Argamassas leves para a construçÃo civil: o estado da arte m. A. Coimbra e M. R. Morelli



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Anais do 45º Congresso Brasileiro de Cerâmica 200090

30 de maio a 2 de junho de 2001 - Florianópolis – SC


ARGAMASSAS LEVES PARA A CONSTRUÇÃO CIVIL:

O ESTADO DA ARTE


M.A. Coimbra e M.R. Morelli


Universidade Federal de São Carlos - Departamento de Engenharia de Materiais

Via Washington Luiz, Km 235 - CEP: 13.565-905 – São Carlos – SP – Brasil

Email: mateuscoimbra@usa.net

RESUMO
As argamassas de baixa densidade resultam da adição de um componente formador de microporos a uma argamassa convencional formada por água, areia e cimento.


O objetivo deste trabalho foi apresentar, em uma breve revisão de literatura, o estado da arte de argamassa de baixa densidade para o uso na construção civil. Para isso, buscou-se informações sobre suas principais propriedades, a terminologia pertinente a esta classe de materiais e conceitos fundamentais correlacionados.
O estudo bibliográfico realizado procurou dar ênfase aos principais parâmetros e variáveis envolvidas na elaboração de argamassas. A motivação principal foi resgatar e reverter um conceito erroneamente adquirido através da cultura, e da própria evolução da área da construção civil, sobre a aparente insignificância que este material possa representar. Assim, o trabalho é um incentivo para o desenvolvimento de novas pesquisas em uma classe de materiais importante, e que infelizmente, pouca atenção tem recebido por parte da comunidade científica.

Palavras-chaves: Argamassa, Aditivos, Resíduo, Microporosidade, Resistência.
INTRODUÇÃO
Na história das construções pouco se tem registrado sobre o uso das argamassas, porém algumas menções são encontradas em relatos sobre arqueologia ou sobre história da arquitetura (1). O uso das argamassas pelas civilizações antigas é tema de documentação fragmentária e sem evolução cronológica definida, porque a história da arquitetura enfatiza muito mais a forma dos edifícios do que, propriamente, os materiais e as técnicas de construção (2).

A história da argamassa acompanha, no que diz respeito à cronologia, a história da arquitetura, e esta retrata o grau de desenvolvimento tecnológico e da cultura dos povos em diferentes épocas da história de sua civilização. Assim, sendo a argamassa definida pelo seu ligante, a história da arquitetura coincide com a história das argamassas (3).

Intuitivamente o conceito do material argamassa é relacionado mais com a sua constituição do que com as suas propriedades, ao contrário da idéia do material concreto que as pessoas ligam imediatamente à sua destinação e ao uso estrutural.

Esta discrepância entre a associação do termo argamassa ao conceito de massa plástica formada por areia com um aglomerante e mais a adição de água, deriva do uso tradicional majoritário da argamassas como elemento de revestimento (rebocos, chapisco, etc.) ou aglutinação (massa para assentamento ou rejuntamento) e a de concreto como sendo a expressão ou materialização da resistência, dureza ou durabilidade, como elemento estrutural (4).

As argamassas são materiais de construção constituídos por uma mistura íntima de um ou mais aglomerantes, agregado miúdo e água. Além destes componentes essenciais, presentes nas argamassas, podem ainda ser adicionados produtos especiais, com a finalidade de melhorar ou conferir determinadas propriedades ao conjunto (5).

As exigências básicas de desempenho das argamassas estão diretamente relacionadas com o uso e o tipo de material utilizado. As argamassas são empregadas em construção: no assentamento de pedras, tijolos e blocos nas alvenarias, onde favorecem a distribuição dos esforços; nos trabalhos de acabamento como emboço e reboco; nos acabamentos de tetos e pisos; nos reparos de obras de concreto; nas injeções, etc. (5)



PROPRIEDADES DA ARGAMASSA ENDURECIDA

Massa específica

A massa específica da argamassa normalmente utilizada é a massa da unidade de volume, incluindo os vazios.

Resistência
A capacidade de transmitir esforços mecânicos no estado endurecido (principalmente de compressão e flexão) e como dosar os constituintes para obter uma determinada resistência em um caso específico.

Os principais fatores que afetam a resistência mecânica são:



  1. Relação água/cimento;

  2. Idade;

  3. Forma e graduação dos agregados;

  4. Tipo de cimento;

  5. Forma e dimensão dos corpos de prova;

  6. Velocidade de aplicação da carga de ensaio;

  7. Duração da carga.

Durabilidade
Avaliação apropriada do meio no qual a estrutura ou uma parte em especial vai ficar exposta, e das solicitações externas que irão atuar sobre ela durante a vida útil prevista, de modo a poder fixar os componentes de uma argamassa em qualidade e quantidade para garantir a sua serventia. Estes agentes podem ser de origem natural (ciclo gelo/degelo ou umedecimento/secagem, choques térmicos, sais da água do mar ou do subsolo, gases, microorganismos, etc.) ou então provocados ou induzidos (abrasão, radiação, calor a alta temperatura, substâncias químicas orgânicas ou minerais, corrente elétrica, gases, fumaças ou poeiras industriais, deformações por impactos, cavitações, sobrecargas acidentais, etc.)

Módulo de Elasticidade
A argamassa será significativamente mais deformável que o respectivo concreto submetido à mesma solicitação estática. Esta diferença só poderá ser diminuída através da utilização na argamassa de um cimento de muito melhor qualidade do que aquele utilizado no concreto, como mostrado na Figura 1.



Figura 1: Influência da qualidade do cimento sobre o módulo de elasticidade estático da pasta endurecida em função da relação água/cimento (4).

Efeito da Distribuição Granulométrica sobre o empacotamento de Partículas

Diversas propriedades dos materiais estão associados ao empacotamento de partículas que os constituem. Empacotamentos densos são de interesse na obtenção de concretos. Por outro lado, empacotamentos de baixa densidade são necessários, por exemplo, na produção de revestimentos isolantes térmicos e/ou acústicos.

O estudo do empacotamento de partículas, ilustrado na Figura 2, pode ser definido, segundo McGeary como (6):
“O problema da correta seleção da proporção e do tamanho adequado dos materiais particulados, de forma que os vazios maiores sejam preenchidos com partículas menores, cujos vazios serão novamente preenchidos com partículas menores, cujos vazios serão novamente preenchidos com partículas ainda menores e assim sucessivamente”




(a) (b)


(c) (d)


(e)

Figura 2: Efeito da quantidade e do tamanho das partículas na eficiência de empacotamento: a) sistema monodisperso; b) máxima densidade de empacotamento teórica; c) deficiência de partículas pequenas; d) deficiência de partículas grandes; e) distribuição inadequada de tamanho de partículas (7).



Deformações
As variações de volume das argamassas são o resultado da soma de várias parcelas, a seguir citadas:

  • Variação do volume absoluto dos elementos ativos que se hidratam;

  • Variação do volume de poros internos, com ar ou água;

  • Variação do volume de material sólido inerte (incluindo o cimento hidratado).

As deformações causadores das mudanças de volume podem ser agrupadas em:

  1. Causadas pelas variações das condições ambientais, tais como:

    • Retração;

    • Variações de umidade;

    • Variações de temperatura.

  2. Causadas pela ação de cargas externas, que originam:

    • deformação imediata;

    • deformação lenta.

Retração por Secagem

As mudanças dimensionais e a tendência à fissuração de um corpo de argamassa ou de concreto durante a fase plástica e o endurecimento inicial dependem, além das condições de exposição (temperatura, umidade e velocidade do ar circundante), das características intrínsecas do material fresco (relação água/cimento, consumo de cimento e teor de água de amassamento) e de seus constituintes (capacidade de retenção de água em função da finura e da forma e textura superficial dos grãos), bem como da geometria da peça estrutural (expressa pela área exposta ao ar por unidade de volume do material moldado).

