1 SUMÁRIO RESUMO / ABSTRACT 1 1 INTRODUÇÃO 2 2 OBJETIVOS 2 3 MÚLTIPLOS ENFOQUES DE ABORDAGEM DA ANÁLISE QUÍMICA 3 4 MÉTODO IPT DE RECONSTITUIÇÃO DE TRAÇO DE ARGAMASSA 4 41 Aspectos gerais 4 42 Cálculo dos constituintes e do traço 7 421 Cálculo dos constituintes 7 422 Cálculo do traço, em massa e volume 8 423 Considerações quanto à metodologia 10 5 PROGRAMA EXPERIMENTAL 11 51 Planejamento da pesquisa 11 511 Aglomerantes 12 512 Areia 12 52 Etapas de execução 14 521 Preparo das argamassas e moldagem 14 522 Cura 14 523 Caracterização química das argamassas 14 53 Resultados da reconstituição de traço 15 531 Teor de agregado 15 532 Teor de cimento 15 533 Teor de cal 15 534 Proporção dos constituintes na argamassa 15 54 Análise dos resultados de reconstituição de traço 20 6 CONSIDERAÇÕES FINAIS 24 61 Considerações quanto aos objetivos propostos 24 62 Continuidade da pesquisa 25 7 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 26
1 RECONSTITUIÇÃO DE TRAÇO DE ARGAMASSAS ATUALIZAÇÃO DO MÉTODO IPT RESUMO A pesquisa aborda o Método IPT de reconstituição de traço de argamassas aplicando-o a três argamassas simples, oito argamassas mistas de cimento CP II E-32, cal hidratada cálcica CHI ou cal hidratada dolomítica CHIII e, três misturas prontas simulando argamassas industrializadas (QUARCIONI, 1998) O estudo teve como objetivo adequar o Método IPT às argamassas produzidas com materiais atuais de mercado, cujas especificações sofreram alterações substanciais nos últimos anos Na caracterização química das argamassas foram aplicados ensaios gravimétricos e titulométricos, preconizados pelo Método IPT Paralelamente, foram determinados silício, cálcio, ferro e alumínio por espectrofotometria de absorção atômica, mostrando-se uma técnica alternativa viável, levando-se em conta as características específicas de cada elemento químico ensaiado O Método IPT apresentou boa reprodutibilidade entre os traços calculados, a partir dos resultados da análise química, e os traços de dosagem, confirmando sua atualidade e aplicabilidade para as argamassas estudadas Os dados experimentais permitiram sugerir uma correção no cálculo da proporção de agregado, no caso de argamassas com cal hidratada, de forma a refinar o resultado do traço A metodologia mostra-se adequada para elaboração de norma técnica nacional ABSTRACT This research studied the IPT Method for mix-proportion determination of hardened mortars The method was applied to two lime, one cement, eight cement-lime based mortars, and three pre-mixed laboratorial mortars simulating industrial mortars The cement type was CP-II E-32 and the hydrated lime types were dolomitic CH III and calcitic CH I The purpose of the study was to adjust the IPT Method for actual mortars which are produced with those materials found on the market today The chemical analysis included gravimetric and titulometric tests as set forth in the IPT Method Silicium, calcium, magnesium, iron and aluminum quantities were also determined by Atomic Absorption Spectroscopy (AAS) This method proved to be a viable alternative to the IPT Method when taking into consideration the limitations it has for each element The IPT Method presented good results when comparing the mix-proportions that were calculated from chemical analysis with the corresponding mix-proportion references, demonstrating the method s actuality and applicability for the quality control of studied mortars It is suggested from the experimental data to use a correction factor for the calculated proportion of sand in the mortars with hydrated lime The methodology seemed to be adequate for the elaboration of a National Standard
2 1 Introdução No contexto de estudos e avaliação de diferentes aspectos tecnológicos da argamassa 1, é de interesse conhecer o traço, isto é, a proporção dos materiais empregados na dosagem, aglomerante(s) e agregado, expresso em massa ou volume São exemplos, estudos de causas de fenômenos patológicos de revestimentos de obras acabadas, restauração de obras históricas, controle da qualidade de argamassas industrializadas e misturas semiprontas para argamassas, e avaliação do desempenho dos materiais empregados na produção de argamassas O Laboratório de Química de Materiais do IPT acumulou uma ampla experiência nos seus 27 anos de atuação no estudo de materiais de construção, documentando e divulgando métodos de ensaio e seus resultados No que diz respeito à análise química 2 de argamassas e de revestimentos de argamassa desenvolveu um método de reconstituição de traço com base nos