Estudo da evolução do desempenho no tempo de argamassas de cal aérea

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1 Estudo da evolução do desempenho no tempo de argamassas de cal aérea Cláudia Sofia Araújo Agostinho Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Civil Júri Presidente: Prof. Doutor Jorge Manuel Caliço Lopes de Brito Orientador: Prof.ª Doutora Ana Paula Teixeira Ferreira Pinto França de Santana Co-Orientador: Prof. Doutor Augusto Martins Gomes Vogais: Doutora Maria do Rosário da Silva Veiga Abril 2008

2 Agradecimentos Agradeço a todos aqueles que colaboraram comigo e tornaram possível a execução desta dissertação, especialmente: À minha orientadora Professora Ana Paula Pinto pelos conhecimentos que me transmitiu, pela sua capacidade de incentivo, motivação e disponibilidade demonstradas ao longo destes meses. Também gostaria de agradecer ao meu co-orientador Professor Augusto Martins Gomes pela sua colaboração e disponibilidade. Aos meus pais, a quem dedico o meu trabalho, pelo constante apoio, confiança, incentivo, amizade, tolerância, paciência e tudo o mais que me proporcionaram desde sempre, em todas situações e perante todos os obstáculos com que me deparei. A toda a minha família pelo incentivo e amizade. Aos meus amigos e colegas de faculdade pelo constante apoio, paciência e amizade demonstradas durante todo o meu percurso. À Marta Malva e ao Bruno Mendonça pela amizade e ajuda no desenvolvimento deste trabalho, especialmente na realização dos ensaios, troca de ideias e pesquisa bibliográfica. Ao Sr. Leonel do laboratório pela disponibilidade e ajuda preciosa na realização das amassaduras e dos ensaios. ii

3 Resumo A substituição de revestimentos de paredes constitui-se como uma acção frequente em intervenções de conservação de edifícios antigos. Uma vez que grande parte destes revestimentos são constituídos por argamassas tradicionais de cal aérea, este estudo tem como objectivo contribuir para o incremento de conhecimento e da prática de aplicação de argamassas de cal aérea em rebocos de substituição de edifícios antigos. Assim, estuda-se a evolução do desempenho de duas formulações de argamassa de cal aérea de uso frequente, com traço volumétrico 1:3, obtidas por recurso a cal hidratada em pó e cal em pasta, através da caracterização física e mecânica a diferentes idades (14, 21, 28, 60 e 90 dias). Dado que a cristalização de sais constitui-se como uma das principais causas de degradação dos materiais de construção, a avaliação do desempenho das argamassas estudadas inclui o estudo do seu comportamento face a fenómenos de cristalização de sais, através de protocolos de ensaio de simulação laboratorial desta acção como recurso a solução de cloreto de sódio. O estudo desenvolvido procurou ainda contribuir para a avaliação do potencial interesse em recorrer a algumas técnicas de ensaio in situ, através da caracterização de provetes prismáticos e de provetes simulando as argamassas como camadas de reboco aplicadas em tijolos. O desenvolvimento do estudo permitiu demonstrar a influência do tipo de cal no desempenho das argamassas estudadas, tendo-se revelado a argamassa de cal em pasta com potencial melhor desempenho face ao manifestado pela formulação da argamassa de cal em pó. A evolução das características físicas e mecânicas revelam o interesse da avaliação do potencial desempenho das argamassas de cal aérea se propagar para idades mais avançadas. Palavras-chave: Argamassas de substituição Cal aérea Evolução do desempenho Carbonatação Cristalização de sais Técnicas de ensaio in situ iii

4 Abstract Replacement of wall renders is a frequent action in conservation interventions on old buildings. Since most of those wall renders are made of traditional aerial lime mortars, the aim of this study is to contribute to increase the knowledge regarding aerial lime mortars performance when applied as replace mortars. According to this main objective, the study presents the evolution of some mechanical and physical characteristics of two aerial lime mortars formulated with hydrated lime powder and lime putty (volumetric proportion 1:3), commonly used in buildings conservation, and analyses the influence of type of aerial lime on their behaviour. The mortars were characterized after curing times of 14, 21, 28, 60 and 90 days. Salt decay is frequently considered one of the main weathering process of porous materials and it is especially relevant in old renders. In order to evaluate the susceptibility of the tested mortars to salt decay, their behaviour was evaluated under artificial salt crystallization tests. Despite the great variety of soluble salts that play an important role in deterioration of renders, this action was studied with sodium chloride under two different test protocols. The research also intended to contribute to the assessment of the potential interest in using some in situ techniques for mortars characterization. The results achieved suggest that replace lime-based mortars for old buildings formulated with lime putty have some advantages when compared to similar mortars formulated with hydrated lime powder. Keywords: Replacement mortars Aerial lime Performance evolution Carbonation Salt crystallization In situ tests iv

5 Índice de texto 1 INTRODUÇÃO ENQUADRAMENTO E JUSTIFICAÇÃO DO TEMA OBJECTIVOS ORGANIZAÇÃO DO TEXTO ARGAMASSAS CONSIDERAÇÕES GERAIS MATERIAIS CONSTITUINTES Ligantes Agregados Água FORMULAÇÕES E APLICAÇÕES PRINCIPAIS FACTORES QUE INFLUENCIAM O DESEMPENHO DAS ARGAMASSAS ARGAMASSAS PARA REVESTIMENTOS DE EDIFÍCIOS ANTIGOS CONSIDERAÇÕES GERAIS CARACTERÍSTICAS DAS ARGAMASSAS DE SUBSTITUIÇÃO PARA REBOCOS DE EDIFÍCIOS ANTIGOS PRINCIPAIS ANOMALIAS EM REBOCOS DE EDIFÍCIOS ANTIGOS APRESENTAÇÃO E DESCRIÇÃO DO TRABALHO EXPERIMENTAL E DOS MÉTODOS DE ENSAIO CONSIDERAÇÕES GERAIS DESCRIÇÃO DO PLANO DE ENSAIOS Descrição geral Formulações estudadas Plano de ensaios Em provetes prismáticos Em calhas metálicas Em tijolos CARACTERIZAÇÃO DOS MATERIAIS CONSTITUINTES Caracterização dos agregados Análise granulométrica Baridade Caracterização dos ligantes Baridade Estimativa da quantidade de ligante presente na cal em pasta CARACTERIZAÇÃO DAS ARGAMASSAS NO ESTADO FRESCO Avaliação da consistência Retenção de água Massa volúmica aparente e estimativa do volume de vazios CARACTERIZAÇÃO DAS ARGAMASSAS NO ESTADO ENDURECIDO v

6 4.5.1 Avaliação das características mecânicas Determinação da resistência mecânica à flexão e à compressão Determinação da velocidade de ultra-sons Avaliação das características físicas Determinação da absorção de água por capilaridade Determinação da absorção de água sob baixa pressão Determinação do teor em água às 48 horas Avaliação da cinética de secagem Outras características Determinação da profundidade de carbonatação Avaliação qualitativa da retracção Comportamento face à cristalização de sais AVALIAÇÃO DAS CARACTERÍSTICAS DAS ARGAMASSAS ESTUDADAS CONSIDERAÇÕES GERAIS CARACTERIZAÇÃO DOS CONSTITUINTES DAS ARGAMASSAS CARACTERIZAÇÃO DAS ARGAMASSAS NO ESTADO FRESCO CARACTERIZAÇÃO DAS ARGAMASSAS NO ESTADO ENDURECIDO Caracterização mecânica das argamassas Caracterização física das argamassas Outras características Comportamento face à cristalização de sais ANÁLISE DAS CARACTERÍSTICAS DAS ARGAMASSAS AVALIADAS EM PROVETES PRISMÁTICOS E COMO CAMADA DE REVESTIMENTO DE TIJOLOS CERÂMICOS EVOLUÇÃO DO DESEMPENHO DAS ARGAMASSAS ESTUDADAS CONSIDERAÇÕES GERAIS EVOLUÇÃO NO TEMPO DAS CARACTERÍSTICAS MECÂNICAS EVOLUÇÃO NO TEMPO DAS CARACTERÍSTICAS FÍSICAS EVOLUÇÃO NO TEMPO DE OUTRAS CARACTERÍSTICAS PRINCIPAIS CORRELAÇÕES ESTABELECIDAS ENTRE CARACTERÍSTICAS AVALIADAS ANÁLISE COMPARATIVA DA EVOLUÇÃO DAS CARACTERÍSTICAS DAS ARGAMASSAS AVALIADAS EM PROVETES E COMO CAMADA DE REVESTIMENTO DE TIJOLOS CERÂMICOS CONCLUSÕES E PROPOSTAS PARA DESENVOLVIMENTOS FUTUROS REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ANEXOS vi

7 Índice de figuras Capítulo 4 APRESENTAÇÃO E DESCRIÇÃO DO TRABALHO EXPERIMENTAL E DOS MÉTODOS DE ENSAIO Fig Materiais constituintes da formulação da argamassa de cal em pó Fig Produção das argamassas Fig Moldagem e compactação mecânica Fig Preparação das calhas metálicas Fig Aplicação de argamassa em tijolos cerâmicos Fig Avaliação da baridade dos ligantes Fig Avaliação da consistência Fig Avaliação da retenção de água Fig Máquina de ensaio utilizada para a caracterização mecânica das argamassas Fig Determinação da resistência à flexão Fig Determinação da resistência à compressão Fig Aparelho de medição de ultra-sons Fig Determinação da velocidade de ultra-sons nos provetes prismáticos Fig Determinação da velocidade de ultra-sons nos tijolos Fig Ensaio de absorção de água por capilaridade Fig Ensaio de absorção de água sob baixa pressão Fig Determinação do teor em água às 48 horas Fig Avaliação da cinética de secagem Fig Exemplo de curva de secagem Fig Avaliação da carbonatação Fig Avaliação qualitativa da retracção Fig Ensaio de cristalização de sais montagem I e montagem II, respectivamente Capítulo 5 AVALIAÇÃO DAS CARACTERÍSTCAS DAS ARGAMASSAS ESTUDADAS Fig Curva granulométrica dos agregados Fig Resistência à flexão e compressão Fig Valor médio da velocidade de propagação de ultra-sons Fig Curvas de absorção de água por capilaridade das argamassas de cal em pasta e cal em pó Fig Valores do coeficiente de absorção de água por capilaridade determinados ao fim de 30 minutos e de 1 hora de ensaio Fig Cinética de secagem de água e solução salina das argamassas estudadas Fig Influência do fluído na cinética de secagem das argamassas estudadas Fig Fase inicial do fenómeno de secagem Fig Argamassa de cal em pasta. Espessura carbonatada ao fim de 60 e 90 dias de idade 57 Fig Argamassa de cal em pó. Espessura carbonatada ao fim de 60 e 90 dias de idade Fig Topos da calha metálica com argamassa de cal em pasta (90 dias) vii

8 Fig Topos da calha metálica com argamassa de cal em pó (90 dias) Fig Evolução da cristalização de sais montagem I Fig Cristalização de sais à superfície dos provetes montagem I (1º ciclo) Fig Cristalização de sais à superfície dos provetes montagem II Fig Degradação na zona das arestas dos provetes montagem II Fig Degradação nas faces dos provetes montagem II Fig Degradação dos provetes montagens I e II Fig Degradação dos provetes durante a dessalinização Fig Absorção de água por capilaridade antes e após o ensaio de cristalização de sais solúveis (montagem II) Fig Valor médio da velocidade de ultra-sons nas argamassas aplicadas em tijolos Fig Absorção de água sob baixa pressão aos 2 minutos Fig Retracção nas argamassas aplicadas em tijolos cerâmicos Capítulo 6 EVOLUÇÃO DO DESEMPENHO DAS ARGAMASSAS ESTUDADAS Fig Evolução das resistências mecânicas Fig Evolução da velocidade de propagação de ultra-sons nas argamassas estudadas Fig Valores do coeficiente de capilaridade determinados ao fim de 1 hora de ensaio Fig Evolução da absorção de água por capilaridade Fig Evolução do teor em água (48 horas), determinado por imersão em água e através da absorção de água por capilaridade Fig Evolução do processo de carbonatação Fig Relação entre as resistências mecânicas e a carbonatação Fig Relação entre a velocidade de ultra-sons, as resistências mecânicas e a massa volúmica aparente das argamassas Fig Evolução da velocidade de ultra-sons das argamassas avaliada em provetes prismáticos e nas argamassas aplicadas como camada de revestimento em tijolos Fig Relação entre as velocidades de ultra-sons obtidas nas argamassas aplicadas em tijolos com as velocidades obtidas em provetes prismáticos, bem como com a resistência à compressão Fig Evolução da absorção de água nas argamassas aplicadas em tijolos Fig Absorção de água sob baixa pressão avaliada nas argamassas aplicadas como camada de revestimento em tijolos Fig Absorção de água por capilaridade avaliada em provetes prismáticos durante a fase inicial do ensaio (1 hora) viii

9 Índice de quadros Capítulo 3 ARGAMASSAS PARA REVESTIMENTOS DE EDIFÍCIOS ANTIGOS Quadro 3. 1 Requisitos estabelecidos para as características das argamassas de substituição características mecâncias [22][30][35][37] Quadro 3. 2 Requisitos estabelecidos para as características das argamassas de substituição características não-mecâncias [22][30][35][37] Quadro 3. 3 Fontes de humidade mais comuns nos edifícios antigos [36][50] Capítulo 4 APRESENTAÇÃO E DESCRIÇÃO DO TRABALHO EXPERIMENTAL E DOS MÉTODOS DE ENSAIO Quadro 4. 1 Ensaios de cristalização de sais Capítulo 5 AVALIAÇÃO DAS CARACTERÍSTCAS DAS ARGAMASSAS ESTUDADAS Quadro 5. 1 Características geométricas dos agregados Quadro 5. 2 Baridades dos materiais constituintes Quadro 5. 3 Determinação da quantidade de ligante na cal em pasta Quadro 5. 4 Traços e relação água/ligante utilizados Quadro 5. 5 Características no estado fresco Quadro 5. 6 Tensão de rotura à compressão e flexão Quadro 5. 7 Velocidade de ultra-sons Quadro 5. 8 Valor médio do coeficiente de absorção de água por capilaridade Quadro 5. 9 Teor em água às 48 horas determinado por imersão em água Quadro Índice de secagem Quadro Profundidade de carbonatação Quadro Cristalização de sais montagem II Quadro Variação de massa das argamassas Quadro Variação no teor em água às 48 horas Quadro Velocidade de ultra-sons nas argamassas aplicadas em tijolos Quadro Valor médio da absorção de água sob baixa pressão (ao fim de 2 minutos) Capítulo 6 EVOLUÇÃO DO DESEMPENHO DAS ARGAMASSAS ESTUDADAS Quadro 6. 1 Resistências mecânicas à flexão e à compressão Quadro 6. 2 Velocidade de ultra-sons Quadro 6. 3 Coeficientes de capilaridade Quadro 6. 4 Teor em água às 48 horas Quadro 6. 5 Evolução dos valores médios da velocidade de ultra-sons avaliada em provetes prismáticos e nas argamassas aplicadas em tijolos Quadro 6. 6 Evolução da absorção de água sob baixa pressão nas argamassas aplicadas em tijolos ix

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11 1 Introdução 1.1 Enquadramento e justificação do tema Grande parte dos edifícios em Portugal foram construídos há mais de 50 anos e muitos deles encontram-se em avançado estado de degradação devido à falta de manutenção regular. Os sinais de degradação manifestam-se com frequência ao nível dos revestimentos de paredes, correspondendo a sua reparação, habitualmente, a uma parcela significativa das obras de procede conservação e reabilitação de edifícios antigos. Contudo, nestas intervenções cometem-se por vezes alguns erros ao selecção da escolha das argamassas de substituição. Apesar dos ligantes hidráulicos serem apelativos por conduzirem a maiores resistências e a processos de presa e endurecimento muito mais rápidos do que a cal aérea, apresentam reduzida compatibilidade com as argamassas utilizadas no passado. A menor capacidade de deformação das argamassas de ligante hidráulico é muitas vezes responsável por problemas em termos de aderência aos suportes, assim como as diferenças em termos de permeabilidade ao vapor de água e de porosidade, a libertação de grandes quantidades de sais solúveis e a irreversibilidade das soluções à base de cimento, são algumas das causas da reduzida compatibilidade das argamassas cimentícias com os materiais pré-existentes nas construções antigas. Dada a impossibilidade de se conseguir reproduzir actualmente os materiais e técnicas de aplicação utilizadas no passado, é necessário procurar incrementar o conhecimento científico neste domínio com o objectivo de estabelecer os principais requisitos e características que as formulações preparadas com os materiais actuais devem apresentar, de modo a que os revestimentos com elas produzidas sejam devidamente especificados e aplicados de modo a originarem soluções com adequado desempenho e que cumpram as funções que lhe são exigidas. Vários estudos têm revelado que as argamassas de cal aérea são as que apresentam maior adequabilidade e compatibilidade na execução de revestimentos para edifícios antigos. Deste modo, o presente estudo pretende contribuir para o incremento do conhecimento do comportamento das argamassas de cal aérea quando aplicadas em rebocos através da caracterização mecânica e física, a várias idades, de duas formulações de argamassa com base em cal aérea hidratada em pó e cal em pasta. Optou-se assim por utilizar uma cal hidratada em pó da classe CL 90 de origem nacional, e por uma cal de marca branca que foi extinta em laboratório. As formulações de argamassa seleccionadas foram estabelecidas de forma a permitir estudar a influência do tipo de cal aérea no desempenho da argamassa. Neste estudo pretende-se também contribuir para a caracterização de rebocos em obra através do estudo da aplicabilidade de utilização de algumas técnicas de ensaio in situ não destrutivas. 1

12 A caracterização das argamassas a várias idades (14, 21, 28, 60 e 90 dias) foi efectuada com o objectivo de estudar a evolução das suas propriedades ao longo do tempo, dado que este aspecto assume um interesse particular nas argamassas de cal aérea e que deverá ser considerado na definição dos ritmos de obra. 1.2 Objectivos O principal objectivo desta dissertação é o estudo da evolução no tempo do desempenho de duas formulações de argamassa de cal aérea de uso frequente, de modo a se avaliar a influência do tipo de cal aérea (cal em pó e cal em pasta) nas características das argamassas. Deste modo é estudada a evolução das características mecânicas e físicas das duas formulações de argamassa desde a fase inicial de desenvolvimento do fenómeno de carbonatação até aos 90 dias de idade, isto é, a caracterização das argamassas será efectuada a várias idades (14, 21, 28, 60 e 90 dias de idade). Atendendo à importância de conhecer o estado de conservação dos rebocos em obra de modo a se poder avaliar a necessidade da sua substituição, este estudo procurou também contribuir para o incremento das técnicas de ensaio in situ não destrutivas na avaliação das características dos rebocos aplicados em obra. Esta avaliação é efectuada através de uma análise comparativa dos comportamentos e características identificados por recurso a estas técnicas face aos obtidos com ensaios de utilização frequente na caracterização experimental de argamassas em laboratório. Uma vez que a cristalização de sais constitui-se como uma das principais causas de degradação dos rebocos, este estudo pretende também contribuir para o estabelecimento de protocolos de ensaio de simulação em laboratório da acção da cristalização de sais em argamassas, através do estudo de dois protocolos de ensaio diferentes com recurso a uma solução de cloreto de sódio. Para dar cumprimento aos objectivos, procedeu-se à caracterização das duas formulações de argamassa em provetes prismáticos e em provetes simulando as argamassas como camada de reboco, através da sua aplicação em tijolos cerâmicos. 1.3 Organização do texto O texto está organizado em 6 capítulos para além do introdutório. O capítulo 2 refere-se às argamassas de uma forma generalizada, na qual consta uma breve descrição dos materiais constituintes, bem como das formulações mais correntes e respectivas aplicações. Trata também dos principais factores que influenciam o comportamento das argamassas, especialmente quando aplicadas em revestimentos. É com base no estudo de algumas destas propriedades que se irá desenvolver a componente experimental deste trabalho. No capítulo seguinte, o comportamento das argamassas é também abordado, mas de uma forma mais objectiva, pois refere-se à principal aplicação das argamassas de cal aérea na construção 2

13 nos dias de hoje, isto é, à sua utilização como argamassas de substituição em revestimentos de edifícios antigos. Mencionam-se as principais exigências e requisitos a que devem obedecer estas argamassas de modo a se constituirem como soluções compatíveis com os materiais préexistentes e não contribuírem para o desenvolvimento ou agravamento de processos de degradação. Seguidamente, no capítulo 4, é apresentado e descrito o desenvolvimento experimental efectuado para dar resposta aos objectivos estabelecidos. É aqui que se encontra o plano de ensaios, no qual se explicam as opções e decisões tomadas, onde se definem as formulações estudadas e se descrevem os procedimentos experimentais utilizados para estudar a evolução do desempenho das argamassas. Nos capítulos 5 e 6 são apresentadas e analisadas as caracterizações das argamassas obtidas por recurso a técnicas de ensaio in situ, em provetes prismáticos e quando estas são aplicadas como camadas de revestimento de tijolos cerâmicos. O capítulo 5 apresenta a caracterização dos materiais utilizados, bem como das argamassas no estado fresco e no estado endurecido, para os 60 e 90 dias de idade, com o objectivo de avaliar, em termos comparativos, o desempenho das duas formulações estudadas. Neste capítulo é também apresentado o estudo do comportamento das argamassas face a fenómenos de cristalização de sais. O capítulo 6 refere-se ao estudo da influência da idade das argamassas nas suas características físicas e mecâncias com o objectivo de estudar a evolução do seu desempenho no tempo. Por fim, no último capítulo apresentam-se as conclusões de todo o trabalho desenvolvido e uma análise crítica geral ao comportamento e características das formulações analisadas, bem como são apresentadas algumas propostas para o desenvolvimento de estudos futuros neste domínio. 3

14 2 Argamassas 2.1 Considerações gerais As argamassas são misturas constituídas por pelo menos um ligante e agregado fino. O recurso a ligantes hidrófilos, como é o caso da cal aérea, obriga a que as argamassas com eles produzidas incluam também água como constituinte. Até à descoberta da hidraulicidade, as argamassas eram maioritariamente constituídas por cal aérea, areias e, por vezes, aditivos. Este tipo de argamassa apresentava resistência e durabilidade satisfatórias dado que ainda existem exemplos de construções que chegaram aos nossos dias e que possuem, por exemplo, os seus rebocos formulados com cal aérea. Actualmente, apesar das argamassas de cal aérea já não serem utilizadas frequentemente na construção corrente, nas intervenções de conservação de edifícios antigos constituem-se como soluções compatíveis com as alvenarias antigas, quer em termos de resistência, quer de deformabilidade, gerada pela boa interacção entre os materiais e soluções construtivas [1]. Estas argamassas apresentam geralmente uma absorção capilar elevada mas, em contrapartida, têm uma elevada permeabilidade ao vapor de água, que facilita a evaporação de água que eventualmente se encontre no interior dos paramentos [1]. As argamassas de cal aérea apresentam dificuldade em fazer presa em ambientes húmidos e com fraca presença de CO 2, dado que o seu endurecimento e desenvolvimento de resistência mecânica ocorre devido a fenómenos de carbonatação. Refira-se ainda que, o desempenho das argamassas de cal aérea é fortemente condicionado pelo processo de aplicação em obra [2][3]. Actualmente, as argamassas de ligante hidráulico são as de utilização mais frequente em rebocos. No entanto, estas argamassas nem sempre são as mais adequadas ao tipo de suporte onde são aplicadas, especialmente quando se trata de alvenarias e rebocos antigos devido às diferenças de características entre os materiais envolvidos. As argamassas de ligante hidráulico, principalmente no que se refere às de cimento, apresentam resistências mecânicas elevadas, reduzida capacidade de deformação e menor permeabilidade do que as argamassas de cal aérea [1]. A absorção capilar e a permeabilidade ao vapor de água das argamassas hidráulicas são baixas e apresentam pior comportamento na fase de secagem e nos casos de aplicação de rebocos em várias camadas. Estas argamassas por vezes libertam sais solúveis. É de referir que a presa se processa por reacções de hidratação, tanto em ambientes secos como em ambientes muito húmidos, assim como em ambientes com fraca presença de CO 2 [1][2][3]. De um modo geral, pode-se dizer que estas argamassas, quando aplicadas em revestimentos, apresentam menor permeabilidade, menor flexibilidade e maior quantidade de sais solúveis do que as argamassas de cal aérea [4]. 4

15 A fraca compatibilidade entre as argamassas de cimento e as alvenarias antigas tem levado à utilização de outras argamassas para a execução de rebocos de substituição, nomeadamente argamassas bastardas de cimento, cal (aérea ou hidráulica) e areia, pois estas, à partida, conseguem conjugar as vantagens do uso da cal com as do cimento. As argamassas de cal aérea possuem menor resistência, mas maior trabalhabilidade, deformabilidade, capacidade de absorção de água, porosidade, aliada a uma menor tendência para a fissuração, isto é, menor retracção do que as argamassas de cimento. Note-se que estas argamassas podem também apresentar as desvantagens de ambos os materiais, mas no geral comportam-se melhor [2][3]. As argamassas de cal hidráulica apresentam propriedades intermédias entre as argamassas de cimento e as de cal aérea. A sua resistência e retracção são inferiores às do cimento, o que conduz a uma menor tendência para fendilhação, mas superiores à das argamassas de cal aérea. O seu coeficiente de capilaridade já é mais elevado do que o das argamassas de cimento, mas menor do que o das argamassas de cal aérea [2]. 2.2 Materiais constituintes Ligantes Os ligantes são materiais que têm a capacidade de aglutinar partículas e que funcionam como elementos activos no estabelecimento da ligação entre os vários componentes das argamassas [1]. Os ligantes utilizados mais frequentemente no Património Edificado apresentam-se sob a forma de pó fino, que têm capacidade de originar uma pasta quando misturados com água e desenvolver endurecimento. A pasta ganha presa e endurece através de reacções de hidratação e/ou carbonatação [3][5]. Os ligantes podem ter várias origens, nomeadamente origem orgânica, mineral e sintética. Os ligantes de origem mineral podem ser classificados em dois grupos: aéreos e hidráulicos [1][3]. Os ligantes hidráulicos têm a capacidade de fazer presa, endurecer e manter as suas propriedades ao longo do tempo quer em contacto com o ar, quer em presença de água. Por outro lado, os ligantes aéreos são aqueles que só fazem presa e permanecem mecanicamente resistentes quando em contacto com o ar [3]. Esta capacidade de desenvolver o processo de endurecimento e manter ou não as suas propriedades dentro de água é condicionada pelo índice de hidraulicidade das matérias-primas utilizadas para a produção dos ligantes, sendo o teor de argila um factor determinante. A hidraulicidade do ligante e, por conseguinte, a capacidade de desenvolver presa e endurecer em presença de água, bem como a velocidade com que a presa se desenvolve é função deste índice de hidraulicidade [1][6]. No caso de construções antigas que se pretendam reabilitar é necessário assegurar a adequada compatibilidade entre o novo revestimento e o suporte, como tal, a selecção do ligante para a 5

16 constituição da argamassa de revestimento, deve ser efectuada de modo a garantir que ele origina uma solução compatível com os materiais pré-existentes, o que de um modo geral consegue ser obtido através da utilização de materiais com propriedades semelhantes [1]. A formulação de argamassas com cal aérea, quando comparada com as obtidas com ligantes hidráulicos, permite obter argamassas com maior capacidade de retenção de água e deformabilidade. Estas características são desejáveis dado que conduzem a soluções geralmente associadas ao desenvolvimento de menor retracção e com capacidade para absorver pequenas deformações do suporte sem fissurar. As argamassas de cal aérea têm também a capacidade de originar soluções mais permeáveis do que as obtidas com as argamassas de ligante hidráulico, característica importante quando as argamassas são utilizadas como camadas de reboco de edifícios antigos. Muito embora a utilização de argamassas de cal apresente diversas vantagens, é importante ter presente que possuem algumas características para as quais é necessário ter atenção de forma a garantir o seu adequado desempenho, nomeadamente constituem-se como materiais menos resistentes mecanicamente e o seu processo de endurecimento é consideravelmente mais lento face ao que se consegue obter com argamassas de ligante hidráulico. Cal aérea A matéria-prima da cal aérea é o calcário puro, com mais de 95% de carbonato de cálcio ou carbonato de cálcio e magnésio. Consoante a sua composição, a cal pode ser cálcica ou magnesiana, sendo designada por cal magnesiana quando o teor em óxido de magnésio na matéria-prima for superior a 20% [1][3][7]. No que diz respeito às cais cálcicas, estas são classificadas em dois grupos: cais gordas e cais magras. As cais gordas são aquelas que são obtidas de calcário com um teor em carbonato de cálcio superior a 99%. Nas cais magras este teor situa-se entre os 95% e os 99%, tendo menor resistência e brancura. Estes dois tipos de cal diferem quanto à alteração do seu volume aquando da extinção, a cal gorda manifesta maior incremento de volume do que a cal magra [1]. O processo de obtenção da cal aérea pode ser dividido em quatro fases: calcinação, hidratação e extinção. Iniciando-se com a calcinação, na qual o carbonato de cálcio (CaCO 3 ) da rocha se decompõe em óxido de cálcio (CaO), usualmente conhecido por cal viva, e dióxido de carbono (CO 2 ), a uma temperatura da ordem de 900ºC, cujo processo é traduzido pela seguinte equação química da reacção [1][2][3][6]: CaCO 3 + calor CaO (cal viva) + CO 2 (2.1) É de salientar que, se em vez de rochas calcárias a matéria-prima for constituída por rochas dolomíticas, o processo de decomposição é semelhante, mas ocorre a temperatura inferior, dado que quanto menos pura for a rocha em decomposição, menor é a temperatura da reacção [6]. A hidratação do óxido de cálcio desencadeia uma reacção muito expansiva e exotérmica reacção de extinção ou hidratação do óxido de cálcio e dá origem ao hidróxido de cálcio (cal apagada ou cal hidratada, Ca(OH) 2 ), que é utilizado como ligante [1][2][6]. As características desta 6

17 reacção obrigam à necessidade de manusear a cal viva com bastante cuidado e inviabiliza a possibilidade da sua utilização tal qual como ligante [3]. A equação da reacção de hidratação do óxido de cálcio é: CaO + H 2 O Ca(OH) 2 (cal apagada) + calor (2.2) No processo de extinção da cal, o aumento de volume da cal pode chegar até três a quatro vezes o volume inicial de óxido de cálcio. Esta reacção será tanto mais difícil de se desenvolver quanto mais elevada for a temperatura da calcinação, e o produto final resultante pode apresenta-se sob a forma de pó seco ou em pasta, dependendo da quantidade de água envolvida na reacção [3][6][2]. Durante o processo de endurecimento da cal apagada ocorre a reacção do hidróxido de cálcio com o dióxido de carbono da atmosfera (carbonatação), a evaporação de água em excesso, a libertação de calor e a formação de carbonato de cálcio. O fenómeno de carbonatação pode ser traduzido pela seguinte equação da reacção [1][2][6]: Ca(OH) 2 + CO 2 CaCO 3 + H 2 O + calor (2.3) Esta reacção de carbonatação desenvolve-se durante vários meses do exterior para o interior da argamassa. Deste modo, para o adequado desenvolvimento do fenómeno de carbonatação, é necessário que o material seja suficientemente poroso para permitir a evaporação da água e a penetração do dióxido de carbono do ar para o seu interior [3]. Como já referido, conclui-se que a cal aérea é constituída por óxidos ou hidróxidos de cálcio que, quando misturada com água, endurece lentamente ao ar por reacção com o dióxido de carbono atmosférico. Note-se que a velocidade das reacções e o processo de endurecimento são muito sensíveis às condições atmosféricas em que ocorre Agregados Os agregados são constituintes praticamente inertes na formulação das argamassas. No entanto, apesar de não serem coesivos, têm um papel determinante na compacidade e retracção das argamassas. A utilização de agregados com granulometria adequada contribui para o incremento da resistência mecânica e durabilidade das argamassas, bem como a possibilidade de obter soluções mais económicas dado que permite o recurso a menor dosagem de ligante. Note-se, que, para que esta contribuição seja eficaz, os agregados não devem conter sais ou matéria orgânica [1][3][5]. Os agregados podem ser classificados de diversas formas, nomeadamente tendo em atenção a origem, a dimensão das partículas e a sua massa volúmica. Deste modo, podemos ter agregados naturais ou artificiais, grossos ou finos, leves ou de elevada massa volúmica [3][6][5]. No presente trabalho serão utilizados apenas agregados pétreos finos areias. 7

18 Areias As areias correntes são agregados de origem natural, compostos por partículas finas e granuladas. Em termos químicos, as areias podem ser siliciosas, geralmente provenientes de rio ou de areeiro, ou calcárias, habitualmente resultantes da britagem do material extraído de pedreiras. As areias grossas reduzem a tendência para a fendilhação, e as mais finas reduzem a porosidade e a absorção de água das argamassas [1][2][6][8]. A granulometria das areias deve ser contínua e bem equilibrada, isto é, deve ser constituída por grãos de várias dimensões, mas sem excesso de grãos muito finos ou muito grossos, de modo a conferir uma melhor compacidade e trabalhabilidade às argamassas [1][2][3][6][8]. A selecção da granulometria das areias, a utilizar na formulação de argamassas, deve ser definida em função do tipo de acabamento pretendido. Para um acabamento mais rugoso deve utilizar-se areias de granulometria mais grossa, ao passo que para acabamentos lisos é exigida a utilização de areias finas [1]. Tanto a granulometria como a forma das partículas devem ser adequadas à utilização prevista para a argamassa. Estas propriedades influenciam a porosidade das argamassas dado que, quanto mais equilibrada for a granulometria e mais angulosas forem as partículas, menor será a percentagem de vazios e, por conseguinte, menor será o teor em água e a dosagem de ligante necessários, aspectos que contribuem para a ocorrência de uma menor retracção. Teoricamente não ocorreria retracção caso fosse possível maximizar a compacidade através da utilização de areias com granulometrias que permitissem que os espaços vazios deixados pelas partículas de areia fossem preenchidos com as partículas de cal [1][2][3][6][8]. Como referido anteriormente, as areias devem estar isentas de sais e matéria orgânica, devem ser inalteráveis ao ar, à água ou em presença de outros agentes externos. Além destas características, devem ainda estabelecer uma boa ligação e compatibilidade com o ligante e com os outros constituintes da argamassa, de modo a incrementar o desempenho da mistura [1][2][6][8]. Outro aspecto a ter em atenção numa areia é a presença de argila, dado que favorece o aumento da retracção e consequente fissuração quando está presente em quantidades superiores a 5% da massa da areia. Um procedimento simples para avaliar a presença excessiva de argila consiste em lançar a areia em água ou sobre um tecido branco. Caso a água fique turva ou o pano sujo a presença de argila pode ser considerada significativa [1][6]. No caso particular das argamassas de cal aérea sabe-se que, apesar das areias não reagirem directamente com a cal, contribuem para o seu endurecimento e facilitam o processo de carbonatação [6]. Neste trabalho foram utilizadas duas areias na formulação das argamassas, uma areia de rio e uma areia amarela. 8

19 Através da pesquisa bibliográfica realizada, [1][2][6][9][10][11][12][13][14][15][16], verificou-se que, nas argamassas produzidas actualmente, quando se utiliza apenas um tipo de agregado recorrese maioritariamente ao uso da areia de rio. Assim, quando se introduz areia amarela na composição estamos a influenciar positivamente as características das argamassas. Esta areia contribui para o incremento das resistências mecânicas e da retenção de água das argamassas através do incremento da compacidade e redução da porosidade aberta, da permeabilidade ao vapor de água e da absorção capilar [3] Água A água é essencial nas argamassas de ligante hidrófobo dado que a sua presença é determinante para desencadear as condições necessárias para estes materiais adquirirem propriedades aglutinantes. A quantidade de água utilizada na produção das argamassas condiciona a sua consistência, o processo de endurecimento, a aderência ao suporte, as características no estado endurecido e a qualidade final dos revestimentos [1][2]. Em geral, na produção das argamassas pode ser utilizada qualquer tipo de água desde que seja potável e o seu teor em sais solúveis seja praticamente nulo. Este requisito resulta do facto das águas impróprias para consumo possuírem partículas em suspensão ou dissolvidas que podem afectar propriedades da argamassa e retardar o processo de presa. Deve-se evitar especialmente o uso de água do mar pois esta possiu um teor em sais elevado. Também as águas minerais, mesmo as potáveis, devem ser evitadas porque têm maior dificuldade em atingir a saturação, retardando assim o processo de presa [1][2]. Outro factor importante é a temperatura da água devido à sua influência no tempo de endurecimento. Segundo Rojas [17], caso a temperatura da água seja superior a 30ºC o processo de endurecimento é acelerado, ao passo que temperaturas inferiores a 7ºC retardam este processo. Dada a importância da água nas características das argamassas, é necessário estimar correctamente a quantidade a utilizar na amassadura, pois irá influenciar fortemente quer a aplicação quer a qualidade final do revestimento. Esta quantidade de água não é constante, depende de vários factores, tais como o tipo de ligante, o traço da mistura, entre outros. Deste modo, uma das formas de se regular esta quantidade passa por controlar a consistência da mistura mantendo o traço constante, isto é, a quantidade de água adicionada está relacionada directamente com a consistência da argamassa, dando origem a uma argamassa com maior ou menor fluidez. Deve-se assim utilizar o volume mínimo de água de amassadura necessário para garantir a consistência necessária para que a argamassa possa ser devidamente aplicada [1]. 9

20 2.3 Formulações e aplicações A cal aérea é um material com inúmeras aplicações e cuja utilização é conhecida desde longa data. No passado, as argamassas de cal eram usadas de forma sistemática, nomeadamente para a construção de paredes de alvenaria, assentamento de pedras e azulejos, execução de rebocos, revestimento de tectos e produção de estuques. Actualmente, as argamassas de cal aérea são utilizadas essencialmente em intervenções de conservação de edifícios antigos. As argamassas utilizadas frequentemente no revestimento de paredes podem ser agrupadas em: argamassas de cimento, argamassas de cal hidráulica, argamassas de cal aérea, argamassas bastardas e argamassas pré-doseadas [13]. As argamassas de cimento, mesmo com fraca dosagem em ligante, apresentam reduzida compatibilidade com as alvenarias antigas devido ao seu teor em sais solúveis, reduzida permeabilidade ao vapor e elevada resistência mecânica [1][2][3][4][13]. No que diz respeito às argamassas de cal, tanto de cal aérea como hidráulica, é comum utilizarem-se traços volumétricos fortes em ligante, normalmente 1:3, com um ou dois tipos de areia. Estas argamassas apresentam um melhor comportamento do que as de cimento quando aplicadas em edifícios antigos, sendo as de cal aérea as que apresentam maior compatibilidade com as formulações antigas, cujo principal problema é a sua durabilidade e comportamento face a acções agressivas [1][2][13]. Os traços de argamassas bastardas variam bastante. Quando o cimento está presente, ele geralmente surge em menor quantidade face aos restantes constituintes devido aos inconvenientes da utilização deste ligante. No geral, quando aplicadas em edifícios antigos, estas argamassas comportam-se relativamente bem porque conseguem aliar as vantagens dos ligantes que as compõem [2][3][13]. Quanto às argamassas pré-doseadas, uma vez que são muito diversificadas na composição e, consequentemente, o seu desempenho, não é possível retirar nenhuma conclusão sem se estudar cada caso individualmente [13]. 2.4 Principais factores que influenciam o desempenho das argamassas A durabilidade das argamassas é influenciada por diversos factores tais como o comportamento face à presença de água e de sais solúveis, a porosidade, a retracção, as resistências mecânicas, a aderência ao suporte e também as características das argamassas no estado fresco. O comportamento face à água das argamassas requer especial atenção, dado que a água é uma das principais causas da degradação dos materiais. A capacidade de protecção das argamassas face à água está relacionada com dois aspectos fundamentais: a capacidade de impermeabilização em superfície não fendilhada e a resistência à fendilhação. Assim, a 10

21 argamassa não deve ser demasiado absorvente para evitar a penetração de grandes quantidades de água e, ao mesmo tempo, deve ser permeável ao vapor de água para que a água contida no interior dos paramentos e dos espaços se evapore. Os rebocos dos edifícios antigos eram geralmente constituídos por várias camadas, cuja porosidade ia aumentando das camadas internas para as externas, possibilitando um melhor comportamento. Outro factor importante é a própria retenção de água no interior do suporte, ou do próprio revestimento, que pode conduzir à dissolução lenta dos seus constituintes e à perda de coesão. A situação ideal corresponde à utilização de argamassas com baixo coeficiente de capilaridade e elevada permeabilidade ao vapor de água. Porém, dada a dificuldade em se atingir este equilíbrio, as argamassas devem ser formuladas para que a sua secagem seja relativamente rápida para evitar teores de humidade que possam desencadear a ocorrência de condensações e o aparecimento de microorganismos que podem vir a ser responsáveis pela degradação do material [1][18]. A presença de água pode também levar à redução da resistência mecânica, ao transporte de sais solúveis existentes nos materiais, à dilatação ou retracção dos materiais e ao desenvolvimento de microorganismos. Os revestimentos constituem-se assim como uma barreira de protecção face à acção da água [6]. A elevada solubilidade de alguns sais é responsável pela facilidade com que são transportados pela água e perculam os materiais, sendo os mecanismos de cristalização e dissolução processos complexos e difíceis de controlar. Face a alterações de temperatura, humidade ou devido à evaporação da água, os sais podem cristalizar e, muitas vezes, esta mudança de estado é acompanhada de aumento de volume e do desenvolvimento de tensões internas no interior dos materiais, que muitas vezes são responsáveis pela sua degradação. Caso a humidade relativa do ar permita, estes sais depois de cristalizarem podem voltar a dissolver-se. A hidratação dos cristais origina um aumento de volume ou alteração na forma dos mesmos, que também é responsável pelo desenvolvimento de tensões internas nos materiais [4][6][19]. Na presença de sais solúveis, o mecanismo de degradação por cristalização de sais é constituído por ciclos de cristalização e dissolução. As situações que favorecem estes ciclos podem ter diversas origens, nomeadamente dependem da natureza e concentração dos sais, da microestrutura do material, das condições de evaporação e, fundamentalmente, do teor de humidade. A degradação manifesta-se especialmente quando a cristalização ocorre na forma anidra ou num estado de hidratação fraco, manifestando-se com frequência à superfície dos materiais através da formação de eflorescências. Esta degradação também se pode manifestar através da formação de criptoflorescências, que corresponde à cristalização de sais no interior dos materiais. À medida que a degradação das camadas superficiais avança e se desenvolve para o interior, regista-se a perda de material geralmente sob a forma pulverulenta. É com base nesta constatação que os materiais de revestimento têm especial importância na protecção das construções face à acção dos sais [4][6][19]. Vários autores, [2][6][9][19][20][21], referem que a durabilidade das argamassas de cal aérea está intimamente relacionada com a porosidade, devido à forte dependência da durabilidade desta 11

22 propriedade. A estrutura porosa é responsável pela absorção e controlo do movimento da água no interior dos materiais, condiciona a cinética de secagem, a capacidade de transporte, de retenção e expulsão da água por evaporação. No caso das argamassas de cal aérea, a porosidade é também determinante para a evolução da carbonatação, dado que é necessário que a estrutura porosa facilite a penetração do dióxido de carbono proveniente da atmosfera, que vai reagir com o hidróxido de cálcio [6]. No que diz respeito às resistências mecânicas, estas são determinantes na capacidade das argamassas possuírem um estado de endurecimento interno capaz de acomodar solicitações de esforços de diferentes naturezas [6]. Esta propriedade está relacionada com o desenvolvimento da carbonatação, porosidade e outras propriedades físicas das argamassas, e também com a dosagem de ligante e granulometria do agregado [6][9]. Sabe-se que valores altos de porosidade, isto é, um volume de vazios elevado e dosagem de água também elevada, conduz geralmente a uma baixa resistência mecânica [6]. Note-se que, muito embora a resistência mecânica não se constitua como o único indicador da qualidade e durabilidade dos materiais em geral, e das argamassas em particular, constitui-se como uma primeira abordagem para avaliação do comportamento dos materiais [6]. A retracção das argamassas é determinante para o aparecimento e desenvolvimento de fendas e fissuras, pelo que é desejável que seja reduzida. Esta propriedade não se constitui apenas num problema estético dos rebocos, pois a fendilhação facilita a infiltração de água e penetração de agentes agressivos que vão acelerar os processos de degradação. No caso dos rebocos pode dizer-se que as tensões de tracção inerentes à retracção conduzem à fendilhação do revestimento, enquanto que as de corte podem provocar o seu destacamento do suporte [2][6]. Segundo Sousa Coutinho e Tamin, mencionado em [22], a dessecação é uma das principais causas da retracção que, no caso de revestimentos de paredes, deve-se fundamentalmente à evaporação da água e à absorção por outros elementos em contacto, tais como o suporte [1][2][5]. No caso das argamassas de cal aérea, a retracção pode ter origem também no processo de carbonatação, dado que as reacções entre o dióxido de carbono e o hidróxido de cálcio ocorrem da libertação de água. Esta retracção dá-se ao longo do período de vida útil da argamassa, começando tanto mais cedo quanto mais permeável ao ar for a argamassa e quanto mais favoráveis forem as condições ambientais ao desenvolvimento da carbonatação [22]. A aderência é uma propriedade relevante na interacção das argamassas de revestimento com o suporte, sendo determinante para o seu comportamento mecânico e durabilidade, a qual será tanto mais elevada quanto maior for a compatibilidade do revestimento ao suporte. Esta propriedade está associada à capacidade da argamassa em absorver tensões normais ou tangenciais na superfície de interface com o suporte, isto é, a capacidade para resistir a deslocamentos por tracção e por corte puro, sem causar danos, tais como destacamentos [2][6][8][9]. 12

23 As características dos revestimentos de argamassa são condicionadas pelas propriedades das argamassas no estado fresco. Uma trabalhabilidade adequada à aplicação é determinante para garantir aderência das argamassas ao suporte e, consequentemente, criar condições para a distribuição de tensões que se desenvolvem entre o revestimento e o suporte. A trabalhabilidade de uma argamassa depende de diversos factores, nomeadamente das suas características no estado fresco, da granulometria e da forma dos agregados. A consistência, a massa volúmica, a retenção de água, a exsudação, entre outras [5][9], são características das argamassas no estado fresco que dependem da quantidade de água de amassadura, isto é, pela relação água/ligante. A água utilizada na amassadura deve ser estabelecida de modo a que, mesmo com alguma evaporação, seja suficiente para garantir o desenvolvimento das reacções necessárias ao endurecimento. Contudo, esta água não deve ser excessiva dado que a água não utilizada nas reacções de endurecimento é desnecessária, irá evaporar e dará lugar a vazios que, consequentemente, vão incrementar a porosidade e reduzir a resistência mecânica [3]. Esta água em excesso tem influência também na retracção da argamassa, na medida em que quanto maior for a adição de água maior será a retracção [18]. Constata-se mais uma vez a forte influência da água no comportamento das argamassas. No caso das argamassas de cal aérea existe outro factor condicionante no seu comportamento a carbonatação. É a reacção que ocorre entre o hidróxido de cálcio (cal viva ou hidratada) e o dióxido de carbono da atmosfera, na presença de água. Tem início quando a evaporação da água permite que o dióxido de carbono penetre no material e tenha acesso ao hidróxido de cálcio, de modo a formar novamente o carbonato de cálcio [1]. Esta propriedade tem uma grande influência no processo de endurecimento, pois traduz-se num aumento da compacidade ao longo do tempo, que contribui para o aumento das resistências mecânicas [6]. Sendo a porosidade da estrutura um factor condicionante para este processo, pois uma porosidade elevada irá contribuir para uma maior velocidade de reacção, o que contribui para o aumento da compacidade e melhoria da capacidade resistente [1][6]. A carbonatação é afectada pelo teor em água, em cal, temperatura, concentração em CO 2, espessura da camada e humidade relativa ambiente. Uma vez que a carbonatação desenvolve-se com redução do volume dos poros, devido ao incremento de cristais de carbonato de cálcio, influencia também as características de absorção e permeabilidade das argamassas [1]. 13

24 3 Argamassas para revestimentos de edifícios antigos 3.1 Considerações gerais Desde longa data que a cal aérea é utilizada como material de construção. Consta que a sua descoberta ocorreu pouco depois da descoberta do fogo. Contudo, como material de construção só foi utilizada mais tarde [1]. Apesar de se terem encontrado vestígios deste material em algumas construções egípcias da antiguidade, a cal aérea só começou a ser utilizada em grande escala na construção pela civilização grega, que aplicava argamassas de cal em revestimentos de paredes. No entanto, foram os Romanos que exploraram as aplicações deste material com maior profundidade, devido à grande expansão do seu Império, aos conhecimentos adquiridos de outros povos e à sua necessidade de desenvolver técnicas de fabrico de cal mais rápidas, eficazes e económicas. Foram também os Romanos que estudaram a influência das adições, e que perceberam como e quando é que podiam ser utilizadas. Deste modo, as funções estruturais e de protecção à água foram conseguidas através de várias camadas com espessuras elevadas e da conjugação das características dos seus constituintes em termos de compatibilidade de materiais [3]. Porém, após a queda do Império Romano, grande parte destes conhecimentos e experiências foram desaparecendo, com excepção dos registos do arquitecto romano Vitrúvio que, mais tarde, no período do Renascimento, foram estudados e utilizados com o objectivo de recuperar técnicas antigas, mas que pouco contribuíram para a inovação e o desenvolvimento das técnicas utilizadas na produção de argamassas [1][3]. Muitas das construções onde se utilizaram estas argamassas de cal aérea e areia chegaram aos dias de hoje em bom estado de conservação e capazes de desempenhar as suas funções com eficácia [3]. Contudo, apesar destes estudos e da grande contribuição da cal aérea na construção, com a evolução dos tempos e aparecimento de novos materiais, nomeadamente a cal hidráulica e o cimento, a sua utilização foi sendo substituída e foram-se perdendo conhecimentos relativos à adequada utilização da cal aérea. Os ligantes hidraúlicos, de descoberta e utilização recente, apresentam resistências mecânicas mais elevadas e desenvolvem presa mais rapidamente, dando assim resposta a diversas necessidades actuais, nomeadamente no que se refere a características e ritmos de obra [2][3]. Assim, com excepção das intervenções em edifícios antigos, onde o recurso a argamassas de substituição à base de cal aérea se constitui como uma solução compatível com os materiais préexistentes, na maioria dos projectos actuais recorre-se à utilização de argamassas de cimento e cal hidráulica. A generalização da utilização dos ligantes hidráulicos é responsável pelo facto de muitos dos intervenientes na construção desconhecerem os procedimentos e cuidados inerentes à utilização e aplicação de argamassas de cal aérea [2][3]. 14

25 3.2 Características das argamassas de substituição para rebocos de edifícios antigos Os rebocos das paredes exteriores são os elementos construtivos particularmente expostos às acções climatéricas e aos agentes de degradação, como tal registam frequentemente a presença de anomalias. O estado de conservação dos rebocos condiciona fortemente o comportamento de outros elementos construtivos, especialmente dos suportes, dado que a sua principal função é proteger esses elementos. Assim, na reabilitação de edifícios antigos, as argamassas de substituição aplicadas em rebocos assumem um papel importante, dada a frequência com que os revestimentos são alvo de intervenção. Neste domínio têm sido utilizadas diversas argamassas, desde argamassas de cimento, a argamassas de cal, argamassas bastardas, aditivadas e até pré-doseadas, sendo que todas elas apresentam vantagens e inconvenientes que devem ser equacionadas de modo a não por em causa a necessária compatibilidade com o suporte e função de protecção. Note-se que, o desempenho dos rebocos de substituição não é apenas determinado pela formulação das argamassas utilizadas, dado que também é condicionado pelas técnicas de preparação, aplicação e cura, sendo as argamassas de cal aérea as que revelam maior dependência destes aspectos, nomeadamente no que diz respeito à produção, utilização e cura das argamassas de cal em pasta [11][12]. No entanto, as soluções adoptadas em intervenções sobre rebocos de edifícios antigos nem sempre são as mais adequadas e, muitas vezes, vêm a ser responsáveis pelo agravamento de processos de degradação em curso ou pelo desenvolvimento de novas formas de degradação. A remoção e substituição integral de rebocos antigos por novos constitui-se como a solução adoptada mais frequentemente, muitas vezes sem qualquer conhecimento do potencial desempenho do reboco de substituição e sem se analisar as causas das anomalias observadas [23]. Neste subcapítulo são então abordados alguns aspectos e principais características que as argamassas de rebocos de substituição devem respeitar. De um modo geral, os rebocos de substituição não devem contribuir para a degradação de elementos preexistentes, nem para a descaracterização da imagem do edifício, assim como devem apresentar propriedades adequadas de modo a se constituirem como soluções duráveis e compatíveis com os suportes onde são aplicados [3][11][12][23]. O revestimento deve ser seleccionado e aplicado de forma a permitir o seu funcionamento conjunto com o suporte. No entanto, na prática este comportamento ideal é difícil de obter pelo que é necessário garantir que ele funcione como complemento do suporte, isto é, deve conferir protecção e constituir-se como uma solução durável, sendo que a sua eficácia estará sempre dependente do suporte [1]. 15

26 Para que o revestimento possa desempenhar estas funções deve ser relativamente deformável, apresentar características de permeabilidade compatíveis com o suporte e ter um bom comportamento face à presença de sais solúveis [18]. É de salientar que estas exigências devem ser garantidas pelo revestimento no seu todo, e não apenas por uma única camada de argamassa que normalmente é objecto de caracterização. Para uma mesma espessura total de revestimento, a sua execução através da aplicação de camadas mais finas e em maior número conduzem geralmente a soluções mais duráveis e com maior capacidade de protecção face à sua execução em camada única. Assim, tanto o número de camadas, como a sua espessura e composição são tão importantes quanto a sua aplicação e formulação [18]. Os rebocos de edifícios antigos eram executados à base de argamassas de cal aérea. Estas argamassas apresentam boa compatibilidade com as alvenarias do suporte, quer no que se refere à sua deformabilidade, quer em termos de resistências mecânicas a longo prazo [3]. Contudo, presentemente as argamassas aplicadas são distintas das utilizadas no passado, pelo que tornase importante executar argamassas cujo comportamento se aproxime o mais possível das antigas, para que o suporte e as parcelas de reboco em bom estado se relacionem bem com o novo revestimento. Esta compatibilidade, ao nível do comportamento mecânico, normalmente apresenta um melhor desempenho quando o módulo de elasticidade da argamassa de revestimento é mais baixo que o do suporte e semelhante ao da argamassa preexistente, dado que são garantidas as condições para que a argamassa acompanhe os movimentos do suporte e deste modo as tensões internas sejam baixas [2]. No entanto, as características mecâncias dos rebocos não devem ser demasiadamente reduzidas de modo a garantir a sua capacidade de resposta face a acções mecânicas. Esta condição é igualmente válida para o coeficiente de dilatação térmica [1]. A adequada formulação e aplicação de rebocos de substituição não é uma tarefa fácil, uma vez que é difícil conhecer a composição original dos rebocos, bem como as condições em que foi executado, aplicado e em que endureceu. Factores estes que influenciam fortemente o comportamento e as propriedades do material [1]. Deste modo, tal como referido, as argamassas utilizadas em rebocos de substituição devem respeitar determinadas exigências para que revelem um desempenho adequado, sendo a durabilidade um aspecto essencial para que as restantes propriedades adquiram significado. O comportamento das argamassas face à água é uma das características essenciais para avaliar o seu potencial desempenho, dado que as argamassas de substituição devem apresentar reduzida capacidade de absorção de água e simultaneamente serem permeáveis ao vapor de água, isto é, a absorção deve ser lenta, mas a secagem rápida de modo a que a água não fique retida no interior do material e deste modo provoque a degradação por dissolução e cristalização de sais. Deste modo, é desejável que a absorção de água por capilaridade e a permeabilidade ao vapor de água das argamassas utilizadas sejam semelhantes às argamassas originais e superiores às do suporte [3][12][23]. Em edifícios antigos é frequente a presença de sais solúveis no interior das paredes. Este facto requer cuidados especiais para a selecção dos revestimentos a aplicar, nomeadamente no que se 16

27 refere à necessidade de garantir que as novas argamassas não se constituam como fonte de sais solúveis [1][18]. Assim, uma vez que o cimento e algumas cais hidráulicas apresentam quantidades significativas destes sais, o uso destas argamassas deve ser bem ponderado pois, embora apresentem boa resistência mecânica e química, podem contribuir para o agravamento das formas de degradação que têm como causa fenómenos de cristalização de sais. Outro aspecto importante para o comportamento das argamassas face a fenómenos de cristalização de sais é a sua estrutura porosa, nomeadamente a sua porosidade e porometria. As argamassas utilizadas em rebocos devem apresentar reduzida retracção durante a presa e endurecimento [1], bem como resistência satisfatória à fendilhação, a qual é condicionada pelas tensões induzidas na argamassa, especialmente quando se trata de aderência a um suporte com alguma rigidez, e da própria capacidade para resistir a essas tensões. Deste modo, quanto mais elevada for a retracção e a relação entre o módulo de elasticidade e a resistência à tracção, maior será a tendência para a fendilhação da argamassa [18]. No que se refere às características mecânicas das argamassas de revestimento é desejável que a relação resistência à tracção/resistência à compressão seja elevada, de forma a garantir maior ductilidade do material e deste modo garantir capacidade para a argamassa poder absorver tensões [18]. No que diz respeito ao comportamento das argamassas à tracção por flexão, sabese que quanto maior for a sua resistência, menor será a relaxação das tensões de tracção desencadeadas devido à retracção restringida, favorecendo assim a ocorrência de fendilhação, deste modo interessa que esta resistência não seja demasiado elevada em rebocos [8]. A aderência das argamassas ao suporte é uma propriedade importante para o seu adequado desempenho quando aplicada em rebocos, dado que é necessário garantir uma distribuição eficiente de tensões de modo a evitar a tendência para a fendilhação. Esta aderência não deve ser excessiva, nem superior à resistência de tracção do suporte, para não levar à degradação do suporte. A selecção da argamassa a utilizar deve ter em conta os aspectos relativos à reversibilidade da intervenção, isto é, deve-se escolher um revestimento que possibilite a sua remoção ou alteração posterior, sem por em causa a integridade do suporte ou do próprio revestimento [1][18]. Assim, na selecção das argamassas para rebocos de substituição de edfifícios antigos não é aconselhada a opção por argamassas de cimento, ou com traço demasiado forte neste ligante, usualmente utilizadas na construção actual, dado que estas argamassas são muito pouco deformáveis e permeáveis, bem como demasiado resistentes mecânicamente, características que vão favorecer o desenvolvimento de tensões elevadas e a tendência para a fendilhação devido à elevada retracção. Uma solução correntemente adoptada, como referido anteriormente, é a utilização de argamassas bastardas, onde parte do cimento é substituída por cal [18]. Contudo, vários estudos revelam que as argamassas de cal aérea são as que apresentam maior compatibilidade com os materiais existentes em edifícios antigos. De um modo geral, espera-se que as argamassas de substituição aplicas em revestimentos de paredes satisfaçam as exigências ao nível mecânico, higrotérmicos, de protecção face à água, 17

28 durabilidade, facilidade de manutenção e que confiram também um aspecto estético aceitável aos paramentos. Em suma, são vários os factores a equacionar na selecção das argamassas para rebocos de substituição, não só os supramencionados, mas também os que se referem ao tipo de edifício, a época de construção e ao ambiente envolvente. Maria do Rosário Veiga [11][12][23][13], após estudos neste domínio, propôs alguns valores para características mecânicas e não-mecânicas a que as argamassas utilizadas em rebocos de substituição devem respeitar. Estes valores são apresentados nos Quadros 3.1 e 3.2. Quadro 3. 1 Requisitos estabelecidos para as características das argamassas de substituição características mecâncias [11][12][23][13] Uso Reboco exterior Reboco interior Características Mecânicas aos 90 dias [MPa] Rt Rc E 0,2-0,7 0,4-2, ,2-0,7 0,4-2, Aderência [MPa] 0,1-0,3 ou rotura coesiva pelo reboco Juntas 0,4-0,8 0, ,1-0,5 ou rotura coesiva pela junta Rt - Resistência à tracção; Rc - Resistência à compressão; E - Módulo de elasticidade. Quadro 3. 2 Requisitos estabelecidos para as características das argamassas de substituição características não-mecâncias [11][12][23][13] Comportamento à água Uso Ensaios clássicos C [kg/m 2.h 0,5 ] [kg/m 2.min 0,5 ] Envelhecimento artificial acelerado Comportamento aos sais Reboco exterior 12; 8 ( 1,5; 1,0) Reboco interior - Médio: degradação moderada nos ciclos água/gelo Teores reduzidos de sais solúveis. Resistência aos sais existentes na parede. Juntas 12; 8 ( 1,5; 1,0) C - coeficiente de capilaridade Nos capítulos relativos à análise de resultados, alguns destes valores serão confrontados com os obtidos nas formulações de argamassa de cal aérea estudadas, nomeadamente no que se refere às resistências mecânicas, à aderência e à absorção de água por capilaridade. 18

29 3.3 Principais anomalias em rebocos de edifícios antigos Os rebocos de edifícios antigos apresentam frequentemente diversas formas de degradação que podem ter várias origens. No entanto, as principais causas de degradação são o envelhecimento dos próprios materiais, incompatibilidade entre materiais, a presença de água e de sais solúveis [24][25][26]. Neste subcapítulo são abordadas as anomalias mais frequentes em rebocos de edifícios antigos. A acção água é um dos principais agentes que contribuem para a deterioração dos materiais de construção. A acção da água pode-se manifestar de várias formas, sendo a humidade e os ciclos de molhagem/secagem a origem de grande parte das anomalias identificadas nas argamassas de revestimento dos edifícios antigos [24][25][28]. Dado que são diversas as fontes de humidade que podem atingir os revestimentos dos edifícios antigos, o quadro seguinte apresenta os tipos de humidade encontrados mais frequentemente nos edifícios. Quadro 3. 3 Fontes de humidade mais comuns nos edifícios antigos [24][28] Tipo de humidade De obra ou construção De terreno De precipitação De condensação Devida a fenómenos de higroscopicidade Devida a causas fortuitas Causas mais prováveis Tem origem na água utilizada na execução do revestimento ou do suporte. Existência de zonas de parede em contacto com a água do solo; existência de materiais e elevada capacidade de absorção de água por capilaridade nas paredes; inexistência ou deficiente posicionamento de barreiras estanques nas paredes. Revestimentos com elevada permeabilidade à água. Ocorrência de condensações, geralmente quando a temperatura superficial das paredes em contacto com o ar húmido atinge o ponto de orvalho. Existência de sais higroscópicos no interior dos revestimentos que fixam a água em grandes quantidades, constituindo uma espécie de depósito de água, que permite a dissolução de mais sais, originando assim um fenómeno em cadeia. Humidade com origens acidentais, tais como roturas de canalizações em redes de águas e esgotos, entupimento de caleiras, algerozes, tubos de queda, corrosão de canalizações metálicas, deficiências de remates da cobertua, entre outras. A fendilhação e fissuração constituem outras formas de manifestação de anomalias encontradas frequentemente nos revestimentos dos edifícios antigos, à qual estão associadas diversas causas tais como [24][28]: retracção do reboco quando o suporte onde é aplicado tem uma rigidez superior; dilatações e contracções higrométricas, muitas vezes associadas à falta de continuidade contrutiva entre o reboco e o suporte onde está aplicado; ciclos de gelo/degelo que dão origem a variações de volume da água absorvida no interior dos poros do reboco; deficiente dosagem de ligante utilizada na formulação da argamassa; espessura inadequada do revestimento; deslocamentos do suporte, especialmente quando são provocados por assentamentos diferenciais das fundações e de outros elementos estruturais do edifício; 19

30 ciclos de cristalização/dissolução de sais contidos no suporte que, através da percolação da água, podem ser transportados para o revestimento e provocam a fendilhação do mesmo; absorção excessiva do suporte que poderá consumir grande parte da água utilizada na aplicação do reboco. As causas supramencionadas originam o aparecimento das fendas e fissuras nos rebocos e, em casos mais extremos, podem mesmo ser responsáveis pela perda de aderência ao suporte [24]. A perda de aderência pode manifestar-se por descolamento entre o reboco e o suporte, abaulamento ou ainda por destacamento da camada de reboco. São várias as causas que dão origem a este tipo de anomalia, sendo mais comum a presença de humidade, a presença de sais, as variações dimensionais do reboco, os movimentos do suporte, a elevada impermeabilidade à água do suporte, bem como a insuficiente permeabilidade ao vapor de água dos revestimentos. Estas causas também podem dar origem à perda de coesão dos rebocos e consequente desagregação [24][28]. Os materiais encontrados em edifícios antigos são frequentemente materiais porosos que favorecem a penetração e permanência de água e sais solúveis no interior das paredes, sendo a cristalização destes sais solúveis um dos principais factores responsáveis pelos danos encontrados em edifícios antigos. Este fenómeno conduz à deterioração e perda de material das soluções construtivas utilizadas, chegando por vezes a pôr em causa a própria segurança estrutural das contruções [24][25][26][27]. Embora os processos de deterioração provocados pela cristalização de sais solúveis sejam complexos, as anomalias associadas a este fenómeno são geralmente denominadas por eflorescências e criptoflorescências. As eflorescências e criptoflorescências são caracterizadas pela formação de cristais de sais, respectivamente, no exterior e interior do revestimento. São diversas as causas que contribuem para o desenvolvimento deste fenómeno, no entanto, geralmente resultam da acção simultânea de três factores: presença prolongada de humidade, existência de sais solúveis nos materiais constituintes do reboco ou do suporte e cristalização/dissolução de cal não carbonatada existente nos revestimentos ou no suporte [24]. No presente estudo, será analisado o comportamento das argamassas de cal aérea em estudo face à cristalização de cloreto de sódio, dado que este sal, apesar de não ser o que causa os danos mais graves, é encontrado frequentemente em edifícios antigos, especialmente em edifícios localizados em zonas costeiras [24][25][26][27]. Nos revestimentos de edifícios antigos é comum encontrarem-se também anomalias associadas à presença de organismos ou microorganismos vivos que, ao depositarem-se na superfície dos rebocos, contribuem para a sua degradação. Este tipo de anomalia desenvolve-se devido à presença prolongada de humidade, à falta de ventilação, à acumulação de sujidade nos revestimentos, à porosidade elevada do próprio revestimento, entre outros [24]. Apesar de existirem diversas anomalias, as supramencionadas são as identificadas mais frequentemente em rebocos de edifícios antigos. 20

31 4 Apresentação e descrição do trabalho experimental e dos métodos de ensaio 4.1 Considerações gerais Neste estudo são analisadas as características de duas argamassas de cal aérea de uso frequente, formuladas com base em cal hidratada em pó e cal em pasta, de modo a se avaliar o seu potencial desempenho como argamassas para rebocos de substituição em edifícios antigos. Atendendo à importância da avaliação do estado de conservação dos rebocos, e da necessidade da sua susbtituição, este estudo pretende também contribuir para a avaliação da aplicabilidade da utilização de algumas técnicas de ensaio in situ neste domínio. Com base nestes objectivos, as características das argamassas são avaliadas em provetes prismáticos e através da sua aplicação como camadas de revestimento de tijolos. Os provetes prismáticos correspondem à prática adoptada para o estudo em laboratório de argamassas, nomeadamente para avaliação de características mecânicas e físicas. A avaliação das argamassas como camada de revestimento em tijolos cerâmicos procurou transpôr para laboratório uma das aplicações mais correntes das argamassas em obra, isto é, moldaram-se provetes simulando as argamassas como camada de reboco. Presentemente, existem diversos documentos normativos e especificações para caracterização de argamassas e avaliação das suas propriedades. No entanto, na sua maioria foram estabelecidos tendo em atenção argamassas de ligantes hidráulicos, especialmente o cimento, sendo necessário fazer adaptações quando se tratam de outros ligantes, como é o caso deste estudo no qual se utiliza a cal aérea. O presente capítulo apresenta e descreve as metodologias e procedimentos de ensaio utilizados para avaliação das propriedades das argamassas de cal aérea estudadas. 21

32 4.2 Descrição do plano de ensaios Descrição geral No presente estudo são avaliadas as características de duas argamassas de cal áerea com o mesmo traço volumétrico (1:3), que diferem apenas no tipo de ligante para possibilitar a avaliação da eventual influência deste constituinte no desempenho da argamassa. Deste modo, foram formuladas duas argamassas de cal aérea, uma com base em cal hidratada em pó e outra com cal em pasta. Refira-se também que, na formulação das argamassas foram utilizadas duas areias em igual proporção (1;1,5;1,5), areia amarela e areia de rio. As areias utilizadas na produção das argamassas foram previamente secas em estufa a 100 ± 5 ºC, durante 48 horas. A primeira fase do estudo consistiu na caracterização dos materiais constituintes das argamassas, no que se refere à determinação da análise granulométrica das areias e da baridade das areias e dos ligantes, ao que se seguiu a produção das argamassas. Todos os provetes de cada formulação de argamassa estudada foram obtidos em dois dias de produção, num ambiente à temperatura de 18 ± 2 ºC. Nestes dias foram moldados provetes prismáticos (16x4x4 cm), preenchidas calhas metálicas com argamassa e foram aplicadas as argamassas como camada de resvestimento de tijolos cerâmicos. Após a produção e preparação, os provetes foram colocados numa sala condicionada à temperatura de 20 ± 2 ºC e humidade relativa de 50 ± 5 %, até à desmoldagem, de modo a garantir condições de cura seca iguais para todas as situações em análise. Os provetes foram desmoldados ao fim de 7 dias e foram conservados no mesmo ambiente da sala condicionada até à realização dos ensaios de caracterização no estado endurecido, correspodentes às várias idades seleccionadas para o estudo da evolução do desempenho, isto é, aos 14, 21, 28, 60 e 90 dias. Por fim, refira-se que estes ensaios foram realizados nas mesmas condições ambientais em que os provetes foram produzidos Formulações estudadas A pesquisa bibliográfica efectuada revelou que o traço volumétrico 1:3 (consultar ANEXO A 2) é de utilização frequente na formulação de argamassas de cal aérea utilizadas como camadas de reboco, facto que justificou o estudo de argamassas com este traço no presente trabalho. No que se refere à formulação das argamassas estudadas, é de referir novamente que em ambas as argamassas foram utilizadas duas areias, uma areia de rio e uma areia amarela, misturadas em igual proporção, e que uma das argamassas recorreu à utilização de cal em pó e outra a cal em pasta. 22

33 Com o objectivo de reduzir a variabilidade das argamassas devidas à sua produção, os traços volumétricos foram convertidos em traços em massa e todas as amassaduras efectuadas foram obtidas considerando os traços em massa obtidos. A quantidade de água utilizada em ambas as formulações estudadas foi obtida através de estudos preliminares que consistiram na produção de argamassas com diferentes quantidades de água, por forma a seleccionar aquelas que permitiram obter uma consistência por espalhamento de 65 ± 5 %. A cal em pasta utilizada resultou da extinção, em laboratório, de cal aérea viva, e foi utilizada decorrido um 1 mês da extinção. A extinção foi obtida por imersão em água. Na altura, havia a possibilidade de utilizar uma cal extinta mais recentemente, no entanto optou-se pela se encontrava extinta há mais tempo, dado que o incremento deste período geralmente é apontado como sendo responsável por certas características na cal e argamassas com ela produzidas, nomeadamente maior superfície específica, melhor trabalhabilidade e capacidade de retenção de água das argamassas [3][6][29]. É de salientar que a cal viva utilizada corresponde a um produto comercial de marca branca (ANEXO A 1). A cal em pasta, quando misturada com areia, dá origem a argamassas geralmente com elevada plasticidade, dada a facilidade de interligação da pasta de cal e os grãos de areia, aspecto que incrementa as condições de aderência ao suporte. A cal hidratada em pó utilizada foi da classe CL 90 e de origem nacional (ANEXO A 1). Optou-se por utilizar esta cal porque apresenta uma maior exequibilidade no que concerne à sua aplicação em obra relativamente à cal em pasta, e à sua maior disponibilidade no mercado. A cal em pasta, por conter água, é mais difícil de armazenar em local apropriado e de transportar devido ao seu peso, aspectos que justificam o seu preço mais elevado. Apesar de vários autores considerarem que a cal em pasta apresenta melhores características do que a cal em pó, estas últimas são de utilização mais frequente. Um dos riscos da utilização da cal em pó é o desenvolvimento mais rápido do processo de carbonatação, quando o material não se encontra devidamente armazenado, ao contrário do que ocorre com a cal em pasta que por ter água em excesso não permite o contacto directo com o ar e retarda este processo. A carbonatação da cal em pó, quando armazenada em condições deficientes, pode atingir 25% do material [29]. Sendo relativamente frequente o recurso a mistura de areia amarela com areia de rio em argamassas de reboco, optou-se no estudo por formular as argamassas com areias desta proveniência. A areia de rio é constituída por grãos arredondados, o que contribui positivamente para a trabalhabilidade, enquanto que a areia amarela é mais angulosa e contribui para a melhoria da compacidade. A areia amarela contém geralmente argila, aspecto que deve ser considerado evitando a sua dosagem em excesso devido ao aumento da tendência à fissuração. Em todas as amassaduras, as areias utilizadas foram previamente secas em estufa, a 100 ± 5 ºC, durante 48 horas, com o objectivo de reduzir a influência do teor em água das areias. 23

34 Na Fig encontram-se os materiais constituintes de uma das formulações. Fig Materiais constituintes da formulação da argamassa de cal em pó Plano de ensaios Em provetes prismáticos O plano de ensaios foi estabelecido de modo a reduzir a variabilidade inerente a estes estudos, nomeadamente no que se refere à produção de argamassas, preparação, desmoldagem e cura dos provetes e à realização dos ensaios estabelecidos às idades pré-determinadas. A caracterização das argamassas efectuada em provetes prismáticos inclui os seguintes ensaios: determinação da velocidade de ultra-sons, resistência à compressão e à flexão, determinação da profundidade de carbonatação, absorção de água por capilaridade, determinação do teor em água às 48 horas, caracterização da secagem e face à cristalização de sais. Para a concretização do plano de ensaios estabelecido a ser desenvolvido sobre provetes prismáticos (16x4x4 cm), procedeu-se à preparação do número de provetes necessário para garantir a caracterização das argamassas em 4 dias de produção (dois dias para cada formulação), nos quais se efectuaram um total de 22 amassaduras, de onde resultaram 6 provetes por cada amassadura. Após cada amassadura, procedeu-se à avaliação das características das argamassas no estado fresco através da determinação da consistência por espalhamento, da retenção de água, da massa volúmica e do volume de vazios. Para a produção das argamassas utilizou-se uma misturadora mecânica, de modo a garantir condições normalizadas para a produção das amassaduras. No que diz respeito à velocidade utilizada na misturadora para a obtenção das argamassas, utilizou-se uma misturadora que durante o processo executou duas velocidades de rotação diferentes, Fig

35 Fig Produção das argamassas Depois de se efectuarem as amassaduras e os ensaios de caracterização das argamassas no estado fresco, procedeu-se à prepação e moldagem dos provetes através de compactação mecânica, Fig Fig Moldagem e compactação mecânica Imediatamente após moldagem dos provetes, os moldes foram colocados numa sala condicionada e, ao fim de 7 dias, foram desmoldados. Os provetes permaneceram na sala condicionada até à data dos ensaios de caracterização das argamassas no estado endurecido. A caracterização das argamassas no estado endurecido foi efectuada sobre um número variável de provetes, definidos em função da caracterização utilizada. A determinação da velocidade de ultra-sons e da resistência mecânica à flexão foram efectuadas em 6 provetes por cada idade e sobre os mesmos provetes. Dos 6 provetes prismáticos utilizados anteriormente resultam, do ensaio à flexão, 12 meios provetes que foram objecto de determinação da espessura carbonatada e de avaliação da resistência à compressão. Na caracterização de idades mais avançadas (a partir dos 90 dias), das 12 metades que resultam do ensaio à flexão, 6 metades foram utilizadas para a determinação da espessura carbonatada e resistência à compressão e as restantes foram sujeitas ao ensaio de cristalização de sais. No que diz respeito à determinação da absorção de água por capilaridade foram utilizados 2 provetes por cada idade, e na determinação do teor em água um provete por idade. Na 25

36 caracterização de idades mais avançadas, a partir dos 90 dias, estes 3 provetes foram também utilizados em ensaios de cristalização de sais Em calhas metálicas Com o objectivo de avaliar qualitativamente a retracção das argamassas, procedeu-se à preparação de 1 provete por argamassa correspondente à moldagem das argamassas em calhas metálicas. A preparação destes provetes consistiu na colocação da argamassa ao longo da calha, Fig. 4. 4, e, com o auxílio de uma colher de pedreiro, procedeu-se ao espalhamento e ao aperto da argamassa ao longo da calha. Etses provetes, imediatamente após a sua preparação, foram mantidos em sala condicionada a 20 ± 2 ºC e humidade relativa a 50 ± 5 %. Fig Preparação das calhas metálicas Em tijolos Para a simulação das argamassas como camadas de reboco, as argamassas foram aplicadas em tijolos cerâmicos (30x20x11 cm), tendo-se procedido à preparação de 2 tijolos por argamassa estudada. Antes da aplicação das argamassas, os tijolos foram mantidos imersos em água durante 3 horas de modo a evitar a absorção de água, por parte dos tijolos, proveniente das argamassas. Na preparação destes provetes, procedeu-se ao aperto da argamassa com auxílio de uma colher de pedreiro de modo a garantir a aderência e incrementar a compacidade, Fig Fig Aplicação de argamassa em tijolos cerâmicos 26

37 Optou-se por uma espessura de 2 cm para a camada de argamassa aplicada nos tijolos, tendo em atenção que vários autores referem esta espessura como a mínima para que a argamassa desempenhe bem a sua função de revestimento e protecção do suporte [1][2][9]. A adopção de menores espessuras reduz a tendência para a fissuração, uma vez que se procede à aplicação de menor quantidade de argamassa o que origina uma secagem mais uniforme e menor retracção, bem como contribui favorávelmente para a aderência dado que há uma menor propensão para a argamassa descolar do suporte. Na preparação destes provetes, com o objectivo de garantir a aplicação de uma espessura constante e facilitar o aperto da argamassa, foram utilizados moldes de madeira especificamente preparados para a preparação deste tipo de provetes. O acabamento final da superfície da argamassa foi efectuado à talocha. Para a preparação destes provetes foi efectuada uma amassadura específica para este efeito, com o objectivo de reduzir a variabilidade dos resultados inerentes à sua caracterização. À semelhança dos restante provetes produzidos, estes provetes foram mantidos em ambiente condicionado imediatamente após a sua produção e ali permaneceram até aos dias de ensaio. Estes provetes, que no presente trabalho se designam simplificadamente por tijolos, foram preparados com o objectivo de serem caracterizados, às idades 14, 21, 28, 60 e 90 dias, em termos de velocidade de ultra-sons e absorção de água sob baixa pressão. A opção de preparar 2 tijolos por cada argamassa estudada fcou a dever-se ao facto de se pretender garantir que os ensaios de determinação da velocidade de ultra-sons e de absorção de água fossem realizados em provetes diferentes. 27

38 4.3 Caracterização dos materiais constituintes Caracterização dos agregados Análise granulométrica A análise granulométrica dos agregados foi efectuada segundo o procedimento da norma NP 1379 [30], na qual se utiliza uma série de peneiros de aberturas normalizadas, colocados uns em cima dos outros por ordem crescente de abertura da malha. A série utilizada foi a seguinte: 0,074; 0,149; 0,297; 0,59; 1,19; 2,38; 4,76; 6,35 [mm]. Após a secagem em estufa dos agregados, à temperatura de 100 ± 5 ºC, a amostra é sucessivamente peneirada nos vários peneiros começando a peneiração pelo peneiro de maior abertura. Durante o processo de peneiração procede-se à avaliação da massa da amostra que fica retida em cada peneiro. Para cada uma das areias utilizadas procedeu-se à determinação da sua curva granulométrica, máxima e mínima dimensão do agregado e módulo de finura. A máxima dimensão do agregado corresponde à menor abertura do peneiro, da série de peneiros, através da qual passa pelo menos 90 % da massa do agregado; ao passo que a mínima dimensão do agregado corresponde à maior abertura do peneiro através do qual não passa mais do que 5 % da massa do agregado. O módulo de finura é dado pela soma das percentagens acumuladas em todos os peneiros da série normalizada dividido por Baridade A determinação da baridade dos agregados foi efectuada adoptando três procedimentos diferentes. A determinação da baridade com e sem compactação segundo a NP 955:1973 [31] e a determinação da baridade obtida através do preenchimento do recipiente de uma só vez (designada no presente trabalho por baridade 1), procurando reproduzir a prática corrente am obra. No procedimento com compactação segundo a norma encheu-se um recipiente de 1 litro, de massa conhecida, em 3 camadas horizontais, compactando cada uma delas 25 vezes com o auxílio de um varão de compactação. A compactação de cada camada é feita de modo a que o varão, ao penetrar verticalmente no agregado, não atinja a camada inferior. Uma vez cheio, rasouse o recipente pelo plano da boca e pesou-se o conjunto numa balança com precisão 0,01 g. No segundo procedimento, encheu-se o recipiente com uma colher, de modo a deixar o agregado cair de uma altura inferior a 5 cm em relação à boca do recipiente. Depois de se completar o 28

39 enchimento do recipiente, nivelou-se a superfície do agregado pela boca do recipiente e pesou-se o conjunto. No caso do último procedimento, após o preenchimento de uma só vez do recipiente com o agregado, este foi rasado e a sua massa avaliada. A baridade foi calculada pela diferença entre a massa do conjunto, m 2, e a massa do recipiente vazio, m 1, dividida pelo volume do recipiente, V. m- m = [kg/m 3 ] (4.1) V 2 1 Baridade Caracterização dos ligantes Baridade O procedimento adoptado para a determinação da baridade dos ligantes foi idêntico ao procedimento que procura reproduzir as condições de obra descrito no ponto referente aos agregados (Baridade 1). Como se pode observar pela Fig. 4. 6, encheu-se o recipiente de 1 litro de uma só vez, rasou-se a cal pelo nível da boca do recipiente e pesou-se o conjunto. Fig Avaliação da baridade dos ligantes Estimativa da quantidade de ligante presente na cal em pasta Como foi referido anteriormente, as argamassas estudadas apresentam o mesmo traço volumétrico e foram definidas com o objectivo de possuirem consistência semelhantes (65 ± 5 %), muito embora sejam obtidas com ligantes que se apresentam sob formas diferentes. Procurou-se então avaliar o teor em hidróxido de cálcio presente na cal em pasta utilizada através de um procedimento baseado no artigo The maturation time factor in lime putty quality [32] para se obter uma estimativa da quantidade de ligante presente na pasta. Para tal, colocou-se aproximadamente 1 kg de cal em pasta num pirex (35x23,5 cm), cuja massa foi previamente avaliada. Seguidamente, colocou-se o conjunto na estufa a 60 ºC. No artigo onde 29

40 se encontrou referência a este procedimento a temperatura utilizada foi de 40 ºC, no entanto, por algumas restrições na utilização do equipamento não foi possível utilizar a mesma temperatura. Após 48 horas, procedeu-se à avaliação da massa do conjunto e voltou-se a colocar na estufa. Este procedimento foi repetido até se atingir massa constante. Com estes valores e com a massa inicial estimou-se a quantidade de ligante presente na cal em pasta. A quantidade de ligante, Q.L., foi avalida através da variação de massa determinada pela expressão seguinte, onde m i corresponde à massa inicial e m f à massa final após secagem. m- m = [%] (4.2) m i f Q.L Caracterização das argamassas no estado fresco i Avaliação da consistência A caracterização da consistência das argamassas foi avaliada através do ensaio de espalhamento, cujo procedimento é semelhante ao descrito na norma EN [33]. Este ensaio foi realizado logo após a produção das argamassas. Este ensaio consiste no enchimento de um molde tronco-cónico com a argamassa fresca até cerca de metade da sua capacidade e, utilizando um varão de compactação com 15 mm de diâmetro, procedeu-se à compactação da argamassa por 25 vezes. Em seguida, procedeu-se ao preenchimento do molde e à sua compactação novamente com 25 pancadas. O material é então rasado pelo nível do molde, retirando o excesso que eventualmente se encontre no prato onde está posicionado. Retira-se o molde com cuidado, e submete-se a amostra à acção de 25 pancadas que devem ser aplicadas em 15 segundos. Na Fig apresenta-se uma sequência fotográfica deste procedimento. Fig Avaliação da consistência 30

41 O espalhamento é expresso pela diferença entre a média de três diâmetros (D méd em mm) correspondentes ao espalhamento registado pela amostra de argamassa, e o diâmetro inicial do provete de argamassa (100 mm), de modo a se obter um espalhamento expresso em percentagem Retenção de água D = [%] (4.3) 100 méd Espalhamento 100 O procedimento utilizado no ensaio de retenção de água, baseado na pren [34], consistiu na utilização de moldes cerâmicos, com 8 a 9 cm de diâmetro de base e 4 a 3 cm de altura respectivamente, preenchidos com argamassa fresca e, em seguida, a sua massa foi avaliada numa balança com precisão 0,01 g. Colocaram-se então 2 camadas finas de gaze e 8 quadrados (10x10 cm) de papel de filtro sobre a superfície do recipiente cheio com argamassa, e o conjunto foi coberto com uma placa de vidro. As duas camadas de gaze foram utilizadas com o objectivo de evitar a acumulação de argamassa fresca aderente ao primeiro papel de filtro. Seguidamente inverteu-se o conjunto e colocou-se um peso (2 kg) por cima durante 5 minutos. Ao fim deste período, os papéis de filtro foram retirados e a massa do recipiente com argamassa avaliada. De seguida apresenta-se uma sequência fotográfica deste procedimento. Fig Avaliação da retenção de água Assim, sabendo a massa dos papéis de filtro e dos constituintes da argamassa foi possível avaliar a quantidade de água colocada no molde e a retenção de água. A massa de água, m a, utilizada na argamassa colocada no molde é determinada pela expressão seguinte: 31

42 m a a g (mc m) v = n c+ a i=1 i g [g] (4.4) Onde, a g massa de água utilizada na amassadura [g]; m c massa do molde cheio com argamassa [g]; m v massa do molde vazio [g]; c i massa de cada um dos restantes constituintes da argamassa [g]. A percentagem de água retida, R, é dada pela expressão: m- (m- m) = [%] (4.5) m a h f R 100 a Em que, m a massa de água utilizada na argamassa colocada no molde [g]; m h massa do conjunto das 8 folhas de papel de filtro húmidas [g]; m f massa do conjunto das 8 folhas de papel de filtro secas [g] Massa volúmica aparente e estimativa do volume de vazios A determinação da massa volúmica das argamassas no estado fresco baseou-se no estabelecido na norma NP EN :2002 [35], adaptada às argamassas, e foi efectuada pouco depois da execução das argamassas. Este ensaio consiste no preenchimento de um recipiente (com a capacidade de 1 litro e massa conhecida) com argamassa em 3 camadas horizontais, compactando cada uma das camadas 15 vezes com o auxílio de um varão de compactação. Seguidamente, rasa-se a argamassa ao nível da superfície do molde e pesa-se o conjunto. A massa volúmica, M.V. Aparente, é então a diferença entre massa do conjunto, m c, e a massa do recipiente vazio, m v, a dividir pelo volume do recipiente, V. M.V.Aparente m- m c v = [kg/m 3 ] (4.6) Quanto à estimativa do volume de vazios, é obtida através do mesmo procedimento utilizado para determinar a massa volúmica aparente. Este volume de vazios é então calculado pela relação entre o volume da argamassa e o somatório do volume dos constituintes da mesma, da seguinte forma: V 32

43 Vconstituint es [% ] (4.7) Vargamassa Vvazios = 100 V argamassa 4.5 Caracterização das argamassas no estado endurecido Avaliação das características mecânicas Determinação da resistência mecânica à flexão e à compressão Para a realização destes ensaios retiraram-se os provetes da sala condicionada cerca de 15 minutos antes do início. Os procedimentos utlizados na avaliação de resistência mecânica tiveram por base o estabelecido na norma EN :1999 [36]. Fig Máquina de ensaio utilizada para a caracterização mecânica das argamassas Na determinação da resistência à flexão foram ensaiados 6 provetes para cada idade. Cada provete foi colocado na máquina, centrado e com o eixo longitudinal perpendicular ao dos apoios, e desceu-se o cutelo da máquina até que estivesse em contacto com a face superior do provete, como se pode ver na Fig Seguidamente, foram aplicadas forças gradualmente crescentes até que se desse a rotura do provete, e registou-se a respectiva força de rotura. A tensão de rotura à flexão é dada por um quociente que relaciona a carga máxima, F f máx [N], e a distância entre os apoios, L [mm], com as dimensões laterais do provete, perpendicular, b [mm], e paralela, h [mm], ao sentido da carga aplicada, da seguinte forma: f 3F máx.l σ flexão = [MPa] (4.8) 2 2b.h 33

44 Sendo que a tensão de rotura à flexão de cada provete é calculada com aproximação às centésimas, e o valor da tensão de rotura à flexão correspondente à idade em consideração é dado pela média dos valores obtidos em cada provete, arredondado às décimas. Fig Determinação da resistência à flexão Este ensaio de determinação da resistência à flexão foi realizado posteriormente ao ensaio de determinação da velocidade de ultra-sons. Quanto ao ensaio de determinação da resistência à compressão, este foi realizado sobre os meios provetes resultantes do ensaio de flexão. Para tal, a metade dos provetes foram centrados entre os pratos inferior e superior da máquina, Fig Aplicaram-se forças gradualmente crescentes até que se atingisse a rotura, registando o respectivo valor da força. Fig Determinação da resistência à compressão Assim, a tensão de rotura é dada pelo quociente entre a carga máxima, F c máx [N], e a área da secção transversal onde foi aplicada a força, A c [mm 2 ]: c F máx σ compressão = [MPa] (4.9) A c 34

45 Tal como para a flexão, a tensão de rotura à compressão de cada provete é calculada com aproximação às centésimas, ao passo que o valor da tensão de rotura correspondente à idade em consideração é dado pela média dos valores obtidos em cada provete, arredondado às décimas. Refira-se que antes da realização do ensaio de compressão procedeu-se à determinação da espessura carbonatada nas metades dos provetes Determinação da velocidade de ultra-sons Neste ensaio foi utilizado um aparelho (marca PUNDIT, Fig ) de medição do tempo de propagação das ondas através dos provetes. Em todos os ensaios realizados procurou-se melhorar o contacto entre os provetes e os transdutores através da interposição de material de contacto.. Fig Aparelho de medição de ultra-sons A velocidade de propagação de ultra-sons foi avaliada, para cada idade em estudo, nos 6 provetes que foram submetidos à avaliação da resistência à flexão. A velocidade de propagação de ultra-sons nos provetes prismáticos foi avaliada de forma directa, através do posicionamento dos transdutores no topo dos provetes, Fig , e no registo do tempo que a onda demorou a percorrer o comprimento do provete (16 cm). Fig Determinação da velocidade de ultra-sons nos provetes prismáticos Nos tijolos a determinação da velocidade de ultra-sons foi realizada de forma indirecta, isto é, os transdutores foram posicionados à superfície da camada de argamassa tendo-se variado a 35

46 distância entre o emissor e o receptor ao longo de dois perfis, definidos segundo duas das maiores dimensões dos tijolos como se pode ver na Fig Fig Determinação da velocidade de ultra-sons nos tijolos Em qualquer dos procedimentos de ensaio, o cálculo da velocidade obriga ao registo da distância entre os dois transdutores, emissor e receptor, e do tempo de percurso da onda registado no aparelho, sendo a velocidade calculada através do quociente da distância pelo tempo de percurso Avaliação das características físicas Determinação da absorção de água por capilaridade O ensaio de determinação da absorção de água por capilaridade consistiu numa adaptação dos procedimentos descritos na norma EN [37] e foi efectuado em 2 provetes prismáticos para cada idade. Antes de se dar início a este ensaio, os provetes foram secos em estufa (60 ± 5 ºC) até massa constante, seguindo-se o seu arrefecimento e conservação em exsicador até ensaio. Para as argamassas em estudo, a massa constante foi atingida ao fim de 3 dias. Os provetes foram posicionados ao alto num tabuleiro sobre pequenos roletes de vidro. Em seguida, procedeu-se à colocação de água no tabuleiro de forma a garantir que o seu nível atingisse uma altura aproximada de 2 mm acima da face inferior do provete. O conjunto, tabuleiro e provetes, foi coberto de modo a evitar a evaporação da água durante o ensaio. Na Fig é possível observar o esquema de montagem deste ensaio. 36

47 Fig Ensaio de absorção de água por capilaridade Durante o ensaio, procedeu-se ao registo da massa de água dos provetes e da altura da franja líquida nos seguintes instantes: 5min, 10min, 15min, 30min, 60min, 90min, 120min, 180min, 6h, 24h, 48h e 72h após o início do ensaio Determinação da absorção de água sob baixa pressão A avaliação das características de absorção de água das argamassas aplicadas nos tijolos foi efectuada através da determinação da absorção de água sob baixa pressão pelo método do cachimbo, RILEM [38]. Neste ensaio são utilizados tubos de vidro graduados em forma de cachimbo, com uma capacidade de 4ml, que são posicionados à superfície do revestimento, como se pode observar na Fig A secção da superfície em contacto com a água possiu um diâmetro de 27 mm. Fig Ensaio de absorção de água sob baixa pressão Após o posicionamento do cachimbo, procede-se ao seu enchimento com 4 ml de água e em seguida à avaliação da quantidade de água absorvida em determinados instantes. A determinação dos intervalos de tempo para registo da absorção foi estabelecida através de ensaios preliminares. Uma vez que as argamassas em ensaio revelam elevada capacidade de absorção, procedeu-se ao registo da quantidade de água absorvida ao fim de 15 e 30 segundos 37

48 do início do ensaio, e em seguida de 30 em 30 segundos até se registar a absorção dos 4 ml de água, registando-se também este instante. Com o objectivo de evitar a influência da molhagem da argamassa no desenvolvimento do endurecimento, este ensaio foi sempre efectuado, às várias idades, em áreas diferentes do provete Determinação do teor em água às 48 horas A determinação do teor em água às 48 horas baseou-se na especificação E 394 do LNEC [39] e foi efectuado para cada idade sobre 1 provete. Tal como para o ensaio de capilaridade, este ensaio foi realizado em provetes prismáticos, que foram previamente secos em estufa, a 60 ± 5 ºC, durante 3 dias, e arrefecidos em exsicador durante 1 dia. Após este período, procedeu-se ao registo da massa seca dos provetes e à sua imersão em água onde permaneceram durante 48h, Fig Findo este período, os provetes foram retirados da água, limpos com um pano húmido e a sua massa avaliada. Fig Determinação do teor em água às 48 horas O teor em água, W 48h, é expresso pela diferença entre a massa do provete húmido, m 48h, e seco, m seca, dividida pela massa do provete seco. m - m = [%] (4.10) 48h seca W 48h 100 mseca 38

49 Avaliação da cinética de secagem A montagem adoptada para a avaliação da cinética de secagem foi baseada em [1][27] e vem na sequência do trabalho de investigação que tem sido desenvolvido pelo grupo de Materiais de Construção, nomeadamente no âmbito da Tese de Mestrado da Engª Marta Malva [41]. O ensaio de secagem foi efectuado sobre meios provetes provenientes do ensaio de flexão (4 meios provetes no caso da formulação da argamassa de cal em pasta e 5 no caso da argamassa de cal em pó) aos 90 dias de idade, cujas 4 faces laterais foram impermeabilizadas com recurso a uma resina epoxi (Sikadur 32 N [42]). Esta resina revelou-se adequada dado que não escorre quando aplicada, é impermeável a líquidos e vapor de água, não é afectada pela humidade e endurece sem retrair. Antes da aplicação da resina, a superfície de rotura do provete foi regularizada com o auxílio de uma lixa relativamente fina e as partículas soltas retiradas. A resina foi aplicada nas faces laterais dos provetes em duas camadas finas, desfazadas de 24 horas, isto é, deixando-se a resina secar sempre durante 24 horas. Após a secagem da última camada de resina, os provetes foram colocados em estufa a 60 ± 5 ºC, durante 72h. Após registo da massa seca dos provetes, procedeu-se à imersão em água durante 48 horas, ao que se seguiu o registo da massa do provete e isolamento de uma das suas faces, Fig , de modo a garantir que a evaporação tivesse lugar de forma unidireccional através de 1 das faces do provete. Fig Avaliação da cinética de secagem Procedeu-se à avaliação da massa dos provetes numa balança com precisão 0,01 g até que se atingisse massa constante. Refira-se que no caso das argamassas em estudo, a massa constante foi atingida ao fim de 25 dias de ensaio. Para cada provete submetido ao ensaio de secagem procedeu-se ao traçado da curva de secagem, Fig , ao cálculo do índice de secagem, I.S., e da taxa inicial de secagem. 39

50 Fig Exemplo de curva de secagem A curva de secagem corresponde à representação gráfica da evolução do teor em água do provete, W i, ao longo do tempo, t i,. m- m = [%] (4.11) i seca W i 100 mseca Sendo: m i massa do provete registada ao fim do tempo i [g]; m seca massa do provete seco em estufa [g]. O índice de secagem, I.S., foi determinado com base nas curvas de secagem através da seguinte expressão: tf f(w t i ) dt 0 I.S. = (4.12) W t 0 f t f tempo final do ensaio [h]; W 0 quantidade de água inicial, expressa em percentagem relativamente à massa seca [%]; f(w i ) quantidade de água no interior do provete em função do tempo, expressa em percentagem relativamente à massa seca. Com o objectivo de avaliar as alterações da cinética de secagem das argamassas quando se processa a evaporação de uma solução salina em vez de água, procedeu-se também à avaliação da cinética de secagem em provetes saturados por imersão, durante 48 h, em solução de cloreto de sódio (com concentração de 15%). Esta caracterização foi efectuada sobre os mesmos provetes que foram submetidos ao ensaio de secagem com água. Refira-se ainda que todos os 40

51 ensaios de secagem foram realizados num ambiente com 20 ± 2 ºC e 50 ± 5% de humidade relativa Outras características Determinação da profundidade de carbonatação A avaliação da espessura carbonatada foi efectuada imediatamente após o ensaio de resistência à flexão sobre as superfícies de rotura das metades dos provetes prismáticos obtidas. Estas superfícies de rotura foram pulverizadas com uma solução de fenolftaleína a 0,2% de concentração. Refira-se que inicialmente foi utilizada uma solução a 1%, mas verificou-se que esta concentração era muito elevada para as argamassas de cal, então optou-se por utilizar uma concentração menor. Uma vez que o processo de carbonatação leva à redução do ph da argamassa que se manifesta por uma alteração do indicador de fenolftaleína, regista-se então uma alteração de cor entre as zonas carbonatadas e não carbonatadas. Procedeu-se então à medição, no meio das 4 arestas dos provetes, da distância compreendida pela superfície do provete e a frente de carbonatação, isto é, até ao limite da redução de alcalinidade do material, indicada pela uma mudança de cor da solução, Fig Determinou-se a espessura carbonatada pela média das medidas dos valores obtidos em cada aresta. Fig Avaliação da carbonatação Avaliação qualitativa da retracção O procedimento para avaliação qualitativa da retracção das argamassas consistiu em colocar argamassa e, com o auxílio de uma colher de pedreiro, proceder ao seu espalhamento ao longo de uma calha metálica como se pode ver na figura seguinte. 41

52 Fig Avaliação qualitativa da retracção É difícil avaliar com rigor a retracção das argamassas devido à sua complexidade e à multiplicidade de factores que a influenciam, no entanto este procedimento permite avaliar qualitativamente o desenvolvimento da fendilhação e as variações dimensionais mais significativas das argamassas, especialmente na zona dos topos da calha Comportamento face à cristalização de sais As montagens adoptadas neste trabalho resultam do trabalho de investigação que tem sido desenvolvido pelo grupo de Materiais de Construção no âmbito do estudo do comportamento de de argamassas face à cristalização de sais [27], nomeadamente no desenvolvimento da Tese de Mestrado da Engª Marta Malva [41]. Os ensaios foram realizados num ambiente com 20 ± 2 ºC e 50 ± 5% de humidade relativa. Para analisar o potencial comportamento das argamassas face à cristalização de sais foram realizadas duas montagens de ensaio (I e II), Fig , sendo que ambas utilizaram uma solução de cloreto de sódio com uma concentração de 15%. Estes ensaios foram realizados para avaliar o comportamento relativo das duas formulações estudadas quando estas atingiram os 90 dias de idade. A utilização de duas montagens para o estudo do comportamento das argamassas face à cristalização de sais tem como objectivo contribuir para a definição de uma proposta de ensaio de cristalização de sais para avaliar a potencial durabilidade das argamassas face a este fenómeno de degradação. 42

53 Fig Ensaio de cristalização de sais montagem I e montagem II, respectivamente Os provetes utilizados na montagem I foram os provetes provenientes do ensaio de secagem, isto é, 4 meios provetes no caso da formulação da argamassa de cal em pasta e 5 no caso da argamassa de cal em pó, cujas 4 faces laterais foram impermeabilizadas com recurso a uma resina epoxi (Sikadur 32 N [42]). Uma vez terminados os ciclos de cristalização/dissolução, a variação de massa dos provetes é avaliada e, de seguida, os provetes são sujeitos a um ensaio de absorção de água por capilaridade, semelhante ao descrito no ponto A montagem II do ensaio de cristalização de sais, Fig , foi baseada no ensaio descrito por Charles Selwitz e Eric Dowhne [43] e nos resultados já obtidos no âmbitos do desenvolvimento da Tese de Mestrado da Engª Marta Malva [41]. Em cada ensaio realizado adoptando esta montagem foram utilizados 3 provetes prismáticos cuja absorção de água por capilaridade foi previamente avaliada aos 90 dias de idade. Os provetes foram previamente secos em estufa, a 60 ± 5 ºC, durante 72 horas. Os provetes foram posicionados ao alto em taças de vidro (9 cm de diâmetro e 2,5 cm de altura) no interior dos quais foi introduzida a solução salina e a sua evaporação impedida devido à aplicação de parafina à sua superfície. A quantidade de solução utilizada (Q 1 ) foi estabelecida tendo em atenção as características das argamassas em estudo no que se refere à absorção de água por capilaridade, de modo a que a franja de solução ficasse sensivelmente a metade da altura do provete e assim procurar desencadear a ocorrência da cristalização a meia altura do provete. Nos ensaios realizados, de acordo com a montagem II, foi garantida a possibilidade de repor solução/água periodicamente sem a necessidade de interferir na montagem efectuada, Fig Durante a 1ª fase do ensaio, Quadro 4. 1, procedeu-se regularmente à adição de solução salina (Q 1 ), enquanto que na 2ª fase passou-se a adicionar periodicamente água destilada em substituição da solução salina com o objectivo de procurar movimentar os sais presentes. Deste modo, a montagem II apresentou duas fases de ensaio: a primeira fase decorreu nas duas primeiras semanas de ensaio, na qual se efectuaram vários ciclos que corresponderam à adição de solução, seguida de 2 dias de secagem; a segunda fase, teve início duas semanas após o 43

54 início do ensaio, e os ciclos utilizados corresponderam à adição de água destilada, seguida de 7 dias de secagem. A evolução da degradação desencadeada pela cristalização de sais foi monitorizada de forma regular através da observação visual dos provetes e, no final do ensaio, através da avaliação da variação de massa, da absorção de água por capilaridade e do teor em água dos provetes em ensaio, após a sua dessalinização. O Quadro 4. 1 apresenta, de forma resumida, os ensaios de cristalização de sais correspondentes às montagens I e II. Quadro 4. 1 Ensaios de cristalização de sais Montagem Ambiente Provetes prismáticos Ciclo 4x4x8 [cm] Nº de ciclos realizados Características utilizadas para avaliar a degradação I Temperatura: 20 ± 2 ºC faces laterais impermeabilizadas 4 provetes CaP (90 dias) 5 provetes CaH (90 dias) Imersão em solução salina durante 48 h e secagem dos provetes durante 600 h 3 Aspecto visual Variação de massa Humidade relativa: 50 ± 5 % 4x4x16 [cm] 1ª fase do ensaio: 1º ao 7º ciclo 7 Aspecto visual Variação de massa II 3 provetes CaP (90 dias) 3 provetes CaH (90 dias) 2ª fase do ensaio: 8º ao 22º ciclo 15 Absorção de água por capilaridade Teor em água às 48 h É de salientar que, para que se pudesse avaliar a evolução da degradação desencadeada pela cristalização de sais, os provetes de ambas as montagens foram dessalinizados antes de se efectuar a avaliação da variação de massa e os ensaios supracitados. A dessalinização foi efectuada por imersão em água. Nas primeiras 2 semanas os provetes foram colocados, por tipo argamassa e por tipo de montagem, em recipientes com 4 litros de água, cuja água foi substituída 2 vezes por dia. Nas semanas seguintes, os provetes passaram a estar imersos em água destilada até que a condutividade da água dos provetes fosse inferior à condutividade da água da torneira. 44

55 5 Avaliação das características das argamassas estudadas 5.1 Considerações gerais O presente capítulo procede à caracterização no estado fresco e endurecido das argamassas estudadas. A caracterização no estado endurecido das argamassas aqui apresentada corresponde às características avaliadas aos 60 e 90 dias de idade. Estas idades foram seleccionadas dado que são significativas em todos os ensaios, especialmente no estudo da cristalização de sais, e correspondem a idades utilizadas com frequência em estudos similares o que permite confrontar os resultados obtidos com os presentes na bibliografia em formulações semelhantes. Note-se que, a análise detalhada dos resultados com outros existentes na bibliografia é habitualmente difícil, dado que muitos dos estudos publicados não apresentam alguns aspectos relevantes, nomeadamente a granulometria dos agregados, a relação água/ligante, a consistência das argamassas, entre outros aspectos. A situação mais frequente corresponde aos artigos identificarem a relação ligante/agregado e os materiais constituintes das argamassas. Para identificação dos provetes prismáticos e das calhas foi utilizada a seguinte nomenclatura: CaP argamassas de cal em pasta, CaH argamassas de cal hidratada em pó. A identificação dos provetes de argamassa de cal em pasta e de cal hidratada em pó como camada de revestimento de tijolos é efectuada, respectivamente, por CaP T e CaH T. 5.2 Caracterização dos constituintes das argamassas O Quadro 5. 1 e a Fig apresentam as características granulométricas das areias constituintes das argamassas. Quadro 5. 1 Características geométricas dos agregados Areia amarela Areia de rio Dmáx [mm] 2,38 2,38 Dmín [mm] 0,149 0,149 Módulo de finura 3,1 2,7 45

56 Fig Curva granulométrica dos agregados As areias apresentam granulometria relativamente semelhante, com máxima e mínima dimensão do agregado de 2,38 mm e 0,149 mm, respectivamente, pelo que se pode considerar que ambas as areias são constituídas por grãos relativamente grossos [1]. Note-se porém que, a areia de rio é ligeiramente mais fina do que a areia amarela. Os valores obtidos para as baridades dos materiais constituintes das argamassas produzidas, avaliados segundo os vários procedimentos descritos no capítulo 4 são apresentados no Quadro Quadro 5. 2 Baridades dos materiais constituintes Baridade NP 955:1973 [kg/m 3 ] Massa Matéria-prima N Baridade 1 [kg/m 3 ] volúmica N Com compactação N Sem compactação real* [Kg/m 3 ] Areia de rio , , ,0 Areia amarela , , ,1 CaH 3 583, CaP , N - Número de determinações *Consultar ANEXO A 1 - Fichas Técnicas da Cal Os valores obtidos para as baridades são semelhantes aos encontrados na bibliografia consultada. Na bibliografia consultada encontraram-se valores da ordem de 1600 kg/m 3 para a baridade das areias, 570 kg/m 3 para a cal hidratada em pó e 1300 kg/m 3 para a cal em pasta [1][3][6][8]. Como mencionado anteriormente, verifica-se que entre os três métodos utilizados para a determinação da baridade das areias os valores não variam muito. Os valores de baridade mais 46

57 elevados foram obtidos com o procedimento da NP 955:1973 [31] com compactação e os menores com o procedimento sem compactação da mesma norma. O procedimento correspondente à determinação da baridade 1 permite obter uma estimativa da baridade dos materiais próxima da prática que é utilizada em obra na produção de argamassas formuladas em volume, razão pela qual foram utilizados estes valores para a conversão dos traços volumétricos em traços ponderais. Na conversão dos traços utilizaram-se os valores obtidos através da determinação das baridades dos materiais constituintes, Quadro 5.2. No que diz respeito à estimativa da quantidade de ligante presente na cal em pasta, procedeu-se à realização do ensaio descrito no capítulo anterior, aproximadamente 7 meses após a extinção da cal. O Quadro 5. 3 apresenta a quantidade de ligante presente na cal em pasta utilizada. Quadro 5. 3 Determinação da quantidade de ligante na cal em pasta Determinação 1 Determinação 2 Massa do recipiente [g] 1906,9 1893,6 ANTES DA SECAGEM Massa do conjunto (recipiente+cal em pasta) [g] 2859,3 2851,1 Massa de cal em pasta [g] 952,4 957,5 APÓS SECAGEM Massa do conjunto [g] 2335,4 2328,4 Perda de massa registada no conjunto [%] Massa de cal após secagem [g] 428,5 434,8 Perda de massa da cal [%] Os resultados obtidos permitem verificar que 55% da massa de cal em pasta corresponde a água. No artigo onde se encontrou referência a este procedimento [32], foram determinados os valores de perda de massa de três cais em pasta diferentes em relação ao conjunto, onde se obtiveram 18% de perda para uma cal em pasta com 5 anos de extinção, 12% para uma com 3 meses e, por fim, 14% para uma cal de extinção recente. Apesar de se desconhecer exactamente o procedimento e as condições de ensaio, bem como as propriedades das cais analisadas, verificase que se obteve um resultado semelhante ao obtido para a cal com 5 anos de extinção. Com este procedimento foi possivel estimar a relação água/ligante (hidróxido de cálcio) utilizada na formulação da argamassa de cal em pasta CaP. Nesta argamassa foi utilizada uma relação água/cal em pasta de 0,23. Uma vez estimada a quantidade de água presente na cal em pasta, é possível concluir que a relação água/hidróxido de cálcio adoptada na argamassa de cal em pasta foi de 1,73. O Quadro 5. 4 resume a formulação das argamassas estudadas. 47

58 Quadro 5. 4 Traços e relação água/ligante utilizados Traço em volume Traço em massa Relação água/ligante CaP 1:1,5:1,5 1:4:4* 1,73** CaH 1:1,5:1,5 1:4:4 1,62 * Considerando que a cal em pasta contém 55% de água ** Contabilizando na quantidade de água, a água adicionada na amassadura + 55% da massa de cal em pasta 5.3 Caracterização das argamassas no estado fresco Para a concretização do plano de ensaios estabelecidos foram realizadas 10 amassaduras em 2 dias de produção para cada argamassa, sendo que em cada dia foram produzidas 5 amassaduras. O Quadro 5. 5 apresenta os resultados dos ensaios de caracterização no estado fresco para as argamassas estudadas. Quadro 5. 5 Características no estado fresco Argamassa Consistência por espalhamento [%] N Retenção de água [%] Massa volúmica no estado fresco [kg/m 3 ] Volume de vazios por m 3 [%] Valor médio Valor médio Valor médio Valor médio ± N ± N ± N ± Desvio padrão Desvio padrão Desvio padrão Desvio padrão CaP ± 2, ± 1, ± ±1 CaH ± 2, ± 0, ± ±1 N Número de determinações A análise do Quadro 5. 5 permite verificar que foi atingido o objectivo de estudar argamassas com uma consistência por espalhamento de 65 ± 5 %, bem como verificar a reduzida variabilidade registada entre amassaduras. Note-se que, apesar de alguns autores [3][6][14][15] referirem que na produção de argamassas de cal em pasta normalmente não é necessário adicionar água, dado que a água contida na pasta é geralmente suficiente, no presente estudo, para se conseguir atingir a consistência desejada, no presente caso foi necessário adicionar alguma água (relação água/cal em pasta de 0,23). As amassaduras experimentais permitiram verificar que a não adição de água era responsável pela obtenção de uma argamassa demasiado seca e pouco coesa. A água adicionada permitiu obter a consistência desejada e o seu fácil manuseamento, dado que, além da argamassa apresentar um aspecto homogéneo e coeso, como referido por Abdias Magalhães Gomes [9], apresenta uma consistência não muito fluida que permitia a penetração da colher de pedreiro sem ficar aderente à própria colher. Muito embora as duas argamassas estudadas apresentem consistências por espalhamento similares, a argamassa de cal em pó revelou-se de manuseamento mais fácil, provavelmente devido à maior quantidade de água na 48

59 amassadura. Em termos gerais, pode-se dizer que não se notou grandes diferenças entre as duas composições no que se refere à sua facilidade de aplicação, sendo que a argamassa de cal em pasta apresentava maiores variações entre amassaduras por ser difícil controlar a quantidade de água na pasta. Nenhuma das argamassas estudadas manifestou exsudação. A argamassa de cal em pó revelou um capacidade de retenção de água ligeiramente superior à manifestada pela argamassa de cal em pasta. Ambas as argamassas estudadas apresentam elevada capacidade de retenção de água, característica que evita a perda excessiva de água de amassadura durante o processo de endurecimento e um comportamento satisfatório quando aplicadas em suportes absorventes. A argamassa de cal em pó revelou maior massa volúmica e menor percentagem de vazios no estado fresco do que a argamassa de cal em pasta, bem como menor variabilidade na sua determinação. As variações registadas nos valores obtidos são de um modo geral reduzidas e coerentes, nomeadamente quando comparadas com os espalhamentos obtidos em cada amassadura. Manifestou-se a tendência para a obtenção de maior percentagem de vazios nas amassaduras em que se registaram menores valores de espalhamento. 49

60 5.4 Caracterização das argamassas no estado endurecido Caracterização mecânica das argamassas A caracterização mecânica das argamassas estudadas incluiu os ensaios frequentemente utilizados para a caracterização da resistência à tracção por flexão e à compressão em provetes prismáticos. O Quadro 5. 6 e a Fig apresentam os resultados obtidos. Os valores médios da tensão de rotura à flexão foram obtidos com base em 6 provetes por idade. Os valores da tensão de rotura à compressão apresentados correspondem à média dos valores obtidos em 12 metades dos provetes ensaiados previamente à flexão, com excepção do que se refere à caracterização aos 90 dias em que apenas foram ensaiadas 6 metades, dado que as outras 6 foram submetidas ao ensaio de cristalização de sais. Quadro 5. 6 Tensão de rotura à compressão e flexão Argamassa Idade [dias] N Tensão de rotura à flexão [MPa] N Tensão de rotura à compressão [MPa] CaP 6 0,33 ± 0, ,80 ± 0,04 60 CaH 6 0,36 ± 0, ,02 ± 0,05 CaP 6 0,36 ± 0,01 6 0,87 ± 0,02 90 CaH 6 0,40 ± 0,02 6 1,11 ± 0,15 N Número de provetes ensaiados Fig Resistência à flexão e compressão Os resultados obtidos apontam para que a argamassa de cal em pó apresente maior resistência mecânica do que a argamassa de cal em pasta. Este comportamento é compatível com a maior massa volúmica no estado fresco revelada por esta argamassa, bem como com a menor quantidade de água presente na sua formulação, quando comparada com a argamassa de cal em pasta. 50

61 Esta diferença no valor das resistências fica a dever-se à quantidade de ligante e de água utilizada em cada argamassa, dado que, apesar do traço e as consistências serem semelhantes, as argamassas estudadas apresentam diferenças na razão água/ligante. Constata-se ainda que, os valores de resistência obtidos são da ordem de grandeza dos encontrados na bibliografia [11][12][13][23] para formulações de argamassa de cal aérea destinadas a rebocos de edifícios antigos. Normalmente, as argamassas com estes ligantes e traços semelhantes aos utilizados apresentam, aos 90 dias, valores compreendidos entre 0,2 e 0,7 MPa para a resistência à flexão e entre 0,4 e 2,5 MPa para a tensão de rotura à compressão, com valores de desvios padrão da ordem de grandeza dos obtidos no presente estudo. Em suma, as argamassas de cal aérea apresentam reduzida resistência mecânica, sendo a tensão de rotura à flexão bastante inferior à de compressão, cuja relação flexão/compressão é da ordem de 0,35 para as argamassas de cal em pó e 0,40 para as de cal em pasta. Atendendo a que, quanto maior for este quociente, maior é a ductilidade do material [6], a argamassa de cal em pasta revela-se mais dúctil do que a argamassa de cal em pó. A caracterização das argamassas por recurso à determinação da velocidade de propagação de ultra-sons, Quadro 5. 7 e Fig. 5. 3, revelou-se adequada e com sensibilidade para distinguir as características mecânicas das argamassas estudadas. A argamassa de cal em pó revelou valores superiores da velocidade média de propagação de ultra-sons, o que é compatível com a sua maior resistência mecânica, quando comparada com a argamasssa de cal em pasta. O facto desta velocidade ser superior indica que o material é mais coeso, isto é, tem menos vazios. Quadro 5. 7 Velocidade de ultra-sons Argamassa Idade [dias] N Velocidade de ultra-sons [m/s] CaP ± CaH ± 150 CaP ± 5 90 CaH ± 20 N Número de provetes ensaiados 51

62 Fig Valor médio da velocidade de propagação de ultra-sons Caracterização física das argamassas A Fig apresenta as curvas de absorção de água por capilaridade das argamassas estudadas, bem como a ascensão da franja líquida avaliada nos provetes prismáticos, aos 60 e 90 dias de idade. As curvas de absorção de água por capilaridade revelam a ocorrência de uma rápida absorção de água, tendo a franja líquida atingido o topo dos provetes decorridas 3 a 6 horas de ensaio. As curvas de absorção de água obtidas em provetes com 60 e 90 dias de idade revelam incremento da capacidade de absorção de água, de ambas as argamassas, com a idade, mais significativa para a argamassa de cal hidratada em pó. Verifica-se assim, que quanto mais secas e carbonatadas estiverem as argamassas mais rápida é absorção de água por capilaridade. Fig Curvas de absorção de água por capilaridade das argamassas de cal em pasta e cal em pó 52

63 As curvas de absorção de água e de ascenção da franja líquida revelam reduzida heterogeneidade do espaço poroso das argamassas, particularmente no que se refere à argamassa de cal em pasta, devido ao facto de a ascenção de água ter manifestado tendência para ascender ao longo do provete sensivelmente ao mesmo tempo que se verifica o preenchimento da porosidade livre. Note-se porém que, a homogeneidade do espaço é mais marcada na argamassa de cal em pasta, dado que na argamassa de cal em pó é possível verificar a ocorrência de cinéticas de absorção de água diferentes. Com base nas curvas de absorção de água por capilaridade foram determinados os coeficientes de capilaridade cujos valores são apresentados no Quadro 5. 8 e na Fig Atendendo a que para ambas as argamassas se regista a absorção de água a uma taxa sensivelmente constante até ao fim da primeira hora de ensaio, procedeu-se à determinação do coeficiente de absorção de água por capilaridade ao fim de 30 minutos e de 1 hora. Otpou-se por apresentar estes dois resultados dado que na bibliografia consultada, [6][11][12][13][14][15][16][21][23][29], este coeficiente é determinado frequentemente para 1 hora de ensaio, no entanto, verificou-se que as argamassas estudadas apresentam melhores correlações para os coeficientes determinados ao fim de 30 minutos de ensaio. Quadro 5. 8 Valor médio do coeficiente de absorção de água por capilaridade Argamassa Idade [dias] N Coef. Capilaridade 30min [kg/m 2.s 1/2 ] Correlação R 2 Coef. Capilaridade 60min [kg/m 2.s 1/2 ] Correlação R 2 CaP 2 0,45 0,99 0,41 0,96 60 CaH 2 0,36 0,97 0,32 0,92 CaP 2 0,51 0,96 0,45 0,90 90 CaH 2 0,41 0,97 0,36 0,90 N Número de provetes ensaiados Fig Valores do coeficiente de absorção de água por capilaridade determinados ao fim de 30 minutos e de 1 hora de ensaio Como se pode observar, os coeficientes de capilaridade determinados ao fim de 30 minutos de ensaio são ligeiramente superiores aos obtidos ao fim de 1 hora de ensaio e apresentam coeficientes de correlação mais elevados. 53

64 De um modo geral verifica-se que, as duas formulações apresentam coeficientes de capilaridade elevados, sendo que a argamassa de cal em pasta apresenta valores do coeficiente de absorção ligeiramente superiores aos da argamassa de cal em pó. Ambas as argamassas apresentam valores do coeficiente de absorção de água por capilaridade superiores ao recomendado em estudos encontrados na bibliografia consultada referentes a argamassas para reboco. Segundo algumas publicações de Maria do Rosário Veiga e Fernanda Carvalho, [12][23], o valor recomendado para este coeficiente deve situar-se entre 8 e 12 Kg/m 2 h 1/2, isto é, entre 0,13 e 0,20 Kg/m 2 s 1/2. Atendendo a que as argamassas estudadas apresentam valores para este coeficiente superiores a 0,20Kg/m 2 s 1/2, é expectável que se elas forem aplicadas como revestimentos vão facilitar a penetração de água até ao suporte, mas por outro lado, à partida, também vão permitir a sua evaporação e libertação rápida. A determinação do teor em água por imersão, Quadro 5. 9, confirma a maior capacidade de absorção de água revelada pela argamassa de cal em pasta através da determinação da absorção de água por capilaridade. Quadro 5. 9 Teor em água às 48 horas determinado por imersão em água Argamassa Idade [dias] N Teor em água às 48h [%] CaP 1 11,2 60 CaH 1 9,3 CaP 1 10,0 90 CaH 1 9,4 N Número de provetes ensaiados A avaliação da cinética de secagem das argamassas foi efectuada de acordo com o procedimento descrito no ponto , sobre meios provetes resultantes do ensaio de resistência à flexão aos 90 dias de idade. Foram utilizados 5 meios provetes de argamassa de cal em pó e 4 meios provetes de argamassa de cal em pasta. A Fig apresenta a cinética de secagem das duas argamassas estudadas, com 90 dias de idade, quando ocorre evaporação de água e de solução de cloreto de sódio (com concentração de 15%). A figura permite verificar a reduzida variabilidade das características de secagem registada nos provetes de cada argamassa, facto que permite a sua análise simplificada através das curvas médias de secagem. As Figs e 5. 7 permitem também verificar a influência do fluído na cinética de secagem. 54

65 Fig Cinética de secagem de água e solução salina das argamassas estudadas Fig Influência do fluído na cinética de secagem das argamassas estudadas 55

66 A Fig apresenta as diferenças da cinética de secagem na fase inicial do fenómeno de secagem através da análise do início das curvas. Fig Fase inicial do fenómeno de secagem com água e com solução salina, respectivamente A secagem inicial de água, que ocorre a taxa constante, é claramente mais rápida na argamassa de cal em pasta (aproximadamente 3 vezes mais rápida), enquanto que a secagem de solução salina ocorre de forma mais rápida na argamassa de cal em pó. Para a integração de todas as fases do processo de secagem procedeu-se ao cálculo do índice de secagem para cada argamassa, cujos valores se encontram no Quadro Quadro Índice de secagem Secagem Argamassa Idade [dias] N Valor médio do Indice de Secagem Água CaP ,46 CaH ,59 Solução salina CaP ,59 CaH ,66 N Número de provetes ensaiados A argamassa de cal em pasta seca de forma mais completa do que a argamassa de cal em pó, tanto com água como com solução salina, Quadro 5.10, muito embora a secagem de solução salina seja mais lenta do que a secagem com água Outras características A carbonatação das argamassas de cal é um processo moroso e que pode levar vários meses ou anos. Para o caso em estudo, o Quadro apresenta o valor médio (± desvio padrão) da espessura carbonatada das argamassas, após 60 e 90 dias de desenvolvimento do processo de endurecimento. 56

67 Quadro Profundidade de carbonatação Argamassa Idade [dias] N Espessura carbonatada média [mm] Estimativa da percentagem de provete carbonatado [%] CaP ± 0, CaH ± 2,2 92 CaP 6 20 ± 0, CaH 6 20 ± 0,8 100 N Número de provetes ensaiados As Figs e exemplificam o aspecto de algunas superfícies dos provetes quando submetidos à presença da solução de fenolftaleína. Como se pode observar para ambas as argamassas, aos 90 dias de idade, o indicador de fenolftaleína detecta a presença pontual de zonas não carbonatadas. Note-se porém que as reacções de carbonatação continuam, muito embora o indicador deixe de ter sensibilidade para a sua detecção. O processo de carbonatação, tal como esperado, desenvolve-se muito lentamente. E, apesar de aos 90 dias o indicador revelar que os provetes se encontram maioritariamente carbonatados, na realidade tal não é expectável que tenha ocorrido. A evolução da carbonatação é corroborada pelo aumento contínuo das resistências mecânicas, pois só quando a carbonatação estiver totalmente finalizada é que as resistências também vão atingir um valor aproximadamente constante. Fig Argamassa de cal em pasta. Espessura carbonatada ao fim de 60 e 90 dias de idade Fig Argamassa de cal em pó. Espessura carbonatada ao fim de 60 e 90 dias de idade 57

68 No que diz respeito à avaliação qualitativa da retracção nenhuma das argamassas registou a presença de qualquer fenda, fissuração ou indício de se descolarem dos topos das calhas, como se pode observar nas Figs e Verificou-se assim um bom comportamento de ambas as argamassas no que se refere à retracção e tendência para a fendilhação. Fig Topos da calha metálica com argamassa de cal em pasta (90 dias) Fig Topos da calha metálica com argamassa de cal em pó (90 dias) É de salientar que este procedimento para avaliar qualitativamente o desenvolvimento da fendilhação e as variações dimensionais mais significativas da argamassa revelou-se de fácil execução, podendo ser utilizado em obra. 58

69 5.4.4 Comportamento face à cristalização de sais Para avaliação do comportamento face à cristalização de sais foram utilizados 2 protocolos de ensaio (montagem I e montagem II) descritos no capítulo 4, sobre provetes com 90 dias de idade. A Fig apresenta os três ciclos efectuados no âmbito da montagem I do ensaio de cristalização de sais, em que foram utilizadas as metades de provetes isoladas com resina epoxi provenientes do ensaio do secagem. Fig Evolução da cristalização de sais montagem I No fim do ensaio, as faces dos provetes através das quais ocorria a evaporação registaram a presença de uma crosta de sal, Fig A formação destas crostas ocorreu logo nos primeiros dias após a imersão (no início do processo de secagem). Fig Cristalização de sais à superfície dos provetes montagem I (1º ciclo) 59

70 Na montagem II para avaliação do comportamento das argamassas face à cristalização de sais utilizaram-se três provetes inteiros resultantes dos ensaios de absorção de água por capilaridade e teor em água às 48 horas. O Quadro apresenta as quantidades de solução salina e de água destilada utilizadas em cada provete ensaiado até à data da elaboração do presente trabalho. Quadro Cristalização de sais montagem II Argamassa CaP CaH Idade [dias] Montagem II Ensaio de origem Massa do provete após secagem em estufa [g] Absorção de água por capilaridade Teor em água às 48 h Absorção de água por capilaridade Teor em água às 48 h 456,71 457,16 446,79 473,20 455,34 460,46 Nº ciclos adição solução salina + 2 dias secagem 7 7 1ª Fase do ensaio Total de solução salina adicionada [ml] Quantidade média de solução salina adicionada por ciclo [ml] 172,06 166,55 165,01 173,93 169,42 175,02 24,58 ± 4,2 23,79 ± 4,4 23,57 ± 4,5 24,85 ± 2,4 24,20 ± 4,1 25,00 ± 2,5 Nº ciclos adição água destilada + 7 dias secagem ª Fase do ensaio Total de água destilada adicionada [ml] Quantidade média de água destilada adicionada por ciclo [ml] 293,34 295,73 287,03 277,76 284,86 281,11 19,56 ± 0,6 19,72 ± 0,6 19,14 ± 0,7 19,84 ± 0,7 20,35 ± 0,9 20,08 ± 0,5 60

71 À semelhança do que se registou na montagem I, neste ensaio também se formaram crostas de sal à superfície dos provetes, como é possível observar na Fig Fig Cristalização de sais à superfície dos provetes montagem II O desenvolvimento do processo de degradação associado à montagem II foi marcadamente acelerado na 2ª fase do ensaio, isto é, quando se deixou de adicionar solução salina, de dois em dois dias, para se passar a adicionar água destilada, uma vez por semana. Nesta 2ª fase, a água destilada foi utilizada para favorecer a movimentação dos sais já existentes e incrementou-se o tempo de secagem, de modo a dispôr de tempos mais longos para os sais cristalizarem. No decurso desta 2ª fase, começaram a aparecer sinais evidentes de degradação superficial, primeiro na zona das arestas dos provetes e mais tarde nas faces dos provetes como se pode observar nas Figs e Fig Degradação na zona das arestas dos provetes montagem II 61

72 Fig Degradação nas faces dos provetes montagem II Durante a 1ª fase do ensaio, quando se adicionava solução salina de dois em dois dias, a degradação não era visível, pois os ciclos de humedecimento/secagem eram muito curtos o que fazia com que os sais praticamente não secassem e não tivessem tempo para cristalizar. Deste modo, como os sais quase não variavam o seu volume, não se desenvolviam tensões internas suficientes para provocar a deterioração dos provetes. Quando a degradação dos provetes se tornou evidente, Fig , procedeu-se à dessalinização dos provetes de ambas as montagens. Fig Degradação dos provetes montagens I e II Durante a dessalinização dos provetes, o processo de degradação tornou-se mais rápido, especialmente no que diz respeito aos provetes utilizados na montagem II. Na figura seguinte pode-se observar perdas de massa significativas nos provetes provenientes da montagem II. É de salientar que esta degradação é mais evidente nos provetes de argamassa de cal em pó. Fig Degradação dos provetes durante a dessalinização 62

73 A degradação pela acção de sais solúveis foi monitorizada pela variação de massa dos provetes após dessalinização, bem como pelas diferenças nas características de absorção de água por capilaridade e teor em água às 48 horas. Através da avaliação da variação de massa dos provetes, Quadro e ANEXO A5, verificou-se que a montagem II se revelou mais eficaz no que concerne ao tempo necessário para o desenvolvimento da degração dos provetes face à acção de sais solúveis. No que diz respeito ao comportamento das argamassas, a argamassa de cal em pasta apresentou melhor desempenho face às acções simuladas dado que apresenta menor perda de massa em ambas as montagens. Quadro Variação de massa dos provetes Montagem Argamassa Massas inicial [g] Massa após dessalinização [g] Variação de massa [%] I II CaP 230,83 230,41 0,18 CaH 234,45 233,54 0,39 CaP 453,55 443,77 2,20 CaH 463,00 376,14 23,09 Ambas argamassas revelam diferenças nas características de absorção de água por capilaridade, Fig A argamassa de cal em pó apresenta maior capacidade de absorção de água após o ensaio de cristalização de sais e processo de dessalinização, pelo que revelou maior alteração na sua estrutura interna. Note-se que, a curva de absorção da argamassa de cal em pasta após dessalinização, CaP (acção de sais solúveis), apresenta valores inferiores aos da curva determinada antes do ensaio, CaP, o que poderá indicar que o processo de dessalinização realizado não foi eficaz na total remoção dos sais presentes. Fig Absorção de água por capilaridade antes e após o ensaio de cristalização de sais solúveis (montagem II) O teor em água determinado por imersão após a simulação da acção de sais solúveis, Quadro 5.14, revela uma capacidade de absorção de água semelhante para ambas as argamassas após o ensaio de cristalização de sais. Porém, confirma-se novamente que a argamassa de cal em pasta 63

74 apresenta um melhor desempenho face a esta acção, dado que a variação entre o teor em água determinado antes do ensaio de cristalização de sais solúveis e o teor em água após dessalinização é menor. Quadro Variação no teor em água às 48 horas Argamassa Teor em água às 48 horas inicial [%] Teor em água às 48 horas após dessalinização [%] CaP 10,0 10,2 CaH 9,4 10,4 5.5 Análise das características das argamassas avaliadas em provetes prismáticos e como camada de revestimento de tijolos cerâmicos O valor médio da velocidade de ultra-sons, determinada de forma indirecta, bem como do coeficiente de correlação obtido nas camadas de argamassa aplicadas como revestimento nos tijolos são apresentados no Quadro e na Fig Quadro Velocidade de ultra-sons nas argamassas aplicadas em tijolos Argamassa Idade [dias] Velocidade média de ultra-sons [m/s] Correlação R 2 CaP T ,98 60 CaH T ,98 CaP T ,98 90 CaH T ,98 Fig Valor médio da velocidade de ultra-sons nas argamassas aplicadas em tijolos As velocidades obtidas nas argamassas aplicadas como camada de revestimento, ao contrário do que acontece nos provetes prismáticos, registaram tendência para apresentarem valores ligeiramente superiores para as argamassas de cal em pasta. No entanto, as diferenças obtidas 64

75 são bastante reduzidas. Verifica-se também que, os valores da velocidade de propagação de ultrasons, para ambas as formulações estudadas, são superiores quando estas são avaliadas de forma indirecta face às obtidas por transmissão directa nos provetes prismáticos. Os resultados da absorção de água avaliada através do método do cachimbo, apresentados no Quadro e na Fig , foram obtidos ao fim de 2 minutos de ensaio, pois em ambas as argamassas a absorção dos 4 ml de água, envolvida na realização deste ensaio, foi muito rápida. Quadro Valor médio da absorção de água sob baixa pressão (ao fim de 2 minutos) Argamassa Idade [dias] N Coeficiente de absorção de água [kg/m 2.s 1/2 ] Correlação R 2 Quantidade de água absorvida ao fim de 2 minutos [ml] CaP T ,35 0,99 2,1 CaH T 3 0,37 0,98 1,8 CaP T ,32 0,99 2,1 CaH T 3 0,30 0,97 1,8 N Número de determinações Fig Absorção de água sob baixa pressão aos 2 minutos As duas argamassas revelaram elevada capacidade de absorção de água, à semelhança da informação obtida em provetes prismáticos através da determinação da absorção de água por capilaridade. Os resultados obtidos indicam diferença no comportamento das duas argamassas para ambas as idades. Aos 60 dias, a argamassa de cal em pó apresenta maior capacidade de absorção de água face à revelada aos 90 dias, sendo que a esta idade a argamassa de cal em pasta é a que revela maior absorção. Note-se porém que, a diferença de valores registada entre os 60 e 90 dias é da ordem de 0,03 e 0,07 Kg/m 2, respectivamente para a argamassa de cal em pasta e cal em pó. Variações que podem ser da ordem de grandeza da variabilidade inerente ao ensaio. 65

76 Esta tendência para a argamassa de cal em pasta possuir maior capacidade de absorção está coerente com os valores obtidos no ensaio de absorção de água por capilaridade efectuado nos provetes prismáticos. Contudo, apesar dos valores apresentarem a mesma tendência em ambas as determinações é de referir que, tal como na determinação da velocidade de ultra-sons, os ensaios para avaliação da absorção de água efectuados nos provetes e nas argamassas aplicadas como camada de revestimentos são diferentes, pois enquanto o primeiro corresponde à absorção de água por capilaridade, o segundo corresponde à absorção de água sob pressão. Quanto à avaliação da retracção, tal como nos provetes prismáticos e nos provetes moldados nas calhas metálicas, não se verificou o aparecimento de qualquer fissuração nas argamassas aplicadas em tijolos. Na Fig pode-se verificar também que as camadas de revestimento mantiveram-se aderentes aos tijolos. Fig Retracção nas argamassas aplicadas em tijolos cerâmicos Conclui-se novamente que, as argamassas produzidas apresentam um bom desempenho à retracção, dado que nos dois procedimentos de avaliação qualitativa da retracção verificou-se o mesmo comportamento. 66

77 6 Evolução do desempenho das argamassas estudadas 6.1 Considerações gerais Na sequência do capítulo anterior, procede-se aqui ao estudo da evolução das características físicas e mecânicas das argamassas com o objectivo de avaliar a influência da evolução do fenómeno de endurecimento nas caracteríticas estudadas. Para tal, procedeu-se à caracterização das argamassas para as idades correspondentes aos 14, 21, 28, 60 e 90 dias. Com esta análise pretende-se cumprir o objectivo principal deste trabalho, que corresponde ao estudo do desempenho de ambas as formulações para utilização em rebocos de substituição. Pretende-se avaliar não só o comportamento das argamassas, como também compreender de que forma algumas propriedades se relacionam entre si. 6.2 Evolução no tempo das características mecânicas O Quadro 6. 1 e a Fig apresentam o valor médio das tensões de rotura à flexão e à compressão obtidos em todos os ensaios efectuados, bem como os repectivos valores do desviopadrão. Quadro 6. 1 Resistências mecânicas à flexão e à compressão Argamassa Idade [dias] N Tensão de rotura à flexão [MPa] N Tensão de rotura à compressão [MPa] ,1 ± 0, ,5 ± 0, ,2 ± 0, ,6 ± 0,02 CaP ,2 ± 0, ,6 ± 0, ,3 ± 0, ,8 ± 0, ,4 ± 0,01 6 0,9 ± 0, ,2 ± 0, ,4 ± 0, ,2 ± 0, ,5 ± 0,04 CaH ,3 ± 0, ,6 ± 0, ,4 ± 0, ,0 ± 0, ,4 ± 0,02 6 1,1 ± 0,15 N Número de provetes ensaiados 67

78 Fig Evolução das resistências mecânicas As argamassas apresentam resistência mecânica que vai sendo incrementada com a idade, particularmente de forma mais marcada no que se refere à compressão, notando-se um incremento mais significativo dos 28 para os 60 dias. De um modo geral, as resistências à compressão crescem 2 a 3 vezes mais rapidamente do que as resistências à flexão. Pelos desvios padrão obtidos verifica-se também que se regista menor dispersão de resultados para os valores de resistência à flexão. Quanto ao comportamento relativo das duas formulações, a argamassa de cal em pó revelou-se mais resistente do que a argamassa de cal em pasta, particularmente no que se refere à resistência à compressão para idades superiores aos 28 dias. Este comportamento é compatível com a menor quantidade de água presente na argamassa de cal em pó, Quadro 5. 4, bem como com os maiores valores de massa volúmica no estado fresco, Quadro 5. 5, e massa volúmica aparente no estado endurecido, ANEXO A 5, face aos registados na argamassa de cal em pasta. 68

79 O Quadro 6. 2 e a Fig apresentam o valor médio (± desvio-padrão) da velocidade de propagação de ultra-sons determinada em provetes prismáticos para as idades em análise. Quadro 6. 2 Velocidade de ultra-sons Argamassa Idade [dias] N Velocidade média de ultra-sons [m/s] ± ± 40 CaP ± ± ± ± ± 30 CaH ± ± ± 20 N Número de provetes ensaiados Fig Evolução da velocidade de propagação de ultra-sons nas argamassas estudadas Como se pode observar, Fig. 6. 2, regista-se o incremento do valor da velocidade com a evolução do processo de endurecimento. Esta evolução é semelhante para as argamassas estudadas, sendo a argamassa de cal em pó a que registou maiores valores de velocidade de ultra-sons, bem como tendência para uma menor variabilidade de resultados durante o processo de endurecimento analisado. Para idades mais avançadas, os resultados obtidos para a velocidade de propagação de ultrasons estão coerentes com as resistências mecânicas. A argamassa de cal em pó apresenta 69

80 velocidades superiores para a propagação de ultra-sons, apresentando-se assim mais compacta e com resistências mecânicas superiores à argamassa de cal em pasta. 6.3 Evolução no tempo das características físicas O Quadro 6. 3 e a Fig apresentam os valores dos coeficientes de absorção de água por capilaridade determinados em provetes prismáticos. Quadro 6. 3 Coeficientes de capilaridade Argamassa Idade [dias] N Coef. Capilaridade aos 60min [kg/m 2.s 1/2 ] Correlação R , ,31 0,98 CaP ,37 0, ,41 0, ,45 0, ,20 0, ,24 0,96 CaH ,29 0, ,32 0, ,36 0,90 N Número de provetes ensaiados Fig Valores do coeficiente de capilaridade determinados ao fim de 1 hora de ensaio Os resultados obtidos revelam o incremento da capacidade de absorção de água ao longo do tempo para ambas as argamassas, bem como a maior capacidade de absorção da a argamassa de cal em pasta face à argamassa de cal em pó. 70

81 A capacidade de absorção de água está intimamente relacionada com a estrutura porosa do material, dado que quanto mais poroso for o material, mais fácil será a percolação da água no seu interior. No presente estudo, não foi possível caracterizar a estrutura porosa das argamassas, apenas foi avaliado o volume de vazios no estado fresco e a massa volúmica no estado endurecido, nas quais se verificou que a argamassa de cal em pasta revela tendência para apresentar uma maior percentagem de vazios. Na Fig apresentam-se as curvas de absorção de água por capilaridade, que permitem observar a evolução da absorção de água, e constata que, ambas as argamassas revelam incremento da capacidade de absorção de água à medida que o processo de endurecimento foi evoluindo. Fig Evolução da absorção de água por capilaridade No Quadro 6. 4 e na Fig apresentam-se os valores do teor em água, determinados por imersão em água durante 48 horas e através da absorção de água por capilaridade. Quadro 6. 4 Teor em água às 48 horas Argamassa Idade [dias] N Teor em água às 48h [%] N Teor em água por capilaridade (48h) [%] ,0 2 9, ,7 2 10,20 CaP ,3 2 10, ,2 2 11, ,0 2 12, ,8 2 6, ,1 2 7,43 CaH ,2 2 8, ,3 2 9, ,4 2 9,96 N Número de provetes ensaiados 71

82 Fig Evolução do teor em água (48 horas), determinado por imersão em água e através da absorção de água por capilaridade A evolução dos valores do teor em água obtido por imersão em água revelou aparente menor dependência do desenvolvimento do fenómeno de endurecimento. No caso do teor em água obtido através da absorção de água por capilaridade, verifica-se que o teor em água aumenta com a idade e, novamente, que a argamassa de cal em pasta revela maior capacidade de absorção de água do que a argamassa de cal em pó. A análise dos resultados aponta para a eventual reduzida sensibilidade da determinação do teor em água por imersão em água para a análise da evolução das características, bem como para a necessidade de proceder à caracterização de um maior número de provetes. 72

83 6.4 Evolução no tempo de outras características A evolução da carbonatação ao longo do tempo é apresentada na figura seguinte. Fig Evolução do processo de carbonatação Como era expectável, a espessura carbonatada vai incrementando com o tempo até à total carbonatação dos provetes. Os resultados obtidos com a solução de fenolftaleína apontam para que, aos 90 dias, a totalidade dos provetes se encontrem carbonatadas. No entanto, é expectável que tal não tenha ocorrido, pois, além de se verificarem algumas diferenças na cor quando pulverizados com fenolftaleína, as resistências continuam a aumentar. É também de salientar que, o recurso à solução de fenolftaleína não é um método rigoroso e quantitativo de evolução da carbonatação, sendo expectável que ela continue. Pelo gráfico anterior, Fig. 6. 6, verifica-se que o processo desenvolveu-se mais rapidamente nas argamassas de cal em pasta ao contrário do que se previa, pois esta foi formulada com maior relação água/ligante o que à partida dificultaria a penetração do CO 2 da atmosfera no material, retardando assim o processo de carbonatação, quando comparada com a argamassa de cal em pó. No que diz respeito à retracção, tal como referido no subcapítulo do presente trabalho, não se verificou o aparecimento de qualquer fenda ou descolagem nas calhas. Assim, não se consegue constatar mais do que o bom comportamento destas argamassas face a esta característica. 73

84 6.5 Principais correlações estabelecidas entre características avaliadas Os gráficos da Fig procuram avaliar a possibilidade de correlacionar a percentagem de provete carbonatado com o desenvolvimento das resistências. De um modo geral, os resultados obtidos apontam para o interesse em correlacionar os valores da resistência à compressão e à flexão com a percentagem de provete carbonatado, dado que se verifica uma correlação satisfatória entre as características em análise. Note-se que, a informação obtida por esta via pode ser melhorada caso a avaliação do desenvolvimento da carbonatação seja efectuada de forma mais rigorosa recorrendo a métodos quantitativos. Muito embora a argamassa de cal em pasta apresente menor resistência mecânica, o processo de carbonatação desenvolveu-se mais rapidamente, facto que parece ter influenciado a obtenção de correlações mais elevadas entre as duas propriedades em análise nesta argamassa. Fig Relação entre as resistências mecânicas e a carbonatação Sendo a determinação da velocidade de ultra-sons uma técnica de ensaio não destrutiva que depende da massa volúmica dos materiais e do seu volume de vazios, procurou-se contribuir para a avaliação do potencial da sua utilização para a caracterização mecânica de argamassas. Para tal, procurou-se estudar a correlação obtida entre os valores de velocidade e de resistência mecânica obtidos nos mesmos provetes. A Fig apresenta os valores em causa e as correlações obtidas. 74

85 Fig Relação entre a velocidade de ultra-sons e as resistências mecânicas das argamassas Como se pode observar, obteve-se uma boa correlação entre os valores de velocidades de propagação de ultra-sons e as resistências mecânicas, sendo que a argamassa de cal em pasta apresenta coeficientes de correlação superiores aos obtidos na argamassa de cal em pó. 75

86 6.6 Análise comparativa da evolução das características das argamassas avaliadas em provetes e como camada de revestimento de tijolos cerâmicos O Quadro 6. 5 e a Fig apresentam os resultados da determinação da velocidade de propagação de ultra-sons avaliada nas argamassas aplicadas como camada de revestimento de tijolos cerâmicos e nos provetes prismáticos, como o objectivo de estudar a influência da evolução do fenómeno de carbonatação. Quadro 6. 5 Evolução dos valores médios da velocidade de ultra-sons avaliada em provetes prismáticos e nas argamassas aplicadas em tijolos Argamassa Idade [dias] N Provetes prismáticos Velocidade de ultra-sons [m/s] Tijolos Velocidade de ultra-sons [m/s] Correlação R ± , ± ,97 CaP ± , ± , ± , ± , ± ,98 CaH ± , ± , ± ,98 N Número de provetes ensaiados Fig Evolução da velocidade de ultra-sons das argamassas avaliada em provetes prismáticos e nas argamassas aplicadas como camada de revestimento em tijolos 76

87 A análise da Fig permite observar que a evolução da velocidade de ultra-sons é semelhante para as duas argamassas estudadas. No entanto, na argamassa de cal em pasta registam-se valores de velocidade superiores, em 50 a 100 m/s, aos obtidos na argamassa de cal em pó quando esta é aplicada como camada de revestimento de tijolos, sendo este comportamento oposto ao registado em provetes prismáticos. Embora a diferença de velocidades registada nas duas argamassas quando aplicadas nos tijolos não seja muito significativa pode ser indicadora de que a argamassa de cal em pasta apresenta, neste caso, uma estrutura menos porosa, possivelmente devido ao facto de revelar uma trabalhabilidade mais adequada ao processo de aplicação adoptado na execução do revestimento dos tijolos do que a revelada pela argamassa de cal em pó. Tendo em atenção o interesse da determinação da velocidade de ultra-sons de forma indirecta para avaliação das características de rebocos aplicados em obra, procurou-se estudar a correlação obtida entre os valores de velocidade de ultra-sons obtidos de forma indirecta e directa. A Fig apresenta a análise em causa e permite verificar que se obtiveram correlações bastante interessantes entre as velocidades em causa. Fig Relação entre as velocidades de ultra-sons obtidas nas argamassas aplicadas em tijolos com as velocidades obtidas em provetes prismáticos, bem como com a resistência à compressão O Quadro 6. 6 e Fig apresentam a evolução da absorção de água avaliada ao longo do fenómeno de endurecimento das argamassas quando aplicadas como camada de revestimento de tijolos. 77

88 Quadro 6. 6 Evolução da absorção de água sob baixa pressão nas argamassas aplicadas em tijolos Argamassa Idade [dias] N Coeficiente de absorção de água (2 min) [kg/m 2.s 1/2 ] Absorção de água aos 2 min [ml] ,66 3, ,45 2,3 CaP T ,48 2, ,35 2, ,32 2, ,66 3, ,41 2,1 CaH T ,32 1, ,37 1, ,30 1,8 N Número de determinações efectuadas Fig Evolução da absorção de água nas argamassas aplicadas em tijolos A análise dos resultados obtidos aponta para a redução da capacidade de absorção com o desenvolvimento da carbonatação, bem como uma maior capacidade de absorção de água da argamassa de cal em pasta. Note-se que esta evolução das características de absorção difere da avaliada em provetes prismáticos, através da determinação da absorção de água por capilaridade, uma vez que por esta via se registou o incremento da capacidade de absorção das argamassas ao longo do desenvolvimento do fenómeno de endurecimento das argamassas, Figs e Contudo, não se consegue fazer uma avaliação mais profunda sobre este comportamento pois, tal como referido, os procedimentos de ensaio são diferentes, um é realizado sob pressão e o outro corresponde à absorção de água por capilaridade. As Figs e apresentam os resultados obtidos nos ensaios de absorção sob baixa pressão e asborção por capilaridade para as idades correspondentes aos 14, 21 e 90 dias. Escolheram-se apenas estas idades porque apresentaram-se como as mais significativas em 78

89 ambos os ensaios. É de salientar que na determinação da absorção de água sob baixa pressão das argamassas aplicadas como camada de revestimento em tijolos cerâmicos não se registou absorção de água durante os primeiros 15 segundos de ensaio. Note-se que a velocidade de ultra-sons registou valores superiores para a argamassa de cal em pasta, possivelmente devido ao facto de possuir uma estrutura interna menos porosa do que a presente na argamassa de cal em pó. Contudo, os resultados obtidos através da determinação de absorção de água pelo método do cachimbo apontam em sentido contrário dado que a argamassa de cal em pasta é que se apresenta com maior capacidade de absorção de água. Embora não seja possível relacionar directamente estas duas propriedades, seria interessante avaliar a estrutura porosa das argamassas para perceber os comportamentos obtidos. Fig Absorção de água sob baixa pressão avaliada nas argamassas aplicadas como camada de revestimento em tijolos Fig Absorção de água por capilaridade avaliada em provetes prismáticos durante a fase inicial do ensaio (1 hora) 79

90 7 Conclusões e propostas para desenvolvimentos futuros No desenvolvimento deste trabalho procurou-se atingir os objectivos definidos no capítulo introdutório. Estudou-se a evolução no tempo do desempenho de algumas características de duas argamassas de cal aérea de uso frequente, formuladas com cal em pasta e cal hidratada em pó, de modo a se avaliar a influência do tipo de cal aérea nas características das argamassas para aplicação em revestimentos de paredes de edifícios antigos. Estas argamassas foram seleccionadas porque, apesar de alguns inconvenientes, quando aplicadas como argamassas de substituição em edifícios antigos, apresentam usualmente boa compatibilidade com os materiais pré-existentes e respondem positivamente aos requisitos exigidos para este tipo de aplicação. A campanha experimental desenvolvida procurou contribuir para se tentar readquirir conhecimentos sobre duas formulações de argamassas de cal aérea de uso frequente através da sua caracterização mecânica e física ao longo do desenvolvimento do seu processo de endurecimento. Tendo em atenção a aplicação destas argamassas em rebocos de substituição e o interesse do adequado levantamento do estado de conservação dos rebocos em obra com o objectivo de avaliar a necessidade da sua eventual subsituição, o estudo recorreu também à caracterização das argamassas estudadas através de técnicas de ensaio in situ não destrutivas. Na formulação de ambas as argamassas utilizaram-se duas areias, areia amarela e areia de rio, em iguais proporções volumétricas 1:1,5:1,5. Para o desenvolvimento do trabalho experimental, este traço foi convertido em massa para se diminuir as variações inerentes que a produção das argamassas em volume origina. As condições de produção e cura (T = 20 ± 2 ºC e HR = 50 ± 5 %) foram mantidas constantes de modo a permitir avaliar a influência do tipo de cal nas características das argamassas, sem que outras variáveis fossem introduzidas. De modo a que o estudo efectuado se aproximasse de outros estudos adoptaram-se procedimentos de ensaio baseados em normas europeias e nacionais. O comportamento das argamassas no estado endurecido foi estudado recorrendo a três tipos de provetes: provetes prismáticos, provetes obtidos pela aplicação das argamassas em calhas metálicas e provetes que resultaram da aplicação das argamassas como camada de revestimento de tijolos cerâmicos. As areias apresentam granulometria semelhante, com máxima e mínima dimensão agregado de 2,38 mm e 0,149 mm, respectivamente, sendo a areia de rio ligeiramente mais fina do que a areia amarela. A cal em pasta utilizada, resultante da extinção efectuada em laboratório, apresentava um teor em água da ordem de 55%. 80

91 Tal como esperado, ao se fixar uma consistência de 65 ± 5% as argamassas revelaram trabalhabilidade adequada à preparação dos provetes prismáticos e à execução das camadas de revestimento dos tijolos. A argamassa de cal em pó revelou maior massa volúmica no estado fresco e menor percentagem de vazios face ao registado na argamassa de cal em pasta. Ambas as argamassas apresentaram elevada capacidade de retenção de água, sendo esta ligeiramente superior para a argamassa de cal em pó. O estudo da evolução do desempenho no tempo das duas argamassas produzidas, apesar do mesmo traço volumétrico e consistências semelhantes, revelou diferenças no comportamento das duas formulações no estado endurecido. No que se refere às características mecânicas, ambas as argamassas apresentaram resistência mecânica compatível com o ligante utilizado que se caracteriza por conferir resistências mecânicas claramente inferiores às obtidas com ligantes hidráulicos. A argamassa de cal em pó foi a que manifestou valores de resistência mecânica mais elevados, tanto à compressão como à flexão. Estes valores estão coerentes com os obtidos nas propriedades no estado fresco, nomeadamente com a massa volúmica aparente, quantidade de água e ligante utilizados, volume de vazios e até com a massa volúmica aparente das argamassas no estado endurecido. Ou seja, confirma-se que maiores resistências mecânicas estão associadas a argamassas com maior massa volúmica, ao passo que maiores quantidades de água de amassadura e percentagem de vazios dão origem a menores resistências. A avaliação da resistência mecânica das argamassas, de forma indirecta, através da velocidade de propagação de ultra-sons revelou-se adequada e sensível às variações de resistência registadas, tanto no que se refere a diferenças entre argamassas como à evolução da resistência ao longo do desenvolvimento do fenómeno de carbonatação analisado. Os valores obtidos para a velocidade de ultra-sons nos provetes prismáticos apontaram a argamassa de cal em pó como sendo ligeiramente mais compacta e resistente do que a argamassa de cal em pasta, estando de acordo com a informação também obtida através da avaliação da resistência mecânica à compressão e à flexão. Note-se porém que, a velocidade de ultra-sons determinada, de forma indirecta, nas argamassas aplicadas como camadas de revestimento de tijolos cerâmicos, conduziu a velocidades ligeiramente superiores para a argamassa de cal em pasta. Estas diferenças registadas, entre os provetes prismáticos e os tijolos, podem ficar a dever-se à influência do processo de aplicação das argamassas e da evolução da carbonatação, tendo em atenção as espessuras diferentes dos provetes prismáticos (4 cm) e da camada de argamassa aplicada nos tijolos (2 cm), ou ao facto da determinação da velocidade de propagação de ultra-sons não ser sensível às variações em causa. O estudo evidenciou a importância do desenvolvimento da carbonatação na evolução das resistências mecânicas, e o interesse da sua avaliação, dado que a evolução da resistência 81

92 mecânica depende do desenvolvimento da carbonatação. O desenvolvimento da resistência mecânica continua até que o processo de carbonatação termine. Apesar da argamassa de cal em pó apresentar resistências superiores e a utilização de maior quantidade de água dificultar a penetração do dióxido de carbono na estrutura porosa do material, a carbonatação desenvolveuse mais rapidamente na argamassa de cal em pasta, provavelmente devido à presença de uma estrutura porosa mais favorável à difusão do CO 2 e à maior facilidade de secagem revelada pela argamassa de cal em pasta. O desenvolvimento da carbonatação ocorreu também de forma mais rápida na argamassa de cal em pasta, face ao registado na argamassa de cal em pó, facto que terá participado para a evolução mais rápida da resistência mecânica na argamassa de cal em pasta até aos 28 dias de idade. Muito embora o recurso à solução de fenolftaleína ter apontado para a aparente total carbonatação dos provetes de argamassa decorridos 90 dias, tal não corresponde à realidade, mas sim à limitação do próprio indicador, dado que o processo é moroso e não se encontrava terminado aos 90 dias. A avaliação qualitativa da retracção efectuada com base na observação visual das argamassas aplicadas em calhas metálicas e como camadas de revestimento de tijolos cerâmicos revelou bom comportamento de ambas as argamassas, dado que em nenhuma das situações analisadas se registou fissuração das argamassas ou perda de aderência. Este comportamento é importante para o potencial bom desempenho das argamassas, dado que a ocorrência de retracção e desenvolvimento de fissuração condicionam fortemente a durabilidade das argamassas aplicadas em obra. Rebocos muito susceptíveis à fendilhação vão facilitar a penetração da água e de outros agentes que irão acelerar o processo de degradação e, em casos extremos, podem contribuir para o seu destacamento. No que diz respeito ao comportamento face à água, ambas as argamassas apresentaram elevada capacidade de absorção de água por capilaridade. Os valores dos coeficientes de absorção de água por capilaridade obtidos para ambas as argamassas são superiores aos recomendados na bilbiografia consultada para argamassas do reboco, sendo a argamassa de cal em pasta a que apresentou valores superiores. O estudo permitiu verificar que a capacidade de absorção de água aumenta com a idade, na sequência do desenvolvimento da carbonatação. A avaliação das características de absorção de água efectuada em provetes prismáticos, através da determinação da absorção de água por capilaridade e do teor em água por imersão, e nas argamassas aplicadas como camada de revestimento de tijolos, através da determinação da absorção de água sob baixa pressão, conduziu a conclusões semelhantes relativamente à capacidade de absorção de água das argamassas estudadas, nomeadamente que revelam capacidade de absorção semelhante e elevada, sendo a argamassa de cal em pasta a que apresenta maior capacidade de absorção de água. No que se refere à evolução das características de absorção de água, a avaliação efectuada através da absorção de água por capilaridade revelou que ambas as argamassas registam incremento da sua capacidade de absorção com a idade, isto é, com o desenvolvimento da 82

93 carbonatação. Tal comportamento não foi identificado através da determinação do teor em água por imersão, efectuada em provetes prismáticos, nem através da absorção de água sob baixa pressão, efectuada nas argamassas aplicadas como camada de revestimento em tijolos cerâmicos. Nestes casos, a caracterização efectuada aponta para a redução da capacidade de absorção ao longo do tempo. Estas diferenças de comportamento identificadas não se justificam por variações inerentes à prática experimental, nem à reduzida aplicabilidade dos métodos de ensaio utilizados, mas sim à maior ou menor sensibilidade dos métodos face às alterações desencadeadas pela carbonatação no espaço poroso das argamassas. A avaliação da absorção de água sob baixa pressão aplicada às argamassas estudadas permitiu constatar que a absorção de 4 ml de água ocorria no máximo em 2 minutos, sendo que esta água é absorvida por uma espessura de argamassa localizada junto à superfície, ou seja, na zona de material que regista maior evolução da carbonatação, dado que esta ocorre do exterior para o interior. Pelo contrário, a determinação da absorção de água por capilaridade é um ensaio longo que envolve todo o volume do provete. O estudo das características de secagem permitiu verificar que as argamassas apresentam cinéticas de secagem diferentes, tanto no que se refere à fase inicial de secagem, que ocorre a fluxo constante, como às fases seguintes. A argamassa de cal em pasta revelou maior rapidez de secagem inicial do que a argamassa de cal em pó, revelando assim menor tendência para reter água no seu interior. Com o objectivo de avaliar a influência do fluído, água e solução salina, nas características de secagem das duas argamassas estudadas, procedeu-se ao estudo da cinética de secagem das argamassas quando em presença de solução salina. Um dos aspectos evidenciados com este estudo foi a influência do fluído na cinética de secagem, tendo-se registado maior dificuldade de secagem em ambas as argamassas quando ocorre evaporação de solução salina em vez de água. No que se refere à influência das características das argamassas neste processo, os resultados obtidos confirmam a maior facilidade de secagem revelada pela argamassa de cal em pasta, facto que se apresenta como sendo responsável pela sua maior resistência às acções de cristalização de sais simuladas em laboratório. A avaliação do comportamento relativo das duas argamassas estudadas face à acção da cristalização de sais, simulada através de dois protocolos de ensaio diferentes (montagens I e II), apontou a argamassa de cal em pó como sendo a mais sensível às acções simuladas. Muito embora ambos os protocolos tenham identificado a argamassa de cal em pasta com melhor comportamento às acções simuladas, o protocolo correspondente à montagem II revelou-se mais eficaz no que se refere ao tempo necessário para o desenvolvimento da degradação dos provetes. Esta maior eficácia no desenvolvimento da degradação registou-se na 2ª fase deste ensaio, em que os ciclos corresponderam à absorção de água, para movimentar os sais presentes, e à adopção de tempos de secagem mais longos do que o estabelecido para a 1ª fase deste ensaio. A argamassa de cal em pasta revelou características que apontam para um potencial melhor desempenho quando aplicada em obra do que a argamassa de cal em pó. Muito embora a 83

94 argamassa de cal em pasta apresente características mecâncias 10% a 20% inferiores à argamassa de cal em pó, e maior capacidade de absorção de água, a maior facilidade de secagem, de desenvolvimento da carbonatação e resistência à cristalização de sais, apontam para um potencial melhor desempenho quando aplicada em obra. Considera-se que os objectivos estabelecidos para o desenvolvimento do presente estudo foram atingidos, atendendo a que foi possível: avaliar a influência do tipo de cal aérea (cal em pasta e cal em pó) no desempenho das argamassas estudadas; estudar a evolução das características físicas e mecânicas das argamassas desde a fase inicial de desenvolvimento do fenómeno de carbonatação até aos 90 dias de idade; contribuir para o incremento da utilização de técnicas de ensaio in situ na avaliação das características dos rebocos aplicados em obra, através da análise comparativa dos comportamentos e características identificados por recurso a estas técnicas face aos obtidos com ensaios de utilização frequente na caracterização experimental de argamassas em laboratório; contribuir para o estabelecimento de protocolos de ensaio de simulação laboratorial da acção da cristalização de sais em argamassas. Tendo em atenção o interesse em aprofundar alguns aspectos relacionados com o estudo da evolução do desempenho de rebocos de cal aérea, identificaram-se alguns domínios no âmbito dos quais sera interessante o desenvolvimento de estudos futuros: influência da dosagem de ligante no comportamento de argamassas de cal aérea; estudo do comportamento de rebocos de cal aérea quando aplicados em casos reais de obra; estabelecimento de metodologias de aplicação e validação de técnicas de ensaio in situ não destrutivas na avaliação do estado de conservação dos rebocos; definição de protocolos de ensaio e procedimentos de controlo do comportamento das argamassas face à cristalização de sais solúveis; estudo da evolução das características do espaço poroso durante o fenómeno de carbonatação; influência das características do espaço poroso das argamassas de cal aéra no comportamento face à cristalização de sais; avaliação da evolução do desempenho de argamassas de cal aérea desde a fase inicial até idades avançadas; estudo da influência do período compreendido entre a extinção e a utilização da cal aérea em pasta no desempenho da argamassa. 84

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100 ANEXOS I

101 ANEXO A 1 Fichas técnicas dos materiais utilizados II

102 III

103 IV

104 V

105 VI

106 VII

107 VIII

108 IX

109 X

110 XI

111 XII

112 XIII

113 XIV