIOGRAFIA BÁSICA CARASEK, C. Aderência de argamassa à base de cimento Portland a substratos porosos avaliação dos fatores intervenientes e contribuição ao estudo do mecanismo da ligação. São Paulo, Tese (Doutorado) EPUSP Universidade de São Paulo. GALLEGOS, H. Adhesión entre mortero y las unidades de albañilería. In: SIMPÓSIO BRASILEIRO DE TECNOLOGIA DAS ARGAMASSAS, 1º, Goiânia, 16 a 18 de agosto de Anais. Goiânia, UFG/ANTAC, p HALL, C. Water movement in porous building materials I. Unsaturated flow theory and its applications. Building and Environment, vol. 12, p Pergamon Press 1977, Printed in Great Britain. PAES, I.N.L. Influência da estrutura de poros dos diferentes materiais componentes do sistema de revestimento em argamassa, no transporte e fixação de água, nas idades iniciais. Brasília, 2002, 62p. Exame de Qualificação (Tese de doutorado) Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, Universidade de Brasília (UnB). 565

10 SCARTEZINI, L. M. B. Influência do tipo e preparo do substrato na aderência dos revestimentos de argamassa: Estudo da evolução ao longo do tempo, influência da cura e avaliação da perda de água da argamassa fresca. Goiânia, p. Dissertação (mestrado) Escola de Engenharia Civil, Universidade de Goiás. 7. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem ao Laboratório de Ensaios de Materiais da Universidade de Brasília pela infra-estrutura cedida a pesquisa e pelo custeio dos ensaios, ao Centro Tecnológico de Engenharia Civil de Furnas Centrais Elétricas S. A., pela viabilização na caracterização dos materiais, à Cimento Planalto (CIPLAN) pela presteza na doação do cimento utilizado na pesquisa, ao CNPq e a CAPES pela concessão de bolsas de pesquisa e ao GEMAT Grupo de Estudos Avançados em Materiais de Construção Civil da Universidade de Brasília UnB, pelas discussões a cerca do tema em questão. 8. ANEXOS Tabela A1- Resultados de caracterização dos blocos cerâmicos. Tabela A2- Resultados de caracterização dos blocos de concreto. 566

11 Tabela A3- Caracterização da areia empregada na argamassa de revestimento. Tabela A4- Caracterização física e química do cimento Portland CP II-F

12 Tabela A5- Caracterização física e química da cal hidratada CH-I. A6- Resultados médios da caracterização da argamassa de revestimento. 568