resultados da análise química quantitativa 3 O método de reconstituição de traço para concreto desenvolvido no IPT (Boletim, 1940) foi adaptado para argamassa O conhecimento da composição dos materiais constituintes das argamassas e dos fenômenos químicos envolvidos ao longo do tempo nos revestimentos, são dados importantes a serem considerados na interpretação de seus resultados Presentemente, a modificação na composição dos cimentos e das cales, o emprego de materiais residuais e o desenvolvimento e aplicação de novos materiais na construção civil dificultaram a reconstituição de traço das argamassas endurecidas, constatando-se a necessidade de uma adequação do método à realidade atual do mercado Em virtude da composição dos materiais nem sempre ser conhecida procurou-se também propor um programa de cálculo com base em composições hipotéticas (QUARCIONI, 1998) Na literatura encontramos as normas BS 4551-80 e a ASTM C-1324-96, que apresentam metodologias para a análise química e cálculo do traço de argamassas Dado a peculiaridades de cada método não se aplicam diretamente às argamassas nacionais 2 Objetivos O estudo teve como objetivo geral atualizar o Método IPT de reconstituição de traço de argamassas, empregando-se materiais atuais de mercado, caracterizando seu campo de 1 Argamassa, de acordo com a NBR 11172/89, é uma mistura íntima e homogênea de aglomerante de origem mineral, agregado miúdo, água e, eventualmente, aditivos, em proporções adequadas a uma determinada finalidade 2 Análise química, ou melhor, análise química quantitativa, no cotidiano do laboratório, utiliza basicamente a gravimetria e titrimetria 3 Análise química quantitativa, é a parte da química analítica que se ocupa da determinação quantitativa dos diversos elementos químicos ou de suas combinações que estão presentes na composição de um material estudado (ALEXÉEV, 1966)
3 aplicação e limitações (QUARCIONI, 1998) Em decorrência, teve por objetivos específicos Avaliar a influência da variação dos teores de aglomerante e agregado na análise química e no traço da argamassa Por esta razão, foram definidos traços variando-se a relação entre aglomerante e agregado (13 e 14, em volume) como também a relação entre os aglomerantes (11 e 12, em volume), para o mesmo traço Foram escolhidos traços de argamassas comuns de mercado e casos estudados por solicitações do meio externo do IPT Estimar a influência, no cálculo do traço, da presença de cal hidratada Para tanto, foram empregados dois tipos de cal hidratada, cálcica CH I e dolomítica CH III, com teores de magnésio e anidrido carbônico bastante diferenciados entre si Um segundo aglomerante, além do cimento, implica uma variável a mais a ser considerada no cálculo A variação da relação aglomeranteagregado (13 e 14) permitirá uma avaliação da variabilidade do método, quando aplicado a traços mais ricos (13), ou a traços mais pobres (14) A variação da relação entre os aglomerantes (11 e 12) permitirá avaliar se um aumento expressivo de cal em relação ao cimento tem influência significativa no resultado do cálculo do traço 3 Múltiplos enfoques de abordagem da análise química A investigação de uma argamassa endurecida pode atender diversas finalidades e envolver aspectos como a durabilidade e o controle de qualidade dos materiais empregados ou, como é mais comum, avaliar fenômenos patológicos, permitindo uma compreensão mais aprofundada das causas que teriam levado à degradação de um dado revestimento A resposta que se espera de um estudo determina condições de trabalho e investimento em recursos a serem aplicados, possibilitando o uso de técnicas de análise mais sofisticadas ou o desenvolvimento de novas técnicas No campo da durabilidade, via de regra, a investigação tem como objetivo relacionar a microestrutura com as propriedades das argamassas Técnicas como a porosimetria por intrusão de mercúrio e a microscopia eletrônica de varredura já são amplamente utilizadas em estudos desta natureza (CARASEK, 1996) A análise química não é uma ferramenta adequada para investigação da microestrutura, mas, pode-se dizer, é indicada para se conhecer a composição do material como um todo, ao realizar a análise completa, quando é determinada a proporção dos constituintes da amostra Na análise química de argamassas empregam-se métodos analíticos freqüentemente classificados como macros, os quais envolvem determinação de quantidades de 0,1 grama ou mais de amostra (BASSETT et al, 1981) Os métodos empregados em química analítica estão embasados em conceitos teóricos de que se constituem esta ciência, comprovados experimentalmente Os métodos clássicos, mais antigos, continuam atuais, dada a confiabilidade dos resultados São exemplos métodos gravimétricos e titulométricos As técnicas ou métodos instrumentais desenvolvidos nestas últimas décadas, como a espectrofotometria de absorção atômica, empregada neste estudo, dependem do uso de