Nas Figuras 3, 4 e 5 estão exemplificadas as influências de diversos parâmetros sobre a retração por secagem de corpos de prova expostos em ambientes homogêneos, e que demostram a maior suscetibilidade das argamassas a retrair e fissurar em relação ao concreto.

Figura 3: Influência da composição sobre a retração onde a/c representa a relação água/cimento e a = volume de água por metro cúbico de cimento (4).


Figura 4: Influência da idade e da área específica exposta sobre a retração por secagem para uma relação água/cimento constante (4).




Figura 5: Influência da relação a/c (água/cimento) e da idade sobre a retração (4).


Cura

A cura consiste em manter condições satisfatórias de umidade e temperatura na argamassa recém formada para que se possa alcançar as propriedades desejadas. A resistência e a durabilidade da argamassa se desenvolve plenamente com um processo de cura adequado. No entanto, quando as condição ambientais de umidade e temperatura são bastante favoráveis para que ocorra a cura, não é necessário nenhuma ação adicional (8).



Conteúdo satisfatório de umidade
A quantidade de água da mistura na argamassa para a sua formação, normalmente é maior do que para o processo de cura. Porém, a perda de água excessiva por evaporação pode reduzir a quantidade de água retida a um nível inferior ao necessário para o desenvolvimento das propriedades desejadas. Os efeitos prejudiciais provocados pela evaporação devem ser evitados através da aplicação de água ou evitando a evaporação excessiva.

Temperatura Favorável
A rapidez de hidratação do cimento varia segundo a temperatura; sendo mais lenta a baixas temperaturas, até cerca de -10ºC, e mais rápida a temperaturas mais elevadas, até um pouco menos que 100ºC.

A temperatura da argamassa recém formada é afetada por diversos fatores, tais como a temperatura ambiente, a absorção do calor do sol, a liberação do calor por hidratação do cimento, assim como a temperatura inicial dos materiais.



Permeabilidade e absorção
A argamassa é um material que, por sua própria constituição, é necessariamente poroso, pois não é possível preencher a totalidade dos vazios do agregado miúdo com uma pasta de cimento.

As razões são várias: a) é sempre necessário utilizar uma quantidade de água superior à que se precisa para hidratar o aglomerante, e essa água, ao evaporar, deixa vazios; b) Com a combinação química, diminuem os volumes absolutos de cimento e água que entram em reação; c) inevitavelmente, durante a mistura do concreto, incorpora-se ar à massa.

A permeabilidade é a propriedade que identifica a possibilidade de passagem da água através do material, que pode ser: a) por filtração sob pressão; b) por difusão através dos condutos capilares e c) por capilaridade.

A absorção é o processo físico pelo qual a argamassa retém água nos poros e condutos capilares.



QUALIFICAÇÃO DAS ARGAMASSAS

A argamassa deve ser formulada em função das propriedades dos constituintes, da prática construtiva, das cargas que a estrutura deve ser capaz de transmitir durante a vida útil e da natureza de exposição (tipo e grau) prevista para a sua utilização.

O conhecimento das propriedades físicas e mecânicas das argamassas no estado fresco e endurecido é fundamental para determinar a sua composição com base em determinadas especificações.

As principais condições a que uma boa argamassa deve satisfazer são:



  • Resistência Mecânica;

  • Compacidade;

  • Impermeabilidade;

  • Aderência;

  • Constância de volume;

  • Durabilidade.

A maior ou menor importância de uma destas condições depende da finalidade da argamassa. Estas propriedades estão na dependência de fatores diversos:

  • Qualidade e quantidade do aglomerante;

  • Qualidade e quantidade do agregado;

  • Quantidade de água.

