Estudo da influência da dosagem de cimento no desempenho de argamassas de reboco

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1 Estudo da influência da dosagem de cimento no desempenho de argamassas de reboco André Miguel Malha Martins Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Civil Júri Presidente: Prof. Doutor Jorge Manuel Caliço Lopes de Brito Orientador: Prof. Doutor Augusto Martins Gomes Co-Orientador: Prof.ª Doutora Ana Paula Teixeira Ferreira Pinto França de Santana Vogal: Eng.º João Manuel Bessa Pinto Novembro, 2008

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3 Agradecimentos Na realização deste trabalho muitas conquistas foram alcançadas, culminando uma etapa muito importante da minha vida. Estas conquistas só foram possíveis com o apoio e a presença de muitas pessoas a quem gostaria de agradecer: Os Professores Augusto Gomes e Ana Paula Pinto (orientador e co-orientador, respectivamente), pela presença e partilha de conhecimento em todas as fases do trabalho, e pela forma atenciosa com que se prontificaram a esclarecer as dúvidas pertinentes e pelo espírito crítico evidenciado, o qual fundamentou os enriquecimentos científico e literário deste trabalho. Acrescento ainda o meu especial agradecimento pelo ensinamento das técnicas laboratoriais, sem o qual seria muito difícil a boa execução deste trabalho e pela disponibilidade e atenção prestadas. A Eng.ª Rita Nogueira, pela sua disponibilidade em resolver alguns problemas de logística do laboratório e em disponibilizar diversos materiais necessários para a realização dos ensaios. O Professor Jorge de Brito, pela sua preciosa colaboração ao nível da indicação de bibliografia pertinente para o tema em estudo, assim como pelo espírito crítico e conhecimentos transmitidos. A Doutora Eng.ª Maria do Rosário Veiga, pela sua atenção em me receber no LNEC, e cooperação ao disponibilizar uma vasta lista de referências bibliográficas de auxílio ao trabalho, de grande interesse para o desenvolvimento da dissertação e compreensão da temática em causa. Ao Sr. Leonel cabe-me um agradecimento especial na medida em que foi um grande apoio à realização dos trabalhos experimentais. A sua prontidão e boa disposição em ajudar em muito contribuíram para levar avante a campanha experimental realizada. O segurança do pavilhão de Engenharia Civil, pela sua simpatia e disponibilidade em abrir a porta dos laboratórios, sem o qual não seria possível a realização de ensaios ao fim-de-semana. Os meus colegas que estiveram presentes no laboratório a realizar ensaios, pela sua companhia, ajuda, conhecimento transmitido e espírito de equipa, com especial atenção para o Nuno Cruz, Manuel Fernandes e Pedro Amorim, que revelaram uma generosidade imensa em colaborar comigo e serviram de suporte às diversas produções e ensaios efectuados aos materiais em estudo. Por fim, quero agradecer a todos aqueles que me acompanharam de fora durante a realização deste trabalho, especialmente os meus Pais, irmão Pedro e Patrícia, pela presença, compreensão, motivação e ajuda prestadas em todos os momentos, e pelo suporte financeiro que foi fundamental. Saliente-se ainda os meus amigos, que me aliciaram a levar avante este projecto e acreditaram nas minhas capacidades, depositando em mim enorme confiança e expectativa. Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil I

4 Resumo Estudo da influência da dosagem de cimento no desempenho de argamassas de reboco Os rebocos, como camada de protecção que são, encontram-se sujeitos a inúmeras acções agressivas que conduzem à sua degradação precoce. A necessidade de conferir ao reboco as características desejáveis para assegurar o seu bom desempenho é um processo complexo e de difícil quantificação. Decorrente da sua função, e devido à forte exposição a condições ambientais adversas e a inúmeras agressões do meio, é fundamental saber dosear uma argamassa, no sentido de satisfazer o melhor possível os requisitos específicos previstos para o bom funcionamento do reboco, em termos mecânicos e de durabilidade, tendo em consideração a sua adequabilidade e compatibilidade relativamente a um determinado suporte. A dosagem de cimento empregue nas argamassas confere aos rebocos variadas características de comportamento. Esta dosagem deve ser apropriada às situações particulares de aplicação dos materiais, sendo que uma especificação adequada do teor de cimento proporciona melhorias significativas no desempenho das argamassas de reboco (como a resistência mecânica e capacidade de aderência ao suporte). Porém, uma dosagem desajustada deste constituinte poderá ter fortes implicações noutras características relacionadas com a durabilidade dos revestimentos (retracção, susceptibilidade à fendilhação, permeabilidade ao vapor de água, etc.). A presente dissertação enquadra-se na perspectiva de compreender a influência que a dosagem de cimento assume no desempenho das argamassas. O desenvolvimento experimental baseou-se no estudo de quatro formulações de cimento, mantendo constante o tipo de cimento e agregados, alterando apenas o traço e a relação água/cimento das formulações. Com vista a compreender a evolução do comportamento das características intrínsecas das argamassas realizaram-se ensaios a diversas idades (3, 7, 14 e 28 dias). A campanha experimental desenvolvida teve por base a caracterização dos materiais cimentícios através de ensaios mecânicos, físicos e de aderência. De um modo geral, concluiu-se que a dosagem de cimento empregue melhorou, sobretudo, o comportamento mecânico das argamassas, revelando-se, por vezes, prejudicial no que diz respeito às características físicas inerentes à durabilidade dos materiais. Aliado a isto, a quantidade de água utilizada na amassadura assume uma grande relevância no desempenho de argamassas mais ou menos ricas em cimento. Palavras chave: Cimento; Dosagem; Relação água/cimento; Reboco; Desempenho de argamassas. II Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil

5 The influence of the cement dosage on the performance of Abstract rendering mortars Renders, as protection layer, are exposed to countless aggressive actions, leading to its precocious degradation. The need to endow renders with the desirable characteristics in order to assure a good performance is a complex process as well as difficult to quantify. Deriving from its function and due to its intense exposure to adverse environmental conditions, it is fundamental to confer the mortar with the appropriate proportions, with the purpose of satisfying the specific requisites essential to the good render performance, both in mechanical and durability terms, considering its suitability and compatibility with a given substrate. The cement content used in mortars gives renders different behaviour characteristics. This content must be appropriate for particular situations of materials application, as a cement content proper specification can improve significantly the render mortars performance (like mechanical strength and substrate adhesion capacity). Nevertheless, a cement inappropriate content may have negative effects in other proprieties related to the renders durability (namely shrinkage, cracking susceptibility, water vapour permeability, etc.) This dissertation was aimed at understanding the influence of cement content on mortars performance. The experimental work was based in the study of four cement formulations, fixing the cement type and aggregates and only changing the cement-aggregate volume ratio and the watercement ratio of formulations. Tests at different ages (3, 7, 14 and 28 days) were carried out with the purpose of understanding the evolution of the mortars intrinsic characteristics behaviour. This experimental campaign included mechanical, physical and adhesion tests with the intention of characterizing the cimentitious materials. In general, the conclusions achieved reveal that cement content improved mostly the mortars mechanical behaviour, being in some cases harmful regarding the physical characteristics inherent to the durability of these materials, taking into consideration that the amount of water used assumes a big importance in the mortars performance with more or less cement content. Key-words: Cement; Content; Water-cement ratio; Render; Mortar Performance. Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil III

6 Siglas e abreviaturas a/c - água/cimento DP - desvio-padrão ρ p - massa volúmica Ba - baridade Vv - volume de vazios C.C. - coeficiente de capilaridade V.A. - valor assintótico n.d. - não datado (referência bibliográfica com a data omissa) arg. - argamassa vol. volumétrico AA - areia amarela AR - areia do rio IV Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil

7 Estudo da influência da dosagem de cimento no desempenho de argamassas de reboco Índice Agradecimentos... I Resumo...II Abstract...III Siglas e abreviaturas... IV Índice... V Índice de figuras... X Índice de tabelas... XIV 1. Introdução Enquadramento e objectivos do trabalho Organização do texto Estado da arte Introdução ao estado da arte Argamassas de cimento para reboco Introdução Funções e requisitos a satisfazer pelos rebocos Características dos rebocos Trabalhabilidade Teor de ar incluído Retenção de água Resistência mecânica Resistência à fendilhação Resistência ao choque Módulo de elasticidade Aderência ao suporte Compatibilidade com o suporte Retracção Absorção de água por capilaridade Permeabilidade à água e ao vapor de água Resistência à acção de sais solúveis Aspecto estético Durabilidade Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil V

8 Índice Materiais constituintes Ligantes Agregados Água de amassadura Adjuvantes e adições Formulação das argamassas Traço Rebocos tradicionais Constituição Condições de aplicação Rebocos não-tradicionais Execução dos provetes de ensaio Vantagens e desvantagens da aplicação do cimento nos rebocos Campanha experimental Introdução Constituintes das argamassas Ligante Agregados Água Formulação das argamassas Designações das argamassas Traços em volume e em massa Quantidades de cada componente por amassadura Descrição do plano de ensaios Condições ambientais de cura Ensaios de caracterização dos materiais constituintes Agregados Análise granulométrica Determinação da baridade Teor em água total Massa volúmica e absorção de água do agregado Estimativa do volume de vazios VI Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil

9 Estudo da influência da dosagem de cimento no desempenho de argamassas de reboco Ligante Produção de argamassas e preparação de provetes Considerações gerais Produção da argamassa Preparação dos provetes prismáticos Metodologia Preparação da camada de revestimento dos tijolos Metodologia Moldagem das cantoneiras Metodologia Caracterização das argamassas no estado fresco Consistência por espalhamento Metodologia Resultados Determinação da massa volúmica aparente e estimativa do volume de vazios Metodologia Resultados Retenção de água Metodologia Resultados Exsudação Metodologia Resultados Caracterização das argamassas no estado endurecido Ensaios mecânicos Velocidade de propagação de ultra-sons Resistência à flexão e compressão Esclerómetro pendular Arrancamento por tracção ( Pull - off ) Ensaios físicos Variação dimensional (ensaio de retracção) Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil VII

10 Índice Retracção em cantoneiras Absorção de água por capilaridade Absorção de água por imersão Absorção de água sob baixa pressão - Método do cachimbo Susceptibilidade à fendilhação/fissuração Porosidade aberta e massa volúmica (real e aparente) Secagem após imersão em água Secagem com cristalização de sais Apresentação, análise e discussão dos resultados Introdução Constituintes das argamassas Ensaios aos agregados e ligante Análise granulométrica Determinação da baridade Massa volúmica e absorção de água dos agregados Teor em água Estimativa do volume de vazios Caracterização das argamassas no estado fresco Consistência por espalhamento Massa volúmica aparente e estimativa do volume de vazios Retenção de água Exsudação Caracterização das argamassas no estado endurecido Ensaios mecânicos Velocidade de propagação de ultra-sons Resistência à flexão e compressão Esclerómetro pendular Arrancamento por tracção ( Pull - off ) Ensaios físicos Variação dimensional (ensaio de retracção) Retracção em cantoneiras Absorção de água por capilaridade VIII Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil

11 Estudo da influência da dosagem de cimento no desempenho de argamassas de reboco Absorção de água por imersão Absorção de água sob baixa pressão - Método do cachimbo Susceptibilidade à fendilhação/fissuração Porosidade aberta e massa volúmica (real e aparente) Secagem após imersão em água Secagem com cristalização de sais Comparação de resultados Características mecânicas Características físicas Conclusões e desenvolvimentos futuros Conclusões gerais Desenvolvimentos futuros Referências bibliográficas Anexos... i Anexo I - Os 27 produtos da família de cimentos correntes.... i Anexo II - Análise granulométrica... ii Anexo III - Massa volúmica e absorção de água... iii Anexo IV - Retenção de água... iii Anexo V - Velocidade de propagação de ultra-sons... iv Anexo VI - Esclerómetro pendular... vii Anexo VII - Retracção... viii Anexo VIII - Ensaio de capilaridade: resultados da franja capilar ao fim de 72 horas... ix Anexo IX - Absorção de água sob baixa pressão - Método do cachimbo... x Anexo X - Condições atmosféricas do ambiente de secagem... xi Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil IX

12 Índice Índice de figuras Figura Um reboco numa única camada fissura de modo mais desfavorável que um reboco...9 Figura Provetes Figura Série de peneiros utilizada Figura Resultado da peneiração da areia do rio (peneiro n.º 16) Figura Material Figura Compactação do material (areia amarela) Figura Recipiente cheio de areia do rio, depois de rasada Figura Imersão das areias em água Figura Extracção da água Figura Retirada do molde na vertical Figura Moldagem firme Figura Moldagem com deformação Figura Adição de água até ao traço de referência (areia do rio) Figura Conjunto balão + areia amarela + água Figura Introdução do material no peneiro n.º 200 (areia amarela) Figura Peneiro com areia amarela, após secagem na estufa Figura Constituintes das argamassas Figura Misturador mecânico Figura Mistura da água com o cimento Figura Adição da areia amarela Figura Adição da areia do rio Figura Misturador em movimento (argamassa I) Figura Junção do material com raspadeira (argamassa II) Figura Molde com alonga Figura Mesa de compactação Figura 3.25 Introdução da argamassa no molde Figura 3.26 Distribuição uniforme da argamassa Figura Compactação da 1.ª camada Figura Regularização da superfície, após compactação das duas camadas Figura 3.29 Aspecto final, com moldagem dos provetes finalizada Figura 3.30 Provetes na câmara, devidamente identificados Figura Saturação prévia dos tijolos Figura Colocação do molde Figura Aplicação da argamassa no tijolo Figura Regularização da superfície Figura 3.35 Moldagem executada Figura 3.36 Após a desmoldagem Figura Secção da cantoneira Figura Preenchimento de argamassa junto à extremidade X Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil

13 Estudo da influência da dosagem de cimento no desempenho de argamassas de reboco Figura Regularização da superfície Figura Compactação da 1.ª camada, com 25 pancadas Figura Remoção do excesso de argamassa Figura Espalhamento da argamassa, após 25 batidas Figura Compactação da 1.ª camada Figura Enchimento do recipiente até extravasar Figura Regularização da superfície Figura Pesagem do conjunto Figura Peso de 2kg sobre o molde Figura Papel de filtro com água retida Figura Esquema de montagem do ensaio Figura Introdução da argamassa na proveta Figura Provete pronto para ensaio Figura 3.52 Equipamento Figura Colocação da massa de contacto Figura Medição do tempo de propagação da onda Figura Marcações no tijolo Figura Posicionamento dos transdutores Figura Máquina de ensaio Figura Ensaio de resistência à flexão Figura Ensaio de resistência à compressão Figura Marcações no tijolo Figura Ensaio de esclerómetro Figura Regularização da superfície Figura Estrutura de suporte do berbequim Figura Provetes para ensaio (arg. I) Figura Colocação da pastilha Figura Equipamento de ensaio Figura Realização do ensaio de arrancamento Figura Molde com pernos metálicos Figura Provetes com os respectivos pernos nas extremidades Figura Medição da barra padrão Figura Medição do comprimento do provete Figura Posicionamento dos provetes Figura Avaliação da massa Figura Medição da franja capilar Figura Introdução do provete em água Figura Durante a imersão Figura Secagem superficial Figura Modelo do cachimbo (Ungericht, 2002) Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil XI

14 Índice Figura Posicionamento do cachimbo no revestimento Figura Introdução de água no cachimbo Figura Cachimbos prontos para ensaio (3 dias de idade) Figura Provetes a vácuo Figura Esquema de ensaio (pesagem hidrostática) Figura Provete imerso (pesagem hidrostática) Figura Impermeabilização das faces laterais Figura Introdução do provete em água Figura Secagem superficial Figura Provete pronto para ensaio Figura Avaliação da massa Figura Provetes no tabuleiro (7 e 28 dias de idade) Figura Curva granulométrica das areias Figura Relação água ligante e consistência Argamassa I.a) Figura Relação água ligante e consistência Argamassa II.a) Figura Resultados do ensaio de propagação de ultra-sons em prismas Figura Resultados do ensaio de velocidade de ultra-sons em tijolos (28 dias) Figura Evolução da velocidade de ultra-sons (3, 7, 14 e 28 dias) Figura Evolução no tempo da resistência à flexão e compressão das argamassas I e II Figura Resistência à flexão e compressão das argamassas aos 28 dias Figura Evolução no tempo do ressalto obtido com o esclerómetro pendular Figura Tensão de arrancamento Figura Resultado do ensaio de arrancamento Argamassa I Figura Resultado do ensaio de arrancamento Argamassa II Figura Retracção e perda de massa das argamassas I e II aos 28 dias Figura Evolução da retracção e da perda de massa das argamassas Figura Revestimento da argamassa I Figura Revestimento da argamassa II Figura Absorção capilar das argamassas ensaiadas aos 28 dias Figura Curvas de absorção de água por capilaridade das argamassas I e II (valores médios) Figura Teor em água após 48 horas de imersão (28 dias) Figura Evolução da absorção de água das Figura Absorção de água sob baixa pressão aos 28 dias (Arg. I) Figura Absorção de água sob baixa pressão aos 28 dias (Arg. II) Figura Evolução da absorção de água sob baixa pressão com a idade da argamassa Figura Superfície do revestimento da argamassa I, aos 28 dias Figura Superfície do revestimento da argamassa II, aos 28 dias Figura Porosidade aberta, aos 28 dias Figura Massa volúmica real, aos 28 dias XII Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil

15 Estudo da influência da dosagem de cimento no desempenho de argamassas de reboco Figura Massa volúmica aparente, aos 28 dias Figura Evolução da M.V.aparente das argamassas I e II com a idade (método expedito) Figura M.V.aparente das argamassas I.a) e II.a), aos 28 dias Figura Evolução do teor em água das argamassas I e II (28 dias). Cinética de secagem Figura Evolução do teor em água das argamassas I.a) e II.a) (28 dias). Cinética de secagem Figura Evolução do teor em água das argamassas I e II (3 dias). Cinética de secagem Figura Evolução do teor em água das argamassas I e II (7 dias). Cinética de secagem Figura Evolução do teor em água das Figura 4.36 Secagem com cristalização de sais. Evolução do teor em água das argamassas I e II (28 dias) Figura 4.37 Secagem após imersão em água. Evolução do teor em água das argamassas I e II (28 dias) Figura Cristalização dos sais à superfície - Eflorescências (Argamassa I) Figura Estrutura interna da argamassa. Comparação com a superfície (Argamassa I) Figura Analogia entre a estrutura interna das argamassas ensaiadas aos 28 dias - com sais (à esquerda) e sem sais (à direita) Figura Correlação entre os resultados do ensaio de esclerómetro pendular e resistência à compressão (arg. I) Figura Correlação entre os resultados do ensaio de esclerómetro pendular e resistência à compressão (arg. II) Figura Porosidade aberta, coeficiente de capilaridade e valor assintótico das argamassas, Figura Porosidade aberta e teor em água após 48 horas de imersão, aos 28 dias Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil XIII

16 Índice Índice de tabelas Tabela Propriedades mecânicas Tabela Propriedades químicas Tabela Propriedades físicas Tabela Baridade e massa volúmica real dos constituintes das argamassas Tabela Traços em volume e em massa Tabela Quantidade de cada material empregue nas amassaduras Tabela Campanha de ensaios Tabela Peneiros utilizados na análise granulométrica Tabela Características das argamassas estudadas Tabela Resultados do ensaio de análise granulométrica Tabela Baridade dos agregados com e sem compactação (E 247) Tabela Baridade do ligante e agregados de acordo com o procedimento em obra Tabela Massa volúmica e absorção de água dos agregados Tabela Estimativa do volume de vazios dos agregados Tabela Composições das argamassas (dosagem em volume), espalhamento obtido e relação água/ligante Tabela Massa volúmica aparente e estimativa do volume de vazios Tabela Retenção de água das argamassas e espalhamento obtido Tabela Resultados do ensaio de velocidade de propagação de ultra-sons em prismas Tabela Velocidade de Tabela Resistência à flexão e compressão das argamassas I e II Tabela Resistência à flexão e compressão das argamassas I.a) e II.a) Tabela Valores médios do ressalto aos 3, 7, 14 e 28 dias Tabela Tensão de arrancamento Tabela Retracção e variação de massa das argamassas I e II aos 28 dias Tabela Coeficientes de capilaridade e valores assintóticos das argamassas Tabela Evolução da absorção de água das argamassas I e II com a idade Tabela Massa volúmica e porosidade aberta aos 28 dias Tabela Massa volúmica aparente de acordo com o método expedito Tabela Evolução da variação do teor em água inicial e final (W i - W f ) Tabela Caracterização global das argamassas ensaiadas Tabela Características mecânicas das argamassas (Mendonça, 2007) Tabela Características físicas das argamassas (Mendonça, 2007) XIV Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil

17 Estudo da influência da dosagem de cimento no desempenho de argamassas de reboco 1. Introdução 1.1. ENQUADRAMENTO E OBJECTIVOS DO TRABALHO As argamassas são materiais porosos utilizados em aplicações e situações muito diversas na construção, nomeadamente na execução de rebocos. O desempenho das argamassas de reboco depende não só das características dos componentes utilizados na sua formulação como também de um conjunto vasto de outros factores, nomeadamente das proporções dos seus constituintes, das condições de amassadura, dos procedimentos de aplicação, e das condições de cura, entre outras. Os rebocos, como camada de protecção que são, encontram-se sujeitos a inúmeras acções agressivas que conduzem à sua degradação precoce. A necessidade de conferir ao reboco as características desejáveis para assegurar o seu bom desempenho é um processo complexo e de difícil quantificação. Decorrente da sua função, e devido à forte exposição a condições ambientais adversas e a inúmeras agressões do meio, é fundamental saber dosear uma argamassa, no sentido de satisfazer o melhor possível os requisitos específicos previstos para o bom funcionamento do reboco, em termos mecânicos e de durabilidade, tendo em consideração a sua adequabilidade e compatibilidade relativamente a um determinado suporte. O aspecto estético dos edifícios é fortemente condicionado pelo estado de conservação do reboco nos paramentos. Olhar para uma parede e visualizar manchas decorrentes de infiltrações, fissuras (que confere, muitas vezes, o aspecto de mapas ), fungos e bolores, entre outros, não é agradável, e tem um impacto negativo na aparência geral das construções e, assim sendo, prejudicam a qualidade de vida das populações. No nosso País, os revestimentos exteriores de paredes mais empregues são constituídos por argamassas de ligantes minerais (vulgarmente conhecido por rebocos). O cimento é um ligante hidráulico bastante utilizado na confecção de argamassas, com vasta aplicação em rebocos. A dosagem de cimento empregue nas argamassas confere aos rebocos variadas características de comportamento. Esta dosagem, por seu lado, deve ser apropriada às situações de aplicação dos materiais, sendo que uma especificação adequada do teor de cimento proporciona melhorias significativas no desempenho das argamassas de reboco (como a resistência mecânica e capacidade de aderência ao suporte). Porém, uma dosagem desajustada deste constituinte poderá ter fortes implicações noutras características relacionadas com a durabilidade dos revestimentos (retracção, susceptibilidade à fendilhação, etc.). Procurar-se-á contribuir para um conhecimento mais amplo da influência que o ligante assume no desempenho das argamassas, neste caso em particular o cimento. O estudo que se propõe tem como objectivo avaliar a influência da dosagem de um cimento no desempenho de argamassas utilizadas para a execução de rebocos. Muito embora as condições em que as argamassas são aplicadas em obra sejam muito variáveis, e portanto difíceis de serem reproduzidas e parametrizáveis de forma generalizada em estudos laboratoriais, é importante o desenvolvimento de investigação que permita incrementar o conhecimento neste domínio. Deste Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil 1

18 Introdução modo, o estudo procederá à avaliação da influência da dosagem, no que se refere a aspectos relacionados com as características físicas, mecânicas e de aderência dos rebocos. A investigação levada a cabo teve por base um outro trabalho experimental, no sentido de complementar o conhecimento já adquirido relativamente às propriedades destes materiais cimentícios, nomeadamente no que diz respeito à influência do ligante e, em particular, da sua dosagem. Assim, considerou-se pertinente levar avante este desafio, procurando ir um pouco mais além no sentido de explorar outras formulações, com traços diferentes relativamente ao considerado no trabalho de investigação referido ORGANIZAÇÃO DO TEXTO A presente dissertação está organizada em 7 capítulos. O capítulo 1 abarca a introdução, em que se realiza o enquadramento do tema estudado, apresentase os objectivos a que se propõe este estudo e expõe-se a organização do texto. Segue-se o capítulo remetente ao estado da arte (capítulo 2), resultante de uma pesquisa bibliográfica alargada. Este capítulo pretende evidenciar essencialmente os aspectos mais relevantes do comportamento dos rebocos de ligante mineral, dar a conhecer a metodologia de execução de rebocos em Portugal, para além de focalizar o estudo efectuado na perspectiva do ligante (cimento) e da influência da sua dosagem no comportamento dos revestimentos tradicionais. No capítulo 3 apresenta-se a campanha experimental desenvolvida, com a exposição do plano de ensaios e dos constituintes utilizados, descrição do método de produção das argamassas e provetes para ensaio, apresentação das metodologias dos ensaios e respectivas referências normativas, e de todas as considerações iniciais inerentes ao fenómeno em estudo e ao ensaio em particular. O capítulo 4 destina-se à apresentação, análise e discussão de resultados, figurando o capítulo mais influente de toda a dissertação. Neste expõe-se a caracterização dos materiais utilizados nas argamassas, assim como os resultados decorrentes dos ensaios a quatro formulações estudadas nos estados fresco e endurecido. Efectua-se uma análise crítica dos resultados, sustentada de gráficos, tabelas e, sempre que conveniente, imagens fotografadas. Estabelecem-se correspondências entre os diversos ensaios realizados, de forma a melhor compreender e caracterizar o comportamento dos materiais testados. A caracterização efectuada apoia-se, fundamentalmente, na avaliação do desempenho mecânico, físico e de aderência do material. O capítulo 5 alude às conclusões gerais e perspectivas de desenvolvimento futuro neste domínio. No capítulo 6 constam as referências bibliográficas. Por fim, no capítulo 7, estão presentes os anexos referenciados ao longo do texto. 2 Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil

19 Estudo da influência da dosagem de cimento no desempenho de argamassas de reboco 2. Estado da arte 2.1. INTRODUÇÃO AO ESTADO DA ARTE As aplicações das argamassas hoje em dia são diversas, os métodos para a sua colocação em obra distintos, assim como as exigências funcionais que se lhes colocam. Em qualquer conjuntura, o bom desempenho das argamassas está associado à sua compatibilidade com os elementos de construção em que vai ser aplicada ou em que vai ligar. Naturalmente que uma argamassa empregue para a execução de remates e acabamentos deverá ser diferente da que se utiliza para construir um reboco, sendo esta, por sua vez, distinta da que se prevê empregar no assentamento de azulejos, por exemplo. A constituição da argamassa é variável em função do elemento de construção onde vai ser incorporada, da sua função e da sua localização no edifício. Por outro lado, as características dos elementos de construção de edifícios antigos requererão argamassas diferentes das que se aplicam em edifícios novos. Uma argamassa pode ser entendida como uma mistura de um ou mais ligantes (minerais, orgânicos ou sintéticos), formando uma mistura em pasta (ligante(s) e água), à qual são adicionados os agregados (areias). Pode ainda conter adições e/ou adjuvantes, ou, eventualmente, fibras disseminadas na pasta sob forma de rede (Gaspar, 2002). Desde a Antiguidade que as argamassas desempenharam um papel muito relevante na construção e reparação de edifícios, sendo utilizadas com fins essencialmente de protecção de alvenarias, vulneráveis à acção dos agentes climáticos. Os revestimentos de paredes de ligante mineral, vulgarmente designados, simplificadamente, por rebocos, são de utilização muito antiga em toda a Europa e durante séculos vêem cumprindo as funções de regularização das alvenarias, impermeabilização das fachadas (no sentido de prestarem um contributo significativo para a estanquidade global da parede exterior e não de constituírem, por si próprios, um revestimento de estanquidade), protecção das paredes contra acções externas e acabamento e suporte de decoração, adaptando-se, sucessivamente, à evolução da tecnologia, das correntes arquitectónicas e estéticas e da mão-de-obra existente. Com efeito, são conhecidos em Portugal rebocos com centenas e até milhares de anos, em boas condições de conservação e com capacidade funcional (Veiga, 2005b). A qualidade dos rebocos é um factor essencial para a salubridade, conforto, durabilidade e aspecto estético dos edifícios (Veiga, 2004). Este capítulo fornece os alicerces fundamentais para a compreensão dos aspectos relacionados com as características das argamassas utilizadas em rebocos, ao nível das suas funções e propriedades, do modo de aplicação no suporte e do desempenho destes materiais como camada de revestimento. A pesquisa bibliográfica pretende incidir, sobretudo, na influência do teor de ligante (nomeadamente o cimento) no desempenho da argamassa de reboco, na perspectiva da sua durabilidade, destacando as propriedades que se podem obter nos rebocos e na forma como estas podem contribuir ou retardar a degradação das argamassas. Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil 3

20 Estado da arte 2.2. ARGAMASSAS DE CIMENTO PARA REBOCO Introdução Os primeiros vestígios da utilização de argamassas na construção remontam para as civilizações neolíticas, com revestimentos de paredes e tectos e ornamentos elaborados com argamassa à base de cal (um dos primeiros materiais utilizados na construção). Os Etruscos e Egípcios já aplicavam argamassas na construção de arcos, abóbadas e pirâmides, nomeadamente para assentamento de blocos e execução de revestimentos, cujos aglutinantes principais eram a cal e o gesso (Martins e Assunção, 2004; Cavaco, 2005). A civilização grega foi a primeira a empregar argamassas em maior escala na Europa, sobretudo de cal aérea, especialmente em revestimentos. Porém, o grande desenvolvimento deste material deriva dos Romanos, através do emprego da cal e do fabrico de um ligante à base de cimentos naturais e de lava vulcânica que endurecia debaixo de água (a ponte romana em Chaves constitui um exemplo). Estes reconheciam as propriedades aglutinantes da mistura de um ligante com a areia (Martins e Assunção, 2004). Embora desconhecessem o processo químico que estava subjacente às argamassas, acabaram por desenvolver métodos empíricos que lhes elucidaram acerca da influência das diversas adições e quando deveriam ser utilizados. Como exemplo têm-se as pozolanas, que conferem propriedades de hidraulicidade às argamassas. Ao clímax do período romano segue-se um período de pouco desenvolvimento na tecnologia das argamassas. No século XVIII, John Smeaton (1756) descobriu que os melhores cimentos hidráulicos eram obtidos a partir de calcário impuro, ao contrário do minério puro usado até então. A escória dura, ou o clínquer, moída e misturada com água, produziam um cimento de melhor qualidade (Martins e Assunção, 2004). Uns anos depois, em 1812, um engenheiro francês, Vicat (Louis J.), identificou a presença de sílica e alumina na argila, elementos essenciais para se conseguir a hidraulicidade desejada (Cavaco, 2005). Foi ainda o percursor dos conhecimentos sobre a influência da quantidade de água de amassadura e da granulometria das areias na resistência das argamassas. Passados 12 anos, Joseph Aspdin (1824), um pioneiro inglês, da cidade de Leeds, patenteou o processo de fabrico do cimento Portland, nome que atribuiu por analogia com a pedra calcária que era extraída de uma pedreira na ilha de Portland. A sua exploração industrial começou com a invenção do forno rotativo e do moinho de tubo. O aumento de resistência conferido às argamassas levou a que o cimento fosse cada vez mais utilizado em detrimento da cal (aérea e hidráulica), passando a dominar o sector da construção. Os rebocos constituem uma grande parte dos revestimentos exteriores dos edifícios em Portugal e, como tal, a sua qualidade influencia directamente a salubridade e o conforto dos locais onde vivemos e trabalhamos. São também fundamentais para a durabilidade dos edifícios, uma vez que assumem funções de protecção e impermeabilização das paredes. Finalmente, sendo, pela sua localização e área, dos elementos da envolvente mais visíveis, determinam, em grande parte, o aspecto estético dos edifícios, com consequências na qualidade de vida das populações (Veiga, 2004). 4 Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil

21 Estudo da influência da dosagem de cimento no desempenho de argamassas de reboco Funções e requisitos a satisfazer pelos rebocos Para que os revestimentos de argamassa possam cumprir adequadamente as suas funções, necessitam de apresentar um conjunto de propriedades específicas, que são relativas à argamassa nos estados fresco e endurecido. O entendimento dessas propriedades e dos factores que influenciam as mesmas permite prever o comportamento do revestimento nas diferentes situaçõesem que são aplicados (Maciel et al., 1998). As funções fundamentais a desempenhar pelos rebocos são (Veiga, 1997) (Veiga, 2005): regularização das alvenarias, com vista a criar uma superfície uniforme e isenta de imperfeições, capaz de receber os revestimentos finais; acabamento dos paramentos; protecção da envolvente dos edifícios da acção directa dos agentes externos, potencialmente deteriorantes (promovendo a durabilidade das alvenarias); impermeabilização das fachadas (no caso de revestimentos exteriores), no sentido contribuir para a estanquidade das paredes exteriores à acção de gases e da água. Para garantir essas funções, os requisitos mais significativos a prescrever aos revestimentos de paredes exteriores, de acordo com as Exigências Essenciais aplicáveis aos produtos, materiais e sistemas na construção de edifícios (estipuladas pela Directiva dos Produtos de Construção), prendem-se com a questão da durabilidade e adequabilidade, e são (Veiga, 2005a): capacidade de impermeabilização em zona não-fendilhada (no caso dos revestimentos exteriores); resistência à fendilhação; resistência mecânica; capacidade de promover a expulsão do vapor de água formado no interior e da água infiltrada, por evaporação; boa aderência ao suporte; durabilidade face às acções externas, nomeadamente às acções climáticas (no caso dos revestimentos exteriores); aspecto estético aceitável (implica resistência à fendilhação e homogeneidade de textura e, no caso de monocamada, também de cor); capacidade de regularização; Características dos rebocos Os rebocos devem apresentar um conjunto de características que lhes permita assegurar um adequado desempenho das funções que lhes são exigidas, cooperando para a durabilidade e qualidade das construções. Apresentam-se, em seguida, as características mais relevantes das argamassas de reboco (particularmente vocacionado para o caso de argamassas de cimento), com grande parte das características exploradas a constituírem objecto de estudo experimental. Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil 5