4 equipamentos específicos São técnicas que poderão substituir técnicas clássicas em diversas aplicações, por serem de execução mais rápida, ou por serem aplicáveis em determinações de teores muito menores do que se atinge com os métodos clássicos Por isso mesmo encontram ampla utilização na indústria Porém, envolvem investimento muito maior, nem sempre justificável Dada a praticidade do seu uso, é interessante dispor desse método como uma alternativa Considerando a importância de ambos os métodos, foi decidido utilizar espectrofotometria de absorção atômica, como uma técnica alternativa às técnicas preconizadas pelo Método IPT na determinação de alguns elementos químicos, pela rapidez de execução e por fazer parte, este equipamento, do instrumental do Laboratório de Química de Materiais, do Agrupamento de Materiais de Construção Civil do IPT 4 Método IPT de Reconstituição de traço de argamassa 41 Aspectos gerais O método de reconstituição de traço desenvolvido originalmente no IPT para concretos tem sido utilizado para argamassas, com algumas adaptações; baseia-se no princípio de que a argamassa, ao ser atacada com ácido clorídrico, dá origem a duas frações distintas uma insolúvel e outra solúvel Para argamassas convencionais de cimento Portland, cal hidratada e agregado quartzoso, a fração solúvel é composta essencialmente pelos aglomerantes e a fração insolúvel é constituída pelo agregado Temos ainda uma terceira fração volátil, que permite quantificar as reações ocorridas após a aplicação da argamassa A Tabela 1 apresenta esquematicamente a composição fracionada de argamassas Tabela 1 Resumo da análise fracionada de argamassas Fração Determinação Constituinte Secagem a 100ºC umidade ou água livre Calcinação de 100 a 500ºC água combinada da cal e do cimento Volátil Calcinação de 500 a 1000ºC anidrido carbônico dos carbonatos presentes como fíler ou resultantes da carbonatação Insolúvel gravimétrica agregado Solúvel cimento e cal ânions, como SiO 4-2- 4 e SO 4 cátions, como Ca 2+, Mg 2+, Al 3+, Fe 3+,Na + e K + Assim sendo, o método prevê as determinações quantitativas do agregado na forma de resíduo insolúvel (RI) e dos aglomerantes na forma de seus íons principais e comuns solubilizados, cujos resultados são expressos na forma dos óxidos correspondentes anidrido silícico (SiO 2 ), óxido de cálcio (CaO), óxido de magnésio (MgO) e óxidos de ferro e alumínio (R 2 O 3 ) Na fração volátil determina-se a umidade (UM), perda ao fogo (PF) e anidrido carbônico (CO 2 )
5 A subamostra separada por quarteamento é moída até granulometria inferior a 0,84mm (# ABNT nº 20) e separada em amostras analíticas para os diferentes ensaios químicos O método de análise química está apresentado, resumidamente, na Figura 1
6 I - Andamento principal AMOSTRA ANALÍTICA A (5g) adicionar 50mL de solução de HCl (12) lavar o precipitado com solução de Na 2 CO 3 (5%) e solução de HCl (595) PRECIPITADO filtrar, recolhendo o filtrado em balão de 500 ml FILTRADO calcinar a 1000 o C, evaporar uma alíquota de 200 ml em banho-maria, até esfriar secura e pesar secar em estufa a 100ºC RI atacar o resíduo com 30mL de solução de HCl (11) filtrar, recolhendo o filtrado em béquer PRECIPITADO calcinar a 1000 o C, esfriar e pesar SiO 2 FILTRADO adicionar gotas de HNO 3 e levar à fervura neutralizar com solução de NH 4 OH (11) filtrar, lavar o precipitado com solução de NH 4 NO 3 (20 g/l), recolhendo o filtrado em béquer PRECIPITADO calcinar a 1000 o C, esfriar e pesar R 2 O 3 PRECIPITADO dissolver o resíduo com 20mL de solução de H 2 SO 4 (11) aquecer a 80 o C e titular com solução de KMnO 4 (0,3M) FILTRADO ajustar o volume para 300mL adicionar solução HCl (11) até meio ácido, ph<5 adicionar 15 ml de solução saturada de (NH 4 ) 2 C 2 O 4 adicionar NH 4 OH até meio básico, ph>7 decantar o precipitado em banho-maria por 1h filtrar, recolhendo o filtrado em béquer FILTRADO acertar o ph com NH 4 OH precipitar com solução de (NH 4 ) 2 HPO 4 (20% ) manter em repouso de 8 a 12 horas filtrar, descartando o filtrado CaO PRECIPITADO MgO FILTRADO calcinar a 1000 o C, esfriar e pesar Figura 1 Fluxograma do método de análise química para argamassas
