DESEMPENHO E AVALIAÇÃO DE DESEMPENHO DE SISTEMAS CONSTRUTIVOS.

DESEMPENHO E AVALIAÇÃO DE DESEMPENHO DE SISTEMAS CONSTRUTIVOS PERFORMANCE AND EVALUATION OF THE PERFORMANCE OF BUILDING SYSTEMS

Ricardo Lopes 1 Rafael Mantuano Netto 2

A argamassa para revestimento é um material de construção constituído basicamente pela mistura de um ou mais aglomerantes (cimento, cal), agregado miúdo (areia) e água, podendo ainda conter aditivos com a finalidade de melhorar ou conferir determinadas propriedades à argamassa. A aderência ao substrato é uma das principais propriedades que a argamassa deve garantir durante sua vida útil, sendo um dos principais requisitos de avaliação do desempenho de sistemas de revestimento. The mortar coating is a construction material consisting essentially by the mixture of one or more binders (cement, lime), fine aggregate (sand) and water. May also contain additives in order to improve or confer certain properties to the mortar. The adhesion to the substrate is one of the main properties that the mortar should guarantee throughout its lifetime, being a major assessment requirements of the coating system performance.

Palavras-chave: Argamassa, aderência, substrato, interface, revestimento. Keywords: Mortar, adhesion, substrate interface, coating.

Engenheiro Civil. Especialista em Instalações pela FEI. Mestre em Construções pelo IPT-SP. Arquiteto. Especialista em Avaliações e Perícias pela UFMG – Mestre em Construções pelo IPT-SP.

1

2

Página

1

Artigo Técnico Desempenho de Sistemas Construtivos Ricardo Lopes & Rafael Mantuano Netto - 21.Dez.2014 SP

INTRODUÇÃO A argamassa é aplicada sobre uma superfície, estabelecendo uma região de contato. A interface entre a matriz (argamassa) e o substrato (superfície de aplicação) ocorre justamente nessa região de contato. Segundo Costa e John (2011), as interações químicas e mecânicas que ocorrem na interface regem a aderência do material, que é um fenômeno de contato entre superfícies. As interações ocorrem após o contato da matriz cimentícia ainda no estado plástico com o substrato e, vão se modificando ao longo do tempo devido à cinética de hidratação e a absorção da base (COSTA e JOHN, 2011). Para Polito, Carvalho Jr e Brandão (2009), o desempenho das argamassas quanto à aderência está diretamente relacionado à microestrutura da interface revestimento/substrato.

Página

2

De acordo com Temoche-Esquivel et al. (2007), a aderência é influenciada pelas características da base (absorção de água, porosidade, rugosidade e sua natureza química), pela energia de lançamento, e pelas características reológicas da argamassa no estado fresco: no momento do contato inicial entre argamassa e substrato, no momento da conformação sobre o substrato através do corte e sarrafeamento, ou no momento do desempeno. O resultado das características da base, da argamassa e da aplicação definirá a área de contato efetivo na interface entre pasta e substrato, denominada extensão de aderência, que de acordo com Antunes (2005) apud Temoche-Esquivel et al. (2007), pode ser avaliada através da quantidade de defeitos na interface.

Artigo Técnico Desempenho de Sistemas Construtivos Ricardo Lopes & Rafael Mantuano Netto - 21.Dez.2014 SP

SUMÁRIO 1.

OBJETIVOS ...................................................................................................................................... 5

2.

ETAPAS DO TRABALHO .................................................................................................................... 5

3.

INTERFACE MATRIZ/SUBSTRATO - INFLUÊNCIA NA ADERÊNCIA....................................................... 5

3.1.

INTERFACE E ADERÊNCIA............................................................................................................ 5

3.2.

EXTENSÃO DE ADERÊNCIA .......................................................................................................... 6

3.3.

ADESÃO INICIAL, ADESÃO E ADERÊNCIA.................................................................................. 13

3.4.

ADERÊNCIA MECÂNICA E QUÍMICA ............................................................................................ 17

3.5.

DURABILIDADE DE ADERÊNCIA ................................................................................................. 21 CONCLUSÃO .................................................................................................................................. 23

5.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS.................................................................................................... 24

Página

3

4.

Artigo Técnico Desempenho de Sistemas Construtivos Ricardo Lopes & Rafael Mantuano Netto - 21.Dez.2014 SP

ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1: Superfícies de aderência. (COSTA e JOHN, 2011). ........................................................... 7

Figura 2: Contato entre substrato e matriz. (CARASEK, 1996). ...................................................... 8

Figura 3: Contato entre substrato e matriz (CARASEK, 1996).. ...................................................... 8

Figura 4: Aplicação de argamassa de revestimento ....................................................................... 9

Figura 5: Aspecto final da argamassa de revestimento ................................................................ 10

Figura 6: Aplicação de argamassa - sistema convencional ........................................................... 10

Figura 7: Aspecto final - sistema convencional............................................................................. 11

Figura 8: Tentativa de retirada forçada da argamassa logo após sua aplicação. ......................... 12

Figura 9: Aplicação da primeira camada (fina) ............................................................................. 12

Figura 10: Tentativa de retirada forçada da argamassa de revestimento.................................... 13

Figura 11: Representação esquemática do fluxo de água reversível (SCARTEZINI, 2002). .......... 16

Figura 12: Relação entre resistência de aderência à tração e quantidade de poros ativos. ........ 17

Figura 13: Interface das zonas de transição e matriz cimentícia (METHA e MONTEIRO, 2008). . 19

Figura 14: Micrografia de Cristais de Etringita, Sulfo-alumintato de Cálcio. ................................ 20

Página

4

Figura 15: Variações nas propriedades de uma argamassa (SABBATINI, 1998). .......................... 22

Artigo Técnico Desempenho de Sistemas Construtivos Ricardo Lopes & Rafael Mantuano Netto - 21.Dez.2014 SP

1. Objetivos Este trabalho visa compreender os mecanismos que ocorrem na interface entre substrato e argamassa, através do estudo das características microestruturais dos constituintes, das características da base, das características reológicas da matriz e a influência da forma de aplicação no comportamento da argamassa.

2. Etapas do trabalho Este trabalho foi dividido em duas etapas, por se tratar de uma revisão a respeito dos mecanismos de formação de aderência entre argamassa e substrato. A primeira etapa é uma pesquisa a respeito dos mecanismos de formação de aderência, as teorias de ancoragem mecânica e química, a teoria dos poros ativos, e uma discussão a respeito da teoria de ancoragem mecânica. A segunda etapa é a nossa conclusão a respeito da interface entre substrato e matriz, e os principais fatores que merecem atenção.

3. Interface matriz/substrato - influência na aderência 3.1. Interface e aderência

A argamassa de revestimento, ao ser aplicada sobre uma superfície, gera uma região de contato com o substrato, chamada de região de interface, onde ocorrem diversas interações químicas e mecânicas. Essas interações se iniciam logo após o contato entre a argamassa no estado fresco e o substrato, e vão se modificando devido ao processo de hidratação do cimento e a absorção da base.

Página

SCARTEZINI (2002) afirma que a aderência entre a argamassa e o substrato poroso resulta da união entre a resistência de aderência à tração, resistência de aderência ao cisalhamento e a extensão de aderência (que corresponde à razão entre a área de contato efetivo e a área total possível de ser unida), sendo estas, propriedades da região de contato entre os dois materiais.

5

Segundo COSTA e JOHN (2011), as interações químicas e mecânicas que ocorrem na interface regem a aderência do material, que é um fenômeno de contato entre superfícies. Nesta mesma linha, WU (1982) afirma que a aderência é o estado no qual duas fases mantêm-se unidas por contato interfacial, de forma que forças mecânicas ou trabalho possam ser transferidos através da interface. Tais forças mecânicas ou trabalho podem ser traduzidos principalmente como forças de tração e cisalhamento.

Artigo Técnico Desempenho de Sistemas Construtivos Ricardo Lopes & Rafael Mantuano Netto - 21.Dez.2014 SP

  

Resistência de aderência à tração, devido aos esforços normais gerados na utilização de um sistema de revestimento; Resistência de aderência ao cisalhamento, pelos esforços verticais e tangenciais ao revestimento, gerados com a atuação da gravidade no revestimento aderido ao substrato; Extensão de aderência, que evidencia a possível existência de falhas de contato como espaços vazios na interface.

As resistências de aderência são, segundo ANTUNES (2005) apud MOURA (2007), a combinação dos efeitos da entrada da argamassa nos poros do substrato e da resistência mecânica desta argamassa e das forças de ligação superficiais entre argamassa e substrato. No entanto a adesão entre dois materiais, por meio de suas superfícies, é um fenômeno complexo e, possivelmente, formado pela interação de mecanismos atuantes tanto na interface quanto a pequenas profundidades nos materiais aderidos, compreendendo forças de natureza variada. Essa capacidade de transmitir os esforços mecânicos da matriz para o substrato, que se traduz na aderência do material à base, depende de diversos fatores. De acordo com TAHA e SHRIVE (2001) apud MOURA (2007), dentre os fatores que condicionam os mecanismos de aderência estão aqueles que os afetam diretamente (ou que afetam a micro ancoragem da matriz ao substrato), como a capacidade de absorção do substrato, a estrutura de poros do mesmo, a composição da argamassa de revestimento, sua capacidade de retenção de água e as condições de cura. Indiretamente (ou afetando a macroancoragem ao substrato), estão a influência da rugosidade do substrato e a mão-de-obra de execução do revestimento. Além desses fatores, outra questão determinante na resistência de aderência é a conformação da interface substrato/matriz, seja como resultado do transporte de água entre base e matriz (que será discutido posteriormente), seja em função da extensão de aderência, que será discutida a seguir.

