Argamassas de cal aérea

Na reparação de edifícios antigos deve procurar manter-se a forma como o edifício absorve e evapora água no estado líquido e de vapor, o que geralmente é possível com argamassas à base de cal aérea.

As argamassas de cal aérea apresentam elevada deformação na rotura, baixa retracção (quando correctamente elaboradas e aplicadas), resistências mecânicas pouco elevadas mas que lentamente vão aumentando por fixação do dióxido de carbono do ar (carbonatação da cal) [666].

Comparativamente às argamassas com cimento, as argamassas à base de cal aérea são mais compatíveis (química, estrutural e mecanicamente) com alvenarias antigas: até um determinado nível, estão mais habilitadas a resistir sob solicitação mecânica; não libertam sais solúveis que podessem criar danos sérios após cristalização (ciclos humedecimento-secagem) e colmatam pequenas fissuras por dissolução/reprecipitação da calcite, melhorando a sua estabilidade no edifício ao longo do tempo.

A porosidade numa argamassa de cal é especialmente importante devido à carbonatação que requer a introdução de dióxido de carbono no interior da argamassa, com a conversão da cal em pasta - uma suspensão coloidal estável de hidróxido de cálcio - num sólido. A carbonatação desenrola-se na presença de dióxido de carbono dissolvido e transportado pela água e depende de um conjunto complexo de condições físicas, tais como temperatura, humidade relativa, porosidade, permeabilidade, concentração em CO2. A mão-de-obra tem várias contribuições

importantes como sejam a prevenção de rápida secagem da argamassa fresca, o teor em água inicial, a qualidade da amassadura e da aplicação [312].

100

A microestrutura da argamassa condiciona a carbonatação mas, simultaneamente, também é alterada por essa mesma carbonatação. Por outro lado, a própria forma e o tamanho dos componentes das argamassas de cal condicionam a porosidade e determinam as características físicas e alterações ao nível da microestrutura.

- Tipo e preparação da matéria-prima (cal aérea e agregado)

Durante o processamento da cal (queima, extinção, armazenamento, amassadura), o carbonato de cálcio (CaCO₃) sofre uma transformação estrutural significativa - desde a sua presença na rocha calcária até se transformar nas partículas porosas microcristalinas de CaCO3 presentes na

argamassa de cal. Os processos intermédios de produção de cal viva, sua extinção, até à sua utilização em argamassas de cal, têm efeitos significativos nas propriedades da argamassa resultante (com efeitos na estrutura desenvolvida, na resposta ao ambiente e, de um modo geral, nas características apresentadas).

Através de análise térmica, Papayianni [499] estima que a percentagem de Ca(OH)2 na cal aérea

em pasta seja de cerca de 60%, enquanto na cal em pó rondará os 50%. Verifica ainda que uma areia rica em finos influencia positivamente a resistência das argamassas de cal, e que uma compactação mais forte da argamassa também contribui para o aumento da resistência e melhoria da durabilidade. Reduzindo o teor de água das argamassas de cal aérea, as deformações por retracção são consideravelmente reduzidas, e uma lenta evaporação da água da argamassa reduz a fendilhação que possa ocorrer a idades jovens (muito importante uma vez que estas argamassas com base em cal demoram tempo a atingir as suas resistências máximas).

Relativamente ao estudo de argamassas com diferentes tipos de cais aéreas, Margalha [420] realizou uma análise de argamassas constituídas por cais aéreas cálcicas e dolomíticas, de fabrico industrial ou tradicional, extintas em obra ou pelo fornecedor. Salienta o facto de, especialmente nas cais de fabrico tradicional, se poderem obter granulometrias distintas, que conduzem a argamassas de características também distintas, atribuindo particular importância ao processo e cuidados na extinção. A utilização de cais de fabrico tradicional não conduziu a melhorias significativas nas qualidades das argamassas relativamente à utilização de cal aérea de fabrico industrial. Comparativamente a argamassas bastardas de cimento e cal aérea, considera que as argamassas de cal aérea apresentam melhores características para serem aplicadas em paramentos antigos.

