2.1 - Considerações gerais As coberturas desde há muito que constituem parte fundamental, quer de edifícios de habitação quer de outros tipos de espaços habitáveis. A razão da sua importância relaciona-se com a criação de condições de habitabilidade e de conforto por ela proporcionada e com a durabilidade dos restantes elementos da construção. Ao longo dos séculos, os modos de concepção e as técnicas de construção das coberturas foram mudando. No entanto, os tipos fundamentais de coberturas - cobertura em terraço, inclinadas e mistas (edifícios com os dois tipos de coberturas anteriores), desde há muito que existem. Em certas culturas mais antigas pode observar-se que a escolha do tipo de cobertura dependia das condições atmosféricas do local onde se encontravam. Assim, no Egipto, onde a precipitação é bastante baixa, é mais habitual verem-se construções antigas possuírem coberturas em terraço, permitindo a posterior construção de mais pisos caso fosse necessário. Hoje em dia tais soluções poder-se-iam integrar nas conhecidas construções evolutivas. Já no caso da China, era vulgar a utilização de coberturas inclinadas, adequando-se melhor às necessidades locais de permitir o escoamento das águas pluviais. Nesta dissertação ir-se-á fazer maior referência a coberturas em terraço, que têm como principal característica o facto de os materiais constituintes se encontrarem dispostos por camadas e numa posição próxima da horizontal, e por disporem de materiais específicos para garantir a estanquidade à água, como é o caso das membranas betuminosas e sintéticas. Actualmente, em Portugal, cerca de 3.04% das coberturas são em terraço e existem ainda mais 3.27% de coberturas mistas [1]. Ao longo do tempo, não só os materiais que constituíam as coberturas, mas também o seu modo de utilização foram evoluindo com o conhecimento e descoberta de novos produtos e técnicas construtivas. As membranas betuminosas são apenas uma das camadas que integram o sistema da cobertura em terraço e, à semelhança dos restantes materiais, tiveram uma evolução que se Capítulo 2 - Características de materiais e sistemas de impermeabilização 6 destaca nas últimas três décadas devido a uma grande alteração de um dos seus principais constituintes, o betume. 2.2 - Constituição de uma cobertura em terraço A ordem e o número de camadas que são aplicadas numa cobertura em terraço são função do tipo de sistema de impermeabilização adoptado para o local, devendo tais soluções garantir o cumprimento das exigências funcionais. Estas coberturas podem ser constituídas pelo conjunto de camadas a seguir indicadas: (i) estrutura resistente, (ii) suporte de impermeabilização, (iii) revestimento de impermeabilização, (iv) protecção do revestimento de impermeabilização, (v) camada de regularização, (vi) camada de forma, (vii) barreira pára-vapor, (viii) camada de isolamento térmico, (ix) camada de difusão de vapor de água, (x) camada de dessolidarização e ainda algumas camadas específicas tais como (xi) barreiras de protecção térmica e de separação química [7]. Uma vez que se referirá mais adiante os vários sistemas de impermeabilização, mostra-se necessário nesta fase explicar não só a função de algumas camadas anteriormente enunciadas, cujos nomes por vezes são auto-explicativos mas, mais importante ainda, o posicionamento relativo dessas camadas. A estrutura resistente faz parte da própria estrutura do edifício e, para as situações em que esta é de betão armado, é sobre ela que a camada de regularização é colocada. Tal como o nome indica, esta última tem como função regularizar a superfície da estrutura resistente, de modo a que existam condições para receber a camada seguinte. Sobre a camada de regularização poderá ser aplicada uma barreira pára-vapor, um material isolante térmico, uma camada de difusão de vapor de água ou o revestimento de impermeabilização. A barreira pára-vapor, aplicada sempre sob a camada de isolamento térmico, tem como função não permitir que exista um fluxo de vapor de água no sentido ascendente entre as camadas. A inexistência dessa barreira poderia originar a presença de condensações no isolamento térmico, o que não é desejável uma vez que tal reduziria a capacidade isolante da generalidade dos materiais utilizados com essas funções (por exemplo, das lãs minerais). De modo a que as exigências de conforto térmico sejam cumpridas, torna-se necessário reduzir as trocas de calor entre o ambiente exterior e os espaços interiores. Assim, sob o revestimento de impermeabilização e sobre a barreira pára-vapor pode ser colocada a camada de isolamento térmico, costumando designar-se estas coberturas como tradicionais. No entanto, a camada isolante pode ser colocada sobre o revestimento de impermeabilização, estando portanto na ordem inversa da anteriormente descrita e dispensando assim a barreira pára-vapor. Nestes casos diz-se que estamos perante uma “cobertura invertida”, em vez da referida “cobertura tradicional”. É ainda de salientar que, normalmente, o isolante térmico é constituído por elementos descontínuos formados por painéis prefabricados. O revestimento de impermeabilização que, no âmbito desta dissertação, é o elemento da cobertura de maior relevância, deve garantir a estanquidade à água. O bom desempenho desta exigência durante a vida útil do revestimento está condicionado pela resistência às acções climáticas e mecânicas a que este está sujeito. Torna-se portanto necessário proteger o revestimento e, para tal, existem duas soluções: (i) integrar, durante o processo de fabrico, materiais de acabamento na superfície superior deste ou, caso essa não seja a opção tomada, (ii) aplicar posteriormente uma protecção sobre o revestimento. A primeira solução é principalmente utilizada para proteger o revestimento de agentes climáticos, enquanto que na segunda essa protecção pode desempenhar outras funções, nomeadamente no caso de coberturas acessíveis à circulação de pessoas e veículos. Quando a protecção é constituída por uma camada rígida, como é o caso das betonilhas, deve ser colocada uma camada de dessolidarização entre a impermeabilização e a protecção, com o objectivo de reduzir a interacção entre os materiais. 2.3 - Classificação das coberturas em terraço As coberturas em terraço podem ser classificadas sob diferentes pontos de vista, não havendo à partida nenhuma óptica que deva prevalecer perante outra. O conhecimento de todos os factores segundo os quais se pode fazer a classificação é fundamental na fase de concepção da cobertura uma vez que o resultado final deverá depender daqueles factores. Entre outras, são exemplos questões relativas (i) à acessibilidade, (ii) à existência de camada de protecção da impermeabilização, (iii) ao tipo de revestimento de impermeabilização, (iv) à localização da camada de isolamento térmico, (v) à pendente e, (vi) à estrutura resistente. Será relevante aprofundar os pontos anteriormente focados para se tecerem algumas considerações relativas a esses tipos de classificações. Relativamente à acessibilidade, de acordo com diversos documentos analisados [8 e 9], uma cobertura em terraço pode ser dividida em quatro tipos: as não-acessíveis (ou inacessíveis); as acessíveis a pessoas; as acessíveis a veículos; e as especiais [7]. Relativamente às primeiras, apesar de se julgar que o nome que lhes foi atribuído é auto explicativo, não será totalmente correcto conceber tal tipo de cobertura. Na realidade, seria melhor considerar que deveriam existir coberturas de acessibilidade limitada, uma vez que deve ser sempre criado um acesso, preferencialmente difícil de utilizar pelas pessoas em geral, para a realização de trabalhos de manutenção e reparação. Quanto à camada de protecção da impermeabilização podem considerar-se três situações distintas: sem protecção; com protecção leve; e com protecção pesada. Uma vez que da primeira Capítulo 2 - Características de materiais e sistemas de impermeabilização 8 pouco há a acrescentar, pois o revestimento de impermeabilização fica aparente, torna-se mais relevante explicar a diferença entre a segunda e a terceira hipótese. Na protecção leve incluem-se não só os acabamentos das membranas que incluem-servem de autoprotecção, e que são aplicados durante o seu processo de fabrico na superfície superior da membrana, mas também a protecção que é executada em obra sobre o revestimento de impermeabilização. Relativamente aos aplicados durante o processo de fabrico, podem ser materiais de natureza mineral, metálica ou orgânica, sendo actualmente mais habitual utilizar os minerais sob forma de lamelas de xisto. Já a protecção pesada é sempre aplicada em obra, sendo por vezes rígida, quando se está perante uma betonilha, e outras vezes constituída por materiais soltos, como é o caso de calhau rolado ou de placas prefabricadas. O tipo de revestimento de impermeabilização será abordado com maior pormenor no ponto 2.5, relativo aos materiais de impermeabilização. No entanto, pode desde já estabelecer-se que quer no caso de revestimentos aplicados “in situ”, quer no caso de revestimentos com base em produtos prefabricados, estes irão classificar-se em tradicionais e não-tradicionais, consoante se conheça melhor ou pior o seu comportamento quando aplicado. Já anteriormente se fez referência a dois dos tipos de cobertura quanto à localização da camada de isolamento térmico, quando se abordou as várias camadas existentes numa cobertura, ficando assim apenas a faltar um terceiro. Como foi então referido, viu-se que numa cobertura tradicional coloca-se a camada isolante como suporte do revestimento de impermeabilização, geralmente sobre uma barreira pára-vapor. Na cobertura invertida, uma solução actualmente muito utilizada, há duas camadas que são trocadas relativamente às coberturas tradicionais, passando então o revestimento a ser suporte do isolamento térmico. Assim ficam revistas estas duas situações geralmente designadas por cobertura tradicional e invertida tendo a segunda algumas vantagens relativamente à primeira. Fica a faltar o terceiro tipo de cobertura que é consideravelmente menos aconselhável que ambas as soluções anteriores, devendo apenas ser utilizada quando não for possível optar-se por nenhuma das outras. Esta solução consiste na aplicação de isolamento térmico sob a estrutura resistente, ou seja, no interior do espaço a habitar, podendo ser aplicado como tecto falso ou como revestimento aderente a essa estrutura, sendo destas duas opções, esta última a menos eficaz de todas. A razão pela qual se desaconselha a sua utilização deve-se não só à muito reduzida inércia térmica que a cobertura passa a apresentar, mas também à possibilidade do aparecimento de humidades entre o isolamento térmico e as camadas sobrejacente. Quanto è pendente são classificados, como já foi anteriormente referido, em terraço, inclinadas ou mistas. Relativamente à estrutura resistente, apenas interessa fazer uma distinção quanto à sua deformabilidade, podendo ser considerada flexível ou rígida. Tal característica deve ser atribuída consoante as deformações relativas na perpendicular ao plano da cobertura sejam maiores ou menores. Para uma melhor compreensão note-se que existem diversos tipos de estruturas resistentes, como as constituídas por betão armado, estrutura metálica, madeira, etc. Cada um destes tipos de estruturas terá uma flexibilidade diferente das outras e, assim, a principal razão desta distinção deve-se a várias preocupações, como a relativa à acessibilidade, podendo assim ser um factor limitativo, ou ainda à escolha do revestimento de impermeabilização. Este estudo é principalmente dedicado a coberturas não-acessíveis do tipo tradicional sem protecção pesada, ou seja, coberturas com sistemas aderentes em que a última membrana é auto-protegida com granulado mineral. Este estudo também se encontra vocacionado para os casos em que o revestimento de impermeabilização é aplicado com recurso a chama de maçarico, pois que é com esta técnica de aplicação que mais se faz sentir a variação térmica nesse revestimento. 2.4 - Exigências funcionais das coberturas em terraço Qualquer tipo de cobertura tem de satisfazer as principais exigências funcionais que lhe são aplicáveis. No caso das coberturas em terraço, são a estrutura resistente, o isolante térmico, o revestimento de impermeabilização e a protecção desse revestimento as camadas principais que permitem satisfazer tais exigências. Importa então saber que tipos de exigências devem ser consideradas quanto aos produtos utilizados. Diferentes autores defendem diferentes abordagens ao tema, não havendo, no entanto, grandes diferenças entre elas. Assim, optou-se por descrever as seis principais exigências segundo a Directiva dos Produtos de Construção [10]. São elas a (i) resistência mecânica e estabilidade; (ii) segurança em caso de incêndio; (iii) higiene, saúde e protecção do ambiente; (iv) segurança na utilização; (v) protecção contra o ruído; e (vi) economia da energia e isolamento térmico. No caso das coberturas em terraço, algumas exigências devem ser asseguradas pela estrutura resistente enquanto outras serão garantidas através das outras camadas que constituem a cobertura, como o revestimento de impermeabilização e a camada de isolamento térmico, entre outras. 2.5 - Materiais de impermeabilização ou das membranas de impermeabilização 2.5.1 - Generalidades Neste sub-capítulo apresentam-se os principais materiais existentes como revestimentos de impermeabilização, dando-se maior importância aos materiais prefabricados. Uma vez que os sistemas de impermeabilização de coberturas em terraço são constituídos de diversos modos através da utilização destes materiais, torna-se relevante dar a conhecer algumas das suas características. Capítulo 2 - Características de materiais e sistemas de impermeabilização 10 À semelhança dos pontos anteriores, existem diversos modos de classificar os materiais de impermeabilização mas, tal como indicado anteriormente, optou-se por dividir os revestimentos de impermeabilização em tradicionais e não-tradicionais. Esta divisão, que continuará sempre a ser válida, baseia-se na existência ou não de experiência suficiente que permita conhecer aprofundadamente as características dos materiais. Assim, será de esperar que materiais com maior tempo de aplicação e cuja prática de utilização seja suficiente, sejam vistos como tradicionais, uma vez que devido à sua relativa longa história se conhece melhor o tempo de vida útil, o tipo de anomalias que pode apresentar e outras particularidades. Todos os novos materiais, muitas vezes considerados modernos e que ainda se encontram sujeitos a um número suficiente de estudos mais ou menos aprofundados, são encarados naturalmente como não-tradicionais. Para estes últimos passarem a ser considerados tradicionais, além dos necessários estudos experimentais, também será necessário fazer-se visitas a obras onde o material tenha sido aplicado para julgar a sua adequação ao uso previsto. Estes materiais, e as respectivas soluções construtivas, são apreciadas em Portugal, e também noutros países europeus, através de estudos que, quando os resultados são favoráveis, conduzem à emissão de Documentos de Homologação ou de Aplicação [7]. A dificuldade surge na difícil definição do limiar entre materiais tradicionais e não-tradicionais por ser impossível quantificar o número de aspectos a conhecer em cada material de modo a torná-lo tradicional. Assim, de acordo com o ITE 34 [7] optou-se por fazer essa difícil divisão tal como se encontra sintetizado no Quadro 2.1, que inclui todos os materiais de impermeabilização comuns. Em Portugal, a transição da utilização de materiais tradicionais para não-tradicionais teve lugar apenas após 1984, ano em que se passaram a fabricar no País membranas betuminosas modificadas, sendo actualmente estas as de utilização mais comum. 2.5.2 - Membranas betuminosas Relativamente aos materiais do Quadro 2.1, para esta dissertação têm maior relevância os produtos não-tradicionais prefabricados, pois é neles que o estudo experimental irá recair. No entanto, é útil saber que os betumes sempre tiveram uma importância notável no tema das impermeabilizações devido às suas características de impermeabilidade e de adesividade. Apesar de inicialmente se utilizarem betumes naturais existentes em jazigos, a aplicação deste produto obrigava à utilização de um processo industrial de destilação do qual aproximadamente 50% do resultado era mistura de betume [7]. Surgiram também os betumes de destilação directa que se caracterizam por serem obtidos por uma destilação atmosférica ou em vazio das ramas de petróleo, e ainda, posteriormente, os betumes insuflados, também vulgarmente conhecidos por oxidados, obtidos a partir do anterior por insuflação de ar quente na sua massa [7]. Quadro 2.1 - Classificação de m ateriais de im permeabilização de coberturas [7] Materiais Materiais betuminosos Betume asfáltico tradicionais Asfalto Alcatrão e bréus de alcatrão de hulha Materiais auxiliares Armaduras Feltros Telas Folhas Matérias Minerais Cargas Acabamentos Materiais Metálicos Folhas Produtos elaborados Emulsões betuminosas Pinturas betuminosas Produtos betuminosos modificados Ligantes Cimento vulcânico Produtos prefabricados Armaduras saturadas ou impregnadas Feltros betuminosos Telas betuminosas Membranas betuminosas Armadas com feltro Armadas com tela Armadas com folha Materiais Produtos em pasta Emulsões modificadas não-tradicionais Materiais plásticos Termoplásticos Termoendurecidos Resinas diversas Polietileno clorosulfonado Poliuretano Acrílicas e silicónicas Poliéster Produtos prefabricados Membranas de betumes modificados Membranas termoplásticas Membranas elastoméricas Capítulo 2 - Características de materiais e sistemas de impermeabilização 12 A evolução dos materiais até aos que conhecemos e utilizamos hoje em dia, os materiais não-tradicionais prefabricados, foi longa e consequência não só das necessidades sentidas no domínio da estanquidade à água mas também de uma série de alterações que apenas foram possíveis com o avanço das tecnologias de produção dos seus constituintes. Antes de chegar aos materiais que hoje utilizamos, as telas e feltros betuminosos constituíram os primeiros produtos prefabricados utilizados com funções de estanquidade à água. No entanto, estas telas e feltros betuminosos apenas surgiram após o sueco Arvid Faxe, no final do séc. XIX, ter apresentado cartões saturados e revestidos com betume asfáltico com o objectivo de os utilizar como revestimento de impermeabilização [2]. As telas e feltros betuminosos são constituídos não só por armaduras, que podem ser de dois tipos, tela ou feltro, mas ainda por misturas betuminosas que envolvem as armaduras e por materiais de acabamento [7]. Geralmente, as misturas utilizadas eram as de betumes insuflados ou oxidados e, para uma melhor percepção da diferença existente entre as armaduras, ilustra-se na Figura 2.1 o modo como cada uma é constituída. A tela é elaborada através do entrelaçamento de fio formando uma malha e o feltro é obtido por emaranhamento e ligação de fibras. Actualmente, será mais vulgar utilizarem-se feltros como armaduras de membranas betuminosas. Figura 2.1 - Diferença esquemática entre tela (esquerda) e feltro (direita) Para um melhor funcionamento destas telas ou feltros betuminosos não serve apenas que a armadura seja impregnada ou saturada de material betuminoso, devendo também ser necessário o seu recobrimento. Assim, o fabrico destes materiais passa por uma secagem da armadura, uma impregnação inicial da mesma, seguida do seu recobrimento com recurso aos materiais betuminosos e ainda de uma aplicação posterior dos materiais de acabamento [7]. Quanto a estas telas e feltros betuminosos, resta então conhecer os tipos de armaduras tradicionais existentes, tendo em conta que, pela sua natureza, estes se dividem em orgânicas, inorgânicas e sintéticas. Nas orgânicas incluem-se o cartão, a juta e o algodão, sendo o primeiro feltro e os restantes telas. Relativamente ao cartão, sabe-se que possui um grande poder de absorção e que a sua resistência à tracção é reduzida, enquanto a juta e o algodão apresentam características de resistência consideravelmente melhores que o cartão. Contudo, já que estas armaduras orgânicas tinham comportamentos distantes do desejável e que cada vez mais estavam sujeitas a elevadas solicitações, houve necessidade de desenvolver outras armaduras de melhor qualidade. Assim, acabaram por cair em desuso devido ao surgimento e aplicação de armaduras inorgânicas. Nas armaduras inorgânicas existem não só telas e feltros, à semelhança das anteriores, mas também soluções metálicas. As armaduras das telas inorgânicas betuminosas tradicionais são constituídas por fibras de vidro e as dos feltros betuminosos podem ser, quer de fibra de vidro quer de amianto, quando ainda era permitido o uso deste material. Quanto às armaduras metálicas, as mais correntemente utilizadas eram as folhas de alumínio. Sobre a fibra de vidro, que pode ser fabricada como tela ou feltro, sabe-se que geralmente possui uma massa por unidade de superfície que se encontra entre 50 g/m2 e 300 g/m2 e que as telas apresentam melhores características mecânicas. Relativamente à folha de alumínio, a experiência indica que esta pode funcionar como armadura da membrana ou integrar-se com outra, como a de fibra de vidro ou poliéster (já a seguir descrita) de modo a formar uma membrana de dupla armadura. Por fim, surgiram as armaduras sintéticas onde se encontra uma grande variedade de armaduras, sendo as mais correntes as de poliéster. À semelhança das fibras de vidro, existem quer feltros quer telas de poliéster. No entanto, os feltros pertencentes à classe dos não-tecidos, em oposição às telas que pertencem à classe dos tecidos, revelam uma maior ductilidade quanto às características mecânicas e um processo de impregnação pela mistura betuminosa complexo devido à compacidade das fibras do feltro [7]. Quanto às características mecânicas, quando comparadas as armaduras de poliéster com as de fibra de vidro, verifica-se que esta última tem menor resistência à tracção [2]. Conhecendo então as características de alguns dos produtos prefabricados com materiais tradicionais que constam no Quadro 2.1, fica a faltar fazer referência a estes mesmos produtos mas constituídos por materiais não-tradicionais. Tal como se pode ver no Quadro 2.1, existem três grupos distintos: o das membranas de betumes-polímeros, o das termoplásticas e o das elastoméricas. Sendo o grupo das primeiras membranas o mais utilizado em coberturas em terraço [7], e uma vez que é sobre esse que esta dissertação foca a sua campanha experimental, No documento Estudo experimental da estabilidade dimensional de membranas betuminosas de impermeabilização de coberturas em terraço. (páginas 20-44)