3.2. Extensão de aderência

Artigo Técnico Desempenho de Sistemas Construtivos Ricardo Lopes & Rafael Mantuano Netto - 21.Dez.2014 SP

Página

De acordo com ANTUNES (2005), se não houver contato não há aderência. Nesse sentido, PAES (2004) ressalta que a utilização de argamassas com características compatíveis com as do substrato, nem sempre proporciona uma

6

O processo de aderência é acompanhado por outro fator também preponderante para o desempenho do revestimento, a extensão de aderência. Esta, segundo PAES (2004), corresponde à razão entre a área de contato efetivo e a área total possível de ser unida entre a argamassa e o substrato poroso. Essa característica da interface entre os materiais aderidos se mostra importante no efetivo desenvolvimento de uma aderência mais resistente e duradoura.

aderência adequada, em função da interferência da mão-de-obra, que influência principalmente a extensão de aderência. Se a pressão (“aperto”) exercida pelo operário, na hora de comprimir a argamassa de revestimento ao substrato, não for suficientemente forte a ponto de ocasionar um contato íntimo da argamassa sobre o substrato, pode gerar falhas de contato na interface entre os dois materiais. PAES (2004) acrescenta que provavelmente a existência dessas falhas contato seja uma das causas primordiais da variabilidade da resistência aderência à tração dos revestimentos ser elevada, apresentando coeficientes ordem de 50%, em obra, conforme dados de GONÇALVES (2004), em virtude argamassa estar aderida “pontualmente” ao substrato.

de de da da

A Figura 1 mostra duas situações onde se percebe uma maior superfície de aderência na imagem “(a)” em relação à imagem “(b)”.

Figura 1: Superfícies de aderência. (COSTA e JOHN, 2011).

A imagem (a) apresenta uma superfície de aderência maior que a imagem (b). A extensão de aderência pode ter seu nível influenciado pela natureza dos materiais constituintes do substrato e da argamassa e suas propriedades. Dentre os diversos fatores podemos citar:    

Trabalhabilidade inadequada da argamassa: pode causar menor nível de extensão de aderência, pela deficiência de penetração nas reentrâncias do substrato; Composição da argamassa: argamassas mistas de cal tendem a apresentar maior nível de extensão de aderência, em função da melhora na trabalhabilidade; Depende da relação entre a retenção de água da argamassa e a taxa de sucção de água pelo substrato; Energia de aplicação ou compactação de modo a eliminar o ar (defeitos) presente na interface;

A rugosidade do substrato afeta a capacidade de espalhamento da matriz; se for elevada pode aumentar a quantidade de defeitos na interface.

Página

7

A Figura 2 mostra uma situação onde o contato entre substrato e matriz abrange uma área maior que a situação apresentada na Figura 3, ou seja, a extensão de aderência na Figura 2 é maior que na Figura 3.

Artigo Técnico Desempenho de Sistemas Construtivos Ricardo Lopes & Rafael Mantuano Netto - 21.Dez.2014 SP

Extensão de aderência elevada

Figura 2: Contato entre substrato e matriz. (CARASEK, 1996).

Artigo Técnico Desempenho de Sistemas Construtivos Ricardo Lopes & Rafael Mantuano Netto - 21.Dez.2014 SP

Página

Figura 3: Contato entre substrato e matriz (CARASEK, 1996)..

8

Extensão de aderência baixa

Dentre os fatores que impactam na extensão de aderência entre o substrato e a matriz, cabe destacar a energia de aplicação, que se for inadequada pode gerar falhas de contato na interface. As Figuras 4 e 5 mostram a aplicação de um revestimento argamassado sobre um substrato chapiscado em alvenaria de bloco de concreto, onde foi utilizado o sistema de aplicação com canequinha, cuja energia de aplicação é dada pela pressão gerada pelo ar comprimido sobre a argamassa, projetando-a sobre a base. Em função da pressão gerada pelo sistema, a argamassa é forçada a penetrar nas rugosidades do substrato aumentando sua área de contato, e consequentemente promovendo uma maior extensão de aderência.

A imagem mostra o operador utilizando o sistema do tipo “canequinha” para realizar a projeção da argamassa sobre o substrato em bloco de concreto chapiscado. Artigo Técnico Desempenho de Sistemas Construtivos Ricardo Lopes & Rafael Mantuano Netto - 21.Dez.2014 SP

Página

9

Figura 4: Aplicação de argamassa de revestimento

Figura 5: Aspecto final da argamassa de revestimento

Na Figura 5 é possível observar a adesão inicial da argamassa de revestimento sobre o substrato, não tendo sido observado escorrimento ou descolamento do material. As Figuras 6 e 7 mostram a aplicação de argamassa sobre o mesmo substrato das Figuras 4 e 5, em bloco de concreto chapiscado, porém utilizando sistema convencional com colher de pedreiro.

Página

10

Figura 6: Aplicação de argamassa - sistema convencional

Artigo Técnico Desempenho de Sistemas Construtivos Ricardo Lopes & Rafael Mantuano Netto - 21.Dez.2014 SP

Figura 7: Aspecto final - sistema convencional.

Pode-se observar na Figura 7 um vazio entre a argamassa de revestimento e o substrato, nas bordas onde foram aplicadas as “chapadas” de argamassa. Após ser aplicada com a colher de pedreiro, a argamassa encosta na base, sendo que parte dessa argamassa se espalha para os lados cobrindo o substrato, mas sem pressão suficiente para penetrar nas rugosidades da base. Além disso, esse espalhamento gera uma série de vazios que posteriormente dificultam o contato com a base. A Figura 8 mostra o descolamento ocorrido na argamassa de revestimento logo após sua aplicação (feita com colher de pedreiro), em função da tentativa de retirada forçada com a colher de pedreiro. Importante observar o vão formado entre a argamassa e o substrato, apresentando descolamento. Além disso, na região onde ocorreu o descolamento observa-se uma área considerável onde a argamassa de revestimento não ficou impregnada na base (área mais escura). Essas duas questões denotam uma adesão inicial ruim entre a argamassa de revestimento e a base.