22 Estado da arte Trabalhabilidade Uma argamassa para ser facilmente aplicada e proporcionar uma boa aderência ao suporte, compacidade e rendimento, deverá ter uma boa trabalhabilidade. Esta característica deve permitir o trabalho da superfície das argamassas para que o acabamento final do reboco seja o desejado. O comportamento do reboco passa em grande parte por uma boa trabalhabilidade da argamassa. Se por um lado esta característica faculta a sua aplicação nas alvenarias, proporcionando um aspecto final aceitável, por outro condiciona diversos aspectos relacionados com o desempenho do reboco endurecido, particularmente ao nível da resistência à fendilhação (retracção do reboco), capacidade de impermeabilização e a boa aderência ao suporte. A trabalhabilidade de uma argamassa pode ser melhorada através de várias formas, entre as quais se destacam o aumento do teor de finos das areias usadas, aumento do teor de cimento e aumento da quantidade de água de amassadura. Porém, esta melhoria não é alheia a outras características importantes do reboco que possam por em causa o seu bom comportamento (Veiga, 1997). Para além da composição da mistura, geralmente a relação água/cimento é responsável pelo controlo da trabalhabilidade da argamassa (Reddy and Gupta, 2007), na medida em que um aumento da relação água/ligante corresponde a uma melhor trabalhabilidade. Porém, durante o processo de secagem, quanto maior for a quantidade de água perdida por evaporação, maior será a retracção e perda de volume associada a este fenómeno. Para além disso, uma relação água/cimento desequilibrada pode conduzir a um excesso de molhagem do reboco e a uma cura deficiente com implicações na coesão da própria argamassa (Gaspar, 2002). Outras formas de melhoria da trabalhabilidade podem ser levadas a cabo, nomeadamente através da incorporação de adjuvantes apropriados (plastificantes e introdutores de ar). Contudo, a sua aplicação requer um conhecimento preciso dos seus efeitos no comportamento do reboco. A consistência de uma argamassa, no estado fresco, caracteriza a sua capacidade para resistir às tensões que lhe são impostas. Esta está directamente relacionada com a quantidade de água de amassadura e com a trabalhabilidade, e constitui uma forma indirecta de aferir a trabalhabilidade de uma argamassa em pasta. Uma outra propriedade que se relaciona com a trabalhabilidade diz respeito à plasticidade. Esta é a característica da argamassa que lhe permite deformar sem rotura, sob a acção das forças que sobre ela actuam e manter a deformação após ter cessado a aplicação da acção. A consistência e a plasticidade dependem do teor de ar, da quantidade de água, da natureza e dosagem dos ligantes e da energia fornecida na amassadura (Pinto et al., 2006) Teor de ar incluído A argamassa em pasta inclui uma determinada quantidade de ar na sua composição, em percentagem volumétrica. O teor de ar é o volume de ar presente no material cimentício fresco após a sua compactação. Este depende da relação água/cimento, do volume ocupado pelos agregados, da velocidade e do tempo de mistura, da quantidade e do tipo de adjuvantes introduzidos e da dosagem 6 Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil

23 Estudo da influência da dosagem de cimento no desempenho de argamassas de reboco e natureza do cimento (Nsambu, 2007). Caso se pretenda aumentar o seu teor de ar, pode introduzirse na mistura adjuvantes incorporadores de ar, que, por sua vez, poderão alterar outras propriedades da argamassa fresca Retenção de água É uma propriedade que confere às argamassas a capacidade de reter água de amassadura, dificultando a perda desta por evaporação e o endurecimento rápido em contacto com superfícies absorventes. A retenção de água da argamassa depende de vários factores, entre os quais se destaca a proporção dos materiais na mistura, a relação água/cimento e o tipo de cimento utilizado (Reddy and Gupta, 2007). A elevada retenção de água promove uma boa resistência de aderência, particularmente quando os suportes são muito absorventes. A capacidade de retenção de água é uma característica que também influencia a trabalhabilidade. De acordo com a RILEM (1980), Selmo (1989) e Gomes (1995), citado por Nsambu (2007), as propriedades das argamassas endurecidas dependem duma retenção de água adequada, para que as reacções químicas se efectuem em melhores condições durante a cura e contribuam para um ganho de resistência mecânica e de aderência. Uma retenção de água baixa não é desejável na medida em que faculta a sucção rápida por parte do suporte e a evaporação da água, prejudicando as reacções iniciais de hidratação do cimento. Por vezes é necessário recorrer a retentores de água, como forma de melhorar as propriedades ligantes do cimento, contribuindo para que a sua hidratação seja a mais completa possível Resistência mecânica A resistência mecânica das argamassas está relacionada com a capacidade de resistir a esforços internos ou externos de diversas origens, decorrentes de cargas estáticas ou dinâmicas actuantes nas edificações, ou resultantes do efeito das condições ambientais. Os revestimentos de argamassa devem ser capazes de acompanhar as deformações após cessação dos esforços, sem romperem ou se danificarem ao longo do tempo (Nakakura e Cincotto, 2004). Quando as deformações do revestimento não conseguem aliviar totalmente a tensão imposta, poderá ocorrer o aparecimento de fendas no revestimento. Neste âmbito, a resistência à tracção assume um papel fundamental, pelo que deverá suportar os esforços de tracção no sentido de evitar a fendilhação do revestimento. Rato (2006) conclui que a resistência mecânica de uma argamassa depende essencialmente de dois aspectos: o tipo de rede cristalina da matriz e o tipo de estrutura porosa. O primeiro está relacionado com o tipo de ligante e a forma como se deu o endurecimento. O segundo depende da quantidade, dimensão e forma dos poros. Como se sabe, a compacidade do material contribui para o incremento de resistência mecânica. Sendo a compacidade complementar da porosidade, a resistência mecânica não é indiferente à quantidade e dimensão dos poros. Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil 7

24 Estado da arte Segundo Coutinho e Gonçalves (1994), em materiais cimentícios a resistência mecânica duma argamassa depende principalmente dos seguintes factores: matriz: tipo de cimento; traço - na medida em que maior dosagem de cimento origina maiores resistências mecânicas; idade do material - com a consolidação do crescimento e das ligações cristalinas à medida que progride a hidratação; humidade, ou seja, o tipo de cura - a disponibilidade de água influencia a progressão da hidratação; temperatura ambiente, podendo assumir-se, simplificadamente, que a elevação da temperatura acelera o desenvolvimento da resistência mas diminui a resistência final. Estrutura porosa (excluindo os poros que se encontram entre os cristais do cimento hidratado): granulometria dos agregados; tipo de ligante; traço; quantidade de água de amassadura (relação água/cimento); grau de hidratação, em que o avanço da hidratação dá origem à ocupação de parte dos vazios pelo crescimento cristalino; tipo de cura, considerando a sua influência na taxa de evaporação da água em excesso; processo de fabrico, moldagem e compactação, sobretudo no que diz respeito aos poros que resultam do ar emulsionado no interior do material. Outro aspecto importante relativo ao comportamento mecânico dos materiais prende-se com a ductilidade. Veiga e Carvalho (1994) referem que o comportamento das argamassas será tanto mais dúctil quanto maior for o quociente entre as resistências mecânicas à tracção e à compressão. Um comportamento mais dúctil permitirá optimizar a resistência das argamassas às tensões criadas, sem que sejam transmitidos esforços muito elevados ao suporte. O tempo (ou velocidade) de propagação de ondas ultra-sónicas é uma variável importante que pode ser utilizada para avaliar o desempenho de um revestimento de argamassa quanto às resistências mecânicas e quanto ao aparecimento de fendas. Sendo um método não-destrutivo e de fácil aplicação, procedeu-se à sua aplicação na campanha experimental. A descrição detalhada do método é apresentada no subcapítulo Resistência à fendilhação A fendilhação é um dos tipos de patologia com maior influência no comportamento dos rebocos, já que afecta a sua capacidade de impermeabilização, prejudica gravemente a aparência e, ao facilitar a 8 Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil

25 Estudo da influência da dosagem de cimento no desempenho de argamassas de reboco infiltração de água e de outros agentes e a fixação de microrganismos, reduz a durabilidade do revestimento e da própria parede (Veiga, 2005b). A argamassa, depois de aplicada, exibe fenómenos de retracção, com diminuição do seu volume. Quando as argamassas frescas são aplicadas sobre o suporte, estas perdem água por sucção e por evaporação, por vezes muito rapidamente, e começam, desde logo, a sofrer alguma retracção, enquanto se processa o seu endurecimento. Uma vez aderentes a uma superfície rígida, como a parede, a deformação do reboco é restringida, pelo que se instalam no plano de aderência entre a camada de revestimento e o suporte tensões de tracção elevada, dando lugar ao desenvolvendo de saliências que são parcialmente transferidas através da camada de revestimento. Este fenómeno pode assim gerar fendas no reboco, e por a descoberto as alvenarias dos edifícios. A origem de diferentes tipos de fendas e fissuras pode estar associada à falta de continuidade construtiva entre o reboco e o suporte sobre o qual está aplicado. Este fenómeno poderá explica-se não só por deficiência inicial de aderência do reboco ao suporte, mas também pelos diferentes materiais utilizados com diferentes coeficientes de dilatação térmica e higrométrica, que podem provocar uma deficiente adaptação entre os mesmos. Ao haver dilatações e contracções higrométricas diferenciais entre os distintos elementos constituintes do revestimento e o suporte, pode dar-se ruptura pelo elemento mais fraco, com o aparecimento de fendas e fissuras (Magalhães, 2002). As fendas tendem a evoluir até atravessar toda a camada de revestimento. Quanto mais espessa for a camada mais largas tendem a ser as fendas formadas (Figura 2.1). Além disso, as fendas num revestimento multicamada, por se formarem aleatoriamente na superfície, são naturalmente desfasadas entre camadas. Por conseguinte, as fendas de um revestimento aplicado em camada única são muito mais perigosas que as de um revestimento aplicado em várias camadas de espessura total idêntica. A água e todos os eventuais fluidos agressivos (poluição, sais, etc.) penetram mais facilmente até ao suporte por fendas largas atravessando directamente todo o revestimento, do que por fendas estreitas e desfasadas, obrigando a um percurso muito mais longo e atravessando as interfaces entre camadas (Veiga, 2005b). Figura Um reboco numa única camada fissura de modo mais desfavorável que um reboco da mesma espessura em duas camadas (Veiga, 2005b) Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil 9

26 Estado da arte A espessura do revestimento é outra causa atribuível ao aparecimento de fendas e fissuras. Quanto maior a espessura da camada, maior será a resistência à fissuração do revestimento, já que a tensão de tracção é inversamente proporcional à secção transversal da camada (Magalhães, 2002). Por outro lado, se aumentar-se indefinidamente a espessura do revestimento pode surgir outro tipo de anomalia, nomeadamente o descolamento do revestimento pela acção do seu peso próprio e da maior retracção diferencial, quando o limite de aderência ao suporte é superado. Desta forma, o valor máximo da espessura do revestimento deve ser limitado devido a problemas de aderência e o valor mínimo deve ser limitado devido a problemas de resistência. Normalmente, a prática corrente aponta para um máximo de 2 cm por cada camada de reboco, sob pena de a mesma tender a escorregar sobre a anterior, dado o seu peso (Rosa e Martins, 2005). De uma forma geral, a resistência de um reboco à fendilhação deve-se à ocorrência de tensões de tracção nas argamassas, frequentemente originadas por deformações impostas (Veiga, n.d.a). Assim, este fenómeno depende essencialmente da capacidade da argamassa para resistir às tensões de tracção nela induzidas pelo efeito da restrição da retracção e da intensidade dessas tensões (Veiga, 1997). A tendência para a fendilhação será tanto menor quanto mais reduzida for a retracção e menor for a relação módulo de elasticidade/resistência à tracção, pelo que uma retracção reduzida e um módulo de elasticidade baixo são aconselháveis numa argamassa para reboco (Veiga, 2003a; Rodrigues, 2004). O comportamento do reboco é assim função das tensões induzidas pela retracção e da capacidade de deformação do material para dissipar as forças de tracção geradas. Uma boa formulação deverá resistir às tensões de tracção a que estão sujeitas. Para tal, as argamassas deveriam ter, simultaneamente, retracção e módulo de elasticidade reduzidos, resistência à tracção elevada, relaxação também elevada e boa aderência ao suporte (possibilita uma distribuição de tensões mais eficiente), para além de um poder de retenção de água elevado. A susceptibilidade à fendilhação das argamassas tradicionais depende de vários factores, e o modo como se relacionam entre si é bastante complexo e de difícil quantificação. De acordo com o referido, parece evidente a importância que a natureza do ligante assume na susceptibilidade de um reboco para fendilhar. As argamassas de cimento têm maior tendência para a fendilhação que as de cal aérea, enquanto as de cal hidráulica, em parte devido à maior finura deste ligante, podem ser tão ou mais susceptíveis à fendilhação que as de cimento. Subjacente a estas diferenças está a maior ou menor retracção, mas também o módulo de elasticidade e a capacidade de relaxação e, ainda, outras características, como o coeficiente de dilatação térmica (também maior nas argamassas de cimento e de cal hidráulica) (Veiga, 2004). Um reboco com elevado teor de cimento é muito rígido, pouco flexível, pouco elástico, podendo originar microfissuras, dando o aspecto de mapas. Argamassas mais ricas em cimento são mais susceptíveis à fendilhação, quer devido à retracção elevada, quer devido à grande rigidez, que as torna menos sensíveis aos movimentos diferenciais dos vários materiais com os quais estão em contacto (Rosa e Martins, 2005). Também a água de amassadura em excesso agrava a fendilhação do reboco, uma vez que a um aumento da quantidade de água corresponde um incremento da 10 Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil

27 Estudo da influência da dosagem de cimento no desempenho de argamassas de reboco retracção e da porosidade. Esta deverá ser a estritamente necessária de forma a não prejudicar a trabalhabilidade da argamassa. Outros factores, para além dos estritamente relacionados com as características dos revestimentos, podem interferir no comportamento à fendilhação das argamassas, nomeadamente o modo e as condições de aplicação, as características do suporte e os seus movimentos e deformações. O suporte pode conter sais que podem ser transportados para o reboco que o reveste, através da água que percola no seu interior e, consequentemente, reagir com os seus componentes. Em caso de reacção, os sais, ao cristalizarem, expandem-se e provocam a fendilhação do reboco (Rosa e Martins, 2005). A cor e o grau de exposição aos agentes atmosféricos a que está sujeito o revestimento têm, naturalmente, uma grande importância no que diz respeito à ocorrência ou não de fendilhação (Veiga, 1997). Outra causa fundamental de fendilhação dos rebocos prende-se com a absorção excessiva do suporte. Na presença de um suporte muito absorvente, a água contida na argamassa fresca pode ser retirada rapidamente durante a sua aplicação, originando fissuras internas, que, posteriormente, podem mesmo manifestar-se na superfície, originando fendas. Esta saída de água origina não só uma perda de volume como pode prejudicar a hidratação do ligante, inibindo a sua capacidade de aglomerante da mistura. Por esta razão, a base deve ser previamente humedecida, a fim de evitar um excesso de sucção da água do reboco pelo suporte, ainda que seja necessário que haja alguma sucção para viabilizar uma aderência conveniente do reboco ao suporte, processada por penetração dos elementos mais finos da argamassa nos poros do suporte (Rosa e Martins, 2005) Resistência ao choque À partida, é de esperar que os revestimentos de ligantes minerais (como é o caso de argamassas cimentícias) assegurem resistências razoáveis, particularmente quando aplicados sobre suportes tradicionais. Por vezes, quando se pretende conferir ao revestimento resistências ao choque superiores às habituais, poder-se-ão aplicar reforços de rede metálica, de fibra de vidro ou de um material sintético, por exemplo (Veiga, 1997). Esta propriedade não constitui objecto de análise experimental neste trabalho, no entanto, registe-se que uma possível análise desta resistência passa pela realização de ensaios de choque de corpo duro com determinadas energias e ensaios de punçoamento dinâmico seguidos da observação das degradações provocadas no reboco aplicado sobre o suporte previsto Módulo de elasticidade A qualidade e a durabilidade de um revestimento de argamassa estão directamente ligadas à capacidade de absorver deformações, que são medidas através do módulo de elasticidade. Este consiste numa expressão da rigidez da argamassa endurecida (Silva e Campiteli, 2006). Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil 11

28 Estado da arte A ocorrência de fendas num revestimento de argamassa decorre da elasticidade e resistência à tracção inadequadas, diante das tensões de tracção resultantes da retracção de secagem, retracção térmica ou acções externas ao revestimento. Assim, quanto for menor o módulo de elasticidade, maior a capacidade para absorver as deformações, ficando o revestimento mais deformável e capaz de aliviar parte ou toda a tensão instalada. Esta diminuição do módulo de elasticidade pode ser conseguida a partir de uma redução do teor de cimento. O módulo de elasticidade está assim relacionado com o comportamento elástico do revestimento, e é elucidativo quanto à deformabilidade e rigidez dos rebocos. Porém, só por si, não assegura a inexistência de fendas, já que a influência integrada de diversos parâmetros podem favorecer a ocorrência deste tipo de fenómeno patológico, conforme referido no subcapítulo reservado à resistência à fendilhação. O consumo de água e o teor de cimento são variáveis determinantes nas resistências à compressão, à tracção por flexão e de aderência à tracção, e influenciam directamente o módulo de elasticidade Aderência ao suporte Para o bom desempenho dos revestimentos é fundamental que estes estejam bem aderentes ao suporte. A durabilidade do revestimento é bastante condicionada pela aderência ao suporte, e é tanto mais forte quanto maior for a adequabilidade da argamassa de revestimento ao suporte sobre o qual é aplicado (Rodrigues, 2004). Por outro lado, uma boa aderência é fundamental para garantir as funções de impermeabilização do revestimento, condicionando também a resistência à fendilhação, nomeadamente a distribuição de tensões na argamassa, geradas por movimentos diferenciais em relação ao suporte (Veiga, 1997). Nas argamassas tradicionais não-adjuvadas, a aderência da argamassa ao suporte processa-se por penetração capilar, nos interstícios do suporte, da água de amassadura e dos elementos mais finos (partículas finas do cimento) da argamassa de reboco que, ao cristalizar no interior dos seus poros, assegura a colagem. Para que a ligação seja boa, é necessário que as partículas finas formem com a água uma pasta capaz de penetrar facilmente na alvenaria, endurecendo, em seguida, rapidamente (Veiga, 1997) (Rodrigues, 2004). A aderência ao suporte do revestimento deve ser avaliada segundo uma perspectiva de durabilidade, de resistência e de extensão (Miranda e Veiga, 2004). Quanto à resistência, esta pode ser quantificada com base no valor da tensão de aderência, obtida através de ensaios de arrancamento. A extensão de aderência representa o quociente entre a área colada (percentagem do suporte em que a argamassa aderiu) e a área total do suporte (Miranda, 2004). Nas argamassas ricas em aglomerante, maiores valores de aderência poderão ser conseguidos com um aumento de plasticidade (maior teor de água), de modo a que a penetração dos finos no suporte seja mais eficaz. Em revestimentos com argamassa pobre em aglomerante, só um ponto óptimo na relação água/cimento poderá incrementar a resistência mecânica sem prejuízo da trabalhabilidade, resultando na optimização da aderência (Martins et al., n.d.). A aderência aumenta também com o teor de cimento e com a sua finura, sendo maior quando se empregam areias mais argilosas. Todavia, esta característica não depende exclusivamente da argamassa, mas também da natureza 12 Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil

29 Estudo da influência da dosagem de cimento no desempenho de argamassas de reboco do suporte. Para se obter uma boa aderência dos revestimentos é necessário que a superfície do suporte apresente rugosidade (textura) e uma absorção adequada. Os suportes com coeficientes de absorção muito baixos ou muito elevados são indesejáveis sob o ponto de vista da aderência dos revestimentos. No primeiro caso, a aderência do revestimento é prejudicada pelo facto de o suporte não ter capacidade de absorver a água e os finos que esta arrasta consigo, originando uma estrutura porosa na interface. Relativamente aos suportes que absorvem demais, prejudicam a aderência dos revestimentos pelo facto de originarem uma zona de reboco, adjacente ao suporte, friável e sem coesão, resultante da dessecação prematura da película da argamassa de revestimento Compatibilidade com o suporte O reboco deve ser compatível com o suporte a que vai ligar, principalmente dos pontos de vista geométrico, físico e mecânico. A compatibilidade geométrica relaciona-se com a capacidade de adesão do reboco às superfícies do suporte, o preenchimento de juntas e correcção de irregularidades da parede. Há necessidade do suporte apresentar planeza e regularidade superficial adequadas à espessura e à técnica de aplicação do revestimento. De entre os factores de que depende uma boa adesão do reboco destacam-se a quantidade de água existente, o teor de finos e o coeficiente de absorção do suporte. A compatibilidade física aponta para a capacidade do reboco permitir trocas de humidade entre a alvenaria e o exterior e apresentar um coeficiente de condutibilidade térmica idêntico ao do suporte. A compatibilidade mecânica, por sua vez, é essencial para evitar a transmissão de tensões elevadas entre a argamassa e o suporte, capazes de deteriorar o reboco (quando aplicado em edifícios demasiado rígidos) ou o próprio suporte (caso este seja de baixa resistência mecânica, nomeadamente em situações de intervenção em edifícios antigos). Veiga (1997) menciona ainda um quarto tipo de compatibilidade (compatibilidade química), segundo a qual o reboco deve ser capaz de resistir ao ataque dos sais eventualmente existentes no suporte (por exemplo sulfatos) e, por outro lado, não deve conter sais que, ao serem dissolvidos pela água (das chuvas ou de condensações interiores, por exemplo) e transportados para o interior das alvenarias por capilaridade, tenham reacções nocivas com os materiais constituintes das alvenarias, contribuindo para a sua degradação química Retracção As argamassas de revestimento, logo após a sua aplicação, estão sujeitas a variações dimensionais por retracção, podendo dar origem ao aparecimento de fendas. Estas variações, decorrentes da interacção de vários fenómenos físico-químicos ao nível da fase evolutiva da argamassa (a matriz de cimento), são restringidas pela fase estável (os agregados) e, geralmente, também pelo suporte no qual o revestimento está aderente, nos casos correntes em que este é muito mais rígido (Veiga, 1997). As contracções ou retracções decorrentes destas variações ocorrem até que sejam atingidas Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil 13

30 Estado da arte as condições limite de equilíbrio com o ambiente, a temperatura constante e na ausência de cargas exteriores aplicadas (Veiga e Souza, 2004). O conhecimento do fenómeno de retracção e da sua evolução é extremamente importante para controlar as suas causas e tentar minimizar os seus efeitos, que vão desde a microfendilhação e fendilhação de elementos de argamassa, com as consequências habituais de perda de capacidade de impermeabilização e redução de durabilidade, entre outras (Veiga e Souza, 2004). As condições atmosféricas condicionam a evaporação e a absorção do suporte com o qual o revestimento está em contacto, influenciando a retracção e a cinética de hidratação da argamassa de reboco e, consequentemente, a evolução das suas características mecânicas, nomeadamente a resistência à tracção e o módulo de elasticidade (Veiga, 2004). No que diz respeito ao ligante, as argamassas com teores de cimento elevados tendem a exibir uma maior apetência para retrair, devido ao incremento de rigidez do material. Nestas situações, exige-se um controlo mais rigoroso das condições de cura antes e após a aplicação da argamassa no suporte, de forma a evitar a evaporação rápida de água por secagem, principal responsável pela retracção do revestimento e o eventual aparecimento de fendas (Veiga, 2004) (Bastos, 2001). Diversos investigadores publicaram estudos sobre a retracção, e parece unânime que todos eles afirmam que as variações dimensionais do material se devem essencialmente a três fenómenos: dessecação, hidratação e carbonatação (Coutinho, 1994; Joisel, 1965; Tamin, 1986; Malatrait, 1989 e Baron, 1971), citado por Veiga e Souza (2004). A dessecação caracteriza a saída de água para o exterior dos capilares e, depois, dos poros de menores dimensões, dando origem à retracção (contracção), acompanhada de redução de massa (correspondente à perda de água). Segundo Baron (1971), esta perda de água pode atingir cerca de 22% da pasta de cimento. Coutinho (1994) e Tamin (1986) afirmam que a dessecação deve-se, principalmente, à evaporação e à absorção por outros elementos em contacto, nomeadamente, no caso dos revestimentos de paredes, pelo suporte. A perda de água depende do tamanho e do tipo de vazio da pasta endurecida. Dependendo do espaço de onde se dá a sua saída, a retracção ocorre com maior ou menor intensidade. A água capilar encontra-se nos vazios maiores da pasta (vazios capilares), não preenchidos pelos componentes sólidos da hidratação do cimento, e a sua remoção não causa variação de volume. A perda de água absorvida, retida na superfície dos componentes sólidos da pasta, é considerada a principal causa de retracção na secagem (Bastos, 2001). Esta causa de retracção é parcialmente reversível, na medida em que se o elemento sujeito à dessecação for mergulhado em água, os capilares voltam a encher e o volume perdido é parcialmente recuperado (Veiga e Souza, 2004). Os fenómenos de hidratação do cimento contribuem para a retracção global devido aos novos compostos formados, à exotermia de algumas das reacções químicas e à autodessecação gerada pelo consumo de água dos poros nas reacções. Designa-se por retracção de hidratação toda a parcela de retracção decorrente das reacções de hidratação, incluindo componentes de autodessecação e componentes de origem química. A retracção por hidratação, devido à importância da componente química, ao contrário do que sucede na retracção por dessecação, tem um 14 Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil

31 Estudo da influência da dosagem de cimento no desempenho de argamassas de reboco coeficiente de reversibilidade reduzido, depois de imergir em água o elemento de argamassa (Veiga e Souza, 2004). A retracção por carbonatação deve-se à combinação do dióxido de carbono da atmosfera com os componentes hidratados do cimento, especialmente com o hidróxido de cálcio, que origina produtos sólidos, como o carbonato de cálcio, cujo volume total é inferior à soma dos volumes dos componentes do cimento que entraram na reacção, mas cuja massa é superior. Estas reacções dãose com libertação de água. Este tipo de retracção soma-se à parcela irreversível da retracção (por hidratação), ou seja, não há recuperação das dimensões iniciais por imersão em água ou colocação em atmosfera húmida (Veiga e Souza, 2004). A retracção global dá-se, assim, por dessecação, por hidratação e por carbonatação, ao longo de todo o período de vida da argamassa, verificando-se uma interacção contínua entre os vários fenómenos. No entanto, a preponderância de cada um deles varia com a idade: a dessecação é muito mais sensível, podendo considerar-se que comanda a retracção global, logo após o início de presa - período em que a retracção por dessecação é muito superior à retracção por hidratação - e após endurecimento - quando a hidratação se encontra, praticamente, terminada e dá já origem a poucas deformações. Logo após o fim de presa é importante a interacção entre os dois fenómenos. As variações dimensionais devidas à hidratação são preponderantes durante o endurecimento. Finalmente, a retracção por carbonatação vai-se dando ao longo da vida da argamassa, tornando-se sensível tanto mais cedo quanto maior for a relação superfície/volume do elemento, quanto mais permeável ao ar for a argamassa e quanto mais favoráveis forem as condições ambientes para a combinação do dióxido de carbono do ar com o hidróxido de cálcio do cimento (Veiga, 1997) Absorção de água por capilaridade A absorção de água por capilaridade diz respeito à capacidade que um material poroso, não saturado, tem de absorver e escoar água por sucção capilar. A penetração da água na argamassa processa-se através da sua estrutura porosa, que envolve a pasta de cimento, os agregados e a interface pasta - agregado, através de microfendas de abertura superior a 100 µm, e por eventuais defeitos que possam existir na composição do material (Damagaard e Chatterji (1996), citado por Nsambu (2007)). Esta característica é muito importante para a caracterização da durabilidade, uma vez que a absorção capilar prejudica o desempenho da argamassa, com redução da sua durabilidade e da capacidade de protecção do suporte. A progressão da água será tanto mais rápida e significativa quanto mais finos forem os capilares do material (Rodrigues, 2004). Segundo Nsambu (2007), a absorção capilar dos materiais cimentícios depende de diversos factores, diminuindo quando: aumenta a dosagem de finos e de cimento; diminui a relação água/cimento; aumenta o grau de compactação; se aplica uma cura saturada nas primeiras idades; aumenta a idade do material; aumenta a duração da cura, entre outros. Outros autores, citados por Nsambu, afirmam que a absorção capilar também depende das condições de humidade do material, correspondendo Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil 15

32 Estado da arte uma maior absorção a uma menor humidade do material. Por outro lado, a velocidade de absorção aumenta quando a temperatura do material é maior. Garbozci (1995), citado por (Rato, 2006), refere que o comportamento de uma argamassa à acção da capilaridade depende essencialmente das características da sua estrutura porosa, ou seja, da quantidade, dimensão e conectividade dos poros. A pequena dimensão dos poros nas argamassas de cimento pode ser a principal causa de danos entre as argamassas e os materiais pétreos das alvenarias. Os poros de pequeno diâmetro exercem uma maior força capilar e retêm a água por um período de tempo superior ao que sucede com os poros maiores (Rodrigues, 2004). Parece aceitável afirmar que maiores valores de porosidade aberta correspondem a maiores valores assintóticos, pois existe mais espaço disponível para uma maior quantidade de água absorvida. Vulgarmente, em laboratório, o comportamento das argamassas à absorção capilar é avaliado através da determinação experimental do coeficiente de capilaridade e do valor assintótico, explicitados no subcapítulo Permeabilidade à água e ao vapor de água Permeabilidade traduz a capacidade do material de permitir a percolação de água pelos seus vazios, característica que influencia bastante as condições de habitabilidade da edificação (Araújo, 2001). A permeabilidade da argamassa à passagem de água está assim relacionada com a rede de poros existente e com a existência de fissuras, e assume grande importância em argamassas de revestimento. Esta característica é influenciada principalmente pela proporção e natureza dos materiais constituintes, pela técnica de execução, pela natureza do suporte, pela espessura da camada de revestimento, pelo acabamento da superfície, pela idade do material e por eventuais fissuras existentes no reboco. Por seu turno, a permeabilidade ao vapor de água é recomendável, de modo a evitar que a condensação da água seja criada no interior da alvenaria, e permitir que a parede seque, eliminando, por evaporação, a água que se tenha introduzido por capilaridade em períodos de chuva (Rodrigues, 2004). O reboco, neste sentido, deve permitir uma rápida evaporação da água logo que as condições atmosféricas o permitam. Uma elevada permeabilidade ao vapor de água (do reboco e também da eventual pintura sobre ele aplicada) é importante para que não haja lugar a condensações, e é tanto mais importante quanto mais permeável à água for o revestimento. A permeabilidade da camada de acabamento do reboco é também de considerar, uma vez que esta constitui a primeira barreira à entrada de água no reboco e deve permitir a saída para o exterior do vapor de água produzido no interior dos edifícios (Gaspar, 2002). Uma permeabilidade à água e um coeficiente de capilaridade reduzidos e uma elevada permeabilidade ao vapor de água seriam, à partida, as características mais favoráveis para obter uma boa capacidade de impermeabilização em zona não-fendilhada. Contudo, no que diz respeito a rebocos tradicionais, há uma tendência marcada para que a uma menor permeabilidade à água corresponda também uma menor permeabilidade ao vapor de água, sendo particularmente difícil estabelecer um ponto de equilíbrio que seja favorável a ambas as características. De ensaios 16 Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil

33 Estudo da influência da dosagem de cimento no desempenho de argamassas de reboco realizados no LNEC depreende-se que argamassas com um elevado teor de cimento podem ser, significativamente, menos permeáveis ao vapor de água, assim como argamassas com areia muito argilosa (areia vermelha) (Veiga, 1997) Resistência à acção de sais solúveis A acção de sais solúveis está associada a uma das principais causas da deterioração dos materiais porosos utilizados correntemente nas construções. Nos edifícios, os sais solúveis contribuem significativamente para o aparecimento de problemas estéticos, para além de serem responsáveis pela degradação dos rebocos e alvenarias, reduzindo assim as condições de habitabilidade. As operações de reparação requerem, normalmente, custos elevados (Gonçalves, 2007). Este problema é de extrema importância, sobretudo no caso dos edifícios antigos, podendo, em casos extremos, por em causa a sua segurança estrutural. A degradação inicia-se, geralmente, à superfície dos elementos construtivos e, com o desaparecimento das camadas superficiais, progride depois para o interior. São, pois, os materiais da superfície os que mais intensa e frequentemente são afectados pelos sais. A precipitação dos sais pode suceder na forma de eflorescências ou criptoflorescências. As eflorescências são depósitos de sais cristalizados que se pousam à superfície do revestimento. Estas são geralmente inofensivas quanto à deterioração dos materiais, podendo ser removidas por escovagem ou lavagem húmida. As criptoflorescências consistem em depósitos interiores nos poros do material, devido ao aumento do volume sólido resultante da cristalização dos sais. Os sais formados no interior dos rebocos podem ser bastante destrutivos, uma vez que, por aumentarem de volume ao cristalizar e também ao absorver água, estimulam perdas de aderência e fendilhação, e, por vezes, perda de coesão do próprio revestimento. O processo de deterioração por cristalização de sais é complexo e é devido a diferentes mecanismos. Nesta conjuntura, diversos investigadores consideram que a deterioração produzida por acção dos sais ocorre quando as tensões internas ultrapassam a resistência à tracção do material. A cristalização continua até que as tensões atinjam uma dada magnitude, directamente proporcional ao grau de saturação e inversamente proporcional à solubilidade do sal (Palomo et al., 1996). Neste processo, ocorrem ciclos sucessivos de cristalização/dissolução. As passagens sucessivas do estado líquido ao estado sólido (por cristalização) ou as mudanças das formas cristalinas, decorrentes da hidratação, implicam um aumento de volume ou mudanças de forma, introduzindo tensões nos poros dos materiais de construção, e sua consequente deterioração. De entre os sais solúveis que geralmente atacam os revestimentos dos edifícios destacam-se os nitratos, cloretos e sulfatos, que provêm normalmente da acção atmosférica do terreno (ascensão por capilaridade a partir do solo) e da poluição atmosférica. O próprio cimento pode dar origem a processos expansivos devido às reacções entre sulfatos e alguns compostos do cimento (como os aluminatos de cálcio). A circulação de água na parede e no revestimento, dissolvendo os sais existentes nestes materiais ou na própria água, é a principal causa desta anomalia (Veiga, n.d.b). Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil 17