Para a obtenção de um produto de boa qualidade, é necessário que todos os grãos do material inerte sejam completamente envolvidos pela pasta, como também a ela estejam perfeitamente aderidos; além disso, os vazios entre os grãos do agregado miúdo devem ser inteiramente cheios pela pasta (9),(10).
ADITIVOS
Os aditivos são produtos orgânicos, inorgânicos ou orgânico-inorgânicos, dispensáveis à composição e às finalidades das argamassas. Mas sua aplicação em quantidades pequenas, antes ou durante a mistura e agitação dos componentes, fazem aparecer ou reforçam certas características (11).

Podem ser classificados segundo as ações ou efeitos que provocam. Considera-se ação química do aditivo a que modifica a solubilidade dos compostos presentes na mistura; ação física, a que, por força de natureza tensoativa, modifica a tensão superficial da fase líquida e/ou a tensão interfacial entre esta e as fases

sólidas nela embebida; e por ação físico-química, a que modifica a tensão superficial e interfacial do sistema água/ar/sólido (11).

A ação química influi no processo de hidratação; a ação física, na molhabilidade; e físico-química, na cinética do processo de hidratação. Sob este aspecto, principalmente as normas de origem francesa, alemã e brasileira (11), (17), contêm informações mais precisas sobre o número e o destino dos aditivos:


1 – Plastificante/Redutor de água;

2 – Incorporador de ar;

3 – Impermeabilizante;

4 – Anticongelante;

5 – Acelerador;

6 – Retardador de pega;

7 – Gerador de expansão;

8 – Aditivo repelente;

9 – Agente de cura;

10 – Corante;

11 – Aditivo para injeção;

12 – Aditivo para aderência;

13 – Tensoativos.
RESÍDUOS
Vários são os resíduos que podem ser utilizados como constituintes das argamassas modificando características específicas e consequentemente, propriedades. Um exemplo são os entulhos gerados pela própria construção civil em suas obras, que são compostos basicamente de 64% de argamassa, 30% de componentes de vedação (tijolos maciços, tijolos furados e blocos) e 6% de outros materiais, como concreto, areia, pedra, metálicos e plásticos. Estes, quando reciclados podem gerar produtos com propriedades adequadas e custos inferiores ao preço médio dos produtos das argamassas convencionais, que dependendo da tecnologia aplicada poderá ser 75% inferior ao preço de mercado (12), (13).

Outro exemplo a ser citado são os rejeitos de borracha. Paralelamente à utilização de apenas 10% das 300 mil toneladas de sucata disponíveis para obtenção de borracha regenerada, existe uma tendência de que estes rejeitos possam ser incorporados às argamassas. Porém, não há dados sobre outras formas de reciclagem, mas sabe-se que são recuperados cerca de 14 milhões de pneus por ano (14).

Com relação a incorporação de resíduos, vários materiais, quer sejam naturais, subprodutos de processos de manufaturas, materiais propícios à reciclagem têm sido regionalmente utilizados tais como a utilização de sisais, cascas de banana, sólidos provenientes do tratamento de águas urbana e industriais, entre outros. No entanto, pouca informação técnica referente a estes tipos de adições estão disponíveis (15), (16).
COMENTÁRIOS FINAIS
As argamassas de baixa densidade representam uma atrativa classe de materiais para o desenvolvimento de pesquisas científicas e tecnológicas, dado ao grande número de aplicações na construção civil, e à falta de conhecimento para o controle das inúmeras variáveis que regem as características finais deste tipo de material.

Importantes contribuições nesta área podem resultar de estudos que analisem os mecanismos de formação e a influência das fases cristalinas sobre as propriedades finais, condições adequadas de preparação e sobretudo o efeito de aditivos modificadores das características físico-químicas tais como: plastificante, incorporador de ar ou formador de microporosidade, impermeabilizante, anticongelante, acelerador, retardador de pega, gerador de expansão, aditivo repelente, agente de cura; corante, aditivo para injeção, aditivo para aderência e tensoativos.