Página

11

Observa-se também que a área de contato entre a argamassa e o substrato ficou prejudicada.

Artigo Técnico Desempenho de Sistemas Construtivos Ricardo Lopes & Rafael Mantuano Netto - 21.Dez.2014 SP

Figura 8: Tentativa de retirada forçada da argamassa logo após sua aplicação.

As Figuras 9 e 10 mostram a aplicação de uma primeira camada (fina) de argamassa de revestimento utilizando a colher de pedreiro, com posterior pressão desta argamassa contra o substrato. Em seguida é aplicada outra camada sobre a anterior, também com a colher de pedreiro, sem que a argamassa seja comprimida. Após aplicação foi feita tentativa de retirada forçada da argamassa

Página

12

Figura 9: Aplicação da primeira camada (fina)

Artigo Técnico Desempenho de Sistemas Construtivos Ricardo Lopes & Rafael Mantuano Netto - 21.Dez.2014 SP

Figura 10: Tentativa de retirada forçada da argamassa de revestimento.

Pode-se observar na Figura 10 que a argamassa de revestimento, aplicada sobre uma camada anteriormente comprimida contra o substrato, quando sofreu uma tentativa forçada de retirada com colher de pedreiro, não apresentou descolamento. Além disso, a argamassa ficou impregnada no substrato, o que demonstra uma boa adesão da argamassa sobre a base. Portanto, reforçando a afirmação de PAES (2004), a mão-de-obra influencia principalmente a extensão de aderência, pois a aplicação inadequada pode gerar falhas de contato na interface matriz-substrato.

Artigo Técnico Desempenho de Sistemas Construtivos Ricardo Lopes & Rafael Mantuano Netto - 21.Dez.2014 SP

Página

Segundo PAES (2004), a argamassa aplicada ao substrato sofre alterações desde os momentos iniciais, pós-aplicação, até o desenvolvimento adequado da aderência. As variáveis que atuam a cada momento são diferentes, bem como são dinâmicas as interações que ocorrem na argamassa e no substrato. Em se tratando da relação de aderência nos sistemas de revestimento em argamassa, é possível se diferenciar todo o processo de desenvolvimento da propriedade em três fases complementares: adesão inicial, adesão e aderência.

13

3.3. Adesão inicial, Adesão e Aderência.

A adesão inicial, também denominada de “estado pegajoso”, está diretamente ligada às características reológicas da pasta, sendo a responsabilidade pela adesão física ao substrato atribuída à baixa tensão superficial da pasta (ROSELLO, 1976 apud PAES, 2004). Esta tensão resultará nas forças de adesão, que devem ser “[...] fortes e estáveis o suficiente para assegurar que essa interface formada não seja o elo fraco da união dos materiais.” (PAES, 2004). Esta propriedade é que permite a argamassa permanecer aderida ao substrato momentaneamente após a aplicação. PAES (2004) comenta que o contato interfacial adequado é primordial para o desenvolvimento da adesão entre as superfícies a serem unidas; para tanto, devese ter um contato molecular íntimo, o que significa um espalhamento apropriado do adesivo na superfície sólida. Nesse contexto um conceito importante é o de “molhabilidade”, que define a extensão na qual um fluido (argamassa de revestimento) se espalhará sobre uma superfície sólida (substrato). Uma adequada molhabilidade significa que o líquido fluirá sobre o sólido cobrindo cada reentrância do mesmo e retirando todo o ar entre eles. (PAES, 2004) O processo se inicia quando a matriz, ainda no estado plástico, entra em contato com o substrato. A matriz “molha” o substrato, e para que ocorra o recobrimento de toda a superfície deve haver uma combinação adequada entre a reologia da matriz e a energia de aplicação ou compactação de modo a eliminar o ar (defeitos) presente na interface. (COSTA e JOHN, 2011). A adesão inicial depende de alguns fatores:



Características reológicas da argamassa (estado fresco);



Características da base de aplicação, como a porosidade, rugosidade, condições de limpeza;



Superfície de contato entre a argamassa e a base (extensão de aderência);



Trabalhabilidade e retenção de água, adequadas à sucção da base e às

Energia de aplicação.

Página



14

condições de exposição;

Artigo Técnico Desempenho de Sistemas Construtivos Ricardo Lopes & Rafael Mantuano Netto - 21.Dez.2014 SP

A fase de adesão se caracteriza pelo transporte intenso de água entre matriz e substrato. Segundo PAES (2004), esse transporte ocorre durante o período de tempo no qual a argamassa está à espera do sarrafeamento, que demanda uma perda razoável da quantidade de água, indicando uma diminuição nítida de plasticidade e aumento da consistência. A partir deste momento se tem à aderência propriamente dita. Segundo diversos autores, a aderência entre um substrato poroso e a argamassa de revestimento ocorre através de um fenômeno essencialmente mecânico. Este mecanismo é caracterizado basicamente pela “[...] transferência de água que ocorre entre a argamassa e o substrato” (SCARTEZINI e CARASEK, 2003 citados por MOURA, 2007), possibilitando a entrada da pasta de cimento nos poros da base. Este sistema matriz-substrato deve ser entendido como um sistema de poros. Segundo CARASEK (1996), “o sistema de poros do substrato é modelado através de um conjunto de tubos cilíndricos paralelos independentes, abertos, perpendiculares à superfície da argamassa, de raios constantes ao longo do tempo e inicialmente vazios”. De acordo com MOURA (2007), os poros da argamassa também podem ser modelados como tubos cilíndricos independentes, mas possuem raios variáveis em função dos vazios formados pelos grãos de cimento e agregado, encontrando-se inicialmente saturados (argamassa no estado fresco). Sendo assim, o transporte de água entre os poros da matriz e do substrato pode ser explicado pela teoria dos poros ativos. Esta teoria relaciona a capilaridade e a conseqüente capacidade de absorção dos substratos e a capacidade de retenção de água da argamassa matriz. A teoria dos poros ativos é um modelo, inicialmente proposto por pesquisadores do INSA (Institut National des Sciences Appliquées - França), o qual sugere a distinção dos poros no sistema argamassa/substrato, conforme sua capacidade de absorção e retenção de água. De acordo com SCARTEZINI (2002), poros ativos são aqueles que possuem força capilar suficiente para exercer a ação de sucção de água. Inicialmente, no sistema argamassa/substrato, os poros do substrato são em sua maioria poros ativos, pois estão vazios e possuem força capilar necessária para absorver água da argamassa.

Artigo Técnico Desempenho de Sistemas Construtivos Ricardo Lopes & Rafael Mantuano Netto - 21.Dez.2014 SP

Página

Segundo GROOT (1993) citado por SCARTEZINI (2002), imediatamente após o contato argamassa/base absorvente a água começa a fluir da argamassa em direção à base. Esse fluxo permanece até que o equilíbrio seja alcançado entre sucção capilar e as forças físico-químicas de retenção de água, fazendo com que o aperto mecânico das partículas no interior da argamassa seja tal que o raio médio

15

Segundo GALLEGOS (1995) apud SCARTEZINI (2002), poros inferiores a 0,1µm não são considerados como poros ativos, pois absorvem quantidades insignificantes de água, apesar de sua força capilar elevada. No entanto, poros maiores que 5µm também são inoperantes, pois não possuem força capilar suficiente para vender os poros existentes na argamassa.

dos seus capilares se torne igual aos capilares da base, interrompendo-se com isto o fluxo de água por sucção. Com a densificação das partículas no interior da argamassa, o raio dos capilares diminui, concorrendo com os poros do substrato em termos de força capilar. No momento em que os poros da argamassa se tornam menores que os existentes no substrato, esses poros passam a ser chamados poros ativos, pois possuem força capilar suficiente para retirar água do substrato em direção à argamassa. Nesse momento ocorre a reversão do sentido de sucção de água, ocorrendo da base para a matriz (SCARTEZINI, 2002). Na Figura 11 é apresentado um esquema de fluxo de água no interior da argamassa de revestimento no momento do contato entre a argamassa e a base porosa, e após a formação de poros ativos no interior do revestimento.

Figura 11: Representação esquemática do fluxo de água reversível (SCARTEZINI, 2002).

Página

16

A Figura 12 apresenta um estudo feito por CARASEK (1996), que apresenta a relação entre o volume de poros realmente ativos dos substratos com as suas respectivas resistências de aderência à tração, quando da aplicação de argamassas de revestimento.

Artigo Técnico Desempenho de Sistemas Construtivos Ricardo Lopes & Rafael Mantuano Netto - 21.Dez.2014 SP

Figura 12: Relação entre resistência de aderência à tração e quantidade de poros ativos.

A Figura 12 permite observar que, à medida que aumenta a quantidade de poros ativos do substrato, maior será a resistência de aderência da argamassa aplicada sobre eles. Segundo SCARTEZINI (2002), isto reforça a teoria de que a aderência é decorrente da absorção de água da argamassa pelo substrato, com a posterior precipitação dos produtos de hidratação do cimento no interior dos poros do substrato.

3.4. Aderência mecânica e química A utilização de concretos de alta resistência, o uso de desmoldantes ou o emprego de fôrmas plastificadas são fatores que cada vez mais contribuem para que a base se torne lisa ou de baixa porosidade superficial, prejudicando a absorção capilar que deve existir na camada superficial da ase, de modo que permita a penetração e ancoragem dos produtos de hidratação da argamassa de revestimento no interior do substrato, o que garante a ancoragem mecânica.

