Materiais constituintes

As argamassas de revestimento tradicionais são, de uma forma geral, constituídas por ligantes, que poderão ser minerais (cimentos, cais aéreas e hidráulicas), orgânicos ou sintéticos, por agregados de granulometrias diversificadas, geralmente de reduzidas dimensões (areias naturais, extraídas do leito dos rios, ou de areeiro, de natureza siliciosa ou calcária), por água de amassadura e, eventualmente, por adjuvantes e adições, com o objectivo de conferir ou melhorar propriedades específicas.

Idealmente, a preparação e confecção das argamassas deveria resultar numa mistura de compacidade perfeita, sem vazios envolvidos na pasta. Uma vez que tal não é possível, já que na pasta fica sempre retido algum ar, parece aceitável considerar-se o ar incluído como um dos constituintes das argamassas.

2.2.4.1. Ligantes

No que diz respeito à composição do ligante, as argamassas podem designar-se por argamassas de um só ligante (argamassa de cimento ou argamassa de cal, por exemplo) ou argamassas bastardas (quando na sua composição entra mais que um ligante, sendo exemplo disso o estuque, constituído por gesso e cal).

Um ligante, quando misturado com a água, adquire propriedades de aglutinante e funciona como uma espécie de cola que aglomera os diversos constituintes da argamassa, sendo responsável por garantir a coesão dos agregados e estabelecer a união entre os vários componentes. O seu poder aglutinante deve ser capaz de promover a ligação da argamassa aos suportes onde é aplicada, para além de contribuir para a estabilidade dos rebocos, quando sujeitos às acções externas do meio ambiente e durante o processo de secagem.

Os ligantes minerais dividem-se em hidráulicos e aéreos. Os ligantes hidráulicos são constituídos por uma material finamente moído que, quando misturado com a água, formam uma pasta que faz presa e endurece devido a reacções e processos de hidratação, e que, depois do endurecimento, conserva a sua resistência mecânica e estabilidade, mesmo debaixo de água (como exemplo tem-se o cimento

e a cal hidráulica). Por sua vez, os ligantes aéreos, também constituídos por um material finamente moído, quando misturados com a água formam uma pasta que faz presa, endurece e permanece mecanicamente resistente quando conservada apenas ao ar.

Cal aérea

A cal tem origem em produtos que contêm grandes percentagens de carbonato de cálcio (CaCO3),

associados a calcários puros. À temperatura da ordem dos 900ºC dá-se a calcinação, cujo resultado é o óxido de cálcio (CaO), conhecido usualmente por cal viva, resultante da libertação do dióxido de carbono (CO2). O óxido de cálcio, altamente reactivo na presença de água, ao reagir com esta origina

reacções que podem dar origem a temperaturas elevadas. Forma-se, então, o hidróxido de cálcio, Ca(OH)2 (conhecido, vulgarmente, por cal apagada). Este, depois de aplicado em obra, necessita do

dióxido de carbono da atmosfera para reagir e dar origem, de novo, ao carbonato de cálcio, CaCO3,

que, com libertação de água, completa assim o ciclo da cal.

Na presença de água, as reacções químicas inerentes ao fabrico da cal ficam incompletas ou pouco estáveis na fase de aquecimento, dando origem à formação de um material cujos componentes se dissolvem na água ou perdem as ligações entre si e dispersam (Gaspar, 2002). Trata-se, pois, de um processo gradual que começa da superfície para o interior do revestimento e que é muito sensível às condições de humidade e temperatura (Cavaco, 2005). Como exemplo deste tipo de ligantes tem-se a cal aérea e o gesso.

Cal hidráulica

A cal hidráulica é obtida a partir de um processo semelhante ao da cal aérea, contudo, os calcários que lhes dão origem são submetidos a temperaturas mais elevadas (entre 1000ºC e 1100ºC) e com um teor de argila entre os 8 e os 20% (calcários margosos), conferindo hidraulicidade ao comportamento da argamassa. A hidraulicidade traduz a capacidade da argamassa endurecer em contacto com a água, sem mudança de volume.

Cimento

O cimento, cuja designação deriva da palavra latina “caementum”, é um ligante hidráulico que resulta da cozedura a temperaturas elevadas (da ordem de 1450 ºC) de uma mistura moída, devidamente proporcionada de calcário (carbonato de cálcio) e margas, contendo argila (silicatos de alumínio e de ferro) e, eventualmente, outra ou outras substâncias apropriadas ricas em sílica, alumina ou ferro, que constituem o “cru”.

Sujeitas a temperaturas elevadas em grandes fornos rotativos, as matérias-primas reagem entre si, com o apoio da fase líquida obtida pela fusão de cerca de 20% dessa matéria-prima, originando novos compostos. Derivado desses fenómenos físicos e químicos, os produtos de reacção, ao arrefecerem de forma rápida, aglomeram-se em pedaços com dimensões variáveis mas geralmente

entre 2 e 20 mm, resultando no denominado clínquer (Coutinho, 1988) A homogeneização e dispersão do material é realizada actualmente por via seca.

As transformações sofridas pelas matérias-primas até à formação da estrutura do clínquer não são aqui desenvolvidas, uma vez que ultrapassa o âmbito da dissertação e tornaria a exposição demasiado extensa.

A acção da temperatura sobre os componentes da matéria-prima promove reacções químicas que levam à formação dos componentes principais do cimento Portland, os quais cristalizam em elementos mais ou menos individualizados, enumerados em seguida:

Silicato tricálcico 3CaO.SiO2 (de 20 a 65%)

Silicato bicálcico 2CaO.SiO2 (de 10 a 55%)

Aluminato tricálcico 3CaO.Al2O3 (de 0 a 15%)

Aluminoferrato tetracálcico 4CaO.Al2O3.Fe2O3 (de 5 a 15%)

As propriedades do cimento são dominadas pela natureza da estrutura do clínquer, a qual varia de cimento para cimento devido às diferenças nas matérias-primas e no modo de fabrico.

O processamento final consiste na moagem muito fina do clínquer, ao qual é adicionado gesso (como retardador de presa, numa proporção que ronda os 5%) e, eventualmente, de adições (“filler” calcário, escórias de alto forno ou cinzas volantes). Este passa por reacções de hidratação, crescimento e interligação cristalina durante o seu processo de secagem, formando compostos mais estáveis e de presa mais rápida do que as cais hidráulicas (Gaspar, 2002).

A formação do clínquer resulta de reacções no estado semi-sólido: apenas 20% da matéria-prima funde, e os outros 80% reagem no estado sólido. Por não passar totalmente pelo estado líquido, a cristalização e sobretudo os defeitos da cristalização são influenciados pela constituição cristalográfica do calcário e da argila primitivos. Isto leva a considerar que os clínqueres, mesmo com composições químicas idênticas, podem apresentar características diferentes, consoante a natureza do material na pedreira de origem (Coutinho, 1988).

Hoje em dia os cimentos habitualmente comercializados são certificados pela norma portuguesa NP EN 197-1. Este, quando apropriadamente doseado e misturado com o agregado e água, deve permitir a produção de uma argamassa que conserva a sua trabalhabilidade durante um tempo suficiente e, depois de períodos definidos, deve atingir níveis de resistência especificados, e possuir também estabilidade de volume a longo prazo. No Anexo I apresentam-se os 27 produtos da família de cimentos correntes, com as respectivas composições químicas de cada um. Para além do tipo (cimento Portland, cimento de alto forno, entre outros), estes constituintes podem ainda ser classificados quanto à sua resistência - 32,5, 42,5 e 52,5 [MPa].

O endurecimento hidráulico do cimento Portland deve-se, fundamentalmente, à hidratação dos silicatos de cálcio, embora outros compostos químicos (como os aluminatos) possam participar no processo de endurecimento.

2.2.4.2. Agregados

Os agregados mais habitualmente utilizados em rebocos tradicionais são as areias. Estas são materiais granulados finos que são aglomerados por um ou mais ligantes, constituindo o esqueleto da argamassa (Rodrigues, 2004), e mesmo tempo que concorrem para a sua compacidade, impermeabilidade e resