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2.5 PROPRIEDADES DA ARGAMASSA AUTONIVELANTE

2.5.1 Estado Fresco

2.5.1.1 Trabalhabilidade

Trabalhabilidade é a propriedade das argamassas que, no estado fresco, determina a facilidade com a qual as mesmas podem ser misturadas, transportadas, aplicadas, consolidadas e acabadas, mantendo uma condição de homogeneidade. A argamassas autonivelantes, conforme supracitado, possuem características de alta fluidez e estabilidade – resistindo à segregação e exsudação – além de preencherem o espaço a elas destinado sem a necessidade de auxílio de adensamento manual ou mecânico, agindo tão somente por conta de seu peso próprio e capacidade de fluxo (TVIKSTA, 2000; REPETTE, 2005).

Tais características são afetadas pelas suas características reológicas, pautadas na tensão de escoamento e na viscosidade plástica. Define-se como tensão de escoamento a tensão cisalhante mínima necessária para que se dê início ao escoamento do fluido, a qual possui grande dependência do estado de aglomeração e dispersão das partículas. Já a viscosidade pode ser representada pela reta ascendente do gráfico de tensão por taxa de cisalhamento, pela qual indica a estabilidade da mistura (BANFILL, 1994). Conforme a definição newtoniana,

viscosidade pode ser definida com a resistência ao deslizamento das moléculas de um fluido, causada por uma fricção interna, portanto, quanto maior o grau de fricção, maior a viscosidade e, finalmente, menor sua tendência de escoamento.

Segundo Lopes da Silva (2016), a fluidez da mistura depende diretamente da ação do aditivo superplastificante – o qual promoverá a dispersão das partículas, consequentemente, o afastamento das mesmas – de modo a permitir um aumento da fluidez da mistura. No entanto, há um limite para uso de tal aditivo, o qual – a partir do momento que seja ultrapassado – implicará na ocorrência de exsudação da água e segregação da mistura, ou seja, o excessivo afastamento total dos grãos implicará em uma perda do equilíbrio da macroestrutura, devido à separação da fase sólida da fase líquida.

A existência de tal limite foi comprovada por Gowda et al. (2010), que realizaram um estudo sobre a formulação de argamassas autonivelantes alterando a quantidade de seus componentes. Para o desenvolvimento da pesquisa em questão foi utilizado o ensaio do cone de Kantro (KANTRO, 1980) – constatando, por fim, que com elevada quantia de SP a mistura apresentava elevada segregação e exsudação. Ademais, no mesmo estudo foi constado que o ajuste do aditivo VMA proporcionou uniformidade visual das partículas – a qual é adquirida pela ideal coesão entre as mesmas.

Os compósitos cimentícios autonivelantes devem ter um limite de elasticidade ou viscosidade de modo que tais níveis evitem a segregação e, ao mesmo tempo, proporcionem uma trabalhabilidade adequada. Nota-se que a elevação da fluidez da mistura implica numa maior instabilidade da mesma, de modo a tendenciar a ocorrência de segregação. Assim, a estabilidade da argamassa autonivelante depende e é afetada pela dosagem da mesma e, até mesmo pelo método de sua aplicação (SCHWARTZENTRUBER et al., 2006; LIBRE, et al., 2010; MEHDIPOUR et

al., 2013; CARVALHO, 2015). De maneira mais ampla, pode-se inferir que as diversas

propriedades do compósito, as quais são necessárias para caracterizar uma argamassa como autonivelante, se afetam mutuamente de maneira negativa, de modo que, ao priorizar a obtenção de uma, a outra poderá não ser alcançada – o que configura um certo grau de dificuldade na dosagem e formulação das argamassas autonivelantes.

Mehdipour (2013) comprovou – por meio de experimentos – que o tempo de mistura influencia no escoamento das argamassas autonivelantes. Os resultados

obtidos demonstraram que um aumento no tempo de mistura de 10 para 20 minutos resultavam em um aumento de fluidez- o que pode ser explicado pelo agitamento das partículas de cimento floculado, tornando-as mais dispersas. No entanto, para tempos de mistura superiores a 30 minutos, a fluidez é reduzida – levando à conclusão de que o aumento elevado da dispersão reduz a quantidade de água disponível na mistura, pois parte desta água é absorvida pelas reações de hidratação, adsorvida sobre a superfície das partículas sólidas do cimento hidratado ou evapora (CARVALHO, 2015).

No que tange à fluidez, Nakakura e Bucher (1997) apontaram valores ideais para a consistência das argamassas autonivelantes, os quais devem ser:

 material para regularização: 130 a 140 mm;  argamassas para acabamento: 160 a 165 mm.

2.5.1.2 Retenção de água

De modo geral, as argamassas, como um todo, estão sujeitas às restrições térmicas e hídricas que contribuem fortemente para seu envelhecimento. De tal forma, quando ocorre a evaporação da água da mistura ou a mesma é absorvida pelo substrato de maneira rápida, a hidratação de cimento é prejudicada, de modo que ocorra uma redução da resistência mecânica do material. Sendo assim, a capacidade do material em reter água é de importância fundamental. Tal propriedade pode ser controlada por meio da composição do mesmo. A presença de materiais finos, por exemplo, pode contribuir para com a retenção de água da mistura (SÉBAÏBI et al., 2003). Ademais, a retenção de água pode ser avaliada pelo método prescrito na NBR 13277 (ABNT, 2005).

2.5.1.3 Estabilidade estática

A dosagem da argamassa autonivelante influencia as propriedades de retenção de água e de auto adensabilidade. A última é a capacidade do material em se espalhar e auto consolidar sem que haja necessidade de aplicação de energia externa e sem que ocorra separação significativa dos componentes da mistura. Para que isso ocorra o material deverá apresentar estabilidade estática.

Define-se como estabilidade a capacidade de uma mistura manter uma distribuição uniforme dos materiais constituintes durante todo o processo de consolidação. Dessa forma, a estabilidade estática é a capacidade de a mistura resistir à segregação, à exsudação e ao adensamento (PANESAR e SHINDMAN, 2011; MEHDIPOUR et al., 2013). Ademais, a fluidez promovida pela dispersão de partículas supracitada e a coesão combinadas com o aumento controlado da viscosidade permitem que o material seja adensado somente pela ação da força gravitacional. 2.5.1.4 Retenção de fluxo

A norma que rege o ensaio de retenção de fluxo é a ASTM C 1708 (2012), conforme será abordado mais adiante. Tal norma apresenta que a importância da retenção de fluxo está numa taxa de espalhamento crítica para argamassas autonivelantes, a qual pode garantir que estas mantenham sua propriedade de auto nivelamento. De tal forma, caso a fluidez venha a diminuir ao longo do tempo, o material terá seu nivelamento comprometido. De tal forma, com esse ensaio é possível determinar o tempo de manuseio das argamassas – que é o limite de tempo que em a retenção do fluxo da mistura não interfira na sua aplicação.

Assim, Lopes da Silva (2016) ressalta que inúmeros produtores de argamassas autonivelantes apresentam nas fichas técnicas de seus produtos o tempo de manuseio limite correspondente 30 min. Ademais, Mehdipour et al. (2013) avaliaram a retenção de fluxo para diversas formulações das argamassas autonivelantes – observando que o comportamento padrão é a taxa de escoamento crescer até o minuto 30 do ensaio e posteriormente se estabiliza – o que explica o tempo limite de manuseio empregado pelos produtores supracitados.

A coesão – a qual possui relação com a trabalhabilidade – e a rapidez de solidificação da mistura controlam a retenção de fluxo inicial e final, respectivamente. Dessa forma, o escoamento da argamassa durante sua aplicação será resultado da viscosidade – sendo que se for alta dificultará o preenchimento das áreas e a obtenção das espessuras desejadas. Ademais, a perda de trabalhabilidade pelo endurecimento do material – o qual é influenciado pelo tempo de pega acelerado – pode comprometer o bombeamento do mesmo, em função do tempo necessário para aplicação (LOPES DA SILVA, 2016).

De tal forma, cabe ressaltar que a capacidade de retenção de água das argamassas também precisa ser bem controlada e administrada, de modo que a mesma não venha a prejudicar a trabalhabilidade e, por consequência, a retenção de fluxo. Finalmente, destaca-se que não existem normas brasileiras para argamassas autonivelantes, além de que as normas estrangeiras existentes a respeito de tal não estipulam parâmetros para as propriedades no estado fresco (LOPES DA SILVA, 2016).

2.5.1.5 Segregação

Define-se por segregação a separação das partículas granulares da mistura, de modo que haja concentração das mesmas em uma dada região – resultando em uma separação da fase sólida e da fase líquida do composto. Tal efeito está geralmente associado à sedimentação estática. No caso das argamassas autonivelantes, é necessário que tais compósitos apresentem resistência à segregação – de modo que esta não ocorra. Assim, para obtenção de tal propriedade, faz-se necessário dedicar atenção à escolha granulométrica do agregado – levando em conta que uma diminuição do tamanho máximo do agregado pode diminuir o risco da ocorrência da segregação.

Ademais, nota-se o efeito do aditivo modificador de viscosidade (VMA) na estabilização das misturas de cimento. Tal efeito mostra-se ainda mais dominante para maiores relações a/c, como demonstrado por Libre (2010). Por outro lado, o aumento dos teores de aditivo SP, tal como o aumento da relação a/c, tende a aumentar o índice de segregação das misturas. É válido ressaltar ainda que o efeito da dosagem do aditivo SP não é linear e depende da relação a/c (CARVALHO, 2015). Libre (2010) demonstra ainda que a segregação pode afetar as propriedades mecânicas e a durabilidade do compósito cimentício no estado endurecido.

2.5.1.6 Exsudação

A exsudação, entendida como a separação da água, pode ser considerada como uma forma de segregação em que parte da água de amassamento tende a subir para a superfície da argamassa recém aplicada, levando consigo partículas de cimento (NEVILLE, 1997). Tal fenômeno ocorre, principalmente, devido ao fato de a

água possuir a menor massa específica entre os materiais que compõem o compósito cimentício – de modo que tenda a deslocar-se para a superfície. De modo geral, cimentos com partículas mais finas tendem a minimizar a ocorrência da exsudação, tendo em vista que as partículas menores hidratam mais rápido e diminuem a velocidade de sedimentação (MEDIPOUR et al., 2013; CARVALHO, 2015).

Finalmente, como ressaltado previamente, as adições minerais também são capazes de promover a fluidez por meio do efeito fíler de preenchimento dos vazios existentes entre as partículas de maior e menor dimensão. Todavia, alguns pesquisadores constataram que o emprego excessivo das adições minerais também pode aumentar a segregação e exsudação das argamassas (SAFIUDDIN et al., 2011; KHALEEL e RAZAK, 2012). Ademais, Safiuddin et al. (2011) indicam a análise visual do material espalhado para avaliação dessas propriedades – de tal forma que é possível perceber a exsudação pelo excesso de água na superfície do material fresco e identificar a segregação por meio do acúmulo concentrado de agregados – tal como ilustrado na Figura 2.7, onde é possível observar explicitamente o acúmulo de areia no centro da amostra, além da água presente na superfície e nas bordas da mesma, configurando o fenômeno da exsudação.

Figura 2.7. Amostra de argamassa com ocorrência de exsudação e segregação excessivas.

Fonte: O autor.

O emprego de aditivos modificadores de viscosidade (VMA) pode resultar em uma melhora da coesão no estado fresco – por meio da promoção de viscosidade através da formação de uma rede que contém a água da mistura e mantém as partículas finas do composto suspensas. Dessa forma, tal aditivo implica em que sejam impedidos – ou ao menos reduzidos – os efeitos de segregação e perda de água por exsudação (TUTIKAN e DAL MOLIN, 2008; LOPES DA SILVA, 2016).

A UNE-EN 13813 (AENOR, 2014) é a norma europeia que prescreve as características e especificações para pastas autonivelantes – conforme o material aglomerante das mesmas – classificando e enumerando os ensaios físicos-mecânicos aplicáveis para cada tipo de pasta. No entanto, tal norma não apresenta valores ideias de resultados para os ensaios prescritos, ainda que a mesma solicite um controle rigoroso de sua produção e materiais empregados – começando pelo recebimento das matérias-primas, as inspeções regulares dos equipamentos e ensaios (LOPES DA SILVA, 2016). Todavia, a UNE-EN 13892-2 (AENOR, 2003) traz os seguintes valores:

 resistência à compressão: ≥ 20 MPa;  resistência à tração na flexão: ≥ 5 MPa;

No que tange aos limites de resistência, Nakakura e Bucher (1997) – baseados na norma brasileira para produção de pisos, indicam os seguintes valores:

 resistência à compressão: 25 a 35 MPa;  resistência à tração na flexão: 8 a 11 MPa;

 resistência ao arrancamento por tração para Pisos Residenciais: 1 MPa (cura: 28 dias), 0,5 MPa (cura: 28 dias com 10.000 ciclos de passagem de carga de 25 N);

 resistência à abrasão (pelo método de ensaio de abrasão na máquina de Böhme): 6,0 cm³/50 cm² ou 1,2 mm de espessura.

Ademais das propriedades supracitadas, as argamassas autonivelantes devem apresentar uma superfície pouco porosa (motivo pelo qual se faz necessária a retirada das bolhas de ar incorporadas após o espalhamento) – principalmente se o material for aplicado para piso acabado – no estado endurecido. Tal fato se justifica pela superfície estar em contato direto com o meio externo, tornando-se mais susceptível ao ataque de agentes agressivos – pela limpeza do piso, intempéries e principalmente por estar sujeito ao desgaste devido ao tráfego de equipamentos, maquinários e pessoas. Essa propriedade pode ser adquirida com adições que permitem o refinamento dos poros. Além disso, essas argamassas não podem apresentar fissuras pelo mesmo motivo de ataque de agentes agressivos. Todavia, essas manifestações patológicas são decorrentes de uma série de fatores tais como as alterações volumétricas do material – as quais provocam o fenômeno de retração (LOPES DA SILVA, 2016).

Esse último fenômeno tem sido um dos principais problemas apresentados pelas argamassas autonivelantes aplicadas em pisos – especialmente em decorrência da relação de área exposta a espessura. Ademais, o uso de aditivo redutor de retração pode amenizar tal problema, bem como o emprego de fibras à argamassa autonivelante.

Conforme ressalta Lopes da Silva (2016), no Brasil ainda existe uma carência no que tange ao conhecimento da tecnologia de argamassas autonivelantes – o que se exemplifica pela ausência de normas a respeito das mesmas. Dessa forma, Souza

et al. (2013) aplicaram uma formulação de argamassa em uma edificação, utilizando

– para efeito de controle dos efeitos da possível retração no estado plástico – cura úmida. Entretanto, já nas primeiras idades foram identificadas fissuras que comprovaram o processo de retração do material. Tal fenômeno foi justificado pelo alto consumo de cimento da formulação.

2.5.3 Retração

A retração – conforme consenso literário – pode ser definida basicamente como um processo de variação do volume que ocorre no compósito cimentício – podendo ser resultado da movimentação de água no interior da mistura e das reações de hidratação do cimento. Dessa forma, ao passo que o corpo poroso perde ao meio externo e tem sua água consumida pelas reações químicas, surge o fenômeno de contração.

A retração também pode ser definida como a deformação sofrida pela argamassa sem que esta seja decorrente de quaisquer solicitações externas. Esse fenômeno pode gerar fissuras no compósito cimentício. As deformações de retração são consequência, também, da qualidade da microestrutura do compósito cimentício e o avanço hidratação do cimento, além de apresentarem relação direta com a resistência à compressão (ITIM et al., 2011). Em argamassas autonivelantes, a retração é ocasionada pelas reações de hidratação de cimento, tensão superficial da água e variações de volumes do material do estado plástico ao endurecido (ONISHI e BIER, 2010).

Considera-se o aparecimento de fissuras como o principal indicativo do processo de retração, as quais estão relacionadas aos problemas de durabilidade dos materiais – tal como a facilitação ao ataque de agentes agressivos ao mesmo. O fato

é que a retração sempre irá ocorrer, em maior ou menor escala – podendo tal fenômeno implicar em fissuração, em função da dimensão da peça, resistência do material, grau de restrição às deformações e principalmente da tendência do material em retrair. De modo geral, pode-se afirmar que a geometria da estrutura, a dosagem do material e as condições climáticas combinadas levam à retração do compósito cimentício (NEVILLE, 1997). Contudo, os fenômenos envolvidos no processo de retração dos compósitos cimentícios são muito complexos, devido ao fato de possuírem variáveis de comportamento e efeitos dinâmicos (MELO NETO, 2008).

Girotto (2012) apresenta algumas características que, de modo geral, podem conduzir à retração dos compósitos cimentícios – os quais seguem listados abaixo:

 geometria da estrutura: A elevada relação entre a superfície exposta e a espessura ou volume total da peça tornam o elemento mais suscetível ao processo de retração, devido à grande perda de água para o meio externo – tal como ocorre em pisos, pavimentos e lajes;

 dosagem do material: Pode afetar consideravelmente o efeito de retração, por meio da granulometria, do tipo e da dimensão máxima do agregado, da relação água/cimento (a/c), da quantidade da água de amassamento, do uso de adições minerais e aditivos químicos;

 condições climáticas: A perda de água do material para o ambiente é um dos fatores que rege a retração. Dessa forma, alguns fatores climáticos influenciam na retirada de água do material cimentício, tais como a alta temperatura, a velocidade do vento e a baixa umidade relativa do ar.

Os mecanismos que agem sobre a retração total se distinguem entre o estado plástico e o endurecido, conforme apresentado por Esping (2007) no diagrama da Figura 2.8.

Dentre os diversos tipos de retração que podem ocorrer em uma argamassa autonivelantes, ressalta-se aqui a retração por secagem, também conhecida como retração hidráulica. Esse tipo de retração ocorre da mesma maneira que a retração plástica, no entanto, com o compósito já em seu estado endurecido. Assim, a retração por secagem representa a deformação do material gerada pela troca de água com o ambiente externo (ITIM et al., 2011).

Figura 2.8. Ilustração do mecanismo de retração total.

Fonte: Esping adaptado por Lopes da Silva (2016).

No que tange à retração por secagem, a qual será avaliada por meio de ensaios para o desenvolvimento deste trabalho, Lopes da Silva (2016) salienta que sua ocorrência resulta da evaporação da água que compõe a estrutura cimentícia, de modo a gerar tensões capilares, implicando em perda de volume e a consequente fissuração. Esse efeito se torna ainda mais explícito em placas com grandes áreas expostas, tais como os revestimentos de contrapiso. A presença de adições minerais com taxas de substituição adequadas proporciona o aumento da resistência à compressão, além de uma redução da retração por secagem – consequência da sua contribuição para a produção de outros hidratos e para a melhoria da qualidade da microestrutura (ITIM et al., 2011).

A retração por secagem no cimento pozolânico costuma ser superior à que ocorre no Cimento Portland comum – sendo que esse adicional está relacionado com elevado teor de C-S-H. Ademais, a pasta composta por sílica ativa apresenta uma estrutura porosa com maior teor de finos e, consequentemente, maior retenção de água. Além disso, as tensões capilares são superiores em poros de menor dimensão – sendo que com a ocorrência de perda de água para meio externo por conta da diferença de umidade relativa os valores se tornam mais significativos. No entanto, constatou-se que com a substituição de 10% da massa de cimento por sílica ativa a retração foi superior em idades iniciais e inferior a longo prazo (ITIM et al., 2011).

Devido ao gradiente de umidade que surge dentro da espessura da placa, ocorre o empenamento das bordas em argamassas autonivelantes. Tal efeito é conhecido com Curling, sendo consequência do encolhimento diferencial entre a parte superior e a parte inferior do elemento aplicado – principalmente pelo efeito de retração por secagem. A superfície do elemento – contrapiso, por exemplo – seca e encolhe devido às ações externas do meio ambiente, de forma que a face inferior permaneça molhada e sofra poucas alterações em suas dimensões (CARVALHO, 2015).

3 PROGRAMA EXPERIMENTAL

O presente trabalho visa dar sequência aos estudos anteriores desta mesma universidade que englobam as argamassas autonivelantes, dentre os quais se destacam Martins (2009) – cujo trabalho desenvolveu um procedimento para obtenção e dosagem de pasta para argamassa autonivelante –, Souza et al. (2013) – que desenvolveram formulações de tal compósito e, por meio de aplicação prática em obra, constataram a ocorrência do fenômeno de retração – e, finalmente, Lopes da Silva (2016), cujos estudos compreenderam a análise de formulações com uso de fibras e avaliação da retração por secagem das mesmas.

Assim, este estudo – buscando dar continuidade ao avanço dos conhecimentos relacionados às argamassas autonivelantes – desenvolveu formulações com o uso de aditivos SP e VMA, além de empregar adição mineral como substituição parcial do cimento, tendo por objetivo reduzir o consumo de cimento do compósito cimentício, apontado por Lopes da Silva (2016) como um dos principais fatores que resultam na retração da argamassa autonivelante. Ademais, as formulações de Lopes da Silva (2016) apresentaram elevada resistência mecânica, cujas características são de contrapisos industriais. De tal forma, o presente estudo

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