Artigo Técnico Desempenho de Sistemas Construtivos Ricardo Lopes & Rafael Mantuano Netto - 21.Dez.2014 SP

Página

Quando a argamassa no estado plástico entra em contato com a superfície absorvente do substrato, parte da água de amassamento, que contém em dissolução ou estado coloidal os componentes do aglomerante, penetra pelos poros e pelas cavidades do substrato. No interior dos poros ocorrem fenômenos de

17

Carasek (2007) afirma que a aderência da argamassa endurecida ao substrato é um fenômeno essencialmente mecânico devido, basicamente, a penetração da pasta aglomerante ou da própria argamassa nos poros ou entre as rugosidades da base de aplicação. Outra parcela menos significativa que contribui para a aderência das argamassas aos substratos são as ligações secundárias do tipo Van der Waals.

precipitação dos produtos de hidratação do cimento e da cal, e transcorrido algum tempo, esses precipitados intra-capilares exercem ação de ancoragem da argamassa à base. O estudo e perfeito entendimento do mecanismo de aderência da argamassa ao substrato poroso e dos fatores intervenientes nesta ligação é de grande importância, pois grande parte das manifestações patológicas nos revestimentos é devida às falhas nessa aderência (CARASEK, 1996). Falhas ou a perda da aderência de revestimentos argamassados resulta em patologias, prejuízos econômicos significativos e ações processuais civis uma vez que pode representar risco de vidas humanas. O desempenho é prejudicado, a durabilidade e conforto das edificações ficam comprometidos. É fundamental conhecer materiais, mecanismos de aderência e os fatores que têm interferência na aderência da argamassa ao substrato, assim como definir parâmetros de projeto e o estabelecimento de procedimentos executivos para garantir desempenho aceitável e seguro. CARASEK (1996), afirma que a taxa inicial de sucção de água (IRA) do tijolo define sua capacidade de aderência com as argamassas de assentamento e revestimento. Ainda de acordo com a autora, inúmeros autores apresentam valores de IRA ótimos ou valores de IRA mínimos e máximos com vistas à garantia de uma aderência adequada. Para tijolos cerâmicos, os valores mais aceitos oscilam entre 10 e 30g / 200cm2/min. GALLEGOS (1995) afirma que o IRA e seus ensaios similares não podem representar com fidelidade o comportamento absorvente do tijolo frente à argamassa, ao longo do tempo. Isto porque o IRA não está relacionado com a distribuição dos tamanhos dos poros e sim apenas com o conteúdo dos poros capilares do substrato; além disso, ele é medido com relação a água livre e não água restringida na argamassa; e finalmente, o ensaio é determinado em um minuto, por estar limitado a esse curto espaço de tempo, não mede a real capacidade se sucção de água que, na prática, pode ser mais elevada, uma vez que as forças capilares poderão continuar atuando durante um período mais prolongado. O autor também chama a atenção para o fato de blocos de diferentes matérias primas, com o mesmo valor de IRA, em geral produzirem resistências de aderência diferentes. Já para MCGINLEY (1990), a consistência da argamassa e a taxa de sucção de água do substrato (IRA) afetam a água disponível na interface, portanto ambos afetam a resistência de aderência do conjunto.

Artigo Técnico Desempenho de Sistemas Construtivos Ricardo Lopes & Rafael Mantuano Netto - 21.Dez.2014 SP

Página

De acordo com CARASEK (2007), a aderência da argamassa endurecida ao substrato é um fenômeno essencialmente mecânico, causado pela penetração da pasta aglomerante nos poros ou entre as rugosidades da superfície de aplicação. Ainda segundo a autora, parte da água de amassamento, que contem em

18

Mecanismos de ligação argamassa-substrato

dissolução ou em forma coloidal os componentes do aglomerante, penetra pelos poros e pelas cavidades do substrato, onde ocorrem os fenômenos de precipitação dos produtos de hidratação do cimento e da cal, produzindo um efeito de ancoragem da argamassa à base. CARASEK (1996), através de estudos realizados com o MEV, observou que a aderência é decorrente do intertravamento principalmente de etringita (3CaO.Al2O3.3CaSO4.32H2O – trissulfoaluminato de cálcio hidratado: um dos produtos da hidratação do cimento) no interior dos poros do substrato. A Etringita é um Sulfo-alumintato de cálcio ou Monossulfato C6AS3H32.

Figura 13: Interface das zonas de transição e matriz cimentícia (METHA e MONTEIRO, 2008).

Com a precipitação da etringita e a dissolução mais rápida dos íons SO2 -4, ALO-4 e Ca2+, os poros são preenchidos prioritariamente por eles, sobrando menos espaço para precipitação de outros produtos de hidratação do cimento, como o CSH, ou mesmo produtos posteriores da carbonatação da cal como a calcita. Por isto estes últimos aparecem em menor quantidade na região da interface

19

De forma geral quanto à aderência mecânica associada à hidratação do cimento são verificados:

Página

O aumento localizado da concentração de etringita se deve ao fato de ao se misturar o cimento Portland com a água, a gipsita utilizada como reguladora de pega do cimento dissolve-se e libera íons sulfato e cálcio. Esses íons são os primeiros a entrar em solução, seguidos pelos íons aluminato e cálcio provenientes da dissolução do C3A do cimento. Devido ao efeito de sucção imposto pelo substrato poroso, estes íons são carreados para o interior dos poros causando a referida ancoragem.

Artigo Técnico Desempenho de Sistemas Construtivos Ricardo Lopes & Rafael Mantuano Netto - 21.Dez.2014 SP

1. Hidratação dos silicatos: a) Gel silicatos de cálcio hidratados (CSH) apresentam áreas de superfície significativas, suficientes para ocorrência das forças de Van der Waals que conseqüentemente conferem resistência mecânica à pasta. 2. Hidratação dos aluminatos: a) Sem o gesso ocorre reação imediata com liberação de calor, formando hidratos cristalinos, conseqüentemente conferem a pega. 3. Hidratação do gesso: a) A adsorção superficial retarda a tendência à pega rápida do clínquer Portland.