7 II - Umidade e Perda ao Fogo III - Anidrido Carbônico (CO 2 ) AMOSTRA ANALÍTICA B (1g) secar a 100 o C, esfriar e pesar UMIDADE CO 2 calcinar a 1000 o C, esfriar e pesar PF AMOSTRA ANALÍTICA C (1g) determinação gasométrica após decomposição térmica a 1000 o C Figura 1 Fluxograma do método de análise química para argamassas (cont) 42 Cálculo dos constituintes e do traço 421 Cálculo dos constituintes Com base nos dados da análise química calcula-se a proporção aglomerante(s)agregado, isto é, o traço da argamassa em massa, que poderá ser convertido em volume a partir das massas unitárias dos materiais empregados A determinação do teor de um constituinte da argamassa, que provém exclusivamente do agregado ou do aglomerante, permite estimar, através de cálculo, a relação aglomerante agregado presente na mesma O roteiro de cálculo a ser adotado depende do conhecimento da composição dos materiais empregados Quando não se dispõe da composição química destes, torna-se necessário assumir valores médios de composição química de amostras de referência Os resultados da análise química são recalculados na base de material não volátil, isto é, excluindo o valor da perda ao fogo até 1000ºC, ou seja, água livre, água combinada e anidrido carbônico dos materiais empregados ou incorporados à argamassa na evolução do processo de endurecimento Justifica-se este artifício de cálculo para permitir a obtenção dos teores de materiais originalmente utilizados na confecção da argamassa anidros e não carbonatados Com os valores na base não volátil (NV) e admitindo-se o teor de resíduo insolúvel como sendo a fração agregado (areia), e os óxidos restantes solubilizados como sendo a fração aglomerante (cimento e/ou cal), são calculadas as respectivas proporções percentuais, em referência aos materiais empregados, bem como o traço Para calcular os constituintes da argamassa, tem-se o seguinte procedimento
8 a) teor de agregado é o teor de resíduo insolúvel da argamassa expresso na base não volátil (%RI (ARG,NV) ) b) teor de cimento primeiramente é calculado na base não volátil (%Cim (ARG,NV) ), a partir da sílica solúvel da argamassa (% SiO 2(ARG,NV) ) e da sílica solúvel do cimento 4 empregado (% SiO 2(CIM,NV) ) % Cim ( ARG, NV) = (% SiO 100) 2( ARG, NV) (% SiO ) 2( CIM, NV) (1) Para se obter o teor de cimento originalmente dosado (%Cim (ARG,OR) ), corrige-se o calculado na base não volátil, acrescentando a perda ao fogo do cimento empregado (%PF (CIM) ), através da seguinte equação % Cim ( ARG, OR) (% Cim( ARG, NV) ) 100 = ( 100 % PF ) ( CIM) (2) Quando o cimento não é conhecido, adota-se para a perda ao fogo, o valor máximo especificado em norma ou de algum cimento de referência escolhido c) teor de cal primeiramente é calculado o teor de cal na base não volátil, expresso como cal virgem, (%CV) Este pode ser calculado de duas maneiras 1ª alternativa A partir dos teores de agregado e cimento, o teor de cal virgem é obtido por diferença do total (100% do total) % CV = 100 (% Cim + % RI ) (3) ( ARG, NV) ( ARG, NV) 2ª alternativa A partir do teor de óxido de cálcio da argamassa (%CaO (ARG,NV ), descontando-se o CaO proveniente do cimento (%CaO (CIM,NV) ) (% CaO ( ARG, NV) (% CaO ( CIM, NV) % Cim( ARG, NV) ) % CV = 100 (4) % CaO ( CAL, NV) Para se obter o teor de cal hidratada originalmente empregada (%Cal (ARG,OR) ), corrige-se o teor de cal calculado na base não volátil, em função da perda ao fogo da cal original (%PF (CAL) ), através da seguinte equação % Cal ( ARG, OR) % CV = 100 % PF ( CAL) 100 (5) 422 Cálculo do traço, em massa e volume O traço em massa de uma argamassa é calculado a partir dos teores percentuais de seus constituintes, expressos em relação ao cimento, isto é, dividem-se os teores de cal e agregado pelo teor de cimento O traço em volume é calculado dividindo-se esses valores pelas respectivas massas unitárias dos constituintes 4 Na análise química do cimento obtém-se o teor de sílica total somado ao resíduo insolúvel Desse total deve-se subtrair o resíduo insolúvel, obtendo-se então, o valor da sílica solúvel do cimento
9 A título de ilustração, estão apresentados a seguir os cálculos dos constituintes percentuais e do traço em massa e em volume de uma dada argamassa, obtidos a partir de dados da análise química A Tabela 2 apresenta os resultados da análise química da argamassa e os respectivos valores calculados na base não volátil A Tabela 3 traz os parâmetros químicos e as massas unitárias dos aglomerantes, considerados no cálculo do traço Tabela 2 Dados de análise química da argamassa Resultados (%) Determinações Base original Base não volátil Umidade 0,00 - Perda ao Fogo 2,52 - RI 80,0 82,1 SiO 2 solúvel 2,81 2,88 R 2 O 3 1,19 1,22 CaO 12,4 12,7 M go 0,63 0,65 CO 2 0,84 - Tabela 3 Parâmetros químicos e massas unitárias dos aglomerantes Tipo Base original (%) Base não volátil (%) Massa unitária (kg/m 3 ) Cimento SiO 2 CaO PF SiO 2 CaO CP II-E 20,5 57,2 5,90 21,8 60,8 1,12 Cal CaO MgO PF CaO MgO CHI-Cálcica 70,8 0,4 26,4 96,3 0,60 0,53 Teor de agregado %RI (ARG,NV ) = 82,1 Teor de cimento Pela equação (1), tem-se o teor de cimento anidro % Cim ARG NV = (, ) ( 288, 100) ( 21, 8) = 13, 21 (1) Da equação (2), tem-se o teor de cimento original empregado % Cim ARG OR = (, ) ( 13, 21) 100 = 14, 04 (2) ( 100 5, 9)
10 Teor de cal hidratada A partir da equação (3), tem-se o teor de cal virgem calculado pela diferença dos teores de areia e cimento % CV = 100 ( 13, 21 + 82, 1) = 4, 69 (3) Da equação (4) obtém-se o teor de cal hidratada, calculada em relação à perda ao fogo da cal hidratada empregada 469, % Cal( ARG, OR ) = 100 = 6, 38 (4) 100 26, 46 A partir desses constituintes percentuais, calcula-se o traço em massa correspondente da argamassa em relação ao cimento Traço, em massa Traço Rel Aglo/Agre cimento cal areia 1 0,46 5,8 1 / 4,0 14,1,% 6,38,% 82,1% 1 / 4,0 Para se calcular o traço em volume dividem-se os teores dos constituintes pelas respectivas massas unitárias, considerando-se a umidade da areia utilizada cimento = 1,12 g/cm 3 cal hidratada = 0,53 g/cm 3, areia, com 2,5% de umidade = 1,15 g/cm 3 Tem-se então cimento 1 / 1,12 = 0,89 cal hidratada 0,46 / 0,53 = 0,87 agregado [(5,8 + (5,8 x 0,025)]/1,153 = 5,2 Recalculando-se em relação ao cimento, tem-se o traço em volume Traço, em volume Traço Rel Aglo/Agre cimento cal areia 1 0,97 5,8 1 / 2,9 423 Considerações quanto à metodologia Este método tem sido aplicado rotineiramente para análise química de argamassas inorgânicas de revestimento ou assentamento, mas considerando algumas limitações que caracterizam sua aplicação para obtenção do traço de dosagem, vinculadas à natureza e
11 composição dos seus vários constituintes cimento, cal e agregado Notadamente destacam-se não é indicado para argamassas produzidas com cimento Portland pozolânico ou com adição de pozolanas, no preparo de argamassas A pozolana é geralmente insolúvel ao ataque com ácido clorídrico (como é empregado na análise química), superestimando o teor de areia e minimizando o teor de cimento (o cimento é calculado em função do teor de sílica solúvel que, admite-se, provém somente do cimento); argamassa com a presença de agregado carbonático compromete o princípio do método onde o agregado deve permanecer insolúvel ao ataque ácido Neste sentido, o método IPT é adequado para argamassas produzidas com agregado quartzoso Devido aos fatores abordados acima, pode-se considerar que para se fazer uma reconstituição é necessário conhecer previamente a natureza do agregado e do aglomerante empregado Assim, quando não se conhece o histórico de uma argamassa ou de uma obra e, portanto, não se dispõe dos dados de caracterização química dos componentes empregados, o resultado é sempre aproximado Nesses casos, costuma-se apresentar a faixa de valores de traço em que a argamassa pode estar situada 5 Programa experimental 51 Planejamento da pesquisa Para atender aos objetivos do estudo, foram moldadas argamassas simples 5 e mistas 6 de cimento Portland e cal hidratada dos tipos cálcica e dolomítica, com agregado silicoso, de forma a permitir avaliar o método químico de reconstituição de traço Assim, foram preparadas três argamassas simples de cimento Portland, cal hidratada cálcica e cal hidratada dolomítica, com traço 13, em volume Foram preparadas também oito argamassas mistas de cimento Portland e cales hidratadas cálcica e dolomítica 116, 129, 118 e 1212, em volume São traços usados freqüentemente no mercado, portanto, de interesse prático Partiu-se da escolha dos traços em volume, para reproduzir a realidade da obra, transformando-os em massa para se obter melhor precisão na proporção dos constituintes na moldagem dos corpos-de-prova A Tabela 4 apresenta os parâmetros de dosagem, com as respectivas nomenclaturas adotadas (siglas) para identificação das argamassas Para a transformação do traço em volume para traço em massa utilizou-se as respectivas massas unitárias dos materiais empregados areia seca 1,46 g/cm 3 areia, com 3% de umidade 1,12 g/cm 3 cimento Portland CP II-E-32 1,12 g/cm 3 cal hidratada cálcica CHI 0,53 g/cm 3 5 Argamassa simples é a argamassa preparada com um único aglomerante (NBR 13529/95) 6 Argamassa mista é a argamassa preparada com mais de um aglomerante (NBR 13529/95)
12 cal hidratada dolomítica CHIII 0,63 g/cm 3 Dado que o Método IPT pode também ser aplicado a argamassas industrializadas, julgou-se oportuno preparar três misturas prontas 7 de argamassa, simulando-as com os mesmos materiais empregados nas demais argamassas Para o cálculo do traço, os resultados das determinações químicas são expressos na base não volátil Este artifício de cálculo permite referir e comparar o traço calculado ao traço de obra, dosado com materiais na base anidra, como é convencionalmente conhecida a base desses materiais originais Nas misturas prontas não há incorporação de voláteis vinculada ao processo de cura; por isso, servirá de referência para avaliar este artifício de cálculo Assim, foram preparadas cerca de 200 gramas das seguintes misturas prontas, com traços expressos em volume 13 cimentoareia (13 C-MP); 13 cal hidratada dolomíticaareia (13 CD-MP) e 116 cimentocal hidratada dolomíticaareia (116 CD-MP), com a mesma proporção de materiais das argamassas correspondentes (Tabela 4) 511 Aglomerantes Foram utilizados cimento Portland tipo CP II-E 32, marca Votoran, da S/A Indústrias Votorantin, cal hidratada cálcica tipo CH I, marca Supercal, da Cobrascal Indústria de Cal Ltda e cal hidratada dolomítica tipo CH III, marca Votoran, da Companhia Cimento Portland Itaú São aglomerantes disponíveis no mercado paulista e de uso comum em obras 512 Areia Quanto ao agregado, foi utilizada uma areia preparada em laboratório, a partir de frações da Areia Normal Brasileira (NBR 7214/82) produzidas pelo IPT A concepção da areia com tal composição granulométrica surgiu inicialmente dentro de um estudo paralelo desenvolvido pelo grupo de alunos de pós graduação do Departamento de Construção Civil da Escola Politécnica, onde se avaliou a influência da curva granulométrica em algumas propriedades das argamassas (CARNEIRO, 1997) Esta areia foi considerada adequada para este estudo, porque é uma areia lavada de rio, de natureza quartzosa e com ausência de materiais argilosos, mica e feldspato, comuns neste tipo de areia, não tendo assim interferentes no detalhamento da composição das argamassas endurecidas, a ser feito na etapa seguinte deste estudo 7 Mistura pronta é a mistura de agregado e aglomerante(s) originais, pronta para o preparo da argamassa somente pela adição da água de amassamento
13 Tabela 4 Argamassas estudadas proporção dos materiais Identificação das argamassas Traços (em volume, Traços(em massa, Aglo Agre Aglo Agre % cimento % cal % aglom % agreg em função dos traços Sigla de areia úmida) de areia seca) (volume) (massa) (massa) (massa) (massa) (massa) de dosagem cimento cal areia cimento cal areia 13 só cimento 13 C 1 0 3 1 0 2,91 1 3 1 2,91 25,6-25,6 74,4 13 só cal cálcica 13 CC 0 1 3 0 1 6,15 1 3 1 6,15-14,0 14,0 86,0 13 só cal dolomítica 13 CD 0 1 3 0 1 5,17 1 3 1 5,17-16,2 16,2 83,8 116 com cal cálcica 116 CC 1 1 6 1 0,47 5,82 1 3 1 3,96 13,7 6,4 20,1 79,8 116 com cal dolomítica 116 CD 1 1 6 1 0,56 5,82 1 3 1 3,73 13,6 7,6 21,2 78,9 129 com cal cálcica 129 CC 1 2 9 1 0,95 8,73 1 3 1 4,48 9,4 8,9 18,3 81,7 129 com cal dolomítica 129 CD 1 2 9 1 1,13 8,73 1 3 1 4,10 9,2 10,4 19,6 80,4 118 com cal cálcica 118 CC 1 1 8 1 0,47 7,76 1 4 1 5,28 10,8 5,1 15,9 84,1 118 com cal dolomítica 118 CD 1 1 8 1 0,56 7,76 1 4 1 4,97 10,7 6,0 16,7 83,3 1212 com cal cálcica 1212 CC 1 2 12 1 0,95 11,6 1 4 1 5,95 7,4 7,0 14,4 85,6 1212 com cal dolomítica 1212 CD 1 2 12 1 1,13 11,6 1 4 1 5,45 7,3 8,2 15,5 84,5
14 52 Etapas de execução 521 Preparo das argamassas e moldagem As argamassas foram preparadas em um misturador com 5 litros de capacidade, de acordo com a NBR 13276/88, sendo que as argamassas simples e mistas de cal hidratada não foram maturadas previamente A quantidade de água empregada foi a adequada para se obter o índice de consistência de 260 + 5mm, fixado para todos os traços, que proporcionou uma trabalhabilidade adequada para as moldagens As argamassas do estudo foram moldadas em corpos-de-prova prismáticos de 4x4x16cm 522 Cura A desforma deu-se após dois ou três dias da moldagem, com exceção das argamassas simples de cal hidratada cálcica e dolomítica, ambas desmoldadas com cinco e dez dias, respectivamente, por serem mais lentas no endurecimento A cura foi feita em regime cíclico de cinco dias em ambiente de laboratório (T média = 25 º C, H média = 70%) e dois dias em câmara úmida (T média = 23 º C, H média = 95%),com exceção das argamassas simples de cal hidratada, as quais foram mantidas constantemente em ambiente de laboratório Este regime de cura simulou uma condição característica do país (clima quente e úmido, com elevados índices pluviométricos) Os corpos-de-prova foram ensaiados com 92 dias de cura 523 Caracterização química das argamassas Porções de amostras extraídas de quatro corpos-de-prova foram trituradas compondo-se uma amostra única A seguir, a amostra foi homogeneizada e quarteada Cerca de 100 gramas dessa amostra foram moídas em almofariz de porcelana até granulometria inferior a 0,84mm (peneira ABNT nº20), e reservadas para análise química Quanto às três misturas prontas, estas foram analisadas tal qual obtidas, portanto, sem cominuição prévia Aplicou-se o Método IPT para análise química de argamassas, tanto para as argamassas endurecidas como para as misturas prontas Da análise química constou as determinações de resíduo insolúvel, silício, cálcio, magnésio, ferro e alumínio (como R 2 O 3 ), umidade perda ao fogo e anidrido carbônico Paralelamente, foram executados ensaios por espectrofotometria de absorção atômica, nas mesmas amostras utilizadas para análise química Foram determinados silício, cálcio, magnésio, ferro e alumínio, com o objetivo de comparar esses resultados aos do Método IPT Esta técnica analítica tem a vantagem de empregar menor tempo na execução do ensaio, em comparação com os métodos clássicos correspondentes Todos os ensaios químicos foram executados em triplicata Todos os ensaios de caracterização química das argamassas foram realizados no Laboratório de Química de Materiais da Divisão de Engenharia Civil do IPT
15 53 Resultados da reconstituição de traço A partir dos dados dos ensaios químicos das argamassas, com intervalo de confiança para a média (ICM) com 95% de confiança, foram calculados os teores percentuais dos constituintes, agregado e aglomerante(s), para as argamassas simples, mistas e misturas prontas 531 Teor de agregado Foi assumido como mínima a variação dos valores de resíduo insolúvel (ICM 1% em relação à média) e fixado o valor médio dos ensaios para o cálculo do traço 532 Teor de cimento A partir dos intervalos de confiança das determinações de sílica solúvel, foram calculados os teores médios, máximos e mínimos dos respectivos teores de cimento para as argamassas Estes cálculos foram feitos a partir da sílica solúvel dosada tanto pelo Método IPT como por absorção atômica ao nível de 95% de confiança Nas argamassas simples de cal, existe sílica solúvel, em teores muito baixos, não sendo, por isso, considerados para o cálculo do cimento Por esta razão, a norma BS 4551 especifica que teores de sílica solúvel inferiores a 0,5% nas argamassas devem ser desconsiderados para o cálculo do cimento 533 Teor de cal A cal hidratada foi obtida por diferença do total da argamassa, a partir dos teores de agregado e cimento precedentemente calculados Como o resultado considerado é na base não volátil, a cal obtida é expressa como cal virgem, e sua correção para cal hidratada é função da perda ao fogo da cal original 534 Proporção dos constituintes na argamassa As Tabelas 5 e 7 apresentam os traços em massa e em volume, respectivamente, das argamassas e misturas prontas a partir de seus constituintes calculados para o Método IPT As Tabelas 6 e 8 apresentam os traços em massa e em volume, respectivamente, das argamassas e misturas prontas a partir de seus constituintes calculados para absorção atômica As mesmas Tabelas trazem os traços de referência originariamente apresentados na Tabela 4 Para se expressar a proporção dos constituintes cimento cal areia, por convenção, fixa-se o cimento como sendo um (1) e a cal e a areia calculados proporcionalmente Sendo o teor de cimento fixo pode-se comparar as porcentagens em massa da cal e do agregado obtidos, aos realmente adicionados no preparo da mistura As mesmas proporções podem ser comparadas em volume, levando em conta a massa unitária desses materiais
16 Tabela 5 Traços das argamassas, calculados a partir da análise química, em massa - Método IPT Traços de referência Valores calculados a partir da sílica solúvel (SiO 2 ) Traço (Dados de dosagem) Média Máxima Mínima Cim Cal AreiaAglo Agre Cim Cal AreiaAglo Agre Cim Cal Areia Aglo Agre Cim Cal Areia Aglo Agre 13 C 1-2,9 1 2,9 1-2,9 1 2,9 1-2,8 1 2,8 1-2,9 1 2,9 13 CC - 1,00 6,2 1 6,2-1,00 6,2 1 6,2-1,00 6,2 1 6,2-1,00 6,3 1 6,3 13 CD - 1,00 5,2 1 5,2-1,00 5,0 1 5,0-1,00 5,0 1 5,0-1,00 5,0 1 5,0 116 CC 1 0,47 5,8 1 3,9 1 0,45 6,0 1 4,1 1 0,41 5,8 1 4,1 1 0,49 6,2 1 4,2 116 CD 1 0,56 5,8 1 3,7 1 0,57 6,3 1 4,0 1 0,52 6,2 1 4,1 1 0,61 6,5 1 4,0 129 CC 1 0,95 8,7 1 4,5 1 1,05 9,3 1 4,5 1 0,97 9,0 1 4,6 1 1,13 9,6 1 4,5 129 CD 1 1,13 8,7 1 4,1 1 0,95 8,5 1 4,4 1 0,86 8,1 1 4,4 1 1,05 8,8 1 4,3 118 CC 1 0,47 7,8 1 5,3 1 0,65 8,8 1 5,3 1 0,62 8,7 1 5,4 1 0,68 9,0 1 5,4 118 CD 1 0,56 7,8 1 5,0 1 0,45 7,9 1 5,4 1 0,37 7,5 1 5,5 1 0,54 8,3 1 5,4 1212 CC 1 0,95 11,6 1 5,9 1 1,04 12,4 1 6,1 1 0,92 11,8 1 6,1 1 1,18 13,2 1 6,1 1212 CD 1 1,13 11,6 1 5,4 1 0,88 11,6 1 6,2 1 0,62 10,1 1 6,2 1 1,22 13,4 1 6,0 13 C-MP 1-2,9 1 2,9 1-3,5 1 3,5 1-3,5 1 3,5 1-3,6 1 3,6 13 CD-MP - 1,00 5,2 1 5,2-1,00 5,6 1 5,6-1,00 5,5 1 5,5-1,00 5,6 1 5,6 116 CD-MP 1 0,56 5,8 1 3,7 1 0,46 6,4 1 4,4 1 0,31 6,1 1 4,7 1 0,71 7,7 1 4,5
17 Tabela 6 Traços das argamassas calculados a partir da análise química, em volume - Método IPT Traços de referência Valores calculados a partir da sílica solúvel (SiO 2 ) Traço (Dados de dosagem) Média Máxima Mínima Cim Cal Areia Aglo Agre Cim Cal Areia Aglo Agre Cim Cal Areia Aglo Agre Cim Cal Areia Aglo Agre 13 C 1-3 1 3,0 1-3,0 1 3,0 1-2,9 1 2,9 1-3,0 1 3,0 13 CC - 1 3 1 3,0-1,0 3,0 1 3,0-1,0 3,0 1 3,0-1,0 3,1 1 3,1 13 CD - 1 3 1 3,0-1,0 2,9 1 2,9-1,0 2,9 1 2,9-1,0 2,9 1 2,9 116 CC 1 1 6 1 3,0 1 1,0 6,2 1 3,1 1 0,9 6,0 1 3,2 1 1,0 6,4 1 3,2 116 CD 1 1 6 1 3,0 1 1,0 6,5 1 3,3 1 0,9 6,4 1 3,4 1 1,1 6,7 1 3,2 129 CC 1 2 9 1 3,0 1 2,2 9,6 1 3,0 1 2,0 9,3 1 3,1 1 2,4 9,9 1 2,9 129 CD 1 2 9 1 3,0 1 1,7 8,8 1 3,3 1 1,5 8,4 1 3,4 1 1,9 9,1 1 3,1 118 CC 1 1 8 1 4,0 1 1,4 9,1 1 3,8 1 1,3 9,0 1 3,9 1 1,4 9,3 1 3,9 118 CD 1 1 8 1 4,0 1 0,8 8,1 1 4,5 1 0,7 7,7 1 4,5 1 1,0 8,6 1 4,3 1212 CC 1 2 12 1 4,0 1 2,2 12,8 1 4,0 1 1,9 12,2 1 4,2 1 2,5 13,6 1 3,9 1212 CD 1 2 12 1 4,0 1 1,6 12,0 1 4,6 1 1,1 10,4 1 5,0 1 2,2 13,8 1 4,3 13 C-MP 1-3 1 3,0 1-3,6 1 3,6 1-3,6 1 3,6 1-3,7 1 3,7 13 CD-MP - 1 3 1 3,0-1,0 3,2 1 3,2-1,0 3,2 1 3,2-1,0 3,2 1 3,2 116 CD-MP 1 1 6 1 3,0 1 0,8 6,6 1 3,7 1 0,6 6,3 1 3,9 1 1,3 7,9 1 3,4
18 Tabela 7 Traços das argamassas calculados a partir dos ensaios de absorção atômica, em massa Traços de referência Valores calculados a partir da sílica solúvel (SiO 2 ) Traço (Dados de dosagem) Média Máxima Mínima Cim Cal AreiaAglo Agre Cim Cal AreiaAglo Agre Cim Cal AreiaAglo Agre Cim Cal AreiaAglo Agre 13 C 1-2,9 1 2,9 1-2,8 1 2,8 1-2,7 1 2,7 1-2,8 1 2,8 13 CC - 1,00 6,2 1 6,2-1,00 6,2 1 6,2-1,00 6,2 1 6,2-1,00 6,3 1 6,3 13 CD - 1,00 5,2 1 5,2-1,00 5,0 1 5,0-1,00 5,0 1 5,0-1,00 5,0 1 5,0 116 CC 1 0,47 5,8 1 3,9 1 0,36 5,7 1 4,2 1 0,31 5,5 1 4,2 1 0,42 5,9 1 4,2 116 CD 1 0,56 5,8 1 3,7 1 0,44 5,9 1 4,1 1 0,29 5,4 1 4,2 1 0,63 6,5 1 4,0 129 CC 1 0,95 8,7 1 4,5 1 0,89 8,7 1 4,6 1 0,64 7,7 1 4,7 1 1,22 10,0 1 4,5 129 CD 1 1,13 8,7 1 4,1 1 0,93 8,4 1 4,4 1 0,73 7,6 1 4,4 1 1,17 9,3 1 4,3 118 CC 1 0,47 7,8 1 5,3 1 0,47 8,1 1 5,5 1 0,21 6,8 1 5,6 1 0,85 9,8 1 5,3 118 CD 1 0,56 7,8 1 5,0 1 0,36 7,5 1 5,5 1 0,25 6,9 1 5,5 1 0,51 8,1 1 5,4 1212 CC 1 0,95 11,6 1 5,9 1 0,78 11,0 1 6,2 1 0,54 9,7 1 6,3 1 1,10 12,9 1 6,1 1212 CD 1 1,13 11,6 1 5,4 1 0,72 10,6 1 6,2 1 0,62 10,1 1 6,2 1 0,81 11,2 1 6,2 13 C-MP 1-2,9 1 2,9 1-3,6 1 3,6 1-3,3 1 3,3 1-3,9 1 3,9 13 CD-MP - 1,00 5,2 1 5,2-1,00 5,6 1 5,6-1,00 5,5 1 5,5-1,00 5,6 1 5,6 116 CD-MP 1 0,56 5,8 1 3,7 1 0,46 6,4 1 4,4 1 0,25 5,9 1 4,7 1 0,80 8,0 1 4,4
19 Tabela 8 Traços das argamassas calculados a partir dos ensaios de absorção atômica, em volume Traços de referência Valores calculados a partir da sílica solúvel (SiO 2 ) Traço (Dados de dosagem) Média Máxima Mínima Cim Cal Areia Aglo Agre Cim Cal AreiaAglo Agre Cim Cal AreiaAglo Agre Cim Cal AreiaAglo Agre 13 C 1-3 1 3,0 1-2,9 1 2,9 1-2,8 1 2,8 1-2,9 1 2,9 13 CC - 1 3 1 3,0-1,0 3,0 1 3,0-1,0 3,0 1 3,0-1,0 3,1 1 3,1 13 CD - 1 3 1 3,0-1,0 2,9 1 2,9-1,0 2,9 1 2,9-1,0 2,9 1 2,9 116 CC 1 1 6 1 3,0 1 0,8 5,9 1 3,3 1 0,7 5,7 1 3,4 1 0,9 6,1 1 3,2 116 CD 1 1 6 1 3,0 1 0,8 6,1 1 3,4 1 0,5 5,6 1 3,7 1 1,1 6,7 1 3,2 129 CC 1 2 9 1 3,0 1 1,9 9,0 1 3,1 1 1,4 7,9 1 3,3 1 2,6 10,3 1 2,9 129 CD 1 2 9 1 3,0 1 1,7 8,7 1 3,2 1 1,3 7,8 1 3,4 1 2,1 9,6 1 3,1 118 CC 1 1 8 1 4,0 1 1,0 8,4 1 4,2 1 0,4 7,0 1 5,0 1 1,8 10,1 1 3,6 118 CD 1 1 8 1 4,0 1 0,6 7,7 1 4,8 1 0,4 7,1 1 5,1 1 0,9 8,4 1 4,4 1212 CC 1 2 12 1 4,0 1 1,6 11,3 1 4,3 1 1,1 10,0 1 4,8 1 2,3 13,3 1 4,0 1212 CD 1 2 12 1 4,0 1 1,3 10,9 1 4,7 1 1,1 10,4 1 5,0 1 1,4 11,5 1 4,8 13 C-MP 1-3 1 3,0 1-3,7 1 3,7 1-3,4 1 3,4 1-4,0 1 4,0 13 CD-MP - 1 3 1 3,0-1,0 3,2 1 3,2-1,0 3,2 1 3,2-1,0 3,2 1 3,2 116 CD-MP 1 1 6 1 3,0 1 0,8 6,6 1 3,7 1 0,4 6,1 1 4,4 1 1,4 8,2 1 3,4