INFLUÊNCIA DO MATERIAL DA FÔRMA NA MOLHABILIDADE DA SUPERFÍCIE DO CONCRETO

ISSN 2446-6824

INFLUÊNCIA DO MATERIAL DA FÔRMA NA MOLHABILIDADE DA SUPERFÍCIE DO CONCRETO SILVIA TREIN HEIMFARTH DAPPER (1); ANGELA BORGES MASUERO (2); WILSON KINDLEIN JÚNIOR (3) (1) NORIE/UFRGS – Universidade Federal do Rio Grande do [email protected]; (2) NORIE/UFRGS – Universidade Federal do Rio Grande do [email protected]; (3) LdSM/UFRGS – Universidade Federal do Rio Grande do [email protected]

RESUMO Uma das características superficiais dos substratos que auxilia na adesão e aderência das argamassas é a sua capacidade de molhamento da superfície. A molhabilidade dos substratos irá depender tanto da sua composição química quanto da sua rugosidade, a qual altera o ângulo de contato verificado para medir as tensões superficiais dos substratos. Para substratos que receberão argamassa como revestimento, as tensões superficiais devem ser as menores possíveis. Desta forma, este estudo teve como objetivo verificar o ângulo de contato da gota de água com a superfície de concreto dosado para a resistência à compressão de 35 MPa, quando moldado sobre diferentes materiais de fôrmas, sendo estes: compensado, mdf, compensado naval, laminado melamínico, polipropileno e aço. Foi utilizado o goniômetro para a verificação do ângulo de contato, que se mostraram com diferenças significativas quanto ä capacidade de molhabilidade das superfícies. Sendo assim, esse trabalho demonstra que a correta escolha do material da fôrma pode influenciar na aderência das argamassas de revestimento. Palavras-chave: concreto, fôrmas, aderência da argamassa de revestimento, ângulo de contato.

INFLUENCE OF FORMWORK MATERIAL IN WETTABILITY OF CONCRETE SURFACE ABSTRACT One of the characteristics of the substrate surface which aids in the adhesion and adherence of mortars is the wetting ability of the surface. The wettability of the substrates will depend both on its chemical composition and its roughness, which changes the contact angle, and the interactions between the mortar and the substrate should have the smallest possible surface tensions. Thus, this study aimed to verify the contact angle of the concrete surface dosed to the compressive strength of 35 MPa, when framed formwork on different materials, namely: plywood, MDF, plywood with phenolic resin, melamine laminate, polypropylene and steel. The goniometer equipment for checking the contact angle, which showed significant differences in the ability of wettability of the surfaces, was used. Thus, this work demonstrates that the correct choice of formwork material can influence the adhesion of the mortar coating. Keywords: concrete, formwork, adhesion of the mortar coating, contact angle.

1.

INTRODUÇÃO

A capacidade de molhabilidade da superfície dos substratos, que irão receber argamassa, é fator importante para auxiliar na adesão e aderência desse revestimento, tornando o conhecimento do comportamento dessas superfícies fundamental para controle das propriedades mecânicas e durabilidade dos materiais que compõem a envoltória das edificações. Muitas vezes, o concreto foi estudado sem que fosse considerada sua superfície, região de grande importância para diversos fenômenos como a transferência de tensões entre diferentes elementos. São diversos os fatores que influenciam a molhabilidade de uma superfície, como a rugosidade do material, a penetração do líquido no sólido poroso, o embebimento do sólido pelo líquido e a presença de impurezas. Uma forma encontrada para observar e quantificar esse efeito num substrato consiste em medir o ângulo de contato formado por uma gota de água na superfície. Quando um material confere a uma gota um baixo ângulo de contato, ou seja, um ângulo inferior a 90°, ele é considerado hidrofílico. Quando este ângulo se apresenta próximo ou igual a 0°, o material é considerado superhidrofílico. Por outro lado, é considerado hidrofóbico um material que apresente um ângulo de contato maior que 100°, e superhidrofóbico quando esse valor excede os 150° (1). A Figura 1 mostra o ângulo de contato de gotas frente a diferentes superfícies. Figura 1: Influência do ângulo de contato na molhabilidade da superfície de diferentes substratos (2).