Figura 14: Micrografia de Cristais de Etringita, Sulfo-alumintato de Cálcio.

Artigo Técnico Desempenho de Sistemas Construtivos Ricardo Lopes & Rafael Mantuano Netto - 21.Dez.2014 SP

Página

Outro termo usado em relatórios petrográficos é o Retardo na Formação de Etringita (DEF). Isto se refere a uma condição normalmente associada a tratamento térmico do concreto. Certos concretos com composição química específica, expostos a temperaturas superiores a 70C (158°F) durante a cura, podem sofrer expansão fissuras causadas pela formação de etringita mais tarde. Isso pode ocorrer por causa da alta temperatura se decompõe qualquer etringita formada

20

A etringita é encontrada em argamassas e concretos de cimento Portland e é normalmente referenciada em relatórios petrográficos, conforme pode ser verificado na figura 14ª Micrografia de Cristais de Etringita, sulfo-aluminato de Cálcio (Portland Cement Association, 2001). Fontes de sulfato de cálcio, tais como o gesso, são adicionados ao cimento Portland da pega rápida para evitar o desenvolvimento e melhorar a força. Sulfato também está presente no material complementar de cimento e misturas. Os compostos de sulfato de gesso e outros reagem com aluminato de cálcio do cimento para formar etringita dentro das primeiras horas após a mistura com água. Essencialmente todo o enxofre do cimento é normalmente consumido para formar etringita em 24 horas.

inicialmente e prende o sulfato de alumina firmemente no gel de silicato hidratado de cálcio (CSH) da pasta de cimento. A formação normal de etringita é assim impedida. CARASEK et al. (2001) definiram a aderência como sendo a resistência e a extensão de contato entre a argamassa e uma base porosa. A NBR 13528 (ABNT, 2010) define aderência como a propriedade do revestimento de resistir a tensões normais ou tangenciais atuantes na interface do substrato. O desenvolvimento do mecanismo da aderência ocorre em duas etapas distintas, consecutivas e intrinsicamente relacionadas: Adesão Inicial e Aderência. A primeira ocorre no momento em que a argamassa no estado fresco é lançada sobre o substrato poroso e a segunda é a aderência propriamente dita, que se desenvolve ao longo do processo de hidratação dos aglomerantes da argamassa. (Moreno et al., 2007). GARBACZ et al. (2006) definem o fato de que a adesão depende de vários fenômenos na zona de interface como higroscopicidade do substrato, capilaridade, geometria da superfície do substrato, forças de atração e tipo de material de assentamento.

3.5. Durabilidade de aderência A durabilidade da aderência é proporcionada pelo restabelecimento ou reconstituição autógena, através do fechamento gradual de trincas e fissuras pela carbonatação dos hidróxidos nas aberturas, ou seja, a propriedade que a cal possui em preencher vazios evitando o surgimento de fissuras o que é obtido pela reação da carbonatação ao longo do tempo. (SCARTEZINI, CASCUDO e CARASEK, 2001).

Página

21

Segundo CARASEK (1996), a maior plasticidade e retenção de água conferem à argamassa mista (cimento e cal) preenchimento mais fácil e completo de toda a superfície do substrato, propiciando maior extensão de aderência. Afirma que a durabilidade de aderência é proporcionada pela habilidade da cal em evitar minúsculas fissuras e preencher os vazios através da sua carbonatação que se processa ao longo do tempo. Essa característica tem o nome de reconstituição autógena.

Artigo Técnico Desempenho de Sistemas Construtivos Ricardo Lopes & Rafael Mantuano Netto - 21.Dez.2014 SP

Figura 15: Variações nas propriedades de uma argamassa (SABBATINI, 1998).

AGOPYAN (1998) afirma que a cal proporciona à argamassa a capacidade de retenção de água, favorecendo a hidratação do cimento. Para o autor, a retenção é causada pelas pequenas partículas de cal, as quais favorecem também o endurecimento e a aderência da argamassa ao substrato.

Página

22

SABBATINI, F.H. (1998) afirma que a falta de boa retenção de água por parte da argamassa pode ocasionar a absorção excessiva de água pelo substrato aumentando o potencial de retração por secagem; a redução da resistência de aderência e resistência mecânica devido a prejuízos causados à hidratação do cimento e carbonatação da cal, menor capacidade de absorver deformações devido a um maior módulo de elasticidade da argamassa endurecida e por fim menor resistência. Como conseqüência de todos esses fatores haverá ainda prejuízos na durabilidade e na estanqueidade da parede, conforme indicado na figura 15 - Variações nas propriedades de uma argamassa com a alteração da composição relativa de cimento e cal.

Artigo Técnico Desempenho de Sistemas Construtivos Ricardo Lopes & Rafael Mantuano Netto - 21.Dez.2014 SP

4. Conclusão “Apesar de vários estudos relacionados ao processo de formação da interface, ainda não é possível dar uma explicação detalhada de como a aderência ocorre, pois se tratam de estudos específicos, com ênfase nas propriedades da matriz cimentícia (pasta ou argamassa) ou substrato (base ou agregado), associada à falta de técnicas de caracterização geram dúvidas e alto índice de defeitos” (Costa e John, 2011). O fenômeno de aderência entre substrato e matriz ainda não é completamente compreendido. A extensão de aderência tem grande influência na resistência de aderência da argamassa no substrato, tanto na teoria de aderência química quanto aderência mecânica. A energia de aplicação impacta na adesão inicial e resistência de aderência, em função do aumento na área de contato entre o substrato e a matriz. Se não há contato não há aderência. A absorção da base influencia a microestrutura da interface e o grau de ancoragem mecânica da argamassa no substrato.

Página

23

É fundamental a existência da durabilidade da aderência que começa com o endurecimento inicial da argamassa e continua ao longo da vida útil do revestimento. O surgimento de fissuras durante ou após o endurecimento da argamassa, pode comprometer a aderência.

Artigo Técnico Desempenho de Sistemas Construtivos Ricardo Lopes & Rafael Mantuano Netto - 21.Dez.2014 SP

5. Referências Bibliográficas

ANTUNES, R. P. Influência da reologia e da energia de impacto na resistência de aderência de revestimentos de argamassa, 2005. CABRAL, E. Aula 3: Argamassa. Curso de Engenharia Civil. Universidade Federal do Ceará. CARASEK, H.; CASCUDO, O.; CINCOTTO, M. A.; DJANIKIAN, J. G. II Simpósio Brasileiro. Microestrutura da interface argamassa / tijolo cerâmico, 1997. CARASEK, H.; DJANIKIAN, Boletim Técnico da Escola Politécnica da USP – Aderência de Argamassas a Base de Cimento Portland a Unidades de Alvenaria, 1997. CARVALHO JUNIOR, C. A. N. Avaliação da aderência dos revestimentos argamassados: uma contribuição à identificação do sistema de aderência mecânico, 2005. COSTA, E. B. C.; JOHN, V. M. IX Simpósio Brasileiro de Tecnologia de Argamassas. Aderência substrato-matriz cimentícia – estado da arte, 2011. DAY, ROBERT L., The Effect of Secondary Ettringite Formation on the Durability of Concrete: A Literature Analysis, RD108, Portland Cement Association, 1992. HO, S. Strength and microstructural characteristics of brick/mortar bond, 2000. LERCH, WILLIAM, Effect of SO3 Content of Cement on Durability of Concrete, R&D Serial No. 0285, Portland Cement Association, 1945. MACIEL, L. L.; BARROS, M. M. S. B.; SABBATINI, F. H. Recomendações para Execução de Revestimentos de Argamassa para paredes de vedação internas e externa e tetos. São Paulo, 1998.

Página

PAES, I. L.; BAUER, E.; CARASEK, H. VI Simpósio Brasileiro de Tecnologia de Argamassas. Influência da estrutura de poros de argamassas mistas e de blocos de concreto e cerâmico no desempenho dos revestimentos, 2005.

24

MOURA, C. B. Aderência de revestimentos externos de argamassa em substratos de concreto: influências das condições de temperatura e ventilação na cura do chapisco. Dissertação (mestrado em Engenharia Civil). Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, 2007.

Artigo Técnico Desempenho de Sistemas Construtivos Ricardo Lopes & Rafael Mantuano Netto - 21.Dez.2014 SP

PAES, I. N. L. Avaliação do transporte de água em revestimentos de argamassa nos momentos iniciais pós-aplicação. Tese (Doutorado em Engenharia Civil) – Universidade de Brasília, Brasília-DF, 2004.

PCA, Ettringite Formation and the Performance of Concrete, IS417, Portland Cement Association, 2001.

POLITO, G.; CARVALHO JUNIOR, A. N.; BRANDÃO, P. R. G. VIII Simpósio Brasileiro de Tecnologia de Argamassas. Caracterização micro estrutural da interface argamassa mista / bloco cerâmico. Universidade Federal de Minas Gerais, 2009. PRETTO, MÁRCIA ELISA JACONDINO, Influência da rugosidade gerada pelo tratamento superficial do substrato de concreto na aderência do revestimento da argamassa. Dissertação (mestrado em Engenharia Civil). Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, 2007.

RUDUIT, F. R. Contribuição ao estudo da aderência de revestimentos de argamassa e chapisco em substrato de concreto. Dissertação (Mestrado em civil). Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, 2009.

SANTOS, A. B. Ensaio de aderência das argamassas de revestimento. Monografia (Especialização) – Escola de Engenharia da UFMG – Universidade Federal de Minas Gerais, 2008.

TEMOCHE-ESQUIVEL, J. F.; DEIFELD, T.; BARROS, M. M. B. S.; JOHN, V.; França, R. VII Simpósio Brasileiro de Tecnologia de Argamassas. Influência da taxa de defeitos de interface nas tensões de origem térmica em revestimentos de argamassa, 2007.

Página

25

WU, S; DEKKER, M. Polymer interface and adhesion, New York, 1982.

Artigo Técnico Desempenho de Sistemas Construtivos Ricardo Lopes & Rafael Mantuano Netto - 21.Dez.2014 SP