Estas conclusões foram corroboradas por Gonçalves e Delgado Rodrigues [264, 265] que têm obtido bons resultados em aplicações in situ com rebocos constituídos por argamassas de cal aérea hidratada em pó, enquanto que aplicações com traços idênticos, mas com cal em pasta,

4. Análise de argamassas 101 mostraram grande tendência a fendilhar durante os primeiros dois dias após a aplicação. Consideram que a causa não será devida à composição química, uma vez que, por análise por difracção de raios X (XRD) , ambas as cais aéreas (provenientes do mesmo produtor) mostraram ser compostas quase exclusivamente por hidróxido de cálcio e que, embora seja geralmente aceite que cal em pasta de boa qualidade conduza a argamassas mais duráveis que argamassas idênticas realizadas a partir de cal aérea hidratada em pó (industrial), no caso nacional muitas vezes é difícil atingir bons resultados com a cal em pasta devido aos trabalhos serem geralmente executados por mão-de-obra não especializada e não habituada a trabalhar com esse material30_.

Vários autores recomendam que as argamassas com base em cal em pasta devem ser realizadas sem adição de mais água, para além da existente na pasta de cal, resultando em argamassas bastante secas (para controlo da retracção) mas suficientemente plásticas para permitirem a aplicação. Outros autores referem que se obtêm argamassas de cal aérea de melhores características quando obtidas a partir de cal viva extinta por mistura com areia molhada [101, 238, 420].

Uma das justificações para tal situação é devida ao facto de, ao adicionar-se determinada proporção volumétrica de areia molhada à cal viva (CaO), ocorrer uma alteração de volume pela transformação de CaO em Ca(OH)₂, com alteração da proporção volumétrica entre o ligante e o agregado, resultando numa dosagem mais rica em ligante. Estas argamassas requerem menor quantidade de água e resultam em argamassas mais duráveis (menos capilares e com menor tendência à fendilhação).

Para além desta situação, consideram que a extinção seca decorrente da mistura da cal viva com areia molhada conduz a melhor ligação entre o agregado e o ligante, devido ao melhor contacto desenvolvido desde a extinção entre a areia e a cal. A mistura da cal viva com a areia molhada deve ser deixada por um período mínimo de 12 horas (geralmente de um dia para o outro), durante o qual a cal viva se vai extinguindo, consumindo a água da areia. Tem a vantagem de secar a areia, podendo a mistura ser peneirada, de modo a eliminarem-se partículas de dimensões inadequadas e de a natureza caústica da cal fazer com que esta interaja com a areia, corroendo a superfície dos (de outro modo, não reactivos) grãos de sílica. Este processo poderá eventualmente contribuir para a criação de alguma actividade pozolânica em algumas areias, podendo contribuir para o aumento das resistências das argamassas e conferindo-lhes alguma hidraulicidade.

30 _{A cal em pó tem a vantagem do seu modo de preparação e utilização em argamassas ser mais parecido à utilização corrente do}

102

Uma das vantagens desta técnica refere-se ao custo, uma vez que a cal viva em pedra é mais barata, comparativamente a cais em pasta ou cais hidratadas em pó, uma vez que a hidratação conduz aproximadamente à duplicação do volume. Este facto também se reflecte nos altos teores em ligante que constituíam as argamassas antigas, uma vez que a dosagem era efectuada com a cal não hidratada, logo, ocupando sensivelmente metade do seu volume final (cerca de 1:1,5 a 1:2). Com efeito, devido ao maior teor em ligante, parte deste pode mais facilmente precipitar do seu posicionamento original e colmatar pequenas fissuras e vazios, tal como observado em muitas argamassas históricas. Outra vantagem poderá ser a geração de vapor na reacção exotérmica afectar o tamanho dos poros e a própria estrutura porosa e agir como um introdutor de ar.

No entanto, executar argamassas com cais vivas é mais perigoso do que utilizar cais de outra forma ou outros tipos de materiais com base em cal (não só em termos de saúde como ao nível de exigência e de rigor de procedimentos, de forma a resultar uma eficiente extinção).

- Quantidade de água, amassadura e aplicação

Enquanto em argamassas de cimento a trabalhabilidade depende da adição de água ou de plastificantes, em argamassas de cal aérea a trabalhabilidade depende, em grande parte, de uma amassadura enérgica, vigorosa e prolongada. De preferência, as argamassas de cal aérea devem ser amassadas previamente (de modo à cal maturar juntamente com a areia) e serem apenas remexidas imediatamente antes de serem utilizadas (altura em que se devem introduzir os componentes pozolânicos ou hidráulicos eventualmente utilizados). O próprio processo de amassadura (manual ou mecânico) pode produzir argamassas de diferente qualidade e fazer variar a sua plasticidade. Uma quantidade de água controlada conduz a uma argamassa mais difícil de aplicar por ser mais consistente, mas que resulta num revestimento mais compacto, com menor tendência a fendilhar e mais impermeável.

As superfícies onde as argamassas vão ser aplicadas devem ser humedecidas previamente de modo a controlar a sucção mas sem que hajam escorrências de água. As argamassas devem ser aplicadas com firmeza e não muito alisadas para que não haja grande afluência de finos à superfície. Tal situação conduziria a maior retracção superficial e a um bloqueio dos poros, reduzindo a velocidade de carbonatação. Após a presa inicial, pode ser conveniente proceder-se a uma escovagem para retirar parte da leitada e expor parcialmente os agregados.

- Trabalhabilidade e retenção de água

As argamassas puras de cal são muito trabalháveis, têm um grande período de uso mas demoram muito tempo para desenvolver a sua cura e endurecimento (vão ganhando resistência ao longo do tempo); adquirem boa resistência à penetração da chuva, por os interstícios (fissuras e vazios)

4. Análise de argamassas 103 irem sendo preenchidos pela carbonatação e precipitação da cal livre – hidróxido de cálcio – que se dissolve na água absorvida pela argamassa31 _{[625]. Os cristais de cal hidratada (especialmente}

os dolomíticos que são mais pequenos que os de cálcio), têm uma forma semelhante à de um agente plastificante. Espalham-se em volta das partículas maiores de outros ligantes ou do agregado, funcionando como um lubrificante - cada cristal fica envolto por uma camada de água com uma molécula de espessura, tornando a argamassa mais plástica e trabalhável.

Numa análise comparativa entre argamassas de várias cais aéreas, estas apresentaram diferentes retenções de água e plasticidades [621]. As que registam as maiores retenções de água e plasticidades foram, por ordem decrescente, as preparadas a partir de cal dolomítica hidratada, cal em pasta de alto teor em cálcio, cal hidratada de alto teor em cálcio e cal em pasta dolomítica. Uma análise comparativa entre argamassas frescas com traço 1:3 de cal aérea e areia e de cimento e areia, incluindo ou não cal aérea e adjuvantes introdutores de ar e retentores de água demonstrou a grande capacidade de retenção de água32 que a cal aérea confere às argamassas [277].

- Cura e retracção

Em argamassas de cal aérea, tanto a secagem inicial como a carbonatação devem ocorrer de forma a minimizar a retracção. A cura húmida, referenciada por exemplo na norma inglesa BS 4551 [85], retarda a carbonatação e não reproduz condições ambientes reais. As condições de cura iniciais são muito importantes para o desenvolvimento das resistências, sendo as ideais temperaturas que rondam os 20ºC e humidade relativa entre 50 e 70%. Temperaturas iniciais inferiores a 0ºC conduzem à deterioração completa da argamassa, devido à genericamente fraca resistência ao gelo por parte das argamassas de cal aérea.

Para se obterem bons resultados, a carbonatação deve ser lenta e continuada, pelo que as melhores condições atmosféricas para se proceder à aplicação serão as estações intermédias. Os paramentos devem ser protegidos da radiação directa do sol, de ventos e chuvas fortes. Pode ser benéfico proceder-se a aspersão de água sobre o paramento várias vezes durante o período de secagem.

31 _{Este fenómeno não ocorre em argamassas com alto teor em cimento porque estas têm menos cal livre para dissolução. Estas}

argamassas, quando aplicadas em edifícios antigos, perdem água muito depressa para a alvenaria do suporte, tornando-se difíceis de trabalhar e correndo o risco de o ligante não hidratar (e, em consequência, não atingir a resistência e durabilidade propostas).

32 _{É de referir que a retenção de água terá efeitos muito benéficos em termos de aplicação durante a maior parte do ano no nosso}

país mas poderá ser contraproducente em termos de resistência ao gelo/degelo, em situações em que as temperaturas possam conduzir à congelação da água.

104

De acordo com Válek et al [657] a camada de acabamento de argamassas de cal aérea tem uma importância crucial na cura e maturação das argamassas, por poder condicionar a carbonatação a que vão estar sujeitas e a sua secagem.

Numa avaliação das tensões desenvolvidas no revestimento e da resistência à tracção de argamassas de cimento e areia, bastardas de cimento, cal aérea e areia e puras de cal e areia, Veiga e Carvalho [671] verificaram que as argamassas só de cal apresentaram as mais baixas tensões de retracção restringida, pelo que transmitem as mais baixas tensões às paredes.

Ainda relativamente à retracção linear Bosiljkov [81] procedeu à sua determinação a partir do momento da moldagem em provetes de argamassas de cal em pasta tradicional e de cal em pasta industrial (adicionadas ou não de pequenas quantidades de cimento ou metacaulino comercial - - 10% - ou de 3% de fibras de polipropileno). Constatou que em todos os provetes de argamassa, a retracção estabilizou aos dois dias de idade dos provetes e que a parte mais significativa decorreu entre as primeiras 3 a 6 horas e as 12 a 20 horas, dependendo dos tipos de argamassa. Esta análise mostra a grande desadequabilidade do método correntemente utilizado neste tipo de argamassas com base em cal aérea, por só permitir aferir a retracção a partir da desmoldagem, e esta ocorrer sempre após esse período inicial em que se desenvolve quase toda a variação linear no provete.

A adição de pequenas quantidades de cimento ou de metacaulino a argamassas de cal em pasta mostrou ter grande influência no início da retracção, que se iniciou 3 a 4 horas após a moldagem, enquanto nas argamassas sem adições, o início só ocorreu após 6 horas de moldagem. Esta situação pode ser devida à hidratação do cimento e à reacção pozolânica do metacaulino com a cal, em si mesmas, ou pelas características iniciais que desde logo conferem às argamassas.

Após dois dias de medições, a retracção estabilizou a cerca de 1% nas argamassas com adições de cimento, metacaulino ou fibras, enquanto as respectivas argamassas só de cal em pasta e areia estabilizaram entre os 0,5 e 0,6%.

- Características mecânicas e microestruturais

A resistência está relacionada com a carbonatação, porosidade e outras propriedades físicas. Segundo Valek [656] em argamassas de cal aérea a resistência à compressão deverá registar valores entre 0,5 e 3,0 MPa, sendo expectável que possam acompanhar e ajustar-se sem danos aos movimentos sazonais e pequenos movimentos estruturais. Esta possibilidade de acompanhamento de pequenos movimentos foi referida por diversos autores [61,467,500] para explicar o bom funcionamento e a grande disseminação de alvenarias bizantinas, de juntas espessas.

4. Análise de argamassas 105 A correlação entre a porosidade de uma argamassas antiga e de uma nova pode ser usada como método para estimar a resistência à compressão. A quantidade de água adicionada pode permitir determinar a porosidade de argamassas endurecidas; juntamente com o grau de compactação, pode possibilitar a caracterização do volume de vazios da argamassa. Valores de porosidade altos normalmente conduzem a baixa resistência mecânica. As características mecânicas de argamassas de cal melhoram se o teor em água for reduzido. No entanto, há uma gama de valores do teor de água onde este efeito na porosidade e resistência é pouco significativo [656].

Numa análise das características de duas amostras de argamassa de cal em pasta adquiridas ao mesmo fornecedor e supostamente idênticas, compostas por cal em pasta, pó de mármore e areia calcária, Jornet e Romer [368] identificaram diferenças nas resistências à compressão derivadas de diferente dosagem de ligante e granulometria do agregado, e ainda ao papel desempenhado pela dosagem em pó de mármore actuando como nucleação de formações de calcite, tal como referido por Skoulikidis et al [589]. Consideram que embora melhores características de resistência à compressão não sejam suficientes para garantir boa qualidade e alta durabilidade, podem ser uma primeira abordagem para a avaliação de argamassas de cal aérea de boa qualidade.

Lanas e Alvarez-Galindo [394] obtiveram um grande aumento de resistência à compressão de argamassas de cal aérea dos 28 aos 365 dias, tendo esta também aumentado com o acréscimo do teor em ligante (até um limite a partir do qual o aumento de vazios conduziu a uma redução de resistência), embora este implicasse um aumento da porosidade. Por seu lado, maior porosidade permitiu melhor carbonatação da portlandite. Estabeleceram uma relação entre as propriedades mecânicas e a estrutura porosa e constataram que a utilização de agregados calcários também melhorou a resistência relativamente à utilização de agregados siliciosos.

As argamassas de cal aérea com traço 1:3 de cal aérea em pó e areia siliciosa ou mistura em partes iguais de areia de rio e de Corroios analisadas por Veiga [677] apresentaram, de um modo geral, características mecânicas aceitáveis. As melhores foram obtidas pela substituição de 1/6 do volume de areia siliciosa por pozolana natural de Stº. Antão. A substituição da cal aérea em pó por outra cal aérea mas de fabrico especial, com carácter hidrófugo, e mistura de areias de rio e de Corroios, resultou numa argamassa demasiado frágil.

- Protecção contra a água

Como já referido anteriormente, a capacidade de protecção contra a água é uma das propriedades dos rebocos que mais contribuem para a protecção das alvenarias que constituem os suportes antigos correntes dado que a água na forma de gelo, líquida ou de vapor, e o seu papel como veículo de transporte de sais, conduzem a algumas das acções mais destrutivas dos materiais

106

porosos que constituem as paredes antigas. Deste modo, os revestimentos a utilizar devem contribuir para limitar as infiltrações de água do exterior e facilitar a sua rápida secagem, o que é muito importante devido às paredes antigas – geralmente espessas, porosas e sem cortes de capilaridade – estarem sujeitas a infiltrações de água não só através do revestimento, por permeabilidade à água mas também pelas fundações, por ascensão capilar [673].

Um dos fortes argumentos contra as argamassas de cal aérea é a sua baixa resistência à penetração da água, comparada com argamassas de cimento. Um critério importante sobre a protecção à água das paredes é o comportamento molhagem/secagem de uma camada ou conjunto de camadas de revestimento, em que é fundamental a permeabilidade ao vapor [671] e a quantidade total de água absorvida por capilaridade. As argamassas de cal molham-se e deixam a água atravessar toda a espessura do revestimento mais rapidamente que as argamassas bastardas e de cimento mas a fase de secagem é muito mais rápida para as argamassas de cal aérea que para as argamassas de cimento (situação que anula a diferença na fase de molhagem). Esta situação mostrou ser mais evidente quando as argamassas dos sistemas de reboco são, como se deve proceder em obra, aplicadas em camadas múltiplas. Uma argamassa com cal aérea hidrofugada e uma argamassa de cimento mostraram tendência para reterem a água no suporte, dificultando a secagem, o que poderá contribuir significativamente para a degradação geral da construção.

Em termos do comportamento da argamassa utilizada na execução de alvenarias Van Hees et al [663] analisaram comparativamente, através de ressonância magnética nuclear (NMR), provetes de pequena dimensão constituídos por tijolos cerâmicos porosos e argamassa de assentamento de traço volumétrico 1:3 de cal em pasta e areia, aos quais foi retirada a parte exterior da argamassa de assentamento e colmatada essa faixa com argamassa de preenchimento de juntas, igual à de assentamento ou com traço 1:3 de cimento e areia. Após imersão completa durante 2 horas, foram submetidos a secagem unidireccional a 20ºC de temperatura e 50% de humidade relativa. A análise da secagem mostrou uma grande influência da argamassa para fechamento de juntas na velocidade de secagem, uma vez que com a argamassa de cimento na face em contacto com o ar, a argamassa de assentamento ficou molhada muito mais tempo que quando se utilizou argamassa de cal aérea. No primeiro caso, é prolongado o período crítico de alto teor em água, em que aumenta o risco de ocorrência de deterioração da argamassa por transformação da água líquida em gelo, quando sujeita a baixas temperaturas.

Pelo facto das argamassas de cal apresentarem degradação rápida em testes de gelo após chuva, em regiões em que a acção do gelo possa ser importante, a aplicação deste tipo de argamassas pode trazer problemas, tornando-se evidente a necessidade de protecção de paredes mais expostas à chuva por elementos arquitectónicos.

4. Análise de argamassas 107 - Acção de sais solúveis

É assumido que uma argamassa não deve conter alto teor em sais solúveis, de modo a não