Dessa forma, verifica-se que quanto maior o ângulo de contato, menor é o molhamento da superfície (3). As interações entre a argamassa e o substrato devem ter os menores ângulos de contato possíveis bem como altas pressões capilares, ou seja, o ideal é que se obtenha um substrato com superfície hidrofílica, com boa molhabilidade, para se alcançar uma maior adesão de argamassa de revestimento (4). Quando se trata da rugosidade superficial do concreto, logo deve-se associar com a fôrma que irá moldá-lo, pois suas características morfológicas ficarão impressas sobre o substrato. Nesse sentido, alguns estudos têm sido realizados acerca da influência dos tratamentos e materiais das fôrmas na qualidade da superfície do concreto. Em sua maioria, os objetivos dos trabalhos encontrados na bibliografia visam a comparação de métodos convencionais de moldagem (utilizando-se principalmente de fôrmas de aço), com fôrmas que receberam tratamento/aplicação de materiais nas paredes internas no intuito de garantir um baixo número de porosidade, buscando pela impermeabilidade da superfície desse substrato (5). Esses trabalhos se justificam para a utilização do concreto de forma aparente. Sendo assim, este trabalho teve o intuito de verificar a capacidade de molhabilidade superficial do concreto, observando a formação do ângulo de contato de uma gota d’água depositada no substrato, quando este é moldado sobre diferentes materiais de fôrmas. Esse trabalho se justifica para aqueles substratos que visam o recebimento de argamassa como revestimento, devido que a garantia de uma alta molhabilidade da superfície pode vir a auxiliar na sua adesão e posterior resistência de aderência. Para isso, buscou-se realizar um levantamento bibliográfico dos principais materiais de fôrmas utilizadas nos processos construtivos para posterior comparação e caracterização através de procedimento experimental utilizando-se do equipamento goniômetro.

1.1. Fôrmas para concreto Edificações feitas a partir de estruturas de concreto requerem que sejam utilizadas fôrmas para a confecção de pilares e vigas, bem como lajes. As fôrmas de concreto são estruturas temporárias, cuja finalidade é prestar apoio e contenção de concreto fresco até que esse possa se sustentar. Molda o concreto na forma e tamanho desejado e controla a sua posição e alinhamento na edificação. Normalmente exige-se da fôrma que o concreto fresco não escorra por entre fendas, devendo esta ser estanque. Necessitam suportar cargas, como o próprio peso do concreto, e intempéries, como chuvas e ventos (6). Os materiais mais tradicionalmente utilizados para a confecção das fôrmas são madeira, aço, madeira compensada e materiais poliméricos. A fôrma de madeira possui características como leveza e facilidade para a se trabalhar com pregos, sem nós soltos e, para concretos aparentes, deve ter superfície lisa em todos os lados que entrarão em contato com o concreto. A madeira compensada pode proporcionar ao concreto um acabamento mais plano, quando comparado com a madeira, além de possibilitar maior quantidade de reutilizações. As fôrmas de aço são amplamente utilizadas em grandes projetos e em situações onde a sua reutilização é possível. São mais resistentes e duráveis do que as fôrmas de compensado, não se utilizam pregos, não absorvem a água do concreto e não apresentam deformidades como o encolhimento. Já as fôrmas poliméricas, assim como as de aço, são reutilizáveis, contudo, são mais leves e também robustas. São utilizadas especialmente em construções com sistemas de baixo custo e em habitação (7). Além dos materiais tradicionais, também podem ser usados compensados com revestimento em resina fenólica, conhecido como compensado naval. O compensado naval tem sido utilizado devido à facilidade de desforma, sem a necessidade de se utilizar desmoldante. Outra opção para a confecção das fôrmas é o MDF (MediumDensity Fiberboard) que, quando comparado ao compensado e a madeira, tende a

apresentar uma superfície mais lisa ao concreto e também pode receber revestimento como o laminado melamínico, tornando-o impermeável. 2.

MATERIAIS E MÉTODOS

Foram cortadas três placas de cada tipo de material para forrar o fundo das fôrmas, sendo estes: compensado, mdf, compensado naval, laminado melamínico, polipropileno e aço. Cada placa dessas possuía a dimensão de 100 x 100 mm. Foram moldados dezoito blocos no tamanho de 100 x 100 x 50 mm, ou seja, três corpos-deprova para cada tipo de material de fundo da fôrma. Para o concreto foi utilizado um cimento do tipo CPII-Z, agregado graúdo com módulo de finura de 7,11, dimensões variando entre 9,5 – 25 mm, massa específica de 2,98g/cm³ e massa unitária de 1,38g/cm³ e agregado miúdo com módulo de finura de 2,26, com diâmetro máximo de 2,4mm, massa específica de 2,64g/cm³, massa unitária de 1,5g/cm³ e absorção de água de 1,05%. O proporcionamento cimento/agregados correspondente à 1:3,5 conforme tabela 1. Tabela 1: proporcionamento utilizado para a confecção do substrato de concreto. Traço (em massa) do concreto utilizado Cimento

Agregado miúdo

Agregado graúdo

m*

1

1,48

2,03

3,5

* Relação agregados secos/cimento, em massa (kg/kg)

O concreto foi misturado numa betoneira de eixo horizontal, depositado nos moldes mencionados e compactados utilizando-se de mesa vibratória durante 15 segundos. Após moldados, os blocos de concreto e corpos-de-prova foram cobertos com sacos plásticos, permanecendo no ambiente do NORIE durante 24 horas. Depois desse período fez-se a desforma das amostras que foram submetidas ao processo de cura de 28 dias em câmara com temperatura controlada a 23° (±2°) e umidade a 60±5%.

Ainda, foram moldados seis corpos-de-prova cilíndricos do substrato de concreto, de 10 cm x 20 cm para ensaios de controle de resistência à compressão, executados aos 28 dias, em conformidade com a NBR 5739 (8). As superfícies do concreto foram observadas com o auxílio de uma câmera fotográfica Nikon D90 disponibilizado pelo LdSM/UFRGS (Laboratório de Design e Seleção de Materiais). A medida do ângulo de contato da superfície do concreto moldado foi realizada com a utilização de um equipamento conhecido como goniômetro, da marca Pixelink, disponibilizada pelo Laboratório de Materiais Cerâmicos (LACER) da UFRGS. Esse equipamento capta a imagem de perfil de uma gota de água quando depositada sobre a superfície sólida por meio de uma seringa. A medição do ângulo de contato foi, então, realizada, através do software Corel Draw X4. 3.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

O ensaio de resistência à compressão do concreto foi realizado após 28 dias de cura, conforme preconiza a NBR 5739

(8)

. Os resultados são apresentados na Tabela 2 e,

como pode ser observado, o valor médio de resistência à compressão foi de 36,63 MPa, com resistência potencial de 40,02 MPa, classificando as amostras como um concreto de resistência à compressão convencional. A consistência do concreto resultou num abatimento de 110mm, conforme ensaio orientado pela NBR NM 67:96 (9)

.

A Figura 1 apresenta imagens do resultado das superfícies dos concretos quando moldados por diferentes materiais de fôrmas. Observa-se que as superfícies demonstraram diferentes quanto às características visíveis (análise qualitativa).

Tabela 2: Resistência à compressão do concreto aos 28 dias. Compressão Amostra

MPa

CP1

40,02

CP2

32,76

CP3

38,5

CP4

35,22

Média

36,63

Desvio Padrão

3,26

Coef. Var. (%)

8,91

Figura 2: Efeito do material da fôrma na aparência da superfície visível.

O concreto moldado sobre o polipropileno apresentou a superfície bastante lisa, com baixa macroporosidade e com propriedade de reflexão de luz. O concreto moldado sobre o laminado melamínico também apresentou a superfície com baixa macroporosidade, e maior opacidade quando comparado com o concreto moldado sobre o polipropileno. Isso se deve, provavelmente, ao fato da lâmina da fórmica possuir uma textura rugosa que foi gravada na superfície do substrato. Tanto o

compensado naval, quanto a madeira compensada, mostraram que suas texturas foram capazes de gravar a superfície do concreto. O compensado naval ainda apresentou uma superfície sem macroporosidades aparentes, enquanto a madeira compensada como material de base de fôrma ocasionou esse tipo de imperfeição na superfície do substrato, assim como pode ser observado na superfície do MDF. Tanto o MDF quanto a madeira compensada, apresentaram na superfície do concreto alguns pontos de coloração amarelada. Para maiores conclusões, é necessário que se faça uma análise microscópica da superfície, acompanhada de uma espectrometria de energia dispersiva (EDS). Os concretos moldados sobre diferentes materiais de fôrmas mostraram-se com diferenças significativas quanto à formação do ângulo de contato da superfície dos substratos, conforme pode ser observado na Figura 3 e na Tabela 3. Figura 3: ângulos de contato formados sobre os concretos moldados sobre os diferentes materiais de fôrmas.

Tabela 3: análise de variância (ANOVA) do ângulo de contato formado na superfície do concreto moldado sobre diferentes materiais de fôrmas. Efeito

SQ

GL

MQ

F-Calc

Fator P

Significativo

Intercepção

7008,096

1

7008,096

1877,417

0,0000000

SIM

Material

289,541

5

57,908

15,513

0,000071

SIM

Erro

44,794

12

3,733

-

-

-

Percebe-se que, num contexto geral, as superfícies dos concretos apresentaram baixo ângulo de contato, mostrando a capacidade de alta molhabilidade da superfície. É válido destacar os valores médios de ângulos obtidos para a superfície moldada sobre a madeira compensada, que dentre todas as amostras formaram os maiores ângulos de contato e pode vir a diminuir a capacidade de molhabilidade da superfície. Na Figura 4 é mostrada a análise da variância com os resultados médios e os respectivos desvios padrões dos ângulos de contato formados sobre as superfícies dos concretos moldados sobre diferentes materiais de fôrmas. Figura 4: análise de variância (ANOVA) dos ângulos de contato formados sobre os diferentes materiais de fôrmas para o concreto. 34 32 30