34 Estado da arte Aspecto estético Os revestimentos de paredes, pela sua grande exposição às acções externas e pelo seu papel de protecção das alvenarias, são dos primeiros elementos do edifício a sofrer degradação visível, pelo que a sua importância na imagem dos edifícios assume grande relevância (Veiga, 2006) (Veiga e Tavares, 2002). O reboco deverá conferir o acabamento e o aspecto estético final da parede, cabendo a este, pela sua textura, cor, regularidade, tipo de acabamento e desempenho, assegurar o aspecto visual desejado, sob pena de desvalorizar o edifício e a envolvente onde este está inserido. À parte de todas as outras variáveis que influem no desempenho das argamassas de revestimento (capacidade de impermeabilização, fendilhação, aderência ao suporte), o aspecto estético é a propriedade que transparece a qualidade de um reboco, que se reflecte na aparência global de um edifício, pois a aparência visual é directamente observável, embora não seja objectivamente qualificável. A uniformidade do reboco vai depender da constância na dosagem dos constituintes da argamassa de revestimento, da regularidade de preparação dessa argamassa e das condições de aplicação em obra (Rodrigues, 2004). Os revestimentos minerais são sensíveis a anomalias de aspecto, que por vezes se traduzem em sintomas de patologia mais graves, e afectam expressivamente a estética dos edifícios e a qualidade de vida dos habitantes. De entre os factores que concorrem para uma penalização do aspecto estético dos edifícios e consequente degradação do ambiente urbano destacam-se: fendilhações generalizadas ou pontuais; manchas resultantes da poluição atmosférica, com acumulação de sujidade na fachada e distribuição localizada desta causada por escorrimento de água da chuva (tanto mais evidente quanto mais liso e claro for o acabamento final); manchas esbranquiçadas ocasionadas por eflorescências (cristalização de sais na superfície do reboco) ou que aparecem frequentemente quando o revestimento é aplicado numa única camada relativamente fina e a preparação do suporte não é suficiente para homogeneizar a absorção; infiltrações, com a subsequente degradação do reboco e destacamento localizado de fragmentos de argamassa, pondo a descoberto, muitas vezes, a alvenaria; entre outras. Naturalmente que todos os factores que afectam a durabilidade do revestimento vão reflectir-se no seu aspecto estético a curto ou médio prazo, contribuindo para a degradação progressiva do reboco (Veiga, 1997) Durabilidade A durabilidade dos rebocos é uma característica condicionada por diversas anomalias, susceptíveis de por em risco o seu bom desempenho. A conjugação dos vários efeitos patológicos a que os rebocos estão sujeitos determina, por vezes, uma resposta deficiente dos revestimentos em matéria de durabilidade. Se não repare-se, por exemplo, no efeito prejudicial do aparecimento de problemas de fendilhação mapeada, frequente em argamassas demasiado rígidas e de retracção elevada (devido ao teor excessivo de cimento, de argila ou água), ou decorrente de uma aplicação deficiente da argamassa ao suporte, marcada por camadas muito espessas. Com a tendência de evolução no 18 Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil

35 Estudo da influência da dosagem de cimento no desempenho de argamassas de reboco tempo deste tipo de fendilhação, a vulnerabilidade à infiltração de água nas paredes é grande, podendo dar origem, numa primeira fase, a manchas de humidade que conferem um aspecto degradado e insalubre ao edifício e, mais tarde, à deposição de fungos e bolores e a formação de eflorescências ou criptoflorescências. Para evitar incorrer neste tipo de patologia o cuidado na dosagem das argamassas e na aplicação e cura dos revestimentos é essencial. Assim, para além da fendilhação (mapeada ou orientada), anomalias como perdas de aderência do revestimento, o ataque dos sais (com formação de eflorescências e/ou criptoflorescências), o desenvolvimento de microrganismos, as manchas de humidade resultantes de infiltrações de água e as manchas de sujidade resultantes da criação de caminhos preferenciais de escorrimento de água (ou de protecção da exposição à chuva de zonas localizadas das fachadas) são exemplos de acções de degradação frequentes em rebocos, decorrentes do ambiente onde o edifício se insere Materiais constituintes As argamassas de revestimento tradicionais são, de uma forma geral, constituídas por ligantes, que poderão ser minerais (cimentos, cais aéreas e hidráulicas), orgânicos ou sintéticos, por agregados de granulometrias diversificadas, geralmente de reduzidas dimensões (areias naturais, extraídas do leito dos rios, ou de areeiro, de natureza siliciosa ou calcária), por água de amassadura e, eventualmente, por adjuvantes e adições, com o objectivo de conferir ou melhorar propriedades específicas. Idealmente, a preparação e confecção das argamassas deveria resultar numa mistura de compacidade perfeita, sem vazios envolvidos na pasta. Uma vez que tal não é possível, já que na pasta fica sempre retido algum ar, parece aceitável considerar-se o ar incluído como um dos constituintes das argamassas Ligantes No que diz respeito à composição do ligante, as argamassas podem designar-se por argamassas de um só ligante (argamassa de cimento ou argamassa de cal, por exemplo) ou argamassas bastardas (quando na sua composição entra mais que um ligante, sendo exemplo disso o estuque, constituído por gesso e cal). Um ligante, quando misturado com a água, adquire propriedades de aglutinante e funciona como uma espécie de cola que aglomera os diversos constituintes da argamassa, sendo responsável por garantir a coesão dos agregados e estabelecer a união entre os vários componentes. O seu poder aglutinante deve ser capaz de promover a ligação da argamassa aos suportes onde é aplicada, para além de contribuir para a estabilidade dos rebocos, quando sujeitos às acções externas do meio ambiente e durante o processo de secagem. Os ligantes minerais dividem-se em hidráulicos e aéreos. Os ligantes hidráulicos são constituídos por uma material finamente moído que, quando misturado com a água, formam uma pasta que faz presa e endurece devido a reacções e processos de hidratação, e que, depois do endurecimento, conserva a sua resistência mecânica e estabilidade, mesmo debaixo de água (como exemplo tem-se o cimento Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil 19

36 Estado da arte e a cal hidráulica). Por sua vez, os ligantes aéreos, também constituídos por um material finamente moído, quando misturados com a água formam uma pasta que faz presa, endurece e permanece mecanicamente resistente quando conservada apenas ao ar. Cal aérea A cal tem origem em produtos que contêm grandes percentagens de carbonato de cálcio (CaCO 3 ), associados a calcários puros. À temperatura da ordem dos 900ºC dá-se a calcinação, cujo resultado é o óxido de cálcio (CaO), conhecido usualmente por cal viva, resultante da libertação do dióxido de carbono (CO 2 ). O óxido de cálcio, altamente reactivo na presença de água, ao reagir com esta origina reacções que podem dar origem a temperaturas elevadas. Forma-se, então, o hidróxido de cálcio, Ca(OH) 2 (conhecido, vulgarmente, por cal apagada). Este, depois de aplicado em obra, necessita do dióxido de carbono da atmosfera para reagir e dar origem, de novo, ao carbonato de cálcio, CaCO 3, que, com libertação de água, completa assim o ciclo da cal. Na presença de água, as reacções químicas inerentes ao fabrico da cal ficam incompletas ou pouco estáveis na fase de aquecimento, dando origem à formação de um material cujos componentes se dissolvem na água ou perdem as ligações entre si e dispersam (Gaspar, 2002). Trata-se, pois, de um processo gradual que começa da superfície para o interior do revestimento e que é muito sensível às condições de humidade e temperatura (Cavaco, 2005). Como exemplo deste tipo de ligantes tem-se a cal aérea e o gesso. Cal hidráulica A cal hidráulica é obtida a partir de um processo semelhante ao da cal aérea, contudo, os calcários que lhes dão origem são submetidos a temperaturas mais elevadas (entre 1000ºC e 1100ºC) e com um teor de argila entre os 8 e os 20% (calcários margosos), conferindo hidraulicidade ao comportamento da argamassa. A hidraulicidade traduz a capacidade da argamassa endurecer em contacto com a água, sem mudança de volume. Cimento O cimento, cuja designação deriva da palavra latina caementum, é um ligante hidráulico que resulta da cozedura a temperaturas elevadas (da ordem de 1450 ºC) de uma mistura moída, devidamente proporcionada de calcário (carbonato de cálcio) e margas, contendo argila (silicatos de alumínio e de ferro) e, eventualmente, outra ou outras substâncias apropriadas ricas em sílica, alumina ou ferro, que constituem o cru. Sujeitas a temperaturas elevadas em grandes fornos rotativos, as matérias-primas reagem entre si, com o apoio da fase líquida obtida pela fusão de cerca de 20% dessa matéria-prima, originando novos compostos. Derivado desses fenómenos físicos e químicos, os produtos de reacção, ao arrefecerem de forma rápida, aglomeram-se em pedaços com dimensões variáveis mas geralmente 20 Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil

37 Estudo da influência da dosagem de cimento no desempenho de argamassas de reboco entre 2 e 20 mm, resultando no denominado clínquer (Coutinho, 1988) A homogeneização e dispersão do material é realizada actualmente por via seca. As transformações sofridas pelas matérias-primas até à formação da estrutura do clínquer não são aqui desenvolvidas, uma vez que ultrapassa o âmbito da dissertação e tornaria a exposição demasiado extensa. A acção da temperatura sobre os componentes da matéria-prima promove reacções químicas que levam à formação dos componentes principais do cimento Portland, os quais cristalizam em elementos mais ou menos individualizados, enumerados em seguida: Silicato tricálcico 3CaO.SiO 2 (de 20 a 65%) Silicato bicálcico 2CaO.SiO 2 (de 10 a 55%) Aluminato tricálcico 3CaO.Al 2 O 3 (de 0 a 15%) Aluminoferrato tetracálcico 4CaO.Al 2 O 3.Fe 2 O 3 (de 5 a 15%) As propriedades do cimento são dominadas pela natureza da estrutura do clínquer, a qual varia de cimento para cimento devido às diferenças nas matérias-primas e no modo de fabrico. O processamento final consiste na moagem muito fina do clínquer, ao qual é adicionado gesso (como retardador de presa, numa proporção que ronda os 5%) e, eventualmente, de adições ( filler calcário, escórias de alto forno ou cinzas volantes). Este passa por reacções de hidratação, crescimento e interligação cristalina durante o seu processo de secagem, formando compostos mais estáveis e de presa mais rápida do que as cais hidráulicas (Gaspar, 2002). A formação do clínquer resulta de reacções no estado semi-sólido: apenas 20% da matéria-prima funde, e os outros 80% reagem no estado sólido. Por não passar totalmente pelo estado líquido, a cristalização e sobretudo os defeitos da cristalização são influenciados pela constituição cristalográfica do calcário e da argila primitivos. Isto leva a considerar que os clínqueres, mesmo com composições químicas idênticas, podem apresentar características diferentes, consoante a natureza do material na pedreira de origem (Coutinho, 1988). Hoje em dia os cimentos habitualmente comercializados são certificados pela norma portuguesa NP EN Este, quando apropriadamente doseado e misturado com o agregado e água, deve permitir a produção de uma argamassa que conserva a sua trabalhabilidade durante um tempo suficiente e, depois de períodos definidos, deve atingir níveis de resistência especificados, e possuir também estabilidade de volume a longo prazo. No Anexo I apresentam-se os 27 produtos da família de cimentos correntes, com as respectivas composições químicas de cada um. Para além do tipo (cimento Portland, cimento de alto forno, entre outros), estes constituintes podem ainda ser classificados quanto à sua resistência - 32,5, 42,5 e 52,5 [MPa]. O endurecimento hidráulico do cimento Portland deve-se, fundamentalmente, à hidratação dos silicatos de cálcio, embora outros compostos químicos (como os aluminatos) possam participar no processo de endurecimento. Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil 21

38 Estado da arte Agregados Os agregados mais habitualmente utilizados em rebocos tradicionais são as areias. Estas são materiais granulados finos que são aglomerados por um ou mais ligantes, constituindo o esqueleto da argamassa (Rodrigues, 2004), e mesmo tempo que concorrem para a sua compacidade, impermeabilidade e resistência mecânica, contribuem para diminuir a retracção da argamassa (Pinto et al., 2006). A presença de uma granulometria adequada permite minimizar o volume de vazios da argamassa e, deste modo, reduzir a quantidade de ligante e a produção de uma argamassa mais compacta a menor custo. A redução da quantidade de ligante influi no decremento da retracção e, consequentemente, da fendilhação do revestimento. As areias provêm da desagregação de rochas, sendo que, do ponto de vista químico, podem distinguir-se em areias siliciosas (quatzozas e graníticas) e calcárias. Enquanto as primeiras provêm geralmente de rio ou de areeiro, as segundas derivam de desperdícios de pedreiras de rocha calcária. À areia de areeiro com algum teor de argila designa-se por areia amarela, sendo esta geralmente mais áspera, com grãos mais angulosos, contendo normalmente mais impurezas. A areia do rio geralmente confere menor resistência às argamassas, devido aos grãos serem rolados, mas é naturalmente mais lavada (Rodrigues, 2004). A distribuição das partículas de um dado agregado segundo as dimensões dessas partículas designase por granulometria e tem uma enorme influência sobre as propriedades do betão e da argamassa, particularmente no que se refere à compacidade e à trabalhabilidade (Coutinho, 2002). Para quantificar o tamanho das partículas que integram as areias recorre-se normalmente à curva granulométrica. O princípio para a composição e dosagem de uma argamassa com base na curva granulométrica consiste em obter uma argamassa trabalhável no estado fresco e que possua, no estado endurecido, uma compacidade elevada, com redução do volume de vazios e com capacidade de deformação (Carneiro e Cincotto, 1999). O tipo de areias utilizado e a sua composição granulométrica têm grande influência no comportamento das argamassas, pelo que a sua escolha e proporção na mistura assume um papel incisivo na qualidade final dos rebocos. Se a granulometria for contínua (partículas distribuídas uniformemente por todas as dimensões, da mais pequena à maior) e se as partículas tiverem uma forma adequada, consegue-se obter uma argamassa mais compacta e resistente para uma dosagem mais reduzida de cimento (Coutinho, 2002). As partículas angulosas conferem uma maior compacidade e atrito entre si, conferindo ao revestimento, à partida, uma maior capacidade resistente. Por outro lado, agregados arredondados melhoram a trabalhabilidade da argamassa. Em geral, é a superfície específica (razão entre a superfície total e o volume das partículas) de um agregado que determina a quantidade de água necessária para molhar e lubrificar a mistura. Assim, quanto maior a dimensão das partículas, menor a superfície específica (Coutinho, 2002). 22 Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil

39 Estudo da influência da dosagem de cimento no desempenho de argamassas de reboco A compacidade de uma argamassa é conseguida, geralmente, através de uma granulometria adequada das areias e duma quantidade correcta de cimento. Complementarmente, poderá ser acrescentado uma adição adequada. Feret propôs um estudo que viabiliza a determinação experimental da compacidade das areias utilizadas na argamassa. Misturando areias de grãos diferentes, obtém-se uma areia com o mínimo volume de vazios (ou, analogamente, a máxima compacidade), dado que, sucessivamente, os grãos mais pequenos preenchem os intervalos deixados pelos maiores, pelo que requererá menor quantidade de aglomerante para uma massa mais compacta. Optou-se por não representar o diagrama triangular de Feret derivado de o âmbito do trabalho incidir, sobretudo, na influência da dosagem de cimento e não num estudo aprofundado dos agregados. Contudo, da análise do triângulo de Feret depreende-se que a areia que apresenta o mínimo de vazios é aquela que, geralmente, contém somente grãos grossos e finos, numa proporção de 2/3 de grossos e 1/3 de finos, não contendo grãos médios. As granulometrias que apresentam maiores volumes de vazios são aquelas em que todos os grãos apresentam dimensão uniforme. Esta representação é de particular interesse prático quando se dispõe de duas ou três espécies de areias diferentes e se pretende obter com elas uma areia de maior compacidade (Martins e Assunção, 2004). De salientar que as areias devem apresentar-se limpas e secas, isentas de substâncias nocivas, como seja a presença de matéria orgânica (que pode retardar ou impedir parcialmente a presa) e de sais minerais solúveis (causadores de eflorescências). Se assim não suceder, deverão ser adoptados procedimentos de lavagem dos agregados sob pena de se estar a contribuir para a redução da durabilidade do reboco Água de amassadura Para se obter, a partir do cimento ou de outro tipo de ligante, um sólido com a resistência necessária, é preciso misturá-lo com a água. A água é um elemento essencial no fabrico da argamassa, pois promove a hidratação do cimento (nomeadamente dos silicatos e aluminatos), a aglutinação entre o cimento e os agregados, conferindo ainda a consistência necessária à sua aplicação ao suporte. Os sais minerais que compõem o cimento reagem com a água, dando origem a um novo sistema de compostos hidratados estáveis que cristalizam com tendência a se emaranharem e colarem uns aos outros, conferindo ao conjunto elevada resistência. A quantidade de água que se deve usar é a estritamente necessária para hidratar o cimento e para conferir uma trabalhabilidade adequada à argamassa. Sabe-se que a resistência à compressão diminui com a quantidade de água, pelo que a sua dosagem deverá ser a mínima possível, mas capaz de hidratar o cimento e de assegurar a plasticidade da argamassa e aderência ao suporte. A água, quando utilizada em excesso na preparação de argamassas, poderá dar lugar a um maior volume de vazios, resultante da evaporação da mesma ao longo da cura do material. Este aumento da porosidade aberta coopera com a diminuição da resistência mecânica. Por outro lado, uma quantidade insuficiente proporciona, muitas vezes, uma mistura imperfeita, o que também não é desejável para a qualidade do reboco. Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil 23

40 Estado da arte Para desempenhar adequadamente a sua função, a água a utilizar em rebocos deverá ser limpa e, tanto quanto possível, isenta de impurezas, pelo que não deve ter sais nocivos dissolvidos (com o tempo surgem eflorescências que degradam o reboco e a pintura) e não deve conter matéria orgânica e terrosa (causadora de uma diminuição da resistência mecânica do reboco) (Mascarenhas, 2004). Por outro lado, a temperatura da água condiciona o tempo de presa dos rebocos (mais longos e curtos para temperaturas frias e quentes, respectivamente) Adjuvantes e adições A melhoria de algumas características dos rebocos, nomeadamente a trabalhabilidade, os tempos de secagem, a permeabilidade ao vapor de água e capacidade de aderência ao suporte, pode ser conseguida através da incorporação de adjuvantes e adições nas argamassas. Em Portugal, estes constituintes encontram-se ainda numa fase muito prematura de exploração, pelo que é altamente recomendada, antes da sua aplicação em obra, a execução prévia de testes nas argamassas em que se pretende aferir a sua adequabilidade. Os adjuvantes proporcionam uma alteração da argamassa a um nível mais intrínseco (químico), enquanto que as adições contribuem essencialmente para uma modificação física da argamassa (Silva, 2006). Entre os adjuvantes destacam-se os promotores de aderência (melhoram a aderência sem aumentar o teor de cimento, diminuindo a retracção e susceptibilidade à fendilhação), hidrófugos de massa (obturam os capilares e dificultam a penetração de água ou a circulação de água no reboco, melhorando a capacidade de impermeabilização), introdutores de ar (melhoram a capacidade de impermeabilização, a resistência ao gelo-degelo e aos sais), plastificantes (a argamassa fica mais trabalhável, exigindo menor teor de água de amassadura e, eventualmente, de cimento, resultando numa menor retracção), retentores de água (minimizam os riscos de uma evaporação demasiado rápida da água, contribuindo para uma hidratação mais completa), fungicidas (impedem a fixação de microrganismos na argamassa). Como exemplo de adições tem-se as fibras (normalmente de vidro ou de polipropileno, com a função de aumentar a resistência à tracção e a ductilidade do revestimento), as cargas leves (diminuem o módulo de elasticidade do reboco, proporcionando rebocos muito deformáveis) e as pozolanas naturais e artificiais (melhoria da resistência aos sulfatos e às reacções sílica-agregados) Formulação das argamassas A produção das argamassas, independentemente do uso que se lhe ministra, deve realizar-se com o máximo cuidado de modo a obter-se uma mistura homogénea e íntima de todos os componentes. Isto implica que, durante as operações de fabrico, todas as partículas de agregado devem ser completamente envolvidas pela pasta. Definir a composição ideal de uma argamassa de reboco é deveras complexo uma vez que são diversas as exigências funcionais a que deve atender, associadas não só às suas características 24 Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil

41 Estudo da influência da dosagem de cimento no desempenho de argamassas de reboco intrínsecas (relacionado com as matérias-primas que as constituem e com a proporção de cada um dos constituintes na mistura) como às condições de compatibilidade e aplicação num determinado suporte. Uma adequada escolha do tipo e dosagem dos constituintes é essencial para a satisfação dos requisitos expostos anteriormente, que culminam no desejo de obter um reboco com valores mínimos de porosidade, permeabilidade à água, capilaridade e retracção, valores máximos de compacidade e adequadas resistências mecânicas, contribuindo, de forma integrada, para a durabilidade dos revestimentos a longo prazo. A preparação da argamassa requer o conhecimento das quantidades exactas de cada constituinte que integra a mistura. Desta forma, é necessário fixar as quantidades de ligante (s), areia (s), água e eventualmente adjuvante e/ou adição, por forma a definir a composição da argamassa Traço O traço traduz a relação entre as proporções das quantidades de ligante e de areia que compõem a argamassa. Este varia bastante, de acordo com a finalidade de aplicação. Usualmente é expresso a partir de uma relação de 1 : p, em que p identifica a proporção de areia, tomando a parte de ligante unitária. Ao especificar a composição do traço, é conveniente precisar a base de medição (volume ou massa) e os ligantes utilizados. Normalmente em obra recorre-se a traços em volume, por ser mais prático. Porém, o seu cálculo em massa conduz a medições de quantidades mais precisas, sendo particularmente relevante em operações que envolvam maior rigor ou complexidade (Pinto et al., 2006). A um determinado traço volumétrico corresponde sempre uma composição em massa. A conversão de traços em volume para traços em massa, e vice-versa, é normalmente efectuada com base no conhecimento da baridade dos constituintes sólidos - relação entre a massa ocupada e um determinado volume por ela ocupado (baridade = m v kg m 3 ). Para aplicação destas relações, as condições de compactação dos constituintes da argamassa têm que permanecer inalteradas (mantém-se a baridade constante) Rebocos tradicionais Os rebocos tradicionais são os revestimentos de paredes mais comummente aplicados no nosso país, sobretudo em fachadas de edifícios de habitação, e também de outros edifícios destinados às mais diversas utilizações (escritórios, hotéis, entre outros). Dada a amplidão de requisitos que devem ser assegurados pela solução de reboco, e devido à dificuldade em se obter uma argamassa à altura de responder adequadamente à acção integrada de todas as exigências, recorre-se, frequentemente, à aplicação de várias camadas de reboco, cada uma associada a determinadas funções específicas que se complementam. Assim, a espessura e a constituição das sucessivas camadas é variável em função das suas características particulares, de modo a que, no seu todo, o reboco apresente uma resposta adequada às solicitações a que está sujeita, ou seja, para que o revestimento resultante seja, em simultâneo, pouco susceptível à Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil 25

42 Estado da arte fendilhação, pouco permeável à água, bastante permeável ao vapor de água e bem aderente ao suporte (Veiga, 1997) Constituição Os rebocos correntes executados em obra são normalmente aplicados em três camadas: salpisco, a camada de base e a camada de acabamento. O salpisco (ou crespido, ou salpico ou chapisco) destina-se a proporcionar boa aderência ao suporte, concedendo-lhe, por um lado, uma rugosidade que colabora para a ligação mecânica com a alvenaria, e favorecendo, por outro lado, a homogeneização da absorção do suporte. Para tal, esta camada deve ser a mais rica em cimento de entre as restantes, com agregados de granulometria significativamente preenchida por grãos grossos, bastante fluida e aplicada de modo a constituir uma camada descontínua, de espessura delgada e irregular, e estrutura rugosa capaz de garantir boa aderência à camada seguinte (Martins e Assunção, 2004). A camada de base (ou de regularização) deve promover a regularização do paramento e contribuir significativamente para a impermeabilização da parede. Para garantir a conveniente regularização é necessário aplicar mais que uma camada (tem-se, normalmente, duas camadas de base no total), com a espessura final a não ultrapassar os 20 mm. Estas camadas devem ser constituídas por uma argamassa pouco rica em cimento, compacta e com teor significativo de grãos grossos. Com isto pretende-se minimizar a fendilhação e contribuir para uma boa capacidade de impermeabilização e de regularização. No caso de existir mais que uma camada, aplica-se uma redução do teor de cimento face à camada que a precede, no sentido de contribuir para a redução da susceptibilidade à fendilhação devido à retracção do material. O grau de alisamento e regularidade a conferir à superfície depende do tipo de acabamento a aplicar, devendo cada camada ser bem apertada durante a aplicação para optimizar a sua compacidade (Veiga, 1997) (Martins e Assunção, 2004). A camada de acabamento está vocacionada para a protecção das camadas subjacentes e para conferir um acabamento esteticamente aceitável, que poderá ser depois complementado, por exemplo, com uma pintura. Assim, é importante que não fendilhe e que seja capaz de evaporar a água da chuva absorvida. Como tal, é uma camada mais fina, constituída por uma argamassa de menor granulometria e mais fraca (menor teor de cimento) que a última camada de base que a precede (Veiga, 1997) (Veiga, 2005b). As sucessivas camadas devem assim obedecer à regra da degressividade do teor de cimento, no sentido alvenaria-exterior, para que o revestimento seja mais poroso e mais deformável do interior para o exterior (Veiga, 2005b). Cada camada tem uma função principal diferente e deve ter uma dosagem específica, pois as várias funções implicam características diferentes e por vezes contraditórias da argamassa. Por exemplo, para ter boa aderência e ser impermeável é favorável uma dosagem forte em cimento, enquanto que para ter boa resistência à fendilhação e uma permeabilidade ao vapor de água elevada é necessário reduzir o teor de cimento. Por outro lado, a existência de várias camadas, aplicadas com um período 26 Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil

43 Estudo da influência da dosagem de cimento no desempenho de argamassas de reboco de secagem entre elas, promove, só por si, um melhor comportamento à fendilhação (as fendas que se formam são de menor abertura e, por serem desfasadas, dificultam a passagem da água) e um melhor comportamento à água, gerando barreiras adicionais à entrada da água líquida sem, contudo, prejudicar a evaporação (Veiga, 2005a) Condições de aplicação O mecanismo de aderência entre os revestimentos de argamassa e os substratos porosos é conhecido pelo seu carácter essencialmente mecânico, ocorrendo através da penetração dos materiais aglomerantes nos poros e cavidades da base. Uma forma de melhorar a capacidade de aderência da argamassa aplicada ao substrato é a execução de pré-tratamentos da base, com o intuito de aumentar a rugosidade superficial e regularizar a absorção de água, uniformizando-a. O salpisco é o pré-tratamento mais conhecido e utilizado nas obras correntes, uma vez que promove bons resultados de aderência do revestimento aplicado. No entanto, existem no mercado novos produtos, como as resinas sintéticas, que modificam as características do salpisco convencional de cimento Portland e areia, com o objectivo de melhorar a sua capacidade de aderência (Scartezini et al., 2002). Antes de receber o reboco, o suporte deverá estar devidamente preparado. Assim, todas as superfícies a revestir deverão apresentar-se totalmente desembaraçadas de partículas mal aderentes ou de quaisquer outros corpos que possam afectar a argamassa do reboco, para além de se exigir regularidade e homogeneidade, isenção de poeiras, gorduras, óleos, fuligem de fogo, eflorescências, ou quaisquer outras impurezas ou defeitos que prejudiquem o seu acabamento. A superfície a rebocar deverá apresentar a rigidez indispensável (adequada ao revestimento) e estar perfeitamente desempenada para evitar que se tenha de empregar espessuras demasiado excessivas de argamassa. Imediatamente antes da aplicação do reboco, o suporte deverá ser abundantemente molhado de modo que se encontre inteiramente húmido na altura da aplicação da argamassa, sem que, contudo, apresente qualquer cavidade com água retida (evitar o encharcamento, pois prejudica a aderência entre o reboco e o suporte). Assinale-se também a importância que a rugosidade do suporte representa para uma boa aderência mecânica. As alvenarias de tijolo de uso corrente, por natureza, já exibem uma superfície estriada que facilita a adesão das argamassas. Caso a rugosidade da parede não seja satisfatória, aplicar-se-ão métodos específicos para aumentar a sua rugosidade. O salpisco não deve ser alisado e, uma vez aplicado, é aconselhável pulverizá-lo periodicamente com água para evitar a dessecação prematura da argamassa. A camada seguinte apenas deve ser aplicada depois de o salpisco ter secado e endurecido, bem como tiver sofrido a maior parte da retracção de secagem inicial (Martins e Assunção, 2004). Esta metodologia deve ser regra geral para as restantes camadas que constituem o reboco, pois só assim funcionarão plenamente e a respectiva retracção poderá ser relativamente independente entre camadas. Se assim for, as fendas que se formarem apenas interessarão numa camada e não toda a espessura do revestimento. Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil 27

44 Estado da arte Consequentemente, não só as fendas serão menos visíveis, como a capacidade de impermeabilização será menos penalizada, já que os caminhos preferenciais de infiltração serão interrompidos (Veiga, 1997). Ressalte-se que a preparação das argamassas em obra exige medidas específicas de armazenamento dos materiais constituintes, os quais devem ser conservados a seco, ao abrigo da humidade e intempéries Rebocos não-tradicionais A análise das causas das deficiências dos rebocos tradicionais justifica a eventual opção por soluções alternativas para o revestimento de paredes exteriores. De entre os revestimentos de impermeabilização de paredes à base de ligantes minerais, surgem os revestimentos monocamada, que substituem os rebocos tradicionais e a pintura, desempenhando, ao mesmo tempo, funções de protecção e decoração (Rodrigues, 1993). Os revestimentos monocamada, constituídos por ligantes e cargas minerais, devidamente seleccionados, e enriquecidos com adjuvantes (retentores de água, introdutores de ar, hidrófugos, fibras, agregados leves, resinas e pigmentos) resistem de forma mais eficiente à fendilhação que os rebocos tradicionais, sobretudo os que são constituídos por maiores dosagens de cimento. A facilidade e rapidez de aplicação (manual ou maquinado), aliadas a uma qualidade superior, reconhecida pelo mercado, torna este tipo de revestimentos um acabamento praticamente perfeito para os mais diversos tipos de alvenarias (Maxit, 2008). Porém, os custos inerentes a esta aplicação são bastantes superiores que os envolvidos na execução de rebocos tradicionais, para além de exigirem mão-de-obra qualificada, uma superfície plana e desempenada das alvenarias e um planeamento de obra rigoroso (Veiga, 1997). Outros produtos pré-doseados, para além dos monocamada, conseguem colmatar algumas das desvantagens dos rebocos tradicionais. Estes materiais, aplicados por projecção, conferem uma maior impermeabilização do reboco à entrada de água e uma menor apetência deste para fendilhar. Não sendo pigmentados já requerem pintura. Este revestimento pode ainda ser aplicado com o objectivo de complementar o isolamento térmico, normalmente num total de três camadas (camada de aderência, camada de isolamento e camada de protecção). A primeira visa promover a aderência ao suporte, aplicável de modo manual ou por projecção. A segunda, construída por cimento, grande percentagem de cargas leves, pequenas dosagens de cargas minerais e, eventualmente, alguns adjuvantes e adições, contribui para a função de isolamento térmico, sendo de massa volúmica muito baixa, muito friável e pouco resistente aos choques. A terceira, empregue com o intuito de proteger a camada de isolamento e conferir ao paramento a necessária resistência mecânica, é geralmente armada com uma rede de reforço, normalmente em fibra de vidro ou polipropileno, ou com fibras já incorporadas na sua constituição. A principal desvantagem deste tipo de revestimentos prende-se com a susceptibilidade à fendilhação, associada à sua reduzida resistência mecânica inicial (Veiga, 1997). 28 Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil

45 Estudo da influência da dosagem de cimento no desempenho de argamassas de reboco Execução dos provetes de ensaio A execução dos provetes de argamassa, sobre os quais se procederá à realização dos ensaios com vista à sua caracterização, contempla, para além dos aspectos intrínsecos às características das argamassas (materiais constituintes, traços aplicados, relações água/cimento), as condições relativas à preparação, moldagem e trabalhabilidade da argamassa, assim como as condições de cura adoptadas e idade do provete à data de ensaio. O tipo de dosagem (traço em volume ou traço em massa), o tipo de mistura (manual ou mecânica), as velocidades e movimentos utilizados, o tempo de amassadura e o tipo de compactação (manual ou mecânica) são factores determinantes para a preparação da argamassa. O tipo de molde utilizado pode variar. Se não repare-se que, avaliar o desempenho de uma argamassa executada em moldes de aço prismáticos, de dimensões normalizadas, não é o mesmo que avaliar o desempenho de uma argamassa de reboco aplicada sobre um suporte. As condições de compactação e de moldagem são diferentes. Consoante a propriedade que se pretende avaliar para a argamassa assim se determina qual o tipo de molde que melhor se adequa para o efeito. Por exemplo, avaliar em laboratório a resistência mecânica de uma argamassa de revestimento não parece, de todo, viável, na medida em que os rebocos normalmente estão associados a espessuras da ordem dos 20 mm, pelo que seriam demasiado ténues para tal. Os moldes tradicionais, de [mm 3 ], apresentam uma espessura de 40mm, muito exagerada relativamente à espessura das aplicações reais de argamassas para reboco, daí a facilidade de manuseamento destes provetes para testar mecânica e fisicamente. Em argamassas de cimento, a espessura auferida pelos provetes prismáticos não oferece contrariedades de maior. Porém, no caso de argamassas de cal, a redução do contacto superficial com a atmosfera ambiente reduz o contacto com o dióxido de carbono, que, como se sabe, é essencial para a carbonatação da cal, protelando, por conseguinte, a presa e a cura da argamassa. Para um mesmo molde, o modo de preparação do provete pode ser diferente. Tomese como exemplo a aplicação, por vezes, de papel de filtro a forrar a base, ou de óleos descofrantes para facilitar a desmoldagem. Nas argamassas de cimento, a quantidade de água utilizada na amassadura é determinante não só para conferir a trabalhabilidade desejada como para promover a hidratação progressiva do cimento. Em condições reais, in situ, a água de amassadura, para além da evaporação natural decorrente da secagem do reboco, é absorvida pelo substrato sobre o qual a argamassa é aplicada (material poroso e absorvente). O recurso a moldes metálicos propicia, exclusivamente, a perda de água da argamassa por evaporação, resultando na retracção dos provetes, particularmente na interface molde/argamassa, amplificando muito o fenómeno e afastando-se das condições reais. Contudo, enquanto moldes impermeáveis (como os metálicos) implicam uma grande retracção na secagem devido à água em excesso presente, conseguem, por outro lado, manter globalmente estáveis as suas dimensões. Moldes permeáveis aproximam as condições de secagem das condições reais mas, Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil 29