AGRADECIMENTOS
Os autores do presente trabalho agradecem à Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo – FAPESP (processo n.º 00/03125-9).
REFERÊNCIAS


1.

S. M. S. SELMO, Dosagem de argamassas de cimento Portland e cal para revestimento externo de fachada dos edifícios. São Paulo, (1989). (Dissertação de mestrado. EPUSP).

2.

H.P. OLIVEIRA, Uma introdução para o emprego racional da argamassas nos edifícios. Salvador, Universidade da Bahia, (1959).

3.

M. COSTA, Considerações sobre a argamassa de cal e argamassa de cimento e cal. Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, (1980), (Dissertação de mestrado).

4.

H. R. E. BUCHER, Argamassas de Cimento Características e Composição. Associação Brasileira de Cimento Portland, São Paulo, (1988).

5.

E.G.R. PETRUCCI, Materiais de Construção. Ed. Globo, 10a Edição, São Paulo, (1995).

6.

R. K. MCGEARY, Mechanical packing of spherical particles. Journal of the American Ceramic Society, v. 44, (1961), pp. 513-522.

7.

I. R. de Oliveira, A. R. Studart, R. G. Pileggi, V. C. Pandolfelli, Dispersão e Empacotamento de Partículas, Fazendo arte editorial, São Paulo, (2000).

8.

Instituto Mexicano del Cemento y del Concreto, A.C. Curado del Concreto. México. (1983).

9.

H. S. Sobral, Concretos Leves Tipos e Comportamento Estrutural, Associação Brasileira de Cimento Portland, E. T., São Paulo, (1996).

10.

F. J. Teixeira, Concretos celulares Espumosos, Associação Brasileira de Cimento Portland, Estudo Técnico, São Paulo, (1996).

11.

J.E.P. GUIMARÃES, A Cal – Fundamentos e Aplicações na Engenharia Civil. PINI. São Paulo. (1998).

12.

A. CAMARGO, Reciclagem de Entulho da Construção Civil, Téchne, nº 15, março/abril, (1995).

13.

T. P. PINTO, Utilização de resíduos de Construção, Estudo em Argamassas. Dissertação de Mestrado, Universidade Federal de São Paulo, Escola de Engenharia de São Carlos, Departamento de Arquitetura e Planejamento, São Carlos – SP, outubro de (1996).

14.

B. KOS, F. W. MAYER, M. KOHLBACHER, Recicle de Escorias de Aceria, Instituto Latino Americano del Fierro y el Acero, (1995).

15.

H. Savastano, P. G. Warden, R. S. P. Coutts, Brazilian waste fibres as reinforcement for cement-based composites. Cement & Concrete Composites, 22, , (2000), pp. 379-384.

16.

Fundação de Amparo à pesquisa do Estado de São Paulo. O resíduo que vira cimento, notícias FAPESP, 42, (1999) , p. 22.

17

NBR 11768 (EB-1763-92) – Aditivos para concreto de cimento Portland – Especificação.

LIGHTWEIGHT MORTAR FOR CIVIL CONSTRUCTION: WORK OF ART



ABSTRACT


The lightweight mortars result of the addition of a micropore former component to a conventional mortar constituted by sand, water and cement. The objective of this work was to present, in a brief literature review, the state of the art of lightweight mortars for use in the civil construction. For that, it was looked for information on its main properties, the terminology usually applied to describe the characteristics of this class of materials and the correlated fundamental concepts. The accomplished bibliographical study emphasized the main parameters involved in the elaboration of mortars. The motivation was to rescue and revert a concept erroneously acquired through the culture and evolution of the civil construction area, which classify mortars as an insignificant material. Thus, the work is an incentive for the development of new researches in an important class of materials, which unfortunately, no attention has been receiving on the part of the scientific community.


Key-words: Mortar, Additives, Residue, Microporosity, Strength.


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