Ângulo de contato

28 26 24 22 20 18 16 14 12 10 Aço

PP MDF

Compensado Material da fôrma

Comp. Naval Lam. Melamínico

Conforme pode ser visto na Tabela 4, com a análise de médias de Fisher, e comparado com a Figura 4, o compensado utilizado como material para fôrma se mostrou significativamente diferente de todos os outros materiais utilizados, com mais de 5% de confiabilidade, apresentando o maior ângulo de contato e menor hidrofilicidade. O laminado melamínico, que apresentou melhor hidrofilicidade apresentou diferença significativa quando comparado com o MDF e PP, demonstrando ser um material interessante para ser utilizado como material para fôrma de concreto quando se visa a capacidade de molhamento da superfície. Ainda, mesmo que o laminado melamínico tenha se destacado dos demais materiais, quando comparado com o aço e compensado naval, sua diferença estatística quando a hidrofilicidade não foi significativa, podendo-se afirmar que a capacidade de molhabilidade da superfície dos substratos moldados sobre estes materiais pode ser considerada de grande similaridade. Tabela 4: análise múltipla de médias de Fisher dos diferentes materiais de fôrmas para o concreto e os ângulos de contato formados em suas superfícies.

4.

Material

1

2

3

4

1

Aço

-

2

MDF

0,57746

3

PP

4

Compensado

0,00056 0,00013 0,00038

5

Comp. Naval

0,25960 0,10456 0,03467 0,00001

6

Lam. Melamínico

5

6

0,57746 0,25401 0,00056 0,25960 0,11591 -

0,25401 0,57338

0,54338 0,00014 0,10456 0,04264 -

0,00038 0,03467 0,01351 -

0,00001 0,00000 -

0,11591 0,04264 0,01351 0,00000 0,61838

0,61838 -

CONCLUSÃO

Com base nos resultados obtidos no presente estudo e as análises realizadas, percebese que a escolha apropriada do material da fôrma para a moldagem do concreto pode influenciar no desempenho da superfície do substrato quanto à capacidade de

molhabilidade, que auxiliará na aderência de argamassas de revestimento. Apesar de todos os resultados obtidos com o ensaio, utilizando-se do equipamento goniômetro, terem se demonstrado hidrofílicos, algumas amostras do concreto, como aqueles moldados sobre o compensado naval, aço e o laminado melamínico, apresentaram maior potencial quanto à capacidade de molhabilidade da superfície. Percebe-se também que a escolha do material da fôrma também dará características superficiais visíveis diferenciadas para o concreto, exigindo acabamento posterior ou não. Dessa forma, esse estudo comprova que é de extrema importância a escolha do material mais adequado da fôrma para a moldagem do concreto e que mais estudos nessa área precisam ser realizados. 5.

AGRADECIMENTOS

À Capes pela concessão das bolsas de estudo. 6.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

1. KINDLEIN JUNIOR, W., HUBNER, A. B., STOLZ, C. M., & ALVES, A. K. Biônica e Design de Superfície: Influência da textura na molhabilidade de superfícies naturais e artificiais. São Luiz: P&D Design, 2012. 2. DAPPER, Silvia Trein Heimfarth. Desenvolvimento de textura bioinspirada no líquen Parmotrema praesorediosum visando a adesão da argamassa de revestimento em painéis de concreto. Dissertação de Mestrado. Universidade Federal do Rio Grande do Sul, 2013. 3. ROMERO, J. V. Adherencia al hormigón de morteros de diferentes bases químicas. 367p. Tese (Doutorado em Engenharia Civil) – Universidade Politécnica de Madrid, Madrid, 2010. 4. PRETTO, M.E.J. Influência da rugosidade gerada pelo tratamento superficial do substrato de concreto na aderência do revestimento em argamassa. 180 p.

Dissertação (Mestrado) – Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, 2007. 5. LIU, J. et al. Effect and mechanism of controlled permeable formwork on concrete water adsorption. Construction and Building Materials, Volume 39, pp. 129-133, 2013. 6. HANNA, A. S.. Concrete formwork systems. Madison(Wisconsin): Marcel Dekker, 1998. 7. BAXI, C. K. Formwork – A Concrete Quality Tool. Singapore, CI-Premier PTE Ltda, 2011. 8. ABNT. NBR 5739: Concreto - Ensaio de compressão de corpos-de-prova cilíndricos. Rio de Janeiro: ABNT, 2007. 9. Asociación Mercosur de Normalización. NBR NM 67:96 - Concreto - Determinação da consistência pelo abatimento do tronco de cone. Mercosul, 2006.