46 Estado da arte geralmente, não apresentam estabilidade dimensional, o que complica a preparação de provetes exactamente idênticos em termos dimensionais e a reutilização dos moldes (Rodrigues, 2004). A própria aderência da argamassa ao molde pode ser diferente para um mesmo tipo de molde, fruto das condições de aplicação e compactação. No que diz respeito às condições de cura, as argamassas de cimento são favorecidas se encontrarem um ambiente saturado em humidade, para que a evaporação da água se processe lentamente. A presença de água é fundamental para que possa ocorrer a hidratação dos componentes hidráulicos de forma continuada, e subsequente crescimento das fases cristalinas resultantes (Rodrigues, 2004). A idade do provete à data de ensaio é outro aspecto relevante a ter em conta. Segundo as normas europeias, a idade de referência para ensaiar argamassas com base em cimento é os 28 dias. As normas ASTM relativas aos ensaios de resistência mecânica de argamassas cimentícias especificam o ensaio à compressão às 24 horas de idade e o ensaio à flexão aos 28 dias de idade. Em argamassas de cal, ensaios aos 28 dias é praticamente inexequível, pois o processo de carbonatação requer períodos mais longos para se completar (a não ser que as condições de cura proporcionassem um elevado teor de dióxido de carbono) (Rodrigues, 2004). No que remete a argamassas de cimento, a definição das idades de ensaio depende, entre outras coisas, do tipo de cura adoptado e das características da argamassa que se pretende ensaiar Vantagens e desvantagens da aplicação do cimento nos rebocos A utilização do cimento Portland na constituição dos rebocos é uma prática corrente nas aplicações dos revestimentos no nosso país, sobretudo em construções novas. Se, por um lado, o cimento proporciona potencialidades bastante interessantes aos rebocos após a sua aplicação nos substratos, por outro, diversos autores sustentam que a sua utilização, de forma indiscriminada, não constitui, de forma alguma, uma receita inequívoca para a sua aplicação em qualquer conjuntura. Neste subcapítulo pretende-se evidenciar as características mais relevantes das argamassas de reboco executadas à base de cimento, e clarificar as principais vantagens e desvantagens decorrentes da sua aplicação. Mascarenhas (2004) aponta algumas vantagens e desvantagens decorrentes da utilização do cimento Portland nos rebocos. Genericamente, como principais vantagens tem-se: imune à água depois de ganhar presa; boa resistência mecânica, incrementada com o teor de cimento. No salpisco, para além de impermeabilizar confere uma forte coerência à superfície do pano onde é aplicado. Nas camadas de regularização e suporte de revestimentos de pedra confere uma boa adesão; 30 Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil

47 Estudo da influência da dosagem de cimento no desempenho de argamassas de reboco proporciona aderência ao suporte, que pode ser melhorada com a utilização de areia grossa; confere uma boa resistência ao choque e à abrasão. No que respeita a desvantagens, destacam-se as seguintes: durante a secagem, a libertação de água à superfície é mais rápida que em profundidade, podendo provocar o aparecimento de microfissuras, que, em algumas situações, podem assumir toda a espessura do reboco. O aparecimento de fissuras pode ser atenuado com o humedecimento e protecção do reboco da radiação solar directa e do vento; o cimento, sobretudo quando utilizado em dosagens excessivas, pode conferir uma rigidez excessiva ao reboco, tornando-o pouco flexível, pouco elástico, impedindo-o de acompanhar qualquer alteração do suporte ou da estrutura (contribuindo para a microfissuração, dando o aspecto de mapas ); pode não tolerar ou acompanhar a expansão térmica ou higrométrica de materiais de revestimento com pequenas espessuras como tijolo à vista ou azulejos; muito pouco permeável ao vapor de água (praticamente nulo); impede a saída de humidades da chuva que tenham penetrado na parede. Por sua vez, Henriques (1991), citado por Rodrigues (2004), menciona mais algumas características afectas a argamassas cimentícias que, em geral, prejudicam o desempenho dos rebocos: módulos de elasticidade muito elevados, o que dá origem a uma baixa capacidade para acompanhar os movimentos do suporte (e à transmissão para estes de todos os esforços a que os rebocos sejam sujeitos); variações dimensionais por acção térmica muito maiores que em argamassas de ligantes aéreos e de vários tipos de suportes (o que provoca que as tensões geradas por essas variações dimensionais venham a ser essencialmente absorvidas por esses suportes); libertação de grandes quantidades de sais solúveis, que poderão contribuir para a deterioração acelerada do suporte que se pretende proteger; baixa porosidade das argamassas que, aliada à sua reduzida permeabilidade ao vapor de água, dificultam a evaporação da água existente na parede, dando origem a anomalias que se traduzem geralmente na cristalização de sais na interface entre materiais e subsequente dessolidarização dos rebocos em relação aos suportes; baixa resistência à acção de sais do tipo dos sulfatos, por desenvolvimento de produtos expansivos a partir dos compostos hidráulicos; irreversibilidade das soluções de reboco que utilizam cimento na sua constituição (não são geralmente susceptíveis de serem removidas sem causarem danos aos materiais originais). Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil 31

48 Estado da arte 32 Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil

49 Estudo da influência da dosagem de cimento no desempenho de argamassas de reboco 3. Campanha experimental 3.1. INTRODUÇÃO O objectivo deste estudo experimental consiste em avaliar a influência da dosagem de cimento no comportamento físico e mecânico de argamassas correntes. Para tal, o desenvolvimento do trabalho experimental teve como objecto de estudo quatro formulações de cimento, permanecendo a natureza dos seus elementos constituintes (ligante, agregados e água) inalterável, variando apenas as suas quantidades. Com estas formulações procura-se avaliar a evolução do comportamento das argamassas ao longo do tempo, através de ensaios realizados aos 3, 7, 14 e 28 dias de idade. Com vista a aferir o desempenho das argamassas quando submetidas a diferentes ensaios no estado endurecido, e no sentido de compreender o seu comportamento quando aplicada em diferentes conjunturas, optou-se por ensaiar provetes prismáticos, revestimentos de argamassa numa das faces de um tijolo cerâmico furado e revestimentos aplicados em cantoneiras metálicas. Neste capítulo descreve-se essencialmente os ensaios realizados durante a campanha experimental sobre os constituintes das argamassas e sobre as argamassas em estudo. Neste sentido, não tendo como finalidade uma descrição exaustiva dos procedimentos adoptados, procura-se aqui ilustrar as metodologias adoptadas na realização dos diversos ensaios, sendo pertinente estabelecer o enquadramento das referências normativas neste contexto. Para além da apresentação dos ensaios realizados, todas as expressões de cálculo são indicadas no presente capítulo CONSTITUINTES DAS ARGAMASSAS Os constituintes sólidos das argamassas consistem no cimento Portland composto de calcário tipo CEM II/B - L 32,5 N e em dois tipos de agregados finos, nomeadamente as areias amarela e do rio. A água da rede pública é o constituinte líquido que completa a composição das argamassas em estudo Ligante O ligante a utilizar, cimento Portland composto de tipo CEM II/B - L 32,5 N da Secil, é um cimento usualmente utilizado na preparação de argamassas correntes em Portugal, nomeadamente para a execução de rebocos em alvenarias. O cimento em causa é composto por 65 % a 79 % de clínquer Portland, 21 % a 35 % de filler calcário e 0% a 5% de outros constituintes (vd Anexo I). A ficha técnica do cimento foi disponibilizada no local de venda, União Central de Gessos, apresentando-se nas Tabelas 3.1 a 3.3 algumas das suas propriedades. Tal como sucede para a análise preliminar das areias utilizadas procedeu-se à determinação da baridade do ligante. Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil 33

50 Campanha experimental Tabela Propriedades mecânicas Resistência à compressão Dias [MPa] ,5 e 52,5 Prescrição NP EN Tabela Propriedades químicas Propriedades Prescrição Valor Teor de Sulfatos NP EN ,5 % Teor de Cloretos NP EN ,1 % Tabela Propriedades físicas Propriedades Prescrição Valor Princípio de presa NP EN min Expansibilidade NP EN mm Agregados Os agregados finos seleccionados são a areia amarela e areia do rio. As areias foram submetidas a alguns ensaios de caracterização, descritos no capítulo Com isto pretende-se, por um lado diferenciar as areias que constituem a grande parte da constituição das argamassas, por outro prever a influência que estes agregados possam ter no desempenho das formulações estudadas Água O único constituinte líquido utilizado na produção das argamassas foi a água da rede pública, cuja quantidade a incorporar nas amassaduras remete para duas variantes: primeiro foi fixada uma relação água/ligante igual a 0,6, sendo que, posteriormente, foi ajustada a quantidade de água em função da trabalhabilidade pretendida, que por sua vez é controlada por um ensaio de espalhamento mais à frente explanado FORMULAÇÃO DAS ARGAMASSAS Este trabalho experimental teve por base um estudo efectuado anteriormente, no qual foi analisada uma formulação de cimento, com traço de 1:3, em volume, e uma relação água/ligante de 0,6. Na definição da composição das argamassas teve-se presente o interesse em dar seguimento ao estudo realizado, no sentido de avaliar um outro conjunto de formulações, com o mesmo tipo de ligante e agregados, mas em proporções diferentes. Pode então distinguir-se duas fases distintas de produção e ensaio de argamassas: Primeira fase: consideram-se traços de 1:2,5 e 1:3,5, em volume, e uma relação água /ligante igual a 0,6; 34 Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil

51 Estudo da influência da dosagem de cimento no desempenho de argamassas de reboco Segunda fase: visando compreender a influência da quantidade de água no comportamento destes materiais, foram analisadas outras duas formulações, com traços volumétricos iguais aos anteriores, sendo que a relação água/ligante não é definida à partida mas variável, em função da consistência pretendida (cerca de 65 %) Designações das argamassas As formulações cuja relação água/ligante é fixa e igual a 0,6 constituíram o grosso deste trabalho experimental, com ensaios a diferentes idades (3, 7, 14 e 28 dias), designando-se por argamassas I e II. Por outro lado, as argamassas cuja relação água/ligante foi definida de forma a garantir uma consistência por espalhamento de aproximadamente 65 % designam-se por argamassas I.a) e II.a), ensaiando-se apenas aos 28 dias, considerada idade de referência Traços em volume e em massa De modo a tornar a dosagem de material mais rigorosa para a preparação das argamassas, e no sentido de contribuir para a minoração de erros de precisão intrínsecos às diferentes amassaduras, procedeu-se à conversão do traço em volume para o traço em massa, com recurso à baridade. Neste âmbito, determinou-se a baridade do ligante e das areias utilizadas, de acordo com o procedimento usualmente adoptado em obra, que se explicita no capítulo Os valores de baridade e massa volúmica real dos materiais constituintes das argamassas apresentam-se na Tabela 3.4, sendo que os traços de cada formulação estudada, em volume e em massa, constam na Tabela 3.5. Tabela Baridade e massa volúmica real dos constituintes das argamassas Baridade Massa volúmica real Material [kg/m 3 ] [kg/m 3 ] Ligante Cimento II/B - L 32,5 N Agregados Areia Amarela Areia do Rio Água Tabela Traços em volume e em massa Designação Argamassas I e I.a) Argamassas II e II.a) Traços Volume 1:2,5 1:1,25:1,25 1:3,5 1:1,75:1,75 Massa 1:3,4 1:1,7:1,7 1:4,7 1:2,4:2,3 Os traços em massa expostos na Tabela 3.5 servem de base ao cálculo das quantidades de cada um dos constituintes das argamassas a introduzir na máquina misturadora. Estes são arredondados às décimas. Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil 35

52 Campanha experimental Os agregados considerados na formulação das argamassas foram a areia amarela e areia do rio, numa proporção de 50 % de cada areia. Saliente-se que a ligeira diferença existente entre a baridade das areias amarela e do rio levou a que se registasse uma pequena variação, em massa, entre as quantidades de cada uma das areias a introduzir para a produção das argamassas II e II.a). Conforme se pode observar na tabela anterior, para um traço volumétrico de 1:3,5 tem-se um traço em massa de 1:4,7, a que corresponde uma proporção de 1:2,4:2,3 (1 ligante: 2,4 areia amarela: 2,3 areia do rio). Assim, depreende-se que pequenas variações entre os valores de baridade das areias correspondem diferentes proporções, em massa, entre as quantidades de areia amarela e do rio a adicionar nas amassaduras. Se não fosse tida em conta esta diferença, ainda que ligeira, registada nos valores da baridade, as quantidades de cada uma das areias a utilizar seriam exactamente as mesmas. No caso das argamassas I e I.a), as proporções ponderais das areias, resultantes da conversão dos traços, são iguais Quantidades de cada componente por amassadura Uma vez conhecidos os traços em massa que possibilitam o cálculo da quantidade de material a disponibilizar para a produção das amassaduras resta definir a água de amassadura das diferentes argamassas, nomeadamente as relações água/ligante. A quantidade de água de cada amassadura foi calculada com base em dois pressupostos. Para as argamassas I e II teve-se em conta a relação água/ligante definida à partida (a/l = 0,6); quanto às argamassas I.a) e II.a), para definição da água de amassadura recorreu-se ao valor de espalhamento das argamassas, tendo sido estabelecido como critério um valor aproximado de 65 %. Antes do fabrico dos provetes foram realizadas diversas amassaduras teste para avaliar a trabalhabilidade das argamassas I e II e determinar a consistência por espalhamento das argamassas I.a) e II.a). Sempre que o espalhamento destas fosse inferior a 65 %, realizou-se nova amassadura, com um acréscimo de água, com vista a determinar um valor de espalhamento por excesso que permita, em seguida, por interpolação, chegar ao valor pretendido. Refira-se que, uma vez efectuada esta interpolação, procedeu-se a mais uma amassadura para verificar se, de facto, a quantidade de água adicionada conduz ao espalhamento desejado. Obviamente que, só por mero acaso, se acerta no espalhamento pretendido com a realização da primeira amassadura teste. Chegou-se à conclusão, após realização de algumas amassaduras teste, que as argamassa I,a) e II.a) apresentam relações a/l iguais a 0,50 e 0,69, respectivamente, correspondendo a espalhamentos próximos de 65%. Extrapolou-se então a quantidade de água necessária à produção de cada argamassa para o volume de argamassa pretendido para a obtenção dos provetes de ensaio. As massas de ligante, agregados e água a adicionar na mistura foram definidas de modo a permitir a produção, por cada amassadura, de uma quantidade mínima de 1,6 dm 3 de argamassa, que permite preencher de argamassa, aproximadamente, dois moldes de três provetes prismáticos de volume [mm 3 ]. Pretendeu-se, assim, tornar mais eficiente a produção efectuada, evitar desperdícios de material, tendo contudo presente a capacidade máxima que a cuba da máquina misturadora pode comportar. 36 Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil

53 Estudo da influência da dosagem de cimento no desempenho de argamassas de reboco As quantidades de materiais empregues em cada amassadura são as que constam na Tabela 3.6. Tabela Quantidade de cada material empregue nas amassaduras Quantidades [g] Material Arg. I Arg. II Arg. I.a) Arg. II.a) Ligante Areia Amarela Areia do Rio Água Total DESCRIÇÃO DO PLANO DE ENSAIOS Para a caracterização das argamassas em estudo realizaram-se diversos ensaios, no estado fresco e endurecido, e a diferentes idades. Por idade de um provete entende-se o tempo contado desde o instante em que se adiciona o ligante à água, na preparação da argamassa, até ao momento do ensaio. Previamente à produção das argamassas foram realizados alguns ensaios aos agregados, com vista a conhecer algumas das suas características e propriedades mais importantes, no sentido também de depreender qual a influência que estes constituintes possam vir a ter no comportamento das argamassas. Como metodologia genérica, procedeu-se à determinação da baridade de todos os materiais para a execução das argamassas (apenas referente a produtos secos). Efectuou-se a análise granulométrica das areias e procedeu-se à determinação da massa volúmica, teor em água, absorção de água e estimativa do volume de vazios destes agregados. No que diz respeito ao ligante, apenas se determinou a baridade uma vez que as suas propriedades mecânicas, químicas e físicas do cimento estão especificadas na ficha técnica de controlo da Secil (vd. capítulo 3.2.1). Com o plano de ensaios pretende-se avaliar de forma objectiva as características das argamassas estudadas, desde o instante pós-produção até idades mais avançadas do processo de endurecimento. Para tal, recorreu-se a diversas técnicas laboratoriais e ensaios in-situ, tendo-se tido o cuidado, sempre que possível, de garantir as condições atmosféricas consideradas ideias para a cura dos provetes, em termos de humidade e temperatura. Por cada argamassa fresca, e antes do processo de moldagem, procedeu-se à determinação da consistência por espalhamento, uma vez que este procedimento é elucidativo quanto à fluidez e/ou grau de molhagem das argamassas frescas, o que permite analisar a influência da quantidade de água, e consequentemente aferir a reprodutibilidade de amassaduras (Rato, 2006). A massa volúmica e volume de vazios foram também determinados por cada amassadura efectuada. Para os restantes ensaios de caracterização das argamassas frescas, retenção de água e exsudação, foi realizada uma amassadura por cada variante de argamassa. Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil 37

54 Campanha experimental A totalidade dos ensaios realizados pode ser melhor compreendida através da Tabela 3.7. Campo de aplicação Caracterização dos agregados Tipo de ensaio Tabela Campanha de ensaios Formulações Agregados Ligante Arg. I Arg. II Arg. I.a) Arg. II.a) Areia Amarela Areia do Rio Cimento Análise granulométrica Baridade Teor em água Massa volúmica Absorção de água Estimativa volume de vazios Caracterização do ligante Baridade Consistência por espalhamento Ensaios de argamassas Massa volúmica aparente no estado fresco Estimativa do volume de vazios Retenção de água Exsudação Ultra-Sons Flexão Compressão Esclerómetro Pendular Arrancamento por tracção Ensaios de argamassas Retracção no estado endurecido Retracção em cantoneiras Abs. de água por capilaridade Abs. de água por imersão Abs. de água sob baixa pressão Susceptibilidade à fendilhação Porosidade / Massa volúmica Secagem após imersão em água Secagem com cristalização de sais A caracterização das argamassas no estado endurecido incidiu sobretudo na análise do seu desempenho em provetes prismáticos de dimensões [mm 3 ]. Realizaram-se nove provetes prismáticos por cada composição de argamassa à respectiva idade de ensaio. Seis provetes foram submetidos ao ensaio de velocidade de ultra-sons, seguido de flexão. Do ensaio de flexão resultaram doze meios provetes, sensivelmente com [mm 3 ], sendo que seis se destinam ao ensaio de compressão, três foram aplicadas para o ensaio de secagem, e as restantes utilizadas para determinação da porosidade e massa volúmica (no caso de argamassas I e II, ensaiadas aos 3, 7 e 14 dias, bem como para as argamassas I.a) e II.a), aos 28 dias) ou para o ensaio de secagem com sais (para as formulações I e II, ensaiadas aos 28 dias de idade). Os restantes três provetes não submetidos ao ensaio de ultra-sons foram utilizados para o ensaio de massa volúmica segundo um método expedito, seguindo-se os ensaios de absorção de água por capilaridade (dois provetes) e teor em água (um provete). Uma vez terminado o ensaio de capilaridade, os dois provetes serão utilizados para os ensaios de massa volúmica e porosidade, assim como o provete resultante do ensaio de teor em água (conjuntamente com os três meios provetes resultantes do ensaio de flexão). 38 Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil

55 Estudo da influência da dosagem de cimento no desempenho de argamassas de reboco O ensaio de retracção incidiu nas formulações I e II, com três provetes teste por tipo de argamassa. A estes incorporaram-se, durante o processo de moldagem, pernos metálicos no centro dos topos de modo a viabilizar a medição da retracção num equipamento adequado. Foram registados valores a partir das 24 horas após desmoldagem e até aos 28 dias de idade. Quanto ao revestimento de tijolos, as argamassas I e II foram aplicadas sobre tijolo cerâmico de barro vermelho furado corrente com dimensões de [cm 3 ], assegurando-se, para cada formulação ensaiada, dois tijolos para o ensaio de ultra-sons (dividindo-se a face revestida de cada tijolo em duas partes iguais, correspondendo a duas idades de ensaio), um tijolo para o ensaio de absorção de água sob baixa pressão (com divisão do tijolo em quatro zonas, perfazendo as quatro idades de teste), outros dois para o ensaio de esclerómetro pendular (divisão idêntica à adoptada para o ensaio de ultra-sons) e um tijolo para o ensaio de arrancamento por tracção. Ao longo do período de cura dos tijolos foi ainda analisada a susceptibilidade das argamassas à fendilhação, aferida ao longo de um período de 28 dias. No que diz respeito à avaliação do desempenho das argamassas no estado endurecido, quando aplicadas em cantoneiras metálicas, examinou-se, a nível qualitativo, a susceptibilidade para retrair, por observação visual, diária, ao longo de um período de 28 dias. A avaliação da retracção incidiu numa análise do aparecimento de fendas ou fissuras no revestimento, indicadores de variações de volume do material (contracções). Foram moldadas apenas duas cantoneiras, correspondente às argamassas do tipo I e II. De forma global, foram produzidos 90 provetes prismáticos, 12 provetes como camada de revestimento de tijolos e 2 cantoneiras, perfazendo um total de 104 provetes alvo de ensaio. No sentido de acautelar possíveis acidentes no laboratório, no manuseamento de todos os materiais constituintes das argamassas, e das argamassas propriamente ditas, teve-se em consideração a utilização de protecções adequadas, desde luvas, máscara de protecção, entre outros, com vista a evitar o contacto com os olhos, com a pele e a aspiração de poeiras ou de outras substâncias nocivas para a saúde CONDIÇÕES AMBIENTAIS DE CURA Imediatamente após a moldagem dos provetes, tijolos e cantoneiras, e durante o período que decorre até à realização dos ensaios, a cura dos provetes foi realizada numa sala condicionada, de condições controladas, com temperatura de 20 ± 2 ºC e humidade relativa de 50 ± 5 % ENSAIOS DE CARACTERIZAÇÃO DOS MATERIAIS CONSTITUINTES Pretende-se, neste subcapítulo, descrever os ensaios que foram realizados para avaliar as características dos materiais constituintes das argamassas, nomeadamente no que se refere aos Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil 39

56 Campanha experimental agregados. Uma vez que o âmbito desta dissertação prende-se com o estudo da influência do ligante no comportamento das argamassas, achou-se conveniente utilizar exclusivamente sempre a mesma mistura de areias, na proporção referida anteriormente, alterando apenas o traço das argamassas. Para caracterização das areias a utilizar na formulação das argamassas realizaram-se alguns ensaios, nomeadamente a análise granulométrica, baridade, massa volúmica, absorção de água das areias, teor em água total e estimativa do volume de vazios Agregados Análise granulométrica A metodologia seguida nos ensaios de análise granulométrica das areias teve em consideração as indicações da Especificação LNEC E As areias foram submetidas a análise granulométrica por peneiração. De uma forma resumida, o processo consistiu na peneiração a seco do provete através de um conjunto de peneiros de aberturas normalizadas, com malha quadrada, dispostos de cima para baixo por ordem decrescente de dimensão das aberturas. Procede-se à pesagem das parcelas de agregado retidas em cada um de 8 peneiros utilizados, após agitação mecânica durante 3 minutos. Uma vez que o equipamento de agitação permite a agitação simultânea de 8 peneiros, é possível efectuar a distribuição de granulometrias pelos diferentes peneiros numa única série de agitação. A massa do provete a ensaiar é definida em função da máxima dimensão do agregado. As duas areias estudadas não apresentam uma dimensão máxima superior a 4,76 mm, pelo que se adoptaram massas a rondar um quilograma (de acordo com o preconizado na especificação) (Figura 3.1). Os provetes foram condicionados numa estufa ventilada a uma temperatura de 105 ºC, até massa constante. Teve-se o cuidado de homogeneizar o material antes da sua colocação no peneiro de maior abertura. Os peneiros utilizados são os que estão definidos na documentação normativa. Assim, recorreu-se a uma série de peneiros ASTM, descritos na Tabela 3.8, com aberturas de malha quadrada. Tabela Peneiros utilizados na análise granulométrica Designação do peneiro Abertura [mm] 1/4 6,35 n.º 4 4,76 n.º 8 2,38 n.º 16 1,19 n.º 30 0,595 n.º 50 0,297 n.º 100 0,149 n.º 200 0, Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil

57 Estudo da influência da dosagem de cimento no desempenho de argamassas de reboco Embora a norma estipule que o provete deva ser peneirado começando pelo de abertura correspondente à máxima dimensão do agregado, optou-se por acrescentar aos demais dois peneiros de abertura superior, de forma a obter uma distribuição mais representativa da granulometria das partículas. Repare-se que na Figura 3.2 apenas constam 7 peneiros de entre os 8 utilizados. Isto deve-se ao facto de o peneiro n.º 200 utilizado em laboratório se encontrar danificado, pelo que se recorreu a um outro, com abertura de malha igual mas de diferente dimensão, procedendo-se, consequentemente, à peneiração isolada desta gama de granulometrias das areias. Figura Provetes. Areia amarela (à esquerda) e areia do rio (à direita) Figura Resultado da peneiração da areia do rio (peneiro n.º 16) Figura Série de peneiros utilizada As partículas que atravessaram o peneiro de malha de menor abertura (0,074 mm) foram recolhidas num recipiente que serviu de base à gama de peneiros utilizada. Terminada a peneiração, pesou-se o material retido em cada peneiro, incluindo as partículas que tenham ficado presas nas malhas, bem como o material que passou através do peneiro de menor abertura (refugo). Calculadas as fracções granulométricas de cada peneiro e somados os valores das massas de todas as fracções, considera-se o processo por terminado caso a perda de material registada durante o ensaio seja inferior ou igual a 0,5 % da massa inicial do provete. Os resultados são apresentados em termos de distribuição mássica em função da abertura da malha dos peneiros (curva granulométrica). Para além da representação gráfica, o ensaio permite determinar a máxima dimensão do agregado, D máx, (definida pela malha do peneiro de menor dimensão através da qual passa, pelo menos, 90 % da massa do agregado), a mínima dimensão do agregado, D mín, (malha de maior dimensão pela qual passa uma percentagem inferior ou igual a 5 % da massa do agregado) e o módulo de finura do agregado, definido pelo quociente por 100 da soma das massas retidas acumuladas nos peneiros da série principal (excepto o n.º 200). As fracções do agregado retida em cada peneiro, em percentagem, é dada por: sendo, m 1 - massa do provete seco [kg] m 2 - massa do material retido num determinado peneiro [kg] m % (3.1) m 1 Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil 41

58 Campanha experimental A percentagem de agregado que passa em cada um dos peneiros é obtida através da soma da percentagem do material retido no peneiro em causa com as retidas em todos os peneiros de abertura maior, subtraindo-se de 100 ao valor assim obtido Determinação da baridade A baridade das areias, com e sem compactação, foi determinada com base na Especificação LNEC E Este processo consiste na determinação da massa do agregado seco que preenche, em dadas condições de compactação ou na ausência desta, um recipiente de capacidade conhecida. As amostras consideradas foram condicionadas na estufa a uma temperatura de 105 ºC, até massa constante. De acordo com a norma, em função da máxima dimensão do agregado escolhe-se o tipo de recipiente, em aço e cilíndrico, para o ensaio. Neste caso, e uma vez que estamos na presença de areias, cuja dimensão máxima do agregado é claramente inferior a 12,7 mm, recorre-se a um recipiente com capacidade nominal de 3 dm 3. Com vista a aproximar a determinação da baridade dos agregados à prática exercida em obra, optouse por desenvolver uma outra via de determinação da baridade, que se expõe mais à frente. i) Determinação da baridade com compactação do agregado Na determinação da baridade dos agregados com compactação, para D máx 37,5 mm, começa-se por assentar convenientemente o recipiente, sendo depois lançadas pequenas porções de agregado, distribuindo-as em camadas horizontais, até preencher um terço da capacidade do recipiente. Regulariza-se a superfície do material com a mão e aplicam-se, em seguida, 25 pancadas distribuídas uniformemente, com auxílio de um varão de compactação (Figura 3.5). Em cada pancada pretende-se que o varão penetre na vertical através da camada de agregado, sem que, porém, percuta o fundo do recipiente. Continua-se a encher, nas condições indicadas, até perfazer dois terços da capacidade do recipiente, evitando-se que o varão penetre na camada inferior. Completa-se o enchimento do recipiente e compacta-se o material nas condições anteriormente referidas. Para finalizar o ensaio, ajusta-se o nivelamento da superfície do material pelo plano da boca do recipiente, rasando com uma régua. Pesa-se o recipiente cheio. Figura Material Figura Compactação do material (areia amarela) Figura Recipiente cheio de areia do rio, depois de rasada 42 Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil

59 Estudo da influência da dosagem de cimento no desempenho de argamassas de reboco ii) Determinação da baridade sem compactação do agregado A metodologia de ensaio para a determinação da baridade sem compactação do agregado é ligeiramente diferente da anteriormente descrita na medida em que, neste caso, deixa-se cair o agregado de um nível não mais elevado que 5 cm acima da boca do recipiente, efectuando-se o enchimento completo do recipiente até extravasar. O enchimento pode ser feito por várias porções, tendo contudo o cuidado de evitar, tanto quanto possível, a segregação das partículas por tamanhos. O nivelamento da superfície é feito pelo plano da boca do recipiente. Pesa-se o recipiente cheio. Neste processo não se aplica qualquer outra forma de compactação que não aquela que resulta da acção exercida pela massa de areia vertida no recipiente através da colher. iii) Determinação da baridade de acordo com o procedimento adoptado em obra Para a realização deste ensaio utilizou-se um recipiente de plástico, de capacidade conhecida e igual a 1 dm 3. A determinação da baridade dos agregados de acordo com o procedimento usualmente adoptado em obra atendeu a duas metodologias: iii - a) Método 1 Este procedimento é em tudo análogo ao relatado para a determinação da baridade sem compactação. Após assentar adequadamente o recipiente, e com recurso a uma colher de dimensão adequada, deixa-se cair o material na vertical, de uma só vez, sobre o recipiente, de modo a que este fique completamente cheio, até extravasar. Não se efectua, portanto, o enchimento do recipiente por várias porções, mas sim a partir de uma só. Daí que seja necessário assegurar que a colher disponha de uma quantidade suficiente de material no momento em que este é vertido para o interior do recipiente. Nivela-se a superfície do material nas condições descritas em i e ii), pesando-se, em seguida, o recipiente cheio para obter a massa do conjunto. Neste processo, a única forma de compactação exercida remete para aquela que resulta da acção exercida pela massa de areia ao cair sobre o recipiente. iii - b) Método 2 A outra metodologia adoptada para a determinação da baridade que procura reproduzir a prática da obra surge no seguimento de trabalhos anteriores. Resumidamente, o processo consiste em recolher o material mediante a introdução do recipiente de ensaio na barrica onde se encontram guardados os constituintes, aplicando-se uma pressão sobre o material de modo a que seja possível encher completamente o recipiente até extravasar, de uma só vez, ou seja, sem que seja necessário ajustar o enchimento adicionando mais agregado. Sempre que Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil 43

60 Campanha experimental não seja possível, vaza-se o recipiente e volta-se a repetir o processo até que o material extravase o recipiente. Nivela-se a superfície do material nas condições descritas em i e ii), seguindo-se a pesagem do recipiente cheio. Para a conversão dos traços em volume para massa o valor da baridade dos constituintes das argamassas foi determinado com base na metodologia descrita anteriormente, em iii - b). A baridade do agregado seco é dada por: sendo, m 1 - massa do recipiente [kg] m 2 - m 1 V m 2 - massa do recipiente cheio com o agregado [kg] V - capacidade do recipiente [dm 3 ] 1000 [kg/m 3 ] (3.2) Teor em água total Para determinação do teor em água das areias teve-se em conta a Especificação LNEC E O processo consiste na determinação da perda de massa resultante da secagem dos agregados, com posterior cálculo do teor em água total. Primeiramente introduz-se em tabuleiros metálicos uma massa suficiente, de cada uma das areias, de forma a assegurar a massa mínima do provete prescrita na norma (função da máxima dimensão do agregado). Segue-se a pesagem do conjunto (tabuleiros + areias), tarando-se previamente o tabuleiro. Na preparação dos provetes e na sua conservação até ao momento do ensaio tiveram-se os cuidados devidos para acautelar variações de humidade do material a ensaiar. A operação de pesagem foi realizada o mais rapidamente possível para que as areias não sofressem alterações de humidade. Distribuem-se as areias nos tabuleiros, em camadas aproximadamente uniformes, e condiciona-se à estufa, a uma temperatura de 105 ºC, até massa constante. Volta-se a pesar o conjunto, obtendo-se assim a massa dos provetes secos. O teor em água total, expresso em percentagem, referido à massa de agregado seco é dado por: m 1 - m 2 m [%] (3.3) 44 Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil

61 Estudo da influência da dosagem de cimento no desempenho de argamassas de reboco sendo, m 1 - massa do provete antes da secagem [kg] m 2 - massa do provete seco [kg] Massa volúmica e absorção de água do agregado A determinação da massa volúmica e da absorção de água das areias foi realizada de acordo com o disposto na Especificação LNEC E Para tal, procedeu-se à determinação das massas das areias com as partículas saturadas sem água superficial, da massa de água por ela deslocada e da massa da areia após secagem. Com base nos valores obtidos, calcularam-se as massas volúmicas e a absorção das areias estudadas. i) Preparação do provete Para a realização do ensaio tomaram-se cerca de 750 g de cada uma das areias a ensaiar, levando à estufa a uma temperatura de 105 ºC, até massa constante. Deixa-se o material arrefecer, após retirada da estufa, e imerge-se em água à temperatura ambiente (Figura 3.7) (a norma recomenda 24 ± 4h), remexendo algumas vezes o material com uma vareta. Passada a fase de imersão, escoou-se a água (Figura 3.8), com cautela, para não arrastar as partículas mais finas, espalhando-se depois a areia sobre o tabuleiro metálico. Submeteu-se o material a secagem lenta, por aquecimento suave, remexendo a areia com frequência para que a secagem seja uniforme. Figura Imersão das areias em água Figura Extracção da água (areia do rio) Assenta-se a base maior de um molde tronco-cónico numa superfície horizontal, não absorvente, recorrendo-se à base de um tabuleiro metálico para o efeito. Quando, durante a secagem, a areia se manifesta apenas ligeiramente húmida mas aparentemente ainda em condições de viabilizar uma moldagem firme, enche-se completamente o molde com a areia, sem que nas sucessivas camadas de enchimento seja exercida pressão sobre o agregado. Compacta-se então o material com 25 pancadas do pilão metálico (com 340 ± 15 g de massa), uniformemente distribuídas, assentando-o suavemente, não exercendo pressão além da que resulta do seu peso próprio. Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil 45

62 Campanha experimental Retira-se o molde na posição vertical, evitando o contacto entre o mesmo e o material moldado (Figura 3.9). Figura Retirada do molde na vertical Figura Moldagem firme Figura Moldagem com deformação Quando não se obtém uma moldagem firme, devido a secagem excessiva, junta-se novamente o material moldado ao que fica no tabuleiro e pára-se o processo de secagem. Asperge-se a areia com água, remexendo e deixando em repouso durante um período de tempo considerado necessário para uniformizar a distribuição da humidade. Procede-se a nova moldagem, e caso se obtenha uma moldagem firme (Figura 3.10), mistura-se o material com o que ficou retido no tabuleiro, remexendose, dando continuidade à secagem nas condições anteriormente descritas. Uma vez obtida a moldagem firme, procede-se sem interrupção a moldagens sucessivas, juntando o material moldado ao que ficou retido no tabuleiro, com secagem do material até se obter, após algumas tentativas, a primeira moldagem com deformação (Figura 3.11). O que se pretende é obter algo intermédio entre a moldagem firme (reveladora de excesso de água) e moldagem com deformação excessiva (com desagregação completa do material quando se retira o molde, devido a secagem excessiva). Considera-se então que a moldagem referida é indicadora de que estamos perante a presença de areias com as partículas saturadas sem água superficial. Feito isto, interrompe-se de imediato o processo de secagem, reunindo todo o material no tabuleiro. Por fim, retira-se deste uma quantidade de material com cerca de 500 g, que constitui o provete do ensaio. Para cada areia, introduz-se o provete num balão graduado de 500 cm 3, em pequenas porções, sem perda de partículas. Preenche-se o balão com água até cerca de 90 % da sua capacidade, agitandose, a fim de libertar o ar que fica retido entre as partículas de areia. Após a estabilização da temperatura do conteúdo do balão, verificou-se que esta se encontrava dentro do intervalo recomendado pela norma (entre 15 e 25 ºC). Adiciona-se mais água, à mesma temperatura, com vista a perfazer o enchimento do balão até ao traço de referência (Figura 3.12). Regista-se a massa do balão com o conteúdo (areia mais água) (Figura 3.13). Seguidamente, forra-se o peneiro ASTM de malha quadrada n.º 200 (abertura de 0,074 mm) com papel de filtro, adaptando-o o melhor possível ao fundo e ao aro. Vaza-se sobre o peneiro o conteúdo do balão (Figura 3.14). De modo a acautelar a perda de partículas neste processo, enxaguou-se o balão com cuidado, com vazamento das águas de lavagem sobre o peneiro. Quando a água do 46 Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil

63 Estudo da influência da dosagem de cimento no desempenho de argamassas de reboco peneiro deixa de escorrer, leva-se este à estufa, a uma temperatura de cerca de 105 ºC, até massa constante. A Figura 3.15 ilustra o conjunto após secagem em estufa. Figura Adição de água até ao traço de referência (areia do rio) Figura Conjunto balão + areia amarela + água Figura Introdução do material no peneiro n.º 200 (areia amarela) Figura Peneiro com areia amarela, após secagem na estufa A massa do provete seco é dada pela diferença entre a massa obtida após secagem na estufa do conjunto (peneiro + papel de filtro + areia) e a massa inicial do peneiro (peneiro + papel de filtro). Realizado o ensaio e efectuadas as pesagens necessárias é possível proceder ao cálculo das massas volúmicas (do material impermeável das partículas, das partículas saturadas e das partículas secas), bem como da absorção de água das areias. Considera-se, no cálculo das massas volúmicas, o valor de 1,000 g/cm 3 para a massa volúmica da água (compatibilidade com os arredondamentos dos resultados e com as condições de temperatura especificados para o ensaio). - A massa volúmica do material impermeável das partículas é: m 3 m 3 + m 4 - m 2 [g/cm 3 ] (3.4) Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil 47

64 Campanha experimental - A massa volúmica das partículas saturadas é: m 1 m 1 + m 4 - m 2 [g/cm 3 ] (3.5) - A massa volúmica das partículas secas é: m 3 m 1 + m 4 - m 2 [g/cm 3 ] (3.6) - A absorção de água das areias é: sendo, m 1 - m 3 m [%] (3.7) m 1 - massa do provete com as partículas saturadas sem água superficial [g] m 2 - massa do balão com o provete e água [g] m 3 - massa do provete seco [g] m 4 - massa do balão com água [g] Estimativa do volume de vazios A determinação do volume de vazios de agregados pode ser feita segundo as indicações do documento normativo vigente em Portugal, norma NP EN : Após determinação da baridade e da massa volúmica das areias, a estimativa do volume de vazios obtém-se a partir da seguinte expressão: v = ρ p - B a ρ p 100 [%] (3.8) sendo, ρ p - massa volúmica [g/cm 3 ] Ba - baridade [g/cm 3 ] O valor obtido não deriva de um resultado directo de um procedimento experimental, mas de uma estimativa do volume de vazios baseada em outros ensaios realizados às areias (baridade e massa volúmica) Ligante A determinação da baridade do cimento consistiu no único ensaio realizado ao ligante, de acordo com o procedimento que procura reproduzir a prática da obra, conforme o disposto em iii - b). 48 Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil

65 Estudo da influência da dosagem de cimento no desempenho de argamassas de reboco 3.7. PRODUÇÃO DE ARGAMASSAS E PREPARAÇÃO DE PROVETES Considerações gerais As areias foram condicionadas na estufa a uma temperatura de 105 ºC até massa constante, sendo depois colocadas em repouso até atingir a temperatura ambiente, homogeneizando-se o material. Em laboratório, multiplicam-se os volumes dos constituintes pelas correspondentes baridades de forma a se obter a massa de cada constituinte, necessária para a argamassa (Rodrigues, 2004). No capítulo apresentam-se as quantidades de cada constituinte por amassadura de cada tipo de argamassa. Todos os materiais que constituem as argamassas em estudo (cimento, areias e água) foram pesados numa balança com precisão de 0,1 g. Tanto os ligantes como os agregados foram condicionados dentro de sacos de plástico resistentes, em recipientes de material plástico (barricas), bem fechados com tampa vedante. Pretende-se, assim, manter as condições de humidade dos materiais desde que são armazenados até ao instante em que são retiradas as devidas porções para produção das argamassas. A recolha do cimento e das areias foi efectuada directamente dos recipientes de condicionamento para tabuleiros, colocados sobre a balança Produção da argamassa Como etapa preliminar tem-se a pesagem de todos os constituintes da argamassa (Figura 3.16), para que, aquando do processo de mistura, todos os componentes se encontrem disponíveis, nas devidas proporções, no sentido de tudo estar preparado para a realização da amassadura. Para levar a cabo o fabrico das argamassas utilizaram-se como utensílios a balança, tabuleiros metálicos para pesar os constituintes sólidos, uma proveta para pesagem da água, o misturador mecânico (Figura 3.17) e uma raspadeira de borracha. Figura Constituintes das argamassas Figura Misturador mecânico Refira-se que se optou pelo modo de funcionamento automático da máquina misturadora, pelo que os tempos afectos às diversas operações estão perfeitamente controlados pela máquina, não sendo necessário accionar o botão de arranque/paragem do sistema, a não ser para dar início e término ao processo de fabrico da argamassa. Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil 49

66 Campanha experimental Na produção da argamassa começa-se por introduzir no recipiente misturador a água, seguido do cimento (Figura 3.18). Liga-se a máquina misturadora, começando por funcionar em movimento lento (140 ± 5 r.p.m.). Passados 30 segundos, e mantendo o movimento, adiciona-se as areias (Figura 3.19 e Figura 3.20), por ordem decrescente de dimensões, operação que deve demorar cerca de 30 segundos. Em seguida, o misturador passa para movimento rápido (285 ± 5 r.p.m.), durante 30 segundos (Figura 3.21). Ao fim do tempo referido, o misturador pára o movimento, e durante 15 segundos, com a raspadeira de borracha junta-se à massa o material aderente às paredes do recipiente (Figura 3.22). Deixa-se a argamassa repousar durante 60 segundos. O misturador é accionado novamente para movimento rápido, durante um período de 60 segundos, ao fim do qual a máquina pára e a amassadura fica pronta. Figura Mistura da água com o cimento Figura Adição da areia amarela Figura Adição da areia do rio Figura Misturador em movimento (argamassa I) Figura Junção do material com raspadeira (argamassa II) Preparação dos provetes prismáticos A preparação dos provetes prismáticos baseia-se no preenchimento de moldes, feitos em aço, que viabilizam a execução de três provetes prismáticos de dimensões [mm 3 ]. A compactação das argamassas nos moldes para os provetes prismáticos (Figura 3.23) foi realizada mecanicamente numa mesa de compactação (Figura 3.24). Imediatamente após o processo de moldagem, os moldes com argamassa fresca foram levados para a câmara condicionada, onde se realizou a cura dos provetes até às respectivas idades de ensaio. Ao fim de 24 horas após a moldagem retiram-se os moldes da câmara para proceder à desmoldagem cuidada dos provetes com o auxílio do martelo de borracha. O tempo referido prende-se com o facto de se tratar de argamassas cimentícias, nas quais o ligante confere à argamassa uma resistência mecânica inicial suficiente que permitir uma desmoldagem mais rápida. Argamassas de cal hidráulica 50 Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil

67 Estudo da influência da dosagem de cimento no desempenho de argamassas de reboco ou aérea, por exemplo, requerem tempos de permanência nos moldes mais longos, uma vez o endurecimento é, nestes casos, mais moroso (períodos à volta de 48 horas e 1 semana até desmoldagem, respectivamente). Figura Molde com alonga Figura Mesa de compactação Metodologia Começa-se por untar as superfícies do molde com óleo mineral, servindo de material lubrificante. Posiciona-se o molde, com a alonga montada, na mesa de compactação mecânica (Figura 3.24). Ainda antes de fixar o molde ao compactador, coloca-se a alonga sobre o molde, servindo de suporte guia à introdução da argamassa em cada compartimento do molde (Figura 3.23). Fixado o molde à mesa de compactação, introduz-se a argamassa (Figura 3.25), com auxílio de uma colher, até metade da sua capacidade (meia altura de cada compartimento). Recorre-se a uma espátula metálica, de comprimento suficiente para atingir a primeira camada de material, para distribuir a argamassa em camada uniforme (Figura 3.26). Esta operação é feita na vertical, apoiada nos bordos da alonga do molde e com movimento vaivém. Acciona-se o aparelho, para compactação da primeira camada, submetendo-a a 60 pancadas (Figura 3.27). Completa-se o enchimento do molde, com um ligeiro acréscimo, distribuindo a argamassa desta segunda camada nas mesma condições que as enunciadas para a primeira camada, recorrendo agora a uma espátula de menor comprimento. Liga-se novamente o aparelho, submetendo a argamassa a mais 60 pancadas para compactação da segunda camada. Retira-se o molde do aparelho, bem como a alonga. Remove-se, seguidamente, a argamassa em excesso e regulariza-se a superfície (com a colher de pedreiro na vertical e movimentos ligeiros de uma lado para o outro, com pequena progressão - movimento de serra ) (Figura 3.28). Figura 3.25 Introdução da argamassa no molde Figura 3.26 Distribuição uniforme da argamassa Figura Compactação da 1.ª camada Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil 51

68 Campanha experimental Figura Regularização da superfície, após compactação das duas camadas Figura 3.29 Aspecto final, com moldagem dos provetes finalizada Figura 3.30 Provetes na câmara, devidamente identificados Finalmente, identificam-se os moldes com a designação da argamassa, amassadura e data de produção, para efeitos de organização dos diferentes moldes na câmara condicionada (Figura 3.30) Preparação da camada de revestimento dos tijolos Os tijolos que foram revestidos com argamassa numa das faces possuem dimensões de [cm 3 ]. Estes foram sujeitos a quatro tipos de ensaios: ensaio de absorção de água sob baixa pressão, ultrasons, esclerómetro pendular e arrancamento por tracção (pull-off). Para levar a cabo a produção da camada de revestimento recorreu-se a um suporte de madeira, que serviu de cofragem lateral. Este tinha já sido utilizado em trabalhos anteriores, e revelou-se uma técnica bastante aceitável para garantir uma boa aplicação da argamassa ao suporte de tijolo, com dimensões que permitem preservar não só um reboco regular como assegurar a espessura pretendida (cerca de 2 cm). As argamassas I e II foram ensaiadas aos 3, 7, 14 e 28 dias de idade. Tendo em conta que se pretende aferir o comportamento do revestimento de argamassa nos tijolos a diferentes idades delinearam-se zonas distintas de ensaio nos mesmos. Procura-se, portanto, minorar a influência que eventuais alterações induzidas pela realização de ensaios anteriores possam ter na avaliação do desempenho dos provetes a idades mais avançadas. Assim sendo, foram produzidos tantos provetes quantos aqueles que foram considerados necessários para a realização dos ensaios, sem, contudo, se considerar um tijolo por ensaio e por idade, o que seria impraticável dada o volume de ensaios e de idades a testar. A desmoldagem foi efectuada ao fim de 24 horas, tal como considerado anteriormente para os provetes prismáticos. Os tijolos foram levados para a câmara condicionada logo após a moldagem, permanecendo em sítio isolado devidamente identificados Metodologia Uma vez que os tijolos são materiais porosos, é necessário evitar ou minimizar a absorção de água da argamassa por parte do suporte. Assim sendo, imergiram-se os tijolos dentro de latas cheias de água, ficando totalmente submersos durante um certo período (não muito longo para evitar a 52 Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil

69 Estudo da influência da dosagem de cimento no desempenho de argamassas de reboco saturação completa do tijolo, que é prejudicial para a aderência do revestimento) (Figura 3.31). A submersão do tijolo em água resulta na efervescência de bolhas à superfície, resultantes da libertação do ar contido nos tijolos. Após este período, seca-se a face sobre a qual será aplicada a argamassa, com um pano humedecido. Introduz-se o molde no tijolo, apertando-o convenientemente para evitar deixar folgas entre o mesmo e as faces do tijolo (Figura 3.32). Com o auxílio de uma colher de pedreiro, aplica-se a argamassa contra a superfície a revestir, exercendo uma forte pressão para garantir uma boa adesão argamassa/suporte (Figura 3.33). Uma vez preenchido o molde com argamassa, com ligeiro acréscimo face ao nível pretendido (2 cm), procede-se ao acabamento com regularização da superfície. Recorrendo a uma talocha, remove-se o excesso de material, conferindo uma superfície lisa e regular (Figura 3.34). Figura Saturação prévia dos tijolos Figura Colocação do molde Figura Aplicação da argamassa no tijolo Figura Regularização da superfície Figura 3.35 Moldagem executada Figura 3.36 Após a desmoldagem Moldagem das cantoneiras As cantoneiras moldadas são feitas em aço, apresentam um comprimento de um metro e uma secção em V. As suas dimensões podem ser visualizadas na Figura A inovação neste estudo face a trabalhos anteriores realizados ao nível do departamento de materiais remete para a aplicação de parafusos metálicos junto às extremidades das cantoneiras, ficando estes aproximadamente 5 centímetros embutidos na argamassa, com vista a evitar o destacamento da argamassa pela zona de contacto com os topos. O objectivo deste ensaio é assim o de averiguar o eventual aparecimento de fendas no revestimento, resultante da retracção do material ao longo do tempo. Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil 53

70 Campanha experimental Metodologia Antes de mais, unta-se as superfícies da cantoneira com produto lubrificante (óleo mineral). Segue-se a introdução dos parafusos com as respectivas anilhas e porcas, com vista criar a ancoragem pretendida nas extremidades. O comprimento do parafuso disponibilizado para o lado interior do topo, onde será revestido com argamassa, é de cerca de 5 centímetros. Para tal, foi preciso realizar-se furos nos topos das cantoneiras, com um diâmetro semelhante ao dos parafusos disponíveis. Uma vez preparada a amassadura, aplica-se a argamassa com alguma pressão contra a cantoneira, com auxílio de uma colher de pedreiro, preenchendo bem o espaço ao longo de todo o seu desenvolvimento. Começando pelos topos, envolve-se bem a zona do parafuso com material (Figura 3.38), no sentido de compactar bem e não deixar espaços vazios por preencher. Vai-se percorrendo o suporte ao longo do seu desenvolvimento, adicionando argamassa e alisando em simultâneo, regularizando a superfície (Figura 3.39). Quando a cantoneira se encontrar devidamente preenchida de argamassa, identifica-se o provete e começa desde logo o ensaio em questão. Figura Secção da cantoneira Figura Preenchimento de argamassa junto à extremidade Figura Regularização da superfície 3.8. CARACTERIZAÇÃO DAS ARGAMASSAS NO ESTADO FRESCO Consistência por espalhamento A determinação do valor da consistência das argamassas por espalhamento teve como objectivo acertar e uniformizar a trabalhabilidade das formulações a ensaiar, bem como aferir a reprodutibilidade de amassaduras quanto à influência da quantidade de água. Os ensaios foram realizados tendo em conta as indicações da norma EN : De acordo com a norma, o valor da consistência por espalhamento é uma quantificação da fluidez e/ou grau de molhagem das argamassas frescas e fornece uma indicação sobre a deformabilidade dessas argamassas quando submetidas a determinado tipo de tensão (Rodrigues, 2004). A amostra, depois de preparada, deve ser cuidadosamente agitada com uma colher de pedreiro, durante 5 a 10 segundos, de modo a extinguir qualquer falso ajustamento, sem que, todavia, se acrescente qualquer mistura adicional da amostra. Para realizar o ensaio em questão utilizaram-se os seguintes equipamentos e utensílios: molde tronco-cónico, mesa de espalhamento, varão de aço, craveira, colher de pedreiro e pano húmido. 54 Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil

71 Estudo da influência da dosagem de cimento no desempenho de argamassas de reboco O ensaio de espalhamento está sempre associado a alguma imprecisão, na medida em que os valores obtidos são condicionados pela forma como é aplicada a compactação das camadas, como é realizada a sequência das pancadas, sendo também influenciado pelas condições atmosféricas (humidade relativa e temperatura) dos constituintes das argamassas à data do ensaio Metodologia Antes de se iniciar o ensaio, limpa-se a superfície do disco da mesa de espalhamento e as paredes do molde com um pano humedecido, com o cuidado de assegurar sempre o mesmo grau de humedecimento dos equipamentos. Coloca-se o molde centrado na mesa de espalhamento, e, segurando o molde nesta posição, preenche-se por duas camadas, correspondendo cada uma a aproximadamente metade do volume do molde. Compacta-se com 25 pancadas recorrendo a um varão de aço de 12 mm de diâmetro (Figura 3.40). Durante esta operação, cada pancada deve atingir bem toda a espessura da camada, de modo a garantir um enchimento uniforme do molde. Após o preenchimento do molde, rasa-se a superfície pelo topo do mesmo, com o auxílio de uma colher de pedreiro, aplicando um movimento de serra ligeiro, para não calcar (Figura 3.41). Limpase a superfície livre da mesa de forma a deixá-la seca e limpa de quaisquer fragmentos de argamassa que possam ter caído no decorrer do alisamento da superfície, bem como da água que tenha sido vertida pela parede exterior do fundo do molde. Retira-se, sem perda de tempo, o molde na vertical e lentamente, aplicando-se em seguida 25 pancadas a uma frequência constante, por rotação do volante da mesa, em cerca de 15 segundos. Com recurso a uma craveira, mede-se o diâmetro d [mm] do espalhamento da argamassa em três direcções (Figura 3.42), entre pontos opostos da linha de contorno da argamassa segundo três eixos marcados na mesa. Figura Compactação da 1.ª camada, com 25 pancadas Figura Remoção do excesso de argamassa Figura Espalhamento da argamassa, após 25 batidas Resultados O valor do espalhamento, em percentagem, é obtido através da expressão: Espalhamento = d [%] (3.9) sendo d = d i 3, para i = 1, 2 e 3, com d i - diâmetros de espalhamento, [mm]. Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil 55

72 Campanha experimental Determinação da massa volúmica aparente e estimativa do volume de vazios Com este ensaio pretende-se avaliar, de uma forma simples, a massa volúmica aparente de uma argamassa fresca. A massa volúmica dos materiais cimentícios depende da massa volúmica dos agregados, da compacidade, da proporção da pasta de ligante e do tipo de adjuvante eventualmente utilizado na sua formulação (Nsambu, 2007). O ensaio consiste, basicamente, na compactação da argamassa quando introduzida num recipiente rígido, de plástico, de massa e volume conhecido. Para tal, utilizou-se o mesmo recipiente que o utilizado anteriormente para a determinação da baridade do ligante e das areias de acordo com o procedimento em obra, de capacidade igual a 1dm 3. A estimativa do volume de vazios presentes numa argamassa é obtida através da sua massa volúmica aparente, dada pelo quociente da massa da argamassa pelo volume por esta ocupada em condições de compactação definidas. A metodologia adoptada tem por base o prescrito na norma EN : A amostra, depois de preparada, deve ser cuidadosamente agitada com uma colher de pedreiro, durante 5 a 10 segundos, de modo a extinguir qualquer falso ajustamento, mas sem qualquer mistura adicional da amostra Metodologia O ensaio começa com a apreciação da massa do recipiente, m 1, e da sua capacidade, V. Introduz-se no recipiente, com auxílio de uma colher, uma quantidade de argamassa correspondente a metade da sua capacidade. Procede-se à compactação da argamassa, aplicando 15 pancadas uniformemente distribuídas, recorrendo, para tal, a um varão de compactação (Figura 3.43). Completa-se o enchimento do recipiente, com ligeiro excesso (Figura 3.44), procedendo à compactação desta segunda camada, nas mesmas condições que a anterior. Em seguida, rasa-se a superfície do recipiente (Figura 3.45), aplicando um ligeiro movimento de serra, com o auxílio de uma colher. Limpa-se o exterior do recipiente de eventuais porções de argamassa que tenham caído após regularização da superfície. Pesa-se o recipiente com argamassa (Figura 3.46) e regista-se a massa do conjunto, m 2. Figura Compactação da 1.ª camada Figura Enchimento do recipiente até extravasar Figura Regularização da superfície Figura Pesagem do conjunto 56 Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil

73 Estudo da influência da dosagem de cimento no desempenho de argamassas de reboco Resultados A massa volúmica aparente é calculada com base na expressão: sendo, ρ= m 2 - m 1 V ρ - massa volúmica aparente da argamassa fresca [kg/m 3 ] m 1 - massa do recipiente [kg] m 2 - massa do conjunto (recipiente com argamassa) [kg] V - volume do recipiente [m 3 ] (3.10) A estimativa do volume de vazios segue a seguinte metodologia de cálculo: Conhecendo-se a massa e o volume de argamassa: M argamassa = m 2 - m 1 (3.11) V argamassa = V recipiente = 1dm 3 (3.12) Pode-se desenvolver as seguintes expressões: M argamassa = M constituintes = M cimento + M areia amarela + M areia do rio + M água (3.13) M argamassa = M constituintes = M cimento + T 1 M cimento + T 2 M cimento + a c M cimento (3.14) V argamassa = V constituintes = V cimento + V areias + V água + V vazios (3.15) V argamassa = M cim η cim + M aa η aa + M ar η ar + M água η água +V vazios V vazios (3.16) sendo: M cim - massa de cimento [g] M aa - massa de areia amarela [g] M ar - massa de areia do rio [g] M água - massa de água [g] T 1 e T 2 - proporções ponderais dos agregados face ao ligante a/c - relação água/cimento η cim - massa volúmica real do cimento [g/dm 3 ] η aa - massa volúmica real da areia amarela [g/dm 3 ] η ar - massa volúmica real da areia do rio [g/dm 3 ] Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil 57

74 Campanha experimental Retenção de água Pretende-se, com este ensaio, estimar a quantidade de água que uma argamassa é capaz de reter. A determinação da retenção de água é feita a partir de um tratamento de sucção, utilizando um papel de filtro padronizado como substrato. O seu valor é obtido pela massa de água retida na argamassa depois de aplicado o referido tratamento de sucção, sendo o valor expresso como percentagem da água inicial retida na argamassa. A metodologia adoptada tem por base as indicações estipuladas pela norma EN : A amostra, depois de preparada, deve ser cuidadosamente agitada com uma colher de pedreiro, durante 5 a 10 segundos, de modo a extinguir qualquer falso ajustamento, mas sem qualquer mistura adicional da amostra. O equipamento utilizado para realização deste ensaio é o seguinte: molde cónico rígido (com cerca de 100 mm de diâmetro e 25 mm de profundidade), papel de filtro com 2 mm de espessura, gaze, peso de 2 kg, balança com precisão de 0,1 g, colher de pedreiro e espátula. A aplicação da gaze serve para que evitar que a argamassa fresca adira à primeira folha de papel de filtro. Pretende-se assim não deturpar a massa húmida das folhas de papel de filtro por incluir eventualmente partículas de argamassa Metodologia Após pesagem do molde limpo e seco (m 1 ), e do papel de filtro seco (m 2 ), preenche-se o molde com a argamassa, rápida e uniformemente, em 10 incrementos, com auxílio de uma espátula. Quando a argamassa extravasar o topo do molde, regulariza-se a sua superfície, nivelando-a, com recurso à espátula, através do topo do molde. Para tal, aplica-se um movimento de serra, com a espátula sempre posicionada a 45 graus, com vista a remover o excesso de material. Pesa-se seguidamente o molde, com o valor arredondado a 0,1 kg (m 3 ). Cobre-se a superfície da argamassa com uma gaze, seguido do papel de filtro, por cima da gaze, invertendo-se depois o conjunto, colocado sobre uma superfície não absorvente. Assenta-se um peso de 2 kg durante 5 minutos (± 10 s), para comprimir o conjunto (Figura 3.47). Passado este tempo, retira-se o peso, e coloca-se o conjunto na posição inicial, separando o papel de filtro do molde (Figura 3.48). Pesa-se o papel de filtro novamente (m 4 ). Figura Peso de 2kg sobre o molde Figura Papel de filtro com água retida 58 Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil

75 Estudo da influência da dosagem de cimento no desempenho de argamassas de reboco O esquema de montagem do ensaio pode ser melhor compreendido através da Figura Legenda: a) - montagem do conjunto; b) - inversão do conjunto; Figura Esquema de montagem do ensaio 1 - papel de filtro; 2 - suporte não absorvente; 3 - molde cónico rígido; 4 - gaze; 5 - argamassa a ensaiar; 6 - peso de 2 kg. A norma EN : 1999 estipula que, caso a massa de água absorvida, dada por W 3 = m 4 - m 2, exceda 10 g, o ensaio deve ser repetido utilizando dois ou mais papéis de filtro, sendo o número de papéis, n, dado por W 3 /n 10g Resultados - A água total contida na argamassa, W 1, é dada por: mágua W1 g/g (3.17) m argamassa sendo, m água - massa de água utilizada na amassadura [g] m argamassa - massa de argamassa [g] - A água contida na argamassa introduzida no molde, W 2, é obtida a partir de: sendo m 5 = m 3 - m 1 [g] g W2 m5 W1 (3.18) - A massa de água absorvida pelo papel de filtro, W 3, obtém-se pela seguinte expressão: g W3 m4 m2 (3.19) - A perda relativa de água da argamassa, W 4, calcula-se com base em: W3 W4 100 W 2 % (3.20) Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil 59

76 Campanha experimental A retenção de água, WRV, é portanto obtida da seguinte forma: WRV 100 W4 % (3.21) Exsudação O presente ensaio visa avaliar a quantidade de água que reflui à superfície da argamassa repousada, durante algum tempo, com impedimento de qualquer evaporação de água (Coutinho, 1988) Metodologia Mediante a utilização de uma proveta cilíndrica transparente, com 100 mililitros de capacidade, graduada em mililitros (ml), com diâmetro de 25 mm e altura de 250 mm, verte-se uma quantidade de 95 a 100 ml de argamassa (Figura 3.50). Assinala-se o nível superior da argamassa, v, sem considerar o menisco. Passadas 3 horas, mede-se a quantidade de água à superfície da calda, v 1, tendo-se tido o cuidado de evitar qualquer evaporação da água (para tal, deve-se tapar o topo da proveta com uma rolha, ou vedar o seu topo com um papel aderente, por exemplo, conforme se pode constatar na Figura 3.51). Figura Introdução da argamassa na proveta Figura Provete pronto para ensaio Resultados A quantidade de água exsudada (v 1 ), ao fim de 3 horas em repouso, é expressa em percentagem do volume inicial da amostra de argamassa: Exsudação = v 1 v 100 [%] (3.22) 60 Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil

77 Estudo da influência da dosagem de cimento no desempenho de argamassas de reboco 3.9. CARACTERIZAÇÃO DAS ARGAMASSAS NO ESTADO ENDURECIDO Ensaios mecânicos Velocidade de propagação de ultra-sons As modificações nas características de diversos materiais à base de cimento são passíveis de serem obtidas por meio de ensaios não destrutivos. Os métodos de ensaio não-destrutivos têm grande importância no estudo dos materiais de construção, uma vez que permitem a determinação das suas características sem deteriorá-los. Consistem, essencialmente, em procedimentos que se baseiam na análise do comportamento de uma determinada propriedade física interior ou superficial de um material (Tavares et al., 2005). De entre estes destaca-se o uso da velocidade de propagação da onda ultra-sónica, a partir da qual se pode efectuar o acompanhamento temporal do estágio de endurecimento do material (Beraldo, 1999), citado por Beraldo e Vieira (2003). Esta é uma técnica totalmente não-destrutiva, analisada usualmente em conjunto com outros tipos de ensaios, de forma a permitir localizar possíveis zonas degradadas dos revestimentos, e aferir algumas das características mais importantes afectas às argamassas (fendilhações, maior porosidade, homogeneidade, resistência mecânica). A magnitude da velocidade de propagação para materiais à base de cimento depende de uma série de factores, nomeadamente: tipo de cimento, razão entre os constituintes, idade do material, forma de compactação, humidade, geometria do provete, além de características relacionadas com o equipamento de medição, a precisão do ensaio e a interface dos transdutores com a material a ser medido (Beraldo e Vieira, 2003). Segundo Magalhães et al. (2003), as velocidades de propagação das ondas dependem das características do material que atravessam, e reflectem indirectamente o seu estado de conservação, já que a presença de vazios e fissuras, que constituem descontinuidades, tem consequências na velocidade de propagação das ondas no seu interior. Materiais mais degradados ou de coesão mais fraca apresentam valores de velocidade de propagação inferiores aos de materiais compactos ou menos degradados. A presença de água nos espaços vazios modifica as características de propagação das ondas sónicas no meio, pelo que esse efeito deverá ser tido em conta na análise dos resultados obtidos em medições sucessivas de materiais que possam apresentar variações no seu teor de água. Os provetes sujeitos a ensaio foram provetes prismáticos e tijolos revestidos com argamassa. O ensaio consiste na colocação de sensores com funções de emissor e receptor em bom contacto com a superfície da argamassa a analisar, em pontos com posições previamente definidas e cuja distância é medida. A onda é enviada desde o ponto onde está colocado o emissor até ao sensor receptor, atravessando o material. O registo dos valores dos tempos e respectivas distâncias permite calcular as velocidades de propagação das ondas no material em ensaio, fazendo o rácio da distância pelo tempo que a onda demora a percorrer o material. Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil 61

78 Campanha experimental Os ultra-sons são ondas acústicas com frequências acima do limite audível, normalmente situadas na faixa de 0,5 a 25 MHz (Beraldo e Vieira, 2003). Em determinadas situações não se observa sinal acústico por não haver o surgimento de uma estrutura mínima de ligação entre os constituintes. i) Metodologia A velocidade de propagação de ultra-sons foi determinada de forma directa em provetes prismáticos e de forma indirecta em tijolos com revestimento de argamassa aplicada numa das faces. i - a) Ensaio directo (provetes prismáticos) A primeira etapa remete para a calibração do equipamento, que consiste, basicamente, em assegurar que o tempo decorrido entre os dois topos da barra de calibração seja igual a 25 µs. Para tal, colocase uma massa de contacto (vaselina) nos topos da barra referida e aplicam-se os transdutores, emissor e receptor, sobre as duas faces opostas, devidamente posicionados. Regula-se o aparelho até atingir o valor pretendido. Uma vez calibrado, unta-se os topos do provete com massa de contacto (Figura 3.53), bem como os transdutores. Encostam-se os transdutores aos topos do provete (Figura 3.54), centrados, e regista-se o valor do tempo que a onda leva a percorrer a distância em questão (que corresponde ao comprimento do provete). Figura 3.52 Equipamento Figura Colocação da massa de contacto Figura Medição do tempo de propagação da onda Efectuam-se três leituras em cada provete, considerando o valor médio da velocidade, arredondado à unidade. i - b) Ensaio indirecto (tijolos) Começa-se por calibrar o aparelho de medição, nas condições enunciadas anteriormente, tendo-se utilizado, neste caso, pasta de dentes como massa de contacto. Optou-se por dividir a superfície de revestimento em duas zonas distintas, igualmente distribuídas. A definição de cada, por tijolo, prevê uma marcação divisória, já que se pretende determinar a velocidade em vários pontos com afastamentos diferentes do ponto emissor. Assim, foram efectuadas medições às distâncias de 6, 7, 9, 11, 13, 15 e 17 cm, em relação ao centro dos transdutores (Figura 3.55). 62 Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil

79 Estudo da influência da dosagem de cimento no desempenho de argamassas de reboco A colocação da massa de contacto nos transdutores e na superfície da argamassa visa preencher as irregularidades do reboco até se obter uma superfície regular, lisa, que faculte a transmissão da onda. O ensaio é realizado fixando o transdutor emissor e fazendo variar a posição do transdutor receptor (Figura 3.56). Efectuam-se três leituras em cada provete, considerando o valor médio da velocidade, arredondado à unidade. Figura Marcações no tijolo Figura Posicionamento dos transdutores Resistência à flexão e compressão O processo consiste na sujeição dos provetes prismáticos de argamassa, assentes em dois apoios cilíndricos, a forças exercidas a meio vão, gradualmente crescentes, até à rotura por flexão. O valor da carga máxima aplicada, antes da rotura, é então adoptado para o cálculo da resistência à flexão dos prismas. Os meios-prismas resultantes do ensaio de flexão são submetidos a forças de compressão gradualmente crescentes até à rotura. Este ensaio prevê a aplicação de uma carga à compressão numa área específica do prisma, mm 2, até à cedência do material. Estes ensaios foram realizados de acordo com as indicações da norma EN : i) Metodologia Em ambos os ensaios, os provetes são colocados de modo a que as superfícies que transmitem as cargas contactem com uma das faces laterais de moldagem. i) - a) Ensaio de resistência à flexão No que diz respeito ao ensaio de flexão, coloca-se cada provete prismático sobre os cilindros de apoio e com o seu eixo longitudinal perpendicular aos apoios. Faz-se descer o cutelo da máquina até que se estabeleça o contacto com a face superior do provete, a meio vão, aplicando em seguida uma Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil 63

80 Campanha experimental força gradualmente crescente, de modo contínuo e sem choques, ao ritmo de 50 ± 10 N/s, até à rotura do provete. O valor da força de rotura é registado automaticamente pela máquina de ensaio [N]. A Figura 3.58 clarifica o posicionamento do provete sobre os dois apoios, a marcação do meio vão no provete, bem como a linha de rotura resultante da aplicação da carga. i) - b) Ensaio de resistência à compressão Após o ensaio de flexão, posiciona-se cada meio-prisma dele resultante, destinados ao ensaio de compressão, sobre a placa do prato inferior da máquina, devidamente centrado, por uma das faces laterais de moldagem. Desce-se o prato superior da máquina até estabelecer contacto com a face superior do provete (Figura 3.59). Aplica-se uma força gradualmente crescente, de modo contínuo e sem choques, ao ritmo de 2400 ± 200 N/s, até à rotura do provete. Regista-se o valor máximo da carga aplicada [N]. Figura Máquina de ensaio Figura Ensaio de resistência à flexão Figura Ensaio de resistência à compressão ii) Resultados Para cada uma das argamassas estudadas ensaiaram-se seis provetes à flexão e à compressão, sendo a tensão de rotura dada por: - Tensão de rotura à flexão sendo, f - resistência à flexão [MPa] F - força de rotura à flexão [N] l - distância entre os apoios [mm] b - largura do prisma [mm] d - espessura do prisma [mm] f = 1,5 Fl [MPa] (3.23) 2 bd 64 Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil

81 Estudo da influência da dosagem de cimento no desempenho de argamassas de reboco - Tensão de rotura à compressão f = F A [MPa] (3.24) sendo, f - resistência à compressão [MPa] F - força de rotura à compressão [N] A - área de aplicação da carga [40 40 mm 2 ] A tensão de rotura à flexão e à compressão de cada provete deve ser calculada com aproximação às centésimas. O valor da tensão de rotura à flexão e à compressão correspondente a uma dada idade é dado pela média dos seis valores obtidos, arredondado às décimas Esclerómetro pendular O esclerómetro é um aparelho usado normalmente em conjunto com outros ensaios pouco destrutivos ou não-destrutivos, fundamentalmente para, de uma forma simples e não destrutiva, avaliar a dureza superficial ou comparar a qualidade de materiais. Este método consiste na produção de uma reacção elástica pelo impulso de uma massa conhecida, que choca contra o material sobre uma dada superfície de contacto. É possível medir a quantidade de energia recuperada no ressalto da massa, o que permite obter um índice de dureza da superfície ensaiada (valor de ressalto) sobre uma escala graduada acoplada ao aparelho. Quanto mais brando for o material, maior é a quantidade de energia que ele absorve e menor é a altura do ressalto (Magalhães et al., 2003). Dado que se trata de um ensaio de resistência superficial, os valores resultantes apenas são representativos de uma camada superficial até 5 centímetros de profundidade, não servindo, portanto, para caracterizar a resistência à compressão, sobretudo em betão. O esclerómetro utilizado no ensaio foi o esclerómetro pendular de tipo PT, com uma classe de resistência entre 0,2 e 5 MPA. Os resultados obtidos podem ser influenciados por vários parâmetros, desde o tipo e dosagem de cimento, natureza do agregado, o teor de humidade da superfície, as irregularidades da superfície e a carbonatação superficial (aumenta a resistência superficial), entre outras. i) Metodologia Antes de proceder à realização do ensaio propriamente dito começou-se por efectuar marcações na superfície de revestimento, dividindo-se em duas zonas (de área igual) cada tijolo de teste, com vista a evitar a realização de medições sobre superfícies já ensaiadas. A divisão efectuada é em tudo idêntica à efectuada para o ensaio de ultra-sons, sendo que, em cada zona, foram marcados 9 pontos distintos para aplicação do batente em zonas distintas do tijolo (Figura 3.60). Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil 65

82 Campanha experimental Efectuadas as marcações posiciona-se convenientemente o esclerómetro, na vertical, calibrado, sobre a superfície a ensaiar. Figura Marcações no tijolo Figura Ensaio de esclerómetro É fundamental que exista um bom contacto entre o equipamento e a superfície, pelo que se deve pressionar bem o equipamento contra o revestimento. Carrega-se no botão que solta o pêndulo contra o provete, registando-se o valor do ressalto que este sofre (Figura 3.61), sendo o resultado final a média dos valores obtidos Arrancamento por tracção ( Pull - off ) Com este método pretende-se aferir a força necessária para provocar o arrancamento por tracção de uma área de argamassa aplicada sobre um suporte relativamente ao qual se pretende avaliar a aderência da argamassa. A carga é transmitida axialmente a uma pastilha colada, circular, na superfície da argamassa a ensaiar, sendo o valor da força de rotura por arrancamento lida num manómetro. A metodologia adoptada segue as especificações prescritas na norma EN : i) Metodologia A primeira tarefa a efectuar para levar avante este processo consiste na elaboração dos entalhes nos tijolos, com regularização prévia da superfície da argamassa (Figura 3.62). Foi adquirido, para o efeito, um sistema móvel de fixação do berbequim (Figura 3.63), que permite regular o seu movimento na vertical e horizontal. Os entalhes são efectuados com a coroa diamantada, fazendo descer o berbequim através de um movimento lento e contínuo, de forma a não danificar a superfície interior do entalhe, bem como para não transmitir demasiada vibração ao revestimento, sob risco de a argamassa se desagregar do tijolo. No sentido de preservar a durabilidade da caroteadora borrifa-se a superfície de argamassa com água durante o corte, removendo assim as partículas que se destacam à medida que a coroa avança. Pretende-se obter três provetes (cortes) por tijolo (Figura 3.64), com uma profundidade que penetre muito levianamente a superfície do tijolo (cerca de 2mm). Caso o entalhe efectuado se desagregue 66 Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil

83 Estudo da influência da dosagem de cimento no desempenho de argamassas de reboco do suporte, o provete é considerado inválido para o ensaio em questão, sendo necessário realizar novo corte. Figura Regularização da superfície Figura Provetes para ensaio (arg. I) Figura Estrutura de suporte do berbequim Uma vez executadas as carotes necessários procede-se à colagem das pastilhas circulares metálicas (com diâmetro de 5 cm) (Figura 3.65). Previamente à colagem das pastilhas é fundamental alisar a superfície das carotes, recorrendo a um abrasivo ou uma lixa, no sentido de promover uma boa ligação entre a pastilha e a superfície do provete, minimizando assim a quantidade de cola a aplicar. Quanto mais irregular for a superfície do provete, mais cola terá de ser aplicada para colmatar os vazios resultantes da aplicação da pastilha ao suporte, mais dificuldade terá a cola em endurecer a curto prazo e, consequentemente, a pastilha em aderir à superfície do provete. Aplica-se uma fina camada de cola em cada uma das superfícies (pastilha e provete), unindo-as em seguida. A cola aplicada é uma cola epóxida, de dois componentes, numa proporção de mistura de 1:1. Aguardam-se 72 h desde a colagem das pastilhas até à realização do ensaio, para esta endurecer. Figura Colocação da pastilha Figura Equipamento de ensaio Figura Realização do ensaio de arrancamento Terminada a fase de preparação do provete, aplica-se uma força perpendicular à pastilha através do acessório de arrancamento (parafuso metálico que enrosca na pastilha), sendo a tensão empregue no motor que gira o volante do equipamento igual a 9 volts (o que corresponde a 300 N/s) (Figura 3.67). Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil 67

84 Campanha experimental Qualquer ensaio no qual a rotura se verifique na zona de colagem entre a pastilha e a argamassa será de rejeitar, não constituindo um resultado válido. ii) Resultados A tensão de rotura de arrancamento é dada pelo equipamento de ensaio, em MPa. Segundo Silva (2006), a tensão que se obtém no ensaio representa a tensão de aderência ou um seu limite inferior, em função do tipo de rotura resultante, podendo ser adesiva ou coesiva, respectivamente. Se a rotura for adesiva, esta ocorre na interface entre o reboco e o suporte. Se, por sua vez, se obtiver rotura coesiva, esta ocorre algures no reboco ou no suporte. O valor da tensão de aderência é o que resulta da média dos valores obtidos para cada provete, analisando-se também o tipo de rotura ocorrida Ensaios físicos Variação dimensional (ensaio de retracção) A retracção numa argamassa consiste numa redução do seu volume, oriunda de uma diferença entre o valor do comprimento de um provete após secagem sob condições especificadas e o valor do seu comprimento logo após a desmoldagem. Quando a pasta de cimento saturada é exposta a um ambiente com humidade relativa do ar inferior a 100 %, começa a perder água e a retrair. É este fenómeno que se pretende analisar nas argamassas I e II, ao longo de 28 dias, usando, para tal, um instrumento de medição apropriado. A metodologia adoptada segue as indicações da especificação LNEC E i) Metodologia Os provetes utilizados para a realização do ensaio foram provetes prismáticos de secção quadrada, de dimensões [mm 3 ]. Estes prismas são em tudo idênticos aos prismas utilizados para outros ensaios, exceptuando-se a existência de dois pernos metálicos nos topos, um por extremidade de provete (Figura 3.69). Estes pernos são inseridos através de orifícios existentes nos moldes específicos para o efeito, ainda antes da introdução da argamassa (Figura 3.68). Avalia-se então o comprimento e a massa de cada um dos três provetes de cada argamassa, armazenados no interior da câmara condicionada durante todo o período de ensaio. As medições foram efectuadas logo após desmoldagem do provete, e até aos 28 dias de idade. Efectuaram-se medições a várias idades, quase diárias, cobrindo, inclusive, as idades de ensaios praticadas na generalidade dos restantes ensaios (3, 7, 14 e 28 dias). A medição da variação de comprimento dos provetes é sempre precedida da medição da barra padrão. A medição da barra padrão e do comprimento dos provetes (Figura 3.70 e Figura 3.71, 68 Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil

85 Estudo da influência da dosagem de cimento no desempenho de argamassas de reboco respectivamente) é feita inserindo sempre a parte superior (topo superior) em primeiro lugar, rodandose, em seguida, a barra/provete verticalmente, em torno do seu eixo longitudinal, até se obter o maior valor no dispositivo, já que as leituras estão sempre associadas a pequenas oscilações do ponteiro do dispositivo enquanto se gira a barra/provete. Este procedimento repete-se, invertendo o posicionamento dos topos da barra/provete. Figura Molde com pernos metálicos Figura Provetes com os respectivos pernos nas extremidades Figura Medição da barra padrão Figura Medição do comprimento do provete ii) Resultados A extensão de retracção é obtida pela seguinte expressão: ε cs df di d i (3.25) sendo, ε cs - retracção d i - distância entre os pontos de referência no início do ensaio [mm] d f - distância entre os pontos de referência no fim do período especificado de ensaio [mm] O valor da retracção é o que resulta da média das medições efectuadas (três por cada topo de provete), num total de seis registos por provete. Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil 69

86 Campanha experimental Retracção em cantoneiras i) Introdução e Metodologia O método apresentado visa avaliar qualitativamente a retracção da argamassa quando aplicada como revestimento de uma cantoneira, mediante a observação do seu desempenho ao longo de um período de 28 dias. Procura-se, assim, averiguar o eventual aparecimento de fendas e, se for caso disso, medir o número, largura e a idade a que estas surgem. Uma vez produzida a argamassa e moldada de acordo com as indicações referidas no capítulo 3.7.5, observa-se periodicamente os provetes, armazenados na câmara condicionada, até aos 28 dias de idade, aferindo-se o estado da superfície do revestimento Absorção de água por capilaridade Com o ensaio de absorção de água por capilaridade procura-se aferir as características de durabilidade dos materiais cimentícios. O método adoptado tem por base o prescrito na especificação LNEC E i) Metodologia Os provetes de ensaio foram condicionados em estufa a uma temperatura de 60 ± 5 ºC, à data de ensaio, durante 48 horas, sendo depois deixados a arrefecer dentro de um excicador fechado, durante 24 horas, criando-se um ambiente seco, isento de humidade, com a introdução de sílica gel. Introduzem-se varetas de vidro no fundo de um tabuleiro para suportar os provetes de ensaio, mantendo a sua face inferior em contacto com uma lâmina de água. A quantidade de água no tabuleiro é a que corresponde a perfazer uma altura de 5 ± 1 mm acima da face inferior do provete. Deve-se evitar que as restantes faces sejam molhadas, pelo que o posicionamento dos provetes sobre as varetas (Figura 3.72) e o ajustamento do nível da água deve ser realizado lenta e cuidadosamente. Em seguida, cobre-se o tabuleiro e o provete com uma campânula, de modo a minimizar a evaporação de água. Durante todo o tempo de imersão deve-se observar periodicamente o nível de água, ajustando-o, se for caso disso, com auxílio de um esguicho. Efectuaram-se medições aos 5min, 10min, 15min, 30min, 1h, 3h, 6h, 8h, 12h, 24h, 48h, 72h, e daí em diante, de 24 em 24 horas, a contar desde a colocação do provete em contacto com a água até que os provetes estejam saturados com água absorvida por capilaridade, ou seja, até que a curva de absorção de água estabilize. Cada medição implica retirar a campânula e o provete do tabuleiro, secar a água superficial com um pano húmido, avaliando-se depois a sua massa, numa balança de precisão 0,01 g (Figura 3.73). Mede-se ainda a altura de ascensão capilar nas quatro faces perpendiculares à face em contacto com a água, a partir do centro de cada uma das faces em causa (Figura 3.74). 70 Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil

87 Estudo da influência da dosagem de cimento no desempenho de argamassas de reboco Coloca-se novamente o provete em imersão, sobre as varetas, introduzindo-o segundo um ângulo de aproximadamente 45º, para evitar acumulação de bolhas de ar na face inferior do provete. Figura Posicionamento dos provetes Figura Avaliação da massa Figura Medição da franja capilar ii) Resultados Por cada argamassa estudada foram ensaiados 2 provetes aos 3, 7, 14 e 28 dias de idade. A absorção capilar é uma propriedade que relaciona a quantidade de água absorvida com a raiz quadrada do tempo. Assim, para um dado instante, é calculada dividindo o incremento de massa (M f - M i ) pela área da face inferior do provete que esteve em contacto com a água (aproximadamente mm 2 ). A altura de ascensão capilar é obtida através da média aritmética das medições efectuadas nas quatro faces laterais do provete. O valor da absorção por capilaridade é expresso em kg/m 2 para cada tempo t i, e a altura de ascensão capilar é exposta em mm. Os resultados são representados num gráfico que exprime a quantidade de água absorvida por unidade de área da base do provete [kg/m 2, em ordenadas], em função da raiz quadrada do tempo decorrido [s 1/2, em abcissas] - curva de absorção capilar. Por sua vez, o coeficiente de absorção por capilaridade [kg/m 2.s 1/2 ] diz respeito ao coeficiente angular do segmento de recta do troço inicial do gráfico, caracterizando a velocidade com que a absorção ocorre nos instantes iniciais. Uma vez saturados os provetes por absorção de água por capilaridade, é possível determinar o valor assintótico das curvas de absorção, m i [g/mm 2 ], quando a diferença entre dois valores consecutivos, m i e m i-1, for inferior a 1 %. Nestas circunstâncias, m i é o valor assintótico [kg/m 2 ]. Este valor quantifica a quantidade máxima de água absorvida pela argamassa. Rato (2006) salienta que, em termos práticos, o significado de valor assintótico está relacionado com a quantidade de água que será absorvida em períodos de exposição longa à fonte de humedecimento. Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil 71

88 Campanha experimental Absorção de água por imersão Este ensaio pretende avaliar a massa de água que a argamassa consegue reter após imersão em água, durante um período de 48 horas. O ensaio tem em consideração as indicações da especificação LNEC E i) Metodologia O ensaio começa com o condicionamento do provete em estufa, à data de ensaio, a uma temperatura de 60 ± 5 ºC, durante 48 horas, acompanhando assim os provetes destinados ao ensaio de capilaridade neste processo de preparação. Segue-se o arrefecimento em excicador fechado, durante 24 horas, criando-se um ambiente seco, sem ganhar humidade, com a introdução de sílica gel. Passadas as 72 h alusivas à fase de preparação, regista-se a massa seca do provete, m 2. Imerge-se seguidamente o provete em água, dentro de uma caixa plástica, inclinando-o cuidadosamente a 45º para evitar a formação de bolhas de ar retidas na superfície (Figura 3.75). Após 48 horas de imersão (Figura 3.76), retira-se o provete da água, remove-se toda a água superficial recorrendo, para tal, a um pano absorvente humedecido (Figura 3.77). Pesa-se o provete saturado, m 1. Figura Introdução do provete em água Figura Durante a imersão Figura Secagem superficial ii) Resultados A amostra, por argamassa, é constituída apenas por um provete de ensaio. A absorção de água por imersão é dada pela diferença entre a massa do provete após imersão em água e a massa do provete quando seco, expressa em termos de volume de provete, V. O resultado é definido pela seguinte expressão: sendo, A - absorção de água total por imersão [%] m 1 - massa do provete saturado ao fim de 48 horas [g] m 2 - massa do provete seco [g] A = m 1 - m 2 m [%] (3.26) 72 Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil

89 Estudo da influência da dosagem de cimento no desempenho de argamassas de reboco Absorção de água sob baixa pressão - Método do cachimbo O ensaio proposto pretende avaliar a permeabilidade em superfícies verticais, designado por método do cachimbo. Para tal é utilizado um dispositivo de vidro (cachimbo com diâmetro interno de 27 mm), de acordo com o modelo apresentado na Figura Pretende-se avaliar a permeabilidade de um revestimento de argamassa, aplicada sobre um suporte poroso, como é o tijolo, através da propriedade de absorção de água sob pressão inicial de 92 mm de coluna de água, o que corresponde à acção estática de um vento com velocidade de 140km/h (Ungericht, 2002). O volume de água é absorvido ao longo do tempo, sendo uma característica de cada material, em função da sua porosidade. i) Metodologia Por cada argamassa efectuaram-se 3 determinações por idade de ensaio, sendo, para tal, marcado na superfície do revestimento uma quadrícula, de forma a definir as zonas onde serão aplicados os três cachimbos por cada idade de ensaio. Envolve-se o bordo da boca do cachimbo com uma massa de contacto (mástique), para promover a aderência entre o mesmo e a argamassa. Pressiona-se o dispositivo contra o revestimento (Figura 3.79), com o cuidado de não obstruir a superfície livre da boca do cachimbo (por esmagamento da massa de mástique), através da qual a água é absorvida pela argamassa. Enche-se o interior do cachimbo com água, lentamente, e com uma certa inclinação para evitar a formação de bolhas de ar, até perfazer o traço de referência correspondente a 0 cm 3 (Figura 3.80). Acciona-se de imediato o cronómetro, começando desde logo o ensaio. Figura Posicionamento do cachimbo no revestimento Figura Modelo do cachimbo (Ungericht, 2002) Figura Cachimbos prontos para ensaio (3 dias de idade) Figura Introdução de água no cachimbo Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil 73

90 Campanha experimental Regista-se o tempo que o revestimento leva a absorver 4 cm 3 de água, em espaços intercalados de 15seg, 30seg, 1min, 1,5min, 2min, 3min, 4min, 5min, 7min, 10min, 12min, 15min, 30min, e 60min, sendo este o tempo limite de ensaio. Assim, a cada tempo está associado um volume absorvido, a contar desde o início do ensaio, sendo este obtido por leitura da escala marcada no cachimbo. ii) Resultados O valor da absorção de água por argamassa, a uma dada idade, obtém-se através da média das 3 determinações realizadas, sendo o resultado apresentado num gráfico, em que nas ordenadas entra a quantidade de água absorvida por unidade de área em contacto com a argamassa [g/cm 2 ], em função da raiz quadrado do tempo decorrido [s 1/2, em abcissas] Susceptibilidade à fendilhação/fissuração Rosa e Martins (2005) descrevem fendilhação como qualquer abertura longitudinal que atravessa toda a espessura do revestimento, chegando a rompê-lo, tornando possível distinguir nitidamente as duas partes do elemento construtivo. A fissuração é toda a abertura longitudinal curta, fina e com desenvolvimento discreto, que afecta somente a parte inicial do revestimento. As fissuras possuem abertura mais estreita que as fendas e nunca atingem os limites dos corpos considerados. Nos revestimentos tradicionais de ligantes hidráulicos, as fissurações traduzem habitualmente a ocorrência de retracções exageradas nos próprios revestimentos em resultado da utilização de argamassas demasiado ricas em cimento ou duma inapropriada constituição dos mesmos (Rosa e Martins, 2005). A fendilhação e a fissuração podem ocorrer devido a vários factores, já descritos no subcapítulo i) Metodologia e resultados O ensaio em questão não se baseia em nenhuma referência normativa, sendo, deste modo, pouco rigoroso, mas profícuo para apreciar o desempenho da argamassa quando aplicada num suporte poroso. Após aplicação da argamassa numa das faces do tijolo observa-se periodicamente a existência, ou não, de fendas no revestimento aplicado sobre o tijolo, ao longo do tempo. Os tijolos submetidos a teste são os que foram produzidos para os diversos ensaios, até à respectiva idade de ensaio. Uma vez ensaiado um provete, o mesmo perde o efeito para o ensaio em questão. No caso de se observarem fendas na argamassa, estas são identificadas, medindo-se a largura com o auxílio de um binóculo de fendas. 74 Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil

91 Estudo da influência da dosagem de cimento no desempenho de argamassas de reboco Porosidade aberta e massa volúmica (real e aparente) A realização deste ensaio prende-se com o interesse em conhecer a influência que os constituintes das argamassas e as suas quantidades assumem na porosidade aberta e massa volúmica das argamassas no estado endurecido. A porosidade e a massa volúmica das argamassas foram determinadas segundo RILEM I.1 (1980). Embora se tenha previsto ensaiar as argamassas I e II aos 3, 7 e 14 dias de idade e as argamassas I.a) e II.a) aos 28 dias, por indisponibilidade do aparelho de ensaio (excicador com respectiva bomba de vácuo) apenas foi possível realizar-se ensaios aos 28 dias, para todas as formulações em estudo. Assim sendo, para avaliar esta propriedade em metades de argamassas I e II foi necessário recorrer aos meios-prismas partidos a uma idade mais curta de endurecimento (14 dias de idade), deixando chegar aos 28 dias de idade (não ensaiados até então), já que os meios-prismas resultantes do ensaio de flexão aos 28 dias são reservados para os ensaios de secagem (com e sem sais). Caso os resultados ditem variações significativas entre os meios-prismas e os prismas, para as argamassas I e II, desprezam-se os primeiros e consideram-se apenas os valores obtidos para os provetes prismáticos. i) Metodologia Os provetes foram condicionados em estufa, à temperatura de 60 ± 5 C, à data a que finda o ensaio de capilaridade, durante um período de 72 horas. Segue-se o arrefecimento em excicador, fechado, durante 24 horas, contendo sílica gel na sua base. Regista-se então o valor da massa de cada provete após arrefecimento, M 1, utilizando-se uma balança de precisão de 0,01 g. Procede-se à colocação da amostra no interior de um excicador, interligado a uma bomba de vácuo, com uma pressão de 20 mm Hg, de modo a retirar o ar contido nos poros (Figura 3.82). Neste processo deve-se ter em atenção o adequado isolamento dos provetes no interior do excicador face a uma eventual entrada de ar, pelo que se aplica uma massa de contacto (vaselina) em torno do bordo do excicador, e ao longo da periferia da tampa deste, no sentido de promover uma boa ligação entre as duas superfícies (tampa + excicador). Os provetes são mantidos a esta pressão durante 24 horas (com a bomba ligada). Passado este tempo, e mantendo o vácuo, introduz-se água lentamente no excicador, a uma temperatura de 15 a 20ºC, de modo a que os provetes fiquem totalmente imersos (esta operação deve processar-se ao longo de um período mínimo de 15 minutos). Mantém-se os provetes em imersão durante 24 horas à pressão referida, sendo depois deixados em imersão à pressão atmosférica normal (desliga-se a máquina e a torneira de água é aberta). Os provetes são pesados em imersão, M 2. Para tal recorre-se a um suporte pendurado na base inferior de uma balança de precisão 0,1 g, o qual se encontra totalmente imerso num recipiente cheio de água (Figura 3.83). Introduz-se então o provete sobre o suporte mergulhado (Figura 3.84), com taragem prévia, e regista-se a sua massa hidrostática. Retira-se o provete da água, e, com o auxílio de um pano húmido absorvente, elimina-se a água em excesso (secagem superficial) e determina-se, Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil 75

92 Campanha experimental em seguida, a sua massa saturada, M 3, ao ar. A diferença entre a massa saturada, M 3, e a massa seca, M 1, indica o volume de poros contido no provete. Figura Provetes a vácuo ii) Resultados Figura Esquema de ensaio (pesagem hidrostática) Figura Provete imerso (pesagem hidrostática) Os valores da porosidade aberta, P ab, e da massa volúmica real e aparente, M vol.real e M vol.apar., foram determinados de acordo com as expressões 3.27, 3.28 e 3.29, respectivamente: P ab = M 3 - M 1 M 3 - M [%] (3.27) M vol. real = M 1 M 1 - M [kg/m 3 ] (3.28) M vol. apar. = M 1 M - M [kg/m 3 ] (3.29) V poros = M 3 - M 1 [cm 3 ] (3.30) sendo, M 1 - massa do provete seco [g] M 2 - massa do provete saturado imerso (pesagem hidrostática) [g] M 3 - massa do provete saturado [g] iii) Massa volúmica (método expedito) Com os provetes que se destinam ao ensaio de capilaridade e teor em água às 48 horas determinase, previamente, a massa volúmica aparente da argamassa, medindo-se o volume de cada provete que constitui a amostra, e a sua massa. Neste ensaio apenas se utiliza uma balança de precisão 0,01g e uma craveira. Cada argamassa ensaiada é constituída por uma amostra de três provetes prismáticos, sendo ensaiadas as quatro formulações em estudo, às respectivas idades de ensaio. 76 Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil

93 Estudo da influência da dosagem de cimento no desempenho de argamassas de reboco Com o auxílio de uma craveira, efectua-se a medição das 3 direcções dos prismas. As medições em causa assentam na seguinte metodologia: por cada prisma executam-se 2 medições por topo (largura e espessura), centradas, num total de 4 registos (2 topos por provete); o valor do comprimento de um prisma é o que resulta da média de 4 valores efectuados, segundo cada uma das direcções do prisma. Após as medições segue-se a pesagem dos provetes. A partir das médias de cada umas das medidas, calcula-se o volume total de cada provete, com base na seguinte expressão: sendo, V - volume [mm 3 ] l - largura [mm] e - espessura [mm] c - comprimento [mm] V = l e c [mm 3 ] (3.31) O valor da massa volúmica de cada provete é obtido da seguinte forma: ρ = M V [g/mm 3 ] (3.32) sendo, ρ - massa volúmica aparente [g/mm 3 ] M - massa [g] V - volume [mm 3 ] A massa volúmica de uma argamassa, a uma determinada idade, é obtida a partir da média da massa volúmica dos três provetes Secagem após imersão em água As argamassas são materiais de porosidade aberta, onde a água pode penetrar principalmente por permeabilidade ou por capilaridade, conforme a dimensão dos poros e dos capilares e a pressão da água (Veiga, 1997). O ensaio de secagem procura avaliar a redução da massa das argamassas por evaporação de água, após imersão em água durante 48 horas. A permeabilidade destes materiais à passagem de água está relacionada com a rede de poros existente e com a eventual existência de fissuras, assumindo grande importância em argamassas de revestimento. Esta propriedade é influenciada sobretudo pela proporção e natureza dos materiais constituintes, pela técnica de execução, pela espessura da camada de revestimento, pela natureza da base e por fissuras existentes. À partida, é expectável que quanto maior for a porosidade das argamassas, maior será a perda de água por evaporação, através dos vazios existentes na sua Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil 77

94 Campanha experimental estrutura interna. Neste âmbito, o ensaio permite aferir a susceptibilidade das argamassas à perda de água por evaporação enquanto expostas ao ar, após imersão em água até à saturação. Com vista a compreender a maior ou menor facilidade com que as argamassas perdem água por evaporação procede-se ao registo da perda de massa dos provetes de ensaio ao longo do tempo por secagem ao ar dos provetes, efectuando-se medições de 24 em 24 horas, até estabilização do valor. i) Metodologia Dos meios-prismas que resultam do ensaio de flexão, reservam-se 3 provetes, por argamassa, para a realização do ensaio de secagem, com dimensões de cerca de [mm 3 ]. Com o intuito de se obterem prismas com superfícies regulares, lisas, rectificou-se o topo que resulta do plano de rotura à flexão, com recurso a uma rebarbadora. Para que a evaporação da água aquando do ensaio de secagem se efectue numa única direcção, verticalmente e em sentido ascensional, as faces laterais dos meios-prismas foram impermeabilizadas, com aplicação de duas demãos de resina epóxida (tipo 32,5 N, Sikadur), constituída por uma mistura numa proporção de 2:1 (Figura 3.85). Deixa-se secar a tinta aplicada em cada demão durante 24 horas, de modo a endurecer convenientemente e aderir à argamassa. As faces superior e inferior dos provetes não são impermeabilizadas, viabilizando, desta forma, a evaporação de água na direcção vertical. Após aplicação da resina epóxida e secagem devida, os provetes são condicionados em estufa à temperatura de 60 ± 5ºC, durante 48 horas, seguindo-se o seu arrefecimento em excicador durante 24 horas, nas condições já anteriormente descritas. Pesa-se o provete seco, m 1. Os provetes, depois de secos, são imersos em água, num recipiente de plástico, a uma temperatura de 15 a 20ºC, durante 48 horas, tempo considerado suficiente para a saturação. Estes foram introduzidos a 45ºC, para evitar a acumulação de bolhas de ar à superfície dos topos (Figura 3.86). Passada a fase de imersão, removem-se os meios-prismas da água e, com o auxílio de um pano húmido, absorvente, remove-se a água em excesso (secagem superficial) (Figura 3.87). Aplica-se, na base dos provetes, uma porção de película aderente, constituída por duas camadas, por forma a envolver toda a superfície inferior do provete, evitando assim a entrada de ar por esta face. Para tal, após aplicação da película referida, envolve-se lateralmente o provete com um elástico, pressionando a película, procurando isolar a superfície inferior do ar exterior. Consegue-se assim garantir que a perda de água por evaporação se dá através de uma única face (superior), e de modo unidireccional (Figura 3.88). Pesa-se cada provete numa balança de precisão de 0,01 g, obtendo-se o valor da massa do conjunto (provete + elástico + papel aderente) (Figura 3.89). Os provetes são armazenados em tabuleiros metálicos e assentes sobre varetas de vidro, permanecendo aí durante todo o período de ensaio (Figura 3.90). 78 Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil

95 Estudo da influência da dosagem de cimento no desempenho de argamassas de reboco Figura Impermeabilização das faces laterais Figura Introdução do provete em água Figura Secagem superficial Figura Provete pronto para ensaio Figura Avaliação da massa Figura Provetes no tabuleiro (7 e 28 dias de idade) ii) Resultados Os resultados são expressos em termos de teor em água, ΔM [%], não sendo necessário exprimir os valores por unidade de área uma vez que a superfície exposta ao ar de cada provete é idêntica para todas as argamassas ensaiadas (aproximadamente [mm 2 ]). Tem-se então: sendo, m i - massa do provete num dado instante i [g] m 1 - massa do provete seco [g] ΔM = m i - m 1 m [%] (3.33) O valor do teor em água, expresso em %, em função da evolução no tempo [dias], é representado num gráfico, sendo cada valor obtido a partir da média das três medições efectuadas por formulação Secagem com cristalização de sais i) Introdução e metodologia O desempenho de um material poroso relativamente à cristalização de sais e os efeitos de diferentes tipos de sais nas argamassas são usualmente avaliados por meio de ensaios de cristalização de sais. Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil 79

96 Campanha experimental Tipicamente, neste tipo de testes, os provetes são, numa primeira fase, contaminados por absorção da solução salina, segundo procedimentos predefinidos. Posteriormente, estão aptos a ser submetidos a secagem, sob determinadas condições ambientais (Gonçalves, 2007). Este ensaio pretende avaliar a susceptibilidade da argamassa à evaporação de água, após imersão em água contendo cloreto de sódio (durante 48 horas). Numa argamassa saturada, após imersão em solução salina, será de esperar que a libertação de água por evaporação seja inferior à registada quando se imergem os provetes em água. O sal, ao cristalizar, vai ocupar uma parte dos vazios da estrutura interna destes materiais, obstruindo esses poros, pelo que a evaporação, neste caso, será evidentemente inferior, e a degradação da material evolutiva no tempo. Este ensaio procura assim avaliar a deterioração do material através da observação visual da superfície dos provetes, e aferir a cinética de secagem da argamassa com cristalização de sais. O procedimento é em tudo análogo ao descrito no capítulo , pelo que se optou por não voltar a transcrever a metodologia de ensaio neste ponto. A única diferença aponta para o facto de, em vez de se imergirem os provetes em água normal, da torneira, procede-se à imersão numa solução salina. A solução em questão é constituída por 85 % de água destilada, sendo os restantes 15 % completados com cloreto de sódio (tendo-se utilizado sal das cozinhas). Teve-se o cuidado de dissolver bem o sal na água, quer na preparação da solução, quer durante a imersão. Os provetes utilizados para o ensaio de secagem na presença de sais são os que resultam do ensaio de flexão, num total de 3 por argamassa (I e II), de dimensões aproximadamente [mm 3 ], ensaiados aos 28 dias. ii) Resultados O teor em água dos provetes, ΔM, num dado instante, é calculado a partir da expressão O valor do teor em água, expresso em % em função do tempo [dias], é representado num gráfico, sendo cada valor obtido a partir da média das três determinações efectuadas por formulação. Procede-se ainda à observação periódica da superfície livre dos provetes, verificando-se a aparência ou o estado de conservação da face em questão na presença de sais. O ensaio só termina quando a curva do gráfico tende a estabilizar (o material deixa de ter capacidade para perder água). 80 Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil

97 Estudo da influência da dosagem de cimento no desempenho de argamassas de reboco 4. Apresentação, análise e discussão dos resultados 4.1. INTRODUÇÃO Neste capítulo apresentam-se os resultados dos ensaios realizados durante a campanha experimental, através de gráficos e tabelas e, sempre que justificável, reforçado com imagens fotografadas. Pretende-se caracterizar as argamassas em estudo, assim como as matérias-primas (ligante e agregados) que estão na base da sua constituição. A presente análise de resultados dos ensaios efectuados aos materiais baseou-se em duas perspectivas: a avaliação da influência da dosagem de cimento no comportamento das argamassas que constituem o grosso do trabalho (formulações I e II); complementarmente, é estabelecida uma correspondência de comportamento entre estas e as outras duas argamassas ensaiadas, apenas aos 28 dias (I.a) e II.a)), no sentido de procurar aferir a influência do teor em água no comportamento destes materiais. Fazendo variar as relações a/c das argamassas referidas, e mantendo intactas as restantes características dos seus constituintes (nomeadamente a natureza das matérias-primas e os traços utilizados), pretende-se determinar qual a influência que a alteração da quantidade de água de amassadura representa no comportamento dos materiais cimentícios, tanto a nível mecânico como físico. Na Tabela 4.1 apresentam-se as características das argamassas que serviram de base ao presente estudo experimental. Tabela Características das argamassas estudadas Argamassa Traço volumétrico Traço em massa Relação a/c Areias I 1:2,5 1:3,4 0,60 II 1:3,5 1:4,7 0,60 I.a) 1:2,5 1:3,4 0,50 II.a) 1:3,5 1:4,7 0,69 50 % Areia Amarela + 50 % Areia do Rio Com vista a compreender os resultados obtidos e a tendência exibida pelos materiais relativamente aos vários ensaios, procede-se à comparação de resultados com outro trabalho de investigação desenvolvido anteriormente (que serviu de base a este estudo). Para além disso, estabelece-se uma análise comparativa em termos de interacção entre características das argamassas, na perspectiva de uma melhor interpretação do comportamento do material face às diversas solicitações que lhe são impostas (quer sejam de carácter mecânico ou relativos à acção da água) CONSTITUINTES DAS ARGAMASSAS As propriedades das argamassas são fortemente condicionadas pelas características dos seus constituintes. Neste subcapítulo, visa-se avaliar algumas das propriedades mais relevantes, sobretudo no que diz respeito aos agregados, no sentido de compreender a sua adequabilidade às argamassas em questão e de conhecer as diferenças/semelhanças existentes entre os mesmos. Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil 81

98 Apresentação, análise e discussão dos resultados Ensaios aos agregados e ligante Análise granulométrica Os resultados do ensaio de análise granulométrica apresentam-se na Tabela 4.2. A máxima dimensão dos agregados, D máx, é de 2,38 mm e a mínima dimensão, D mín., é de 0,149 mm. O módulo de finura, M.F., das areias amarela e do rio é de 3,0 e 2,6 [mm], respectivamente. No Anexo II estão presentes os resultados das medições e os cálculos intermédios. Tabela Resultados do ensaio de análise granulométrica Material passado acumulado [%] Abertura do peneiro [mm] Areia amarela Areia do rio 9,52 100,0 100,0 6,35 99,8 99,7 4,76 99,2 99,4 2,38 95,0 96,7 1,19 71,2 81,2 0,59 30,7 46,3 0,297 7,8 17,2 0,149 1,0 0,6 0,074 0,2 0,1 Material acumulado passado [%] Areia amarela Areia de rio 0,0065 0,074 0,149 0,297 0,59 1,19 2,38 4,76 6,35 Abertura do peneiro [mm] 9,52 12,7 Figura Curva granulométrica das areias Analisando os resultados verifica-se que as areias apresentam granulometrias idênticas, ressaltando que a areia amarela aparenta partículas ligeiramente mais grossas que a areia do rio. Seria expectável que as areias ensaiadas não proporcionassem uma variação significativa de granulometrias, uma vez que tinham sido já realizados estudos anteriores acercas destes agregados e a tendência revelada era já conhecida. Atendendo a que o objectivo desta dissertação prende-se 82 Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil

99 Estudo da influência da dosagem de cimento no desempenho de argamassas de reboco com o estudo da influência da dosagem de cimento, e não com a influência dos agregados, no comportamento das argamassas, não importa fazer variar a gama de granulometrias das areias. Esta situação iria induzir num maior número de variáveis em jogo, o que não seria apropriado para aferir de que modo a dosagem de cimento condiciona o comportamento dos materiais Determinação da baridade Os resultados dos ensaios de determinação da baridade dos constituintes das argamassas apresentam-se nos quadros que se seguem. Verifica-se que a baridade da areia amarela é superior à da areia do rio, com e sem compactação. Por outro lado, atendendo à prática de obra, é possível observar, na Tabela 4.4, que os valores da baridade do cimento e das areias são superiores quando se recorre ao método 2, comparativamente ao método 1, embora não muito discrepantes entre si. A baridade das areias enquadra-se entre os 1200 e os 1700 kg/m 3 (gama de valores que caracteriza as areias mais comummente utilizadas em obra, segundo Pinto et al. (2006)). Tabela Baridade dos agregados com e sem compactação (E 247) Material constituinte Baridade com compactação [kg/m 3 ] Baridade sem compactação [kg/m 3 ] Areia amarela Agregados Areia do rio Tabela Baridade do ligante e agregados de acordo com o procedimento em obra Método 1 Método 2 Material constituinte Baridade média [kg/m 3 ] DP 1 [kg/m 3 ] Baridade média [kg/m 3 ] DP 2 [kg/m 3 ] Ligante Cimento Areia amarela Agregados Areia do rio Massa volúmica e absorção de água dos agregados Analisando os valores, verifica-se, na Tabela 4.5, que a areia do rio apresenta valores mais baixos de massa volúmica (seca e saturada), apesar de bastante próximos dos da areia amarela. O mesmo se passa quanto à capacidade da areia seca em absorver água, após 24h de imersão. No Anexo III podem ser consultados os registos e cálculos efectuados. Agregado Tabela Massa volúmica e absorção de água dos agregados Massa volúmica do material impermeável das partículas Massa volúmica das partículas saturadas Massa volúmica das partículas secas Absorção de água da areia [g/cm 3 ] [g/cm 3 ] [g/cm 3 ] (%) Areia Amarela 2,54 2,49 2,45 1,4 Areia do Rio 2,48 2,44 2,40 1,3 Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil 83

100 Apresentação, análise e discussão dos resultados Teor em água As areias amarela e do rio apresentam valores de teor em água total iguais a 0,1% e 0,2 %, respectivamente. O maior valor registado (remetente à areia do rio) corresponde a uma menor capacidade de absorção de água Estimativa do volume de vazios A estimativa do volume de vazios dos agregados (Vv), embora não resulte directamente de um procedimento experimental, fornece uma indicação acerca da percentagem de vazios presente em cada areia (vd Tabela 4.6). Repare-se na similaridade do volume de vazios obtido entre as areias. Tabela Estimativa do volume de vazios dos agregados Agregado ρ p Ba Vv DP [g/cm 3 ] [g/cm 3 ] [%] [%] Areia amarela 2,45 1,57 35,9 0,2 Areia do rio 2,40 1,53 36,3 0,3 Num cômputo geral, as areias amarela e do rio apresentam propriedades muito idênticas, tendo em conta os resultados obtidos para os diversos ensaios a que foram sujeitas CARACTERIZAÇÃO DAS ARGAMASSAS NO ESTADO FRESCO Neste capítulo procede-se à apresentação e análise dos resultados obtidos no que diz respeito às argamassas no estado fresco. A descrição das metodologias de ensaio está presente no capítulo Consistência por espalhamento Com este ensaio pretende-se apurar a consistência por espalhamento das argamassas I e II, e definir uma relação água/cimento adequada a uma consistência de cerca de 65% (argamassas I.a) e II.a)). Quanto a estas últimas, por cada argamassa foram realizadas várias amassaduras experimentais, variando o teor em água de amassadura, até se obter a trabalhabilidade desejada. Os valores da consistência das argamassas apresentam-se na Tabela 4.7. Nos gráficos seguintes ilustram-se os resultados obtidos para as argamassas I.a) e II.a), para cada amassadura teste. Tabela Composições das argamassas (dosagem em volume), espalhamento obtido e relação água/ligante Traço Vol. Argamassa Consistência por espalhamento [%] DP [%] Relação a/c 1:2,5 I 110 2,9 0,60 1:3,5 II 30 2,7 0,60 1:2,5 I.a) 66 1,3 0,50 1:3,5 II.a) 66 1,3 0,69 84 Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil

101 Estudo da influência da dosagem de cimento no desempenho de argamassas de reboco Consistência [%] Arg. I.a) Consistência [%] Arg. II.a) 0 0 0,40 0,45 0,50 0,55 0,60 0,65 0,55 0,60 0,65 0,70 0,75 0,80 0,85 Relação água/ligante Relação água/ligante Figura Relação água ligante e consistência Argamassa I.a) Figura Relação água ligante e consistência Argamassa II.a) Os resultados obtidos revelam uma grande disparidade entre o espalhamento médio obtido para as argamassas I e II. A trabalhabilidade de uma argamassa pode ser avaliada com base no valor de espalhamento. Verifica-se que a argamassa II possui uma trabalhabilidade má, sendo mais difícil de manusear e aplicar em suportes (consistência seca). A argamassa I, com maior teor de cimento, apresenta um espalhamento de 110 %, revelando uma trabalhabilidade melhorada, com uma grande facilidade de manuseamento da pasta. As argamassas I.a) e II.a) possuem uma consistência de 66 %. Saliente-se que as relações a/c destas duas argamassas diferem consideravelmente, devido à variação do traço. As argamassas I e II necessitam de menos e mais água, respectivamente, para a obtenção da mesma trabalhabilidade e plasticidade que as argamassas I.a) e II.a) Massa volúmica aparente e estimativa do volume de vazios Este ensaio foi realizado diversas vezes, tantas quanto o número de amassaduras realizadas em toda a campanha experimental. Na Tabela 4.8 expõem-se os valores da massa volúmica aparente e da estimativa do volume de vazios da argamassa fresca. Traço Vol. Tabela Massa volúmica aparente e estimativa do volume de vazios Arg. Massa volúmica aparente [kg/m 3 ] DP Vv [%] DP Relação a/c 1:2,5 I ,8 0,8 0,60 1:3,5 II ,9 1,1 0,60 1:2,5 I.a) ,9 0,5 0,50 1:3,5 II.a) ,5 0,6 0,69 As argamassas evidenciaram uma boa plasticidade, à excepção da argamassa II, que apresenta menor massa volúmica e um maior teor de ar incluído. Esta constatação tornou-se evidente aquando da aplicação das pancadas na mesa de espalhamento, com algumas partículas a se desagregarem Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil 85

102 Apresentação, análise e discussão dos resultados da restante massa de material. Quanto maior a plasticidade das argamassas na hora do uso, maior será a sua aderência, o que constitui uma vantagem em certas aplicações (Comunidade da construção, 2003). Desde logo se deduz que, para a mesma relação água/cimento (a/c = 0,6), a argamassa que apresenta uma maior dosagem de ligante é a que tem uma massa volúmica aparente superior, e um volume de vazios menor. A isto fica a dever-se o facto de a argamassa fluida conseguir uma melhor ocupação dos espaços vazios existentes, viabilizando uma melhor aglutinação do ligante à pasta da argamassa. Por sua vez, uma argamassa mais seca está associada a maiores espaços vazios entre as partículas, sendo, neste caso, mais crítico obter uma mistura homogénea e facilmente compactável. A argamassa I.a) apresentou o valor mais elevado de massa volúmica aparente (com uma diferença, em termos médios, de 26 kg/m 3 relativamente à argamassa I). Sendo ambas de traço 1:2,5, e com uma trabalhabilidade que não oferece resistência à compactação do material, o incremento da massa poderá explicar-se com a redução da relação a/c. O volume de vazios, por conseguinte, aumentou, uma vez que a argamassa fresca com relação a/c igual a 0,6 consegue uma maior ocupação dos espaços vazios. Verifica-se um acréscimo considerável (quase 100 kg/m 3 ) no valor da massa volúmica quando, para as argamassas de traço 1:3,5, se faz aumentar a relação a/c. Naturalmente que uma argamassa de consistência seca, pouco trabalhável, é difícil de manusear e compactar, sendo pior a aglomeração dos diversos constituintes da pasta, resultando, por conseguinte, num volume de vazios superior Retenção de água Os valores da retenção de água das argamassas constam na Tabela 4.9. No Anexo IV são apresentadas as massas necessárias e os cálculos efectuados para a obtenção da retenção de água. Apenas foi realizada uma amassadura por cada formulação testada. Tabela Retenção de água das argamassas e espalhamento obtido Traço Vol. Arg. Retenção de água [%] Consistência por espalhamento [%] Relação a/c 1:2,5 I 80, ,60 1:3,5 II 87,8 30 0,60 1:2,5 I.a) 82,8 66 0,50 1:3,5 II.a) 76,4 66 0,69 A retenção de água da argamassa I é inferior à da argamassa II. Muito embora a dosagem de ligante contribua vivamente para a melhoria da retenção de água da argamassa, a considerável redução da quantidade de água empregue na produção da amassadura da argamassa II (marcada por uma consistência de 30 %), relativamente às restantes argamassas, leva a que a quantidade de água passível de ser absorvida pelo suporte seja diminuta (cerca de 2,9 g, vd Anexo IV). Os resultados indicam, portanto, que esta é a argamassa que ostenta uma melhor retenção de água, o que é expectável tendo em conta o espalhamento obtido. No entanto, o comportamento real da argamassa 86 Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil

103 Estudo da influência da dosagem de cimento no desempenho de argamassas de reboco endurecida não é linear, relativamente à sua capacidade de retenção de água. Se assim o fosse, no limite, quando a percentagem de água de amassadura fosse muito baixa, próxima de zero, a retenção de água seria elevada e aproximar-se-ia dos 100%. Este não representa o comportamento real dos materiais cimentícios, pois a água é fundamental no processo de hidratação do cimento, pondo em evidência as suas propriedades aglutinantes, e a elevada retenção de água manifestada pela argamassa II não se traduz, à partida, em melhores características de aderência do reboco ao suporte. Para o mesmo traço volumétrico, constata-se que a redução da relação a/c melhora as características de retenção de água da argamassa. Porém, pode não significar uma melhoria do comportamento da argamassa endurecida em geral, face a determinadas acções, conforme se constatará mais à frente Exsudação Das quatro argamassas ensaiadas, apenas a argamassa I manifestou um volume de água visível à superfície da calda, após 3 horas de repouso, revelando uma exsudação de cerca de 0,8 % CARACTERIZAÇÃO DAS ARGAMASSAS NO ESTADO ENDURECIDO Ensaios mecânicos Velocidade de propagação de ultra-sons Na maioria dos casos, a velocidade de propagação de ultra-sons apresenta boa correlação com a resistência mecânica do material. Este ensaio foi realizado em provetes prismáticos e em revestimento de argamassa numa das faces de tijolo cerâmico. No que diz respeito aos ensaios em prismas, a cada idade foram testados seis provetes, destinados posteriormente ao ensaio de flexão, com três determinações por provete, perfazendo assim um total de dezoito registos por argamassa, a cada idade. Apresenta-se, na Tabela 4.10, os valores médios da velocidade de propagação de ultra-sons obtidos para cada formulação, assim como os respectivos desvios-padrão. Tabela Resultados do ensaio de velocidade de propagação de ultra-sons em prismas Argamassas ensaiadas em prismas - 40 x 40 x 160 [mm 3 ] I II I.a) II.a) Idade Média DP Idade Média DP Idade Média DP Idade Média DP [dias] [m/s] [m/s] [dias] [m/s] [m/s] [dias] [m/s] [m/s] [dias] [m/s] [m/s] Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil 87

104 Apresentação, análise e discussão dos resultados Velocidade [m/s] Idade [dias] Arg. I Arg. II Velocidade [m/s] Arg. I.a) 3001 Arg. II.a) Figura Resultados do ensaio de propagação de ultra-sons em prismas. À esquerda a evolução da velocidade de ultra-sons nas argamassas I e II (3, 7, 14 e 28 dias); à direita os valores da velocidade nas argamassas I.a) e II.a), aos 28 dias de idade Verifica-se que a velocidade de ultra-sons das argamassas I e II apresenta uma redução substancial dos 14 para os 28 dias, sendo a tendência dos valores decrescente a partir dos 7 dias de idade. Se tiver em conta que, em princípio, a velocidade de ultra-sons das argamassas aumentará quando ocorrer um acréscimo de resistência mecânica, então os resultados não são, de facto, esclarecedores quanto a uma possível conexão entre os dois ensaios. Porém, recorde-se que, para além do processo de hidratação do cimento e de endurecimento da argamassa ao longo do tempo (com um aumento expectável de resistência mecânica ao longo do tempo), à medida que se progride no tempo a retracção da argamassa vai evoluindo, podendo originar fissuras na estrutura interna da argamassa, responsável pela redução da velocidade das ondas. A presença de vazios e fissuras constituem descontinuidades ao atravessamento da onda no interior da argamassa. Todavia, não se registaram quaisquer fissuras por observação visual das amostras. Comparando-as entre si, verificase que a argamassa I exibe, a todas as idades ensaiadas, um valor mais elevado de velocidade de propagação de ultra-sons, o que vem consolidar a influência da dosagem de ligante na contribuição para a resistência mecânica do material (maior rigidez e compacidade do material). A argamassa I.a) apresenta a maior velocidade de propagação de ultra-sons aos 28 dias de idade, o que está de acordo com os resultados obtidos para a resistência à compressão (vd Figura 4.8). As argamassas de traço volumétrico 1:3,5 exibem valores de velocidade próximos, sendo que, como seria de esperar, para a mesma dosagem de ligante a velocidade diminui com o aumento da relação a/c (maior porosidade e menor resistência mecânica). O ensaio de velocidade de propagação de ultra-sons em tijolos foi realizado apenas para as argamassas I e II. Este método indirecto de avaliação mecânica das argamassas procura aferir o comportamento da argamassa quando aplicada num suporte, poroso e absorvente, como é o tijolo. Apresentam-se, na Figura 4.5, os valores de velocidade de propagação de ultra-sons, aos 28 dias de idade. No Anexo V consta a totalidade dos valores registados para as diversas idades de ensaio, bem como os respectivos gráficos. 88 Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil

105 Estudo da influência da dosagem de cimento no desempenho de argamassas de reboco Considerou-se mais adequado aproximar uma recta de regressão aos valores obtidos das velocidades, para as diferentes distâncias, em lugar de se efectuar uma média da globalidade dos registos resultantes das diversas medições. Assim, para cada distância representam-se as três medições (tempo de propagação), aproximandose, por regressão linear, os vários pontos a uma recta. Pelos valores do coeficiente de determinação obtidos para as argamassas depreende-se que as aproximações efectuadas são bastante aceitáveis. Distância [m] 0,20 0,18 0,16 0,14 0,12 0,10 0,08 0,06 0,04 0,02 0,00 y = 2962,6x + 0,0186 R² = 0,9988 y = 1713,9x + 0,026 R² = 0,9887 0,0E+00 2,0E-05 4,0E-05 6,0E-05 8,0E-05 1,0E-04 Tempo de propagação [s] Arg. I Arg. II Linear (Arg. I) Linear (Arg. II) Figura Resultados do ensaio de velocidade de ultra-sons em tijolos (28 dias) Repare-se que, por vezes, não foi possível registar o valor do tempo de propagação da onda, nomeadamente a distâncias próximas do transdutor emissor (aos 6cm), uma vez que os valores visualizados no aparelho eram demasiado elevados e desajustados. Esta situação verificou-se aos 7, 14 e 28 dias de idade, para a argamassa II. Neste caso, o caminho preferencial da onda poderá ter interceptado um grande vazio, ou até mesmo atingido a superfície do tijolo, atravessando-o. Estes valores são, portanto, de desprezar, por não serem válidos. Quanto aos resultados propriamente ditos, verifica-se que a aplicação deste método às argamassas de revestimento de tijolos não surtiu grande efeito. Embora se constate, em todas as idades ensaiadas, um valor superior de velocidade das ondas para a argamassa I, relativamente à argamassa II (vd Tabela 4.11 e Figura 4.6), o que de certo modo é expectável e está em consonância com o obtido para os provetes prismáticos, os valores obtidos em argamassas aplicadas como camada de revestimento de tijolos diferencia-se largamente dos registados para os prismas (claramente inferiores, com grande disparidade). A argamassa I apresenta uma evolução crescente da velocidade de propagação de ultra-sons (o mesmo não sucede com os prismas), acompanhando, pois, a evolução da resistência mecânica da argamassa. Repare-se ainda na acentuada subida da velocidade quando se passa dos 7 para os 14 dias de idade (acréscimo superior a 1000 m/s). Tendo em conta que se efectuaram ensaios em tijolos diferentes, o tijolo destinado aos 3 e 7 dias poderia apresentar fissuras no interior do revestimento, ou Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil 89

106 Apresentação, análise e discussão dos resultados um mau contacto entre a argamassa e o suporte, resultando numa descontinuidade física. A própria forma de compactação da argamassa, de moldagem desta ao suporte e de adesão à superfície do mesmo, bem como de ligação entre os transdutores e a superfície do revestimento, é susceptível de perturbar os valores esperados. O aparecimento de eventuais fendas foi objecto de acompanhamento diário, até à data do ensaio, e não se constataram quaisquer irregularidades visíveis à superfície do revestimento. Tabela Velocidade de ultra-sons [m/s], aos Idade [dias] 3, 7, 14 e 28 dias Argamassa I II Velocidade [m/s] Idade [dias] Arg. I Arg. II Figura Evolução da velocidade de ultra-sons (3, 7, 14 e 28 dias) O aparelho de ultra-som detecta descontinuidades internas em materiais, baseando-se no fenómeno de reflexão de ondas acústicas quando as mesmas encontram obstáculos à sua propagação, dentro do material (Beraldo e Vieira, 2003). Seguramente que a divergência revelada entre os resultados vem reforçar a dificuldade de por em prática esta metodologia, sendo do conhecimento geral que o ensaio de ultra-sons carece de precisão e rigor, pois é sensível a diversas variáveis Resistência à flexão e compressão A resistência mecânica das argamassas, no estado endurecido, diz respeito à capacidade de suportar os esforços mecânicos que sobre ela actuam. Com este ensaio pretende-se avaliar as propriedades mecânicas mais importantes da argamassa, analisando a influência da dosagem de cimento e da relação a/c no comportamento dos materiais cimentícios. Realizaram-se ensaios aos 3, 7, 14 e 28 dias para as argamassas I e II, e apenas aos 28 dias para as argamassas I.a) e II.a). Os resultados médios obtidos do ensaio de resistência à tracção por flexão e à compressão estão presentes na Tabela 4.12 (argamassas I e II) e na Tabela 4.13 (argamassas I.a) e II.a)) acompanhados dos respectivos desvios-padrão e coeficientes de ductilidade (R f /R c ). 90 Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil

107 Estudo da influência da dosagem de cimento no desempenho de argamassas de reboco Tabela Resistência à flexão e compressão das argamassas I e II Ensaio Flexão Compressão Ductilidade Argamassa I II I II I II Idade Média DP Média DP Média DP Média DP (R f/r c) [dias] [MPa] [MPa] [MPa] [MPa] [-] 3 2,4 0,17 2,2 0,16 11,4 0,51 10,7 0,76 0,21 0,21 7 3,3 0,13 2,8 0,19 12,9 0,23 12,2 0,31 0,25 0, ,4 0,17 3,1 0,15 15,2 0,51 12,4 0,40 0,23 0, ,3 0,10 2,9 0,08 15,8 0,66 12,9 0,65 0,21 0,23 Tabela Resistência à flexão e compressão das argamassas I.a) e II.a) Ensaio Flexão Compressão Ductilidade Argamassa I.a) II.a) I.a) II.a) I.a) II.a) Idade Média DP Média DP Média DP Média DP (R f/r c) [dias] [MPa] [MPa] [MPa] [MPa] [-] 28 3,7 0,27 2,4 0,15 16,7 0,68 9,5 0,36 0,22 0,25 No gráfico da Figura 4.7 ilustra-se a evolução da resistência das argamassas I e II, enquanto na Figura 4.8 são confrontadas as resistências de todas as argamassas aos 28 dias. Tensão à flexão [MPa] 9,0 8,0 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0, ,0 16,0 14,0 12,0 10,0 8,0 6,0 4,0 2,0 0,0 Tensão à compressão [MPa] Arg. I (Rf) Arg. II (Rf) Arg. I (Rc) Arg. II (Rc) Idade [dias] Figura Evolução no tempo da resistência à flexão e compressão das argamassas I e II A resistência das argamassas I e II à flexão apresenta um comportamento similar, como se pode observar na Figura 4.7. Verifica-se uma evolução considerável da resistência até aos 7 dias, estabilizando o valor daí para diante. A argamassa I evidencia uma resistência superior à argamassa II, a todas as idades, com a sua curva de resistência situada ligeiramente acima desta última. No que diz respeito à resistência à compressão, também os resultados apontam para o expectável, com a argamassa I a evidenciar maior resistência à flexão relativamente à argamassa II. As curvas das argamassas distanciam-se mais a partir dos 7dias, com um considerável ganho de resistência à compressão sobretudo para a argamassa I, sendo o pico de resistência atingido aos 28 dias de idade para ambas. Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil 91

108 Apresentação, análise e discussão dos resultados Os resultados obtidos são expectáveis tendo em consideração que as formulações tipo I possuem um traço mais forte em ligante (1:2,5), que contribui para o acréscimo da resistência mecânica. Analisando as resistências à flexão e compressão das argamassas ensaiadas aos 28 dias, observase uma diminuição dos valores quando se passa do traço de 1:2,5 para 1:3,5, independentemente da relação a/c em questão. Sendo a natureza dos agregados invariável entre argamassas, a proporção de ligante é preponderante para a capacidade do material de suportar os esforços actuantes. Tensão [Mpa] 18,0 16,0 14,0 12,0 10,0 8,0 6,0 4,0 2,0 0,0 16,7 15,8 12,9 9,5 3,3 3,7 2,9 2,4 Arg. I Arg. II Arg. I.a) Arg. II.a) Flexão Compressão 28 dias Figura Resistência à flexão e compressão das argamassas aos 28 dias A argamassa que se apresenta mais resistente, tanto à flexão como à compressão, é a formulação I.a), de traço 1:2,5 e relação a/c = 0,5. A argamassa I, por seu turno, apresenta resistências um pouco abaixo da mais resistente (devido à influência do aumento da relação a/c, que reduz a resistência mecânica, tanto à flexão como à compressão). A argamassa II.a), de traço 1:3,5, é claramente a menos resistente (traço 1:3,5). Por outro lado, apresenta uma relação a/c superior à formulação II, revelando-se prejudicial para a resistência do material. Paralelamente, esta revelou também uma retenção de água mais baixa, menor velocidade de propagação de ultra-sons e maior porosidade. Outra conclusão passível de se retirar prende-se com a questão da ductilidade. Constata-se que a evolução das resistências com a idade nas argamassas é mais evidente ao nível da compressão do que na flexão. A relação R f /R c traduz, de certa forma, o coeficiente de ductilidade da argamassa e a capacidade desta se deformar sob solicitações mecânicas. Quanto mais resistente for um material à compressão, menor a capacidade que este possui em suportar uma deformação plástica sem ruptura. De facto, as argamassas que revelaram um acréscimo menos significativo de resistência à compressão (II e II.a)), de traço 1:3,5, são as que evidenciam maior ductilidade, ou menor fragilidade. 92 Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil

109 Estudo da influência da dosagem de cimento no desempenho de argamassas de reboco Esclerómetro pendular Ilustram-se, na Tabela 4.14 e no gráfico da Figura 4.9, os resultados do ensaio de esclerómetro pendular, com os valores médios de ressalto obtidos para argamassas I e II, aos 3, 7, 14 e 28 dias, assim como os desvios-padrão resultantes. No Anexo VI constam os valores registados para cada zona de aplicação do batente no tijolo. Tabela Valores médios do ressalto aos 3, 7, 14 e 28 dias Arg. I II Idade Valor do Ressalto [dias] Médio DP Médio DP ,9 50 8,3 Ressalto Arg. I Arg. II ,9 54 7, ,8 57 9, ,4 55 8,7 Idade [dias] Figura Evolução no tempo do ressalto obtido com o esclerómetro pendular O maior desenvolvimento de resistência das argamassas ocorre até aos 14 dias de idade (evolução crescente dos ressaltos obtidos). O gráfico anterior aponta para um aumento contínuo dos valores médios do ressalto para as argamassas I e II até aos 14 dias, estabilizando o valor, para ambas as formulações, a partir desta idade (tendência semelhante à revelada pela resistência à compressão com a idade). Os valores do desvio-padrão são elevados, e reflectem, de certo modo, a variabilidade dos ressaltos resultantes da aplicação das diversas pancadas. Os ressaltos lidos no esclerómetro são bastante sensíveis às condições de realização do ensaio, particularmente no modo como o esclerómetro é apoiado sobre o revestimento. Eventuais irregularidades no revestimento podem deturpar o valor do ressalto, devido ao mau contacto entre as superfícies do batente e do revestimento, sendo o resultado final claramente afectado. Quanto maior for a absorção da força exercida, menos resistente será a argamassa à compressão (traduzido por valores mais baixos de ressalto). O modo de compactação da argamassa fresca durante a aplicação ao suporte, bem como o eventual aparecimento de fissuras internas no revestimento durante a cura têm influência na resposta do revestimento à aplicação de uma força. A argamassa I aparenta um valor superior de ressalto às idades ensaiadas, em termos médios, o que está de acordo com os resultados obtidos na resistência à compressão dos prismas e velocidade de propagação dos ultra-sons. Os resultados obtidos, com recurso ao esclerómetro pendular tipo PT, excedem o valor máximo admissível para utilização do ábaco que correlaciona os valores do ressalto com os valores de resistência mecânica à compressão (R máx = 45). O esclerómetro pendular tipo P (classe de Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil 93

110 Apresentação, análise e discussão dos resultados resistência: 5-30 [MPa]) teria sido mais apropriado, uma vez que neste a face de embate é menor, sendo a correlação admitida para valores de ressalto entre 35 e Arrancamento por tracção ( Pull - off ) Este ensaio teve por intuito avaliar a tensão de aderência da argamassa ao suporte. Neste âmbito, foram ensaiadas as argamassas I e II, aplicadas numa das faces de um tijolo cerâmico, após um período de cura de 28 dias. Os resultados estão presentes na Tabela 4.15 e na Figura Arg. Zona I II Tabela Tensão de arrancamento Tensão [Mpa] Valor Máx. Mín. Média 1 0,751 Zona de Rotura Adesiva 2 0,804 0,804 0,497 0,684 Adesiva 3 0,497 Adesiva 1 0,319 Adesiva 2 0,733 Adesiva 0,733 0,289 0, ,611 Adesiva 4 0,289 Adesiva σ ced [MPa] 1,00 0,80 0,684 0,60 0,488 0,40 Arg. I 0,20 Arg. II 0,00 28 dias Figura Tensão de arrancamento Todos os carotes extraídos manifestaram uma rotura adesiva (na superfície de contacto entre o tijolo e a argamassa), sendo possível constatar nas figuras abaixo a tipologia de rotura, por argamassa. Figura Resultado do ensaio de arrancamento Argamassa I Figura Resultado do ensaio de arrancamento Argamassa II Conforme seria de esperar, a argamassa I registou um valor mais elevado de aderência ao suporte. Estes resultados vêm ao encontro dos obtidos para os ensaios de resistência mecânica anteriormente apresentados. A realização deste ensaio prevê uma boa precisão de colocação do aparelho de medição sobre o revestimento, sendo necessário garantir o assentamento da sua base numa superfície plana e regular. A forma de colagem das pastilhas pode influir nos valores, assim como o local do suporte revestido onde é realizado o corte e de onde é extraído o carote. Constatou-se que, nas zonas mais próximas da extremidade do tijolo, o valor obtido para a tensão de arrancamento era mais baixo. O 94 Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil

111 Estudo da influência da dosagem de cimento no desempenho de argamassas de reboco comportamento do material, quando aplicado sob a forma de revestimento, é mais susceptível a variabilidades, comparativamente a provetes prismáticos, de dimensões normalizadas e condições de compactação precisas. A compactação exercida aquando da aplicação da argamassa ao suporte, o estado de conservação do revestimento ao longo da cura, a presença de fissuras na estrutura interna do revestimento são alguns factores determinantes para a resposta do revestimento à acção exercida, para além de outras características intrínsecas às próprias formulações Ensaios físicos Variação dimensional (ensaio de retracção) O ensaio de variação dimensional (retracção) permite aferir a variação volumétrica da argamassa ao longo do tempo, originada pela evaporação de água. Este ensaio teve início imediatamente após a desmoldagem dos provetes, ao longo de um período de 28 dias, com observações cíclicas, praticamente diárias. Os resultados da retracção e variação de massa dos prismas (3 provetes por cada argamassa), aos 28 dias, são os que se apresentam na Tabela 4.16 e na Figura Tabela Retracção e variação de massa das argamassas I e II aos 28 dias Idade 28 dias Traço Vol. Argamassa ε cs médio ε cs máximo ε cs mínimo Δ Massa M máximo M mínimo [-] [%] 1:2,5 I -0,0072-0,0079-0,0067 3,92 4,01 3,74 1:3,5 II -0,0059-0,0064-0,0053 2,94 2,96 2,92 ε cs -0,008-0,007-0,006-0,005-0,004-0,003-0,002-0,0072 3,92-0,0059 2,94 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 Δ Massa [%] εcs Δ Massa -0,001 Arg. I 28 dias Arg. II 0,0 Figura Retracção e perda de massa das argamassas I e II aos 28 dias Como se pode observar no gráfico da Figura 4.13, a argamassa com maior teor de cimento (argamassa I) é a que exibe a retracção mais elevada. Consequentemente, a perda de massa registada é igualmente superior (cerca de 1 % de diferença). Em geral, ao aumento do teor de Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil 95

112 Apresentação, análise e discussão dos resultados cimento corresponde uma maior rigidez dos materiais, com o acréscimo das deformações e, consequentemente, da retracção. Por outro lado, para um dado consumo de cimento, um aumento da relação a/c faz aumentar também a retracção por secagem (Bastos, 2001). Em seguida, exibe-se na Figura 4.14 o andamento da retracção e da respectiva perda de massa dos provetes ao longo do tempo. No Anexo VII estão presentes os valores médios da retracção das argamassas I e II, acompanhados dos respectivos desvios-padrão, relativos às medições efectuadas (6 medições por cada provete). -0,008 5,00-0,007-0,006 4,00 ε cs -0,005-0,004-0,003 3,00 2,00 Δ Massa [%] -0,002-0, Idade [dias] 1,00 0,00 εcs (arg. I) εcs (arg. II) Δ Massa (arg. I) Δ Massa (arg. II) Figura Evolução da retracção e da perda de massa das argamassas Pode constatar-se que as curvas da retracção e perda de massa da argamassa I situam-se sempre acima das mesmas relativas à argamassa II (maior dosagem de cimento confere ao material maior rigidez, e, consequentemente, retracção mais elevada). A maior retracção das argamassas ocorre nos primeiros 7 dias, com maior evaporação de água durante este período inicial. Por vezes, registouse um ligeiro aumento do volume dos prismas, com um aumento das massas. Esta situação ocorreu nos dias em que o teor de humidade relativa na câmara condicionada foi mais elevado. Para idades mais avançadas, o valor da retracção dos prismas tende a estabilizar, ocorrendo variações pouco significativas tanto ao nível da retracção como da variação das suas massas (vd Figura 4.14, ou os quadros do Anexo VII) Retracção em cantoneiras Para cada formulação estudada (argamassas I e II) revestiu-se uma cantoneira, que foi objecto de observação e análise regular, diária, com vista a aferir a evolução da retracção no tempo e desenvolvimento de fendilhação e/ou fissuração. A introdução de parafusos nos topos das cantoneiras traduziu-se numa mais-valia, na medida em que não ocorreu o destacamento/perda de aderência das argamassas juntos às extremidades, contrariamente ao que havia sucedido em trabalhos anteriores (conforme explicitado no subcapítulo destinado à comparação de resultados). 96 Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil

113 Estudo da influência da dosagem de cimento no desempenho de argamassas de reboco Muito embora se tenha conseguido controlar esta situação, com a criação das condições apropriadas para que a fendilhação/fissuração ocorresse noutro local do revestimento que não junto ao topo da cantoneira, o certo é que, durante todo o período de ensaio, não se registou qualquer tipo de fenda ou fissura noutro local do revestimento. Figura Revestimento da argamassa I aos 28 dias (zona central da cantoneira) Figura Revestimento da argamassa II aos 28 dias (zona central da cantoneira) Este resultado não era expectável, dado que se tratam de argamassas cimentícias, dotadas de um ligante que confere propriedades mais resistentes aos materiais, formando uma estrutura mais rígida, menos deformável e que, ao retrair no tempo, pode fendilhar. Nas primeiras horas e dias, o efeito da retracção nas argamassas é muito importante. Uma rápida saída de água, por evaporação, ou a própria velocidade de secagem da argamassa tendo em conta as condições de cura a que é sujeita são factores que podem provocar variações de volume do material, susceptível de ocorrência de fissuração. No entanto, ressalte-se que as condições de cura da câmara condicionada, nos primeiros dias de ensaio, averbaram um elevado teor de humidade relativa (devido a uma avaria técnica de um dos desumidificadores), factor favorável a uma redução da retracção inicial. A elevada humidade registada na câmara, durante este período, poderá justificar a ausência de fendas observáveis à superfície dos revestimentos durante o período de ensaio Absorção de água por capilaridade Os valores dos coeficientes de capilaridade e os valores assintóticos, resultantes do ensaio de capilaridade das argamassas, apresentam-se na Tabela 4.17, acompanhados dos respectivos desvios-padrão. O cálculo do valor assintótico da curva de absorção por capilaridade permite quantificar a quantidade total de água que, por unidade de superfície, penetra na argamassa. O coeficiente de capilaridade traduz a velocidade com que a absorção se processa nos instantes iniciais, tendo-se considerado, para o efeito, os primeiros 60 minutos de ensaio (Rato, 2006). Os coeficientes de capilaridade das argamassas estudadas são relativamente baixos, como seria de esperar, tendo em conta que se tratam de argamassas cimentícias. A velocidade com que a absorção ocorre nestas argamassas é notoriamente inferior às velocidades auferidas em argamassas de cal, hidráulica ou aérea. Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil 97

114 Apresentação, análise e discussão dos resultados Tabela Coeficientes de capilaridade e valores assintóticos das argamassas Arg. I II Idade C.C DP V.A. DP C.C DP V.A. DP [dias] [kg/m 2.s 1/2 ] [kg/m 2 ] [kg/m 2.s 1/2 ] [kg/m 2 ] 3 0,105 0,001 29,21 0,17 0,096 0,001 23,98 0,22 7 0,103 0,006 29,41 0,27 0,095 0,013 24,25 1, ,100 0,003 28,87 0,21 0,082 0,007 23,86 0, ,099 0,008 28,69 0,31 0,078 0,001 23,21 0,63 Arg. I.a) II.a) Idade C.C DP V.A. DP C.C DP V.A. DP [dias] [kg/m 2.s 1/2 ] [kg/m 2 ] [kg/m 2.s 1/2 ] [kg/m 2 ] ,076 0,002 19,62 0,12 0,111 0,001 29,60 0,16 A evolução da absorção capilar no tempo para as argamassas ensaiadas aos 28 dias é visível na Figura 4.17, sendo perceptível o troço inicial que define o coeficiente de capilaridade da argamassa (dado pela inclinação da recta que une a origem à absorção verificada para os 60 minutos de ensaio), assim como o troço final, em que os valores começam a convergir (valor assintótico). 35,00 30,00 Absorção capilar [kg/m 2 ] 25,00 20,00 15,00 10,00 5,00 Arg. I Arg. II Arg. I.a) Arg. II.a) 0, Tempo [ s] Figura Absorção capilar das argamassas ensaiadas aos 28 dias 98 Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil

115 Estudo da influência da dosagem de cimento no desempenho de argamassas de reboco Analisando os resultados, verifica-se que existe uma superioridade evidente na absorção capilar da argamassa II.a) relativamente à argamassa I.a) (marcada por uma maior velocidade de absorção inicial, assim como o respectivo valor assintótico). Estes materiais apresentam a mesma consistência (cerca de 66 %), e um traço, respectivamente, de 1:2,5 e 1:3,5. A redução da quantidade de cimento e o aumento da relação a/c provocam um aumento da absorção capilar, associada a uma menor compacidade do material e aumento dos poros capilares por onde se efectua o fluxo de água (aumento da permeabilidade). Efectivamente, a argamassas mais porosas correspondem maiores coeficientes de absorção por capilaridade (vd Tabela 4.19). A correlação existente entre a porosidade aberta e o valor assintótico da absorção de água por capilaridade mostra que a quantidade de água total absorvida pelo material é sensível ao volume de poros existente. A argamassa I apresenta-se como a segunda formulação mais absorvente, com valor assintótico um pouco inferior ao auferido pela argamassa II.a). Não sendo de desprezar, de forma alguma, a influência da água na promoção da hidratação do ligante, e o facto da argamassa I ser mais rica em cimento comparativamente à argamassa II (revelando maior resistência mecânica), constata-se que a formulação II, de consistência seca e traço mais pobre em cimento, absorve menos água por capilaridade (perde menos água por evaporação que a formulação I durante a secagem). Nesta abordagem, é necessário estabelecer um equilíbrio entre a dosagem de cimento do material e a quantidade de água de amassadura utilizada. Com o avançar da idade, a hidratação do cimento vai sendo cada vez mais completa, resultando num aumento de volume das partículas, que ocupam parte dos vazios existentes no interior do material. A hidratação do cimento Portland evolui com o tempo, tendo aos 28 dias de cura cerca de 70-80% de grau de hidratação (Guenot-Delahaie, 1996; Taylor, 1997) e praticamente completado aos 365 dias (Taylor, 1997), (citados por Gonçalves et al., 2006). Por outro lado, é necessário atender à quantidade de água perdida por evaporação, dando lugar à formação de poros. Quanto maior for a quantidade de água evaporada durante a cura, maior o volume de vazios existente na estrutura interna da argamassa. Segundo Rato (2006), a velocidade de absorção inicial (coeficiente de capilaridade) depende essencialmente da dimensão dos poros (sendo superior em argamassas com poros de maiores dimensões) e a quantidade total da água absorvida (valor assintótico) depende sobretudo da porosidade aberta, sendo tanto mais elevada quanto maior a porosidade aberta da argamassa. Esta tendência registou-se entre as formulações estudadas. Em seguida, estabelece-se o paralelismo entre as curvas de absorção capilar das argamassas I e II, ensaiadas às diversas idades. A representação das curvas no tempo é definida até ao instante em que é atingido o valor assintótico. Este nunca foi atingido num período inferior às 72 horas ( 504s). Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil 99

116 Apresentação, análise e discussão dos resultados 35,00 30,00 ΔM/S [kg/m 2 ] 25,00 20,00 15,00 10,00 5,00 I.3d I.7d I.14 d I.28d II.3d II.7d II.14d II.28d 0, Tempo [ s] Figura Curvas de absorção de água por capilaridade das argamassas I e II (valores médios) As curvas de absorção capilar vêm confirmar a tendência previsível de diminuição da capilaridade com a idade do provete. As reacções químicas de hidratação do cimento vão se completando, e o aumento de volume resultante da formação dos produtos de hidratação confere melhores características aos materiais, com a ocupação dos poros e redução da porosidade aberta. Assim, tem-se uma diminuição da velocidade com que se dá a absorção inicial e da quantidade total de água absorvida por capilaridade para idades mais avançadas. No Anexo VIII apresentam-se os valores médios das franjas capilares das argamassas, às respectivas idades de ensaio. Optou-se por representar graficamente os valores das franjas capilares apenas para os 28 dias de idade, dada a excessiva sobreposição de curvas das argamassas I e II ensaiadas para as diversas idades, tornando a interpretação difícil. Constata-se, pela análise do gráfico em Anexo, que as curvas de ascensão capilar das argamassas ensaiadas aos 28 dias estão de acordo com o comportamento revelado na Figura Absorção de água por imersão Representa-se, no gráfico da Figura 4.19, os resultados obtidos para as argamassas ensaiadas aos 28 dias. 100 Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil

117 Estudo da influência da dosagem de cimento no desempenho de argamassas de reboco ,0 6,8 7,0 7,9 W48h [%] Arg. I Arg. II Arg. I.a) Arg. II.a) Figura Teor em água após 48 horas de imersão (28 dias) Verifica-se que a argamassa I apresenta um teor em água superior relativamente às demais, e que a argamassa II exibe a menor capacidade de absorção de água por imersão ao fim de 48 horas. Entre argamassas de traço volumétrico igual, com a redução da relação a/c obtêm-se valores de teor em água mais baixos, como seria expectável. A dosagem de cimento e a relação a/c das argamassas são propriedades que influenciam o comportamento dos materiais face à acção da água. A água em excesso pode influenciar negativamente o comportamento da argamassa endurecida, uma vez que, ao evaporar, origina espaços vazios na estrutura interna (aumento de porosidade). Por outro lado, maiores dosagens de ligante contribuem para a melhoria do comportamento do material com redução do teor de água. Os valores obtidos para as argamassas ensaiadas aos 28 dias revelaram uma tendência diferente relativamente à obtida para a absorção de água por capilaridade, na qual a argamassa II.a) exibiu maior absorção capilar e a argamassa I.a) a menor. No entanto, as diferenças registadas para a absorção de água por imersão entre as argamassas I e II.a), e entre as argamassas II e I.a) são praticamente irrelevantes. A capacidade de absorção de água depende da estrutura porosa da argamassa, da forma e dimensão dos poros, e da conectividade entre eles. A absorção de água por imersão processa-se de forma diferente da absorção capilar. Nesta, a água é absorvida segundo várias direcções, ao contrário do que sucede na análise da absorção capilar (apenas na direcção vertical). A porometria das argamassas assume grande importância na capacidade de absorção de água dos materiais porosos. A evolução do teor em água das argamassas I e II com a idade é exibida na Tabela 4.18 e Figura Ocorre uma redução da absorção por imersão para idades mais avançadas, à medida que a hidratação do cimento se vai tornando cada vez mais completa. Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil 101

118 Apresentação, análise e discussão dos resultados Tabela Evolução da absorção de água das argamassas I e II com a idade Argamassa I II Idade Teor em água [dias] [%] W48 h 10,0% 9,0% 8,0% 7,0% 6,0% Arg. I Arg. II 3 8,0% 6,9% 7 8,2% 7,1% 14 8,1% 7,0% 28 8,0% 6,8% 5,0% Idade [dias] Figura Evolução da absorção de água das argamassas I e II com a idade Absorção de água sob baixa pressão - Método do cachimbo No que diz respeito à absorção de água sob baixa pressão, as argamassas I e II foram ensaiadas às idades normalmente praticadas, com vista a aferir a evolução da absorção com o avançar da idade. Os gráficos relativos à absorção de cada formulação, aos 28 dias de idade (realizaram-se três ensaios por argamassa e por idade) apresentam-se nas Figuras 4.21 e Achou-se mais correcto aproximar os pontos obtidos, resultantes do ensaio a três cachimbos aplicados em zonas distintas do revestimento, a uma função potencial, e não efectuar uma média dos resultados, uma vez que a evolução da absorção com o tempo de ensaio varia, globalmente, de forma considerável, de cachimbo para cachimbo, tendo em conta a zona do revestimento. No Anexo IX estão presentes os resultados respeitantes às restantes idades. A expressão de regressão e o respectivo coeficiente de correlação da aproximação são igualmente apresentados. 0,8 0,8 Absorção de água [g/cm 2 ] 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 Arg. I y = 0,002x 1,7886 R² = 0,9955 Absorção de água [g/cm 2 ] 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 Arg. II y = 0,0029x 1,4934 R² = 0,9932 0,0 0, Tempo [ s] Tempo [ s] Figura Absorção de água sob baixa pressão aos 28 dias (Arg. I) Figura Absorção de água sob baixa pressão aos 28 dias (Arg. II) 102 Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil

119 Estudo da influência da dosagem de cimento no desempenho de argamassas de reboco Os gráficos anteriores denotam uma maior absorção de água por parte da argamassa I. A água teve maior facilidade em penetrar no revestimento mais poroso, como seria de esperar, sendo mais permeável. Não obstante o facto de o teor de cimento contribuir para uma redução da absorção, devido ao maior confinamento da argamassa, a maior quantidade de água de amassadura leva a que evaporação de parte da mesma ao longo da cura do revestimento seja mais expressiva. As diferenças registadas entre as duas formulações são consideráveis, senão repare-se nas inclinações das curvas. Por outro lado, os valores dos coeficientes de determinação obtidos justificam a escolha deste tipo de aproximação (muito próximos da unidade). Apresenta-se, no gráfico da Figura 4.23, a evolução da absorção de água sob baixa pressão das argamassas I e II com a idade do revestimento, através das respectivas curvas de regressão. Absorção de água [g/cm 2 ] 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0, Tempo [ s] I.3d I.7d I.14d I.28d II.3d II.7d II.14d II.28d Figura Evolução da absorção de água sob baixa pressão com a idade da argamassa Globalmente, com o avançar da idade dos provetes a absorção de água tende a aumentar. Para além do processo de hidratação do cimento e da estrutura porosa dos materiais (que, à partida, conduz a uma redução da absorção de água com a idade do provete) importa considerar a retracção da camada de revestimento, que pode dar lugar à existência de descontinuidades no seu interior, marcadas por fissuras, não observáveis à superfície e que podem alterar significativamente a impermeabilidade do revestimento. Constata-se que, com o avançar da idade, as argamassas são mais facilmente penetráveis pela água, piorando as suas características de impermeabilidade. As porosidades dos materiais em causa são diferentes, e, consequentemente, a permeabilidade à passagem de água através dos poros Susceptibilidade à fendilhação/fissuração Este ensaio visou avaliar a retracção do revestimento da argamassa quando aplicada num suporte poroso, como é o tijolo cerâmico, nomeadamente no que diz respeito ao aparecimento de fendas e Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil 103

120 Apresentação, análise e discussão dos resultados fissuras. O ensaio teve início logo após a aplicação da argamassa ao suporte, sendo os provetes condicionados na câmara de condições ambientais controladas. A evolução da retracção no tempo, assim como da deformabilidade, condiciona a susceptibilidade à fendilhação dos rebocos. As condições atmosféricas, que condicionam a evaporação e a absorção do suporte com o qual está em contacto, influenciam, naturalmente, a retracção e a cinética de hidratação da argamassa de reboco, e, consequentemente, também a evolução das suas características mecânicas, nomeadamente a resistência à tracção e o módulo de elasticidade (Veiga, 1997). O suporte sobre o qual foi aplicada a argamassa apresenta porosidade aberta, e, como tal, grande poder de sucção da água da argamassa. A permanência dos tijolos imersos em água durante um certo período de tempo visou atenuar a excessiva sucção da água por parte do suporte, de forma a evitar a evaporação rápida da água do revestimento. Os tijolos cerâmicos utilizados como suporte são novos, e o revestimento é executado de forma isolada (ao contrário do que sucede com os revestimentos em paredes, em ligação com outros elementos), pelo que não é verosímil que estes possam conter sais, e, por conseguinte, a hipótese de ocorrência de fendilhação por cristalização de sais nesta conjuntura não é de considerar. O revestimento aplicado ao tijolo é do tipo monocamada. Esta situação é claramente mais gravosa em termos de fendilhação que revestimentos tipo multicamada, conforme se explicitou no capítulo ). Os revestimentos dos tijolos foram efectuados após a moldagem das cantoneiras metálicas, estando todos os provetes sujeitos às mesmas condições de cura. As condições atmosféricas são fundamentais para a evolução da retracção das argamassas e, tal como referido anteriormente na análise da retracção em cantoneiras, as condições de cura nos instantes iniciais foram favoráveis, com valores de humidade relativa mais elevados que o desejável. Presumivelmente este factor terá contribuído para que os revestimentos das argamassas ensaiadas, após 28 dias de observação, não apresentassem fendas ou fissuras visíveis à superfície (vd Figuras 4.24 e 4.25). Figura Superfície do revestimento da argamassa I, aos 28 dias Figura Superfície do revestimento da argamassa II, aos 28 dias 104 Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil

121 Estudo da influência da dosagem de cimento no desempenho de argamassas de reboco Este comportamento não seria de prever, na medida em que os revestimentos de ligantes minerais sofrem variações dimensionais por retracção desde que são aplicados até estabilização (considerase, em termos médios e para efeitos práticos, em idade próxima dos 28 dias) (Veiga, 1997). Não obstante o facto de a amostra reservada para este ensaio não ser muito representativa (apenas um provete por argamassa ao longo de um período de 28 dias de ensaio, respeitante ao ensaio de arrancamento), pode inferir-se que as argamassas ensaiadas não exibem grande apetência para fendilhar ou fissurar. Porém, seria de considerar a realização do ensaio nas condições de cura pretendidas (com temperatura e humidade relativa constantes, sem grandes oscilações), ou, por ventura, sujeitar os provetes a um outro ambiente de cura, mais desfavorável, e propício à ocorrência de retracções mais severas Porosidade aberta e massa volúmica (real e aparente) A determinação da porosidade aberta e da massa volúmica (real e aparente) das argamassas foi efectuada em provetes prismáticos, de dimensões [mm 3 ], e meios-prismas, de aproximadamente [mm 3 ]. Os resultados provêm de uma média dos valores obtidos para os 3 prismas e 3 meios-prismas ensaiados, por argamassa. Recorde-se que este ensaio apenas foi executado aos 28 dias de idade, pelas razões já referidas em Apresenta-se, na Tabela 4.19, e nos gráficos das Figuras 4.26, 4.27 e 4.28, os valores médios da massa volúmica e porosidade aberta, e respectivos desvios-padrão, para cada argamassa ensaiada aos 28 dias de idade. Calculou-se ainda o volume de poros contido nos provetes prismáticos. Tabela Massa volúmica e porosidade aberta aos 28 dias Idade 28 dias Argamassa Mv real DP Mv aparente DP P aberta DP V poros DP [kg/m 3 ] [kg/m 3 ] [%] [cm 3 ] I ,7 0,4 53,6 1,1 II ,5 0,9 51,9 0,7 I.a) ,1 0,3 50,9 0,2 II.a) ,9 0,4 56,7 0,6 A argamassa II.a) é a mais porosa de entre as argamassas ensaiadas, sendo a que aparenta maior volume de poros. A maior porosidade associada à formulação II.a) repercute-se em valores mais elevados de absorção de água (por capilaridade e por imersão), e em menores resistências mecânicas. Repare-se na diferença da porosidade existente entre as argamassas I.a) e II.a). O acréscimo do volume de vazios da primeira para a segunda argamassa prende-se com a redução do teor de cimento e aumento da relação a/c, contribuindo, de forma integrada, para o aumento do volume de vazios. A cristalização das partículas de cimento, durante as reacções de hidratação, provoca uma Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil 105

122 Apresentação, análise e discussão dos resultados redução do volume de poros, com ocupação de parte dos vazios existentes. No entanto, maiores quantidades de água presentes nas argamassas frescas originam maior volume de poros, derivado da evaporação de água ao longo da cura. A formulação I é mais rica em cimento que a formulação II. No entanto, a porosidade aberta é superior, apresentando ambas a mesma relação a/c. As quantidades de água de amassadura são bastante diferentes (vd subcapítulo 3.3.3), resultando num espalhamento de 110 % e 30 %, respectivamente. A porosidade aberta da argamassa I é fortemente condicionada pela evaporação de parte da água de amassadura, em excesso, não contemplada no processo de hidratação do cimento. A água em excesso é evaporada durante a cura, dando lugar à existência de espaços vazios. Reconhece-se, portanto, que, se por um lado, para o mesmo traço, a redução da relação a/c revelouse benéfica para a diminuição da porosidade aberta (comparando as formulações I com I.a) e as formulações II com II.a), entre si), por outro, para a relação a/c = 0,6 (analisando as argamassas I e II), o aumento do teor de cimento da argamassa I não ocasionou uma redução do volume de poros, comparativamente à argamassa II, pelas razões mencionadas anteriormente. Embora se tenha apenas ensaiado a porosidade aberta aos 28 dias de idade, pelos condicionalismos já referidos, é expectável que, à medida que progride o processo de endurecimento, se verifique uma redução da porosidade aberta das argamassas, devido, presumivelmente, à redução da dimensão dos poros (Rato, 2006). A massa volúmica depende da compacidade do material, da dosagem de ligante e da relação a/c. A quantidade de água a usar para se obter uma boa argamassa deve ser a estritamente necessária para hidratar o cimento e para conseguir uma boa trabalhabilidade, no sentido de promover uma mistura homogénea e compacta. A fraca trabalhabilidade da argamassa II dificulta a compactação do material. A melhoria da compacidade da argamassa II.a), marcada por uma relação a/c superior, justifica o acréscimo para o valor da sua massa volúmica. No entanto, esta indicia maior porosidade aberta. Observa-se uma redução da massa volúmica com a diminuição do teor de cimento. Porosidade aberta [%] 24,0 22,0 20,0 18,0 16,0 14,0 12,0 20,7 20,5 20,1 21,9 10,0 I II I.a II.a 28 dias Figura Porosidade aberta, aos 28 dias 106 Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil

123 Estudo da influência da dosagem de cimento no desempenho de argamassas de reboco Massa volúmica real [kg/m 3 ] I II I.a II.a Figura Massa volúmica real, aos 28 dias Massa volúmica aparente [kg/m 3 ] I II I.a II.a Figura Massa volúmica aparente, aos 28 dias A argamassa I.a), como seria de esperar, revela a maior massa volúmica entre as argamassas ensaiadas, pelas razões já referidas anteriormente. Por outro lado, repare-se que a argamassa I, mesmo exibindo maior porosidade, em termos médios, que a argamassa II, apresentou valores de massa volúmica real e aparente superiores. O teor de cimento proporciona ao material uma melhoria da compacidade e contribui para o incremento da rigidez da argamassa. i) Método expedito Apresentam-se, na Tabela 4.20 e nos gráficos abaixo, os resultados da massa volúmica aparente de acordo com o método expedito preconizado. A tendência revelada para os valores da massa volúmica aparente, aos 28 dias de idade, é idêntica à manifestada pelas argamassas ensaiadas tendo em conta as indicações normativas. Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil 107

124 Apresentação, análise e discussão dos resultados Tabela Massa volúmica aparente de acordo com o método expedito Idade Arg. I Arg. II Arg. I.a) Arg. II.a) Mv aparente DP Mv aparente DP Mv aparente DP Mv aparente DP [dias] [kg/m 3 ] [kg/m 3 ] [kg/m 3 ] [kg/m 3 ] Massa volúmica aparente [kg/m 3 ] Arg. I Arg. II Massa volúmica aparente [kg/m 3 ] Arg. I.a) Arg. II.a) Figura Evolução da M.V.aparente das argamassas I e II com a idade (método expedito) Figura M.V.aparente das argamassas I.a) e II.a), aos 28 dias Este método expedito, baseado no conceito básico de massa volúmica (relação entre uma massa e um volume) fornece uma indicação aceitável acerca da ordem de grandeza das massas volúmicas aparentes dos materiais. Os resultados indicam que as argamassas I e II, representadas graficamente na Figura 4.29, apresentaram uma evolução análoga da massa volúmica aparente, sendo que, a partir dos 14 dias, os valores tendem a decrescer (o que não seria de prever, tendo em conta a evolução do endurecimento do material) Secagem após imersão em água A capacidade de eliminação de água por secagem é uma propriedade bastante importante no que respeita à caracterização da durabilidade dos revestimentos, constituindo assim uma forma de caracterizar a capacidade de impermeabilização do revestimento. Neste âmbito, a maior ou menor permeabilidade das argamassas à saída de água, através dos poros, é aferida com base na evolução do teor em água dos provetes (meios-prismas), após imersão, até que o valor deste estabilize, ou seja, até ao momento em que a argamassa deixe de ser capaz de perder água por secagem, tendo em conta o ambiente a que está sujeita. 108 Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil

125 Estudo da influência da dosagem de cimento no desempenho de argamassas de reboco No Anexo X apresentam-se as condições atmosféricas (temperatura e humidade relativa do ar) a que foram submetidas as argamassas, de acordo com a respectiva idade de ensaio. Os gráficos das Figuras 4.31 e 4.32 mostram as curvas da evolução do teor em água das argamassas testadas aos 28 dias. Pela análise dos resultados verifica-se que a argamassa I apresenta um teor em água inicial superior (cerca de 8,00 %), seguindo-se a formulação II.a) (o que está de acordo com os resultados obtidos para o ensaio de absorção de água por imersão). Quando surgem condições atmosféricas favoráveis, a água vai sendo evaporada através dos poros. Teor em água [%] 9,00 8,00 7,00 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 0,00 Arg. I Arg. II Tempo [dias] Figura Evolução do teor em água das argamassas I e II (28 dias). Cinética de secagem Teor em água [%] 9,00 8,00 7,00 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 0,00 Arg. I.a) Arg. II.a) Tempo [dias] Figura Evolução do teor em água das argamassas I.a) e II.a) (28 dias). Cinética de secagem As argamassas I e II.a), como seria de esperar, são as que apresentam maior cinética de secagem, marcada por uma maior inclinação da curva. Estes resultados podem ser explicados tendo em consideração a porosidade aberta dos materiais. As argamassas mais porosas revelaram ser as que perdem água mais rapidamente por secagem. A maior ou menor capacidade de perda de água, por evaporação, é influenciada pelo volume de poros existente, que, por sua vez, é influenciada pela relação a/c e pelo teor de cimento. A argamassa I.a), a que corresponde um menor volume de poros, apresenta-se como sendo menos permeável (redução significativa da cinética de secagem), o que seria de esperar devido a ser mais rica em ligante e apresentar uma relação a/c mais baixa. Seguidamente apresentam-se as curvas das argamassas I e II respeitantes às outras idades (3, 7 e 14 dias) (Figuras 4.33 a 4.35). Em geral, não se verificam alterações significativas na cinética de secagem destas argamassas, na medida em que as curvas revelam uma tendência semelhante para as diversas idades analisadas. As maiores diferenças registadas dizem respeito aos valores de teor em água inicial (diferem de idade para idade, por argamassa), com tendência a aumentar com a idade. Estes valores não são alheios às condições de preparação dos ensaios (alisamento do topo partido após o ensaio de flexão, quantidade de resina epóxida aplicada nas faces laterais dos meios-prismas, variações nas dimensões dos provetes, entre outros). Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil 109

126 Apresentação, análise e discussão dos resultados Teor em água [%] 9,00 8,00 7,00 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 0, Tempo [dias] Arg. I Arg. II Figura Evolução do teor em água das argamassas I e II (3 dias). Cinética de secagem Massa [%] 9,00 8,00 7,00 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 0, Tempo [dias] Arg. I Arg. II Figura Evolução do teor em água das argamassas I e II (7 dias). Cinética de secagem Teor em água [%] 9,00 8,00 7,00 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 0, Tempo [dias] Arg. I Arg. II Figura Evolução do teor em água das argamassas I e II (14 dias). Cinética de secagem Repare-se, na Tabela 4.21, que as diferenças aferidas entre o teor em água inicial e final para as argamassas I e II, às várias idades, são praticamente irrelevantes. Isto mostra que a perda de água total, durante todo o processo de secagem, até estabilização da massa do provete, é praticamente indiferente à idade do provete. Tabela Evolução da variação do teor em água inicial e final (W i - W f) Arg. I Arg. II Arg. I.a) Arg. II.a) Idade Wi - W f DP Wi - W f DP Wi - W f DP Wi - W f DP [dias] [%] [%] [%] [%] 3 4,9 4,2 7 5,0 4, ,1 0, ,8 4,1 28 5,0 4,3 4,0 5,1 Por vezes, o andamento geral das curvas do teor em água apresenta pequenas oscilações. Essas modificações de comportamento prendem-se com flutuações das condições atmosféricas verificadas 110 Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil

127 Estudo da influência da dosagem de cimento no desempenho de argamassas de reboco no ambiente da sala, resultando num incremento do teor em água dos provetes quando essas condições são desfavoráveis (aumento da humidade relativa e decréscimo da temperatura). O período de ensaio das argamassas, por idade, foi o necessário até que o valor do teor em água convergisse. Nas argamassas ensaiadas aos 28 dias (I, II, I.a) e II.a), estes períodos alargaram-se até aos 65 dias, sendo que para as argamassas I e II, ensaiadas às restantes idades, os valores começaram a convergir ao fim de 50 dias. Os períodos de ensaio de cada formulação, por idade, dependem das condições atmosféricas do local, e da eventualidade de existência de fissuras internas no material (não observáveis à vista). Uma das condicionantes deste ensaio consiste precisamente na susceptibilidade das argamassas à variação intermitente das condições do ambiente. A apresentação das curvas de humidade relativa e temperatura do ar (vd Anexo XI), medidas desde o início até ao fim dos ensaios, visam facilitar a compreensão de eventuais oscilações no comportamento dos materiais, a cada idade de ensaio Secagem com cristalização de sais Apresenta-se, no gráfico da Figura 4.36, a evolução do teor em água das argamassas I e II, testadas aos 28 dias, após imersão em solução salina, contendo cloreto de sódio. No Anexo X apresentam-se as condições atmosféricas (humidade relativa e temperatura) do ambiente de ensaio, no momento em que foram efectuadas as pesagens. Analisando os resultados, verifica-se que a influência de sais solúveis na secagem das argamassas traduz-se numa redução evidente da cinética de secagem (comparativamente à situação de ausência de sais, Figura 4.37). A redução da humidade relativa de equilíbrio das soluções salinas e o bloqueio dos poros resultante da cristalização dos sais são responsáveis por uma secagem mais lenta da argamassa. A redução da cinética de secagem deve-se, assim, à obstrução causada pelos cristais à saída/evaporação de água. Teor em água [%] 10,00 9,00 8,00 7,00 6,00 5,00 4,00 3, Tempo [dias] Arg. I Arg. II Figura 4.36 Secagem com cristalização de sais. Evolução do teor em água das argamassas I e II (28 dias) Teor em água [%] 9,00 8,00 7,00 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 0,00 Arg. I Arg. II Tempo [dias] Figura 4.37 Secagem após imersão em água. Evolução do teor em água das argamassas I e II (28 dias) Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil 111

128 Apresentação, análise e discussão dos resultados A percentagem de água das argamassas I e II perdida por evaporação, durante o período de ensaio, até estabilização do valor da massa é de, respectivamente, 3,5 e 3,2, com as curvas de evolução do teor em água a exibirem um comportamento idêntico. Nos instantes iniciais, a argamassa II parece assumir uma ligeira superioridade na evaporação da água, com maior inclinação da curva. Conforme referido no capítulo do estado da arte (subcapítulo ), a deterioração das amostras dos materiais face à cristalização dos sais depende do tempo de secagem entre ciclos sucessivos e varia com o tipo de sais em presença e com as condições atmosféricas do local. Os cloretos, para cristalizarem, necessitam de humidades relativas baixas. Quando as condições atmosféricas se manifestaram favoráveis à formação de cristais, começou-se a evidenciar uma modificação de cor e das irregularidades da superfície, causando aspereza ao tacto. Nesta fase, sucede a precipitação de sais na forma de eflorescências (migração do sal até à superfície), com a evaporação da água a ocorrer à superfície do material. Esta aparição dos sais à superfície ilustra-se na Figura Figura Cristalização dos sais à superfície - Eflorescências (Argamassa I) Figura Estrutura interna da argamassa. Comparação com a superfície (Argamassa I) Figura Analogia entre a estrutura interna das argamassas ensaiadas aos 28 dias - com sais (à esquerda) e sem sais (à direita) A deterioração do material é condicionada pela ocorrência de criptoflorescências, marcadas por ciclos repetidos de cristalização/dissolução ou de hidratação/desidratação, que contribuem para a fadiga dos materiais e, consequente, decomposição. Este fenómeno não se manifestou agressivo para as argamassas na medida em que a superfície do material, por observação visual, não indiciou danos perceptíveis e, ao quebrar-se o meio-prisma, constatou-se que a precipitação dos sais no interior é praticamente inexistente, invisível, ao fim da estabilização das massas dos provetes (Figura 4.39). Isto leva a crer que as argamassas cimentícias estudadas apresentam um bom comportamento na presença dos cloretos. Repare-se, na Figura 4.40, que a aparência da estrutura interna da argamassa I, com e sem sais, é muito similar, sendo mesmo indistinguível por observação visual. Palomo et al. (n.d.) defendem que nas argamassas de cimento, por serem menos porosas e permeáveis que argamassas de cal, o volume de água em circulação através dos poros e a acessibilidade dos sais solúveis são menos expressivos. De um modo geral, as argamassas de cimento apresentam um bom comportamento ao ensaio de cloretos, não só devido à maior resistência mecânica relativamente às argamassas de cal (que permite às argamassas de cimento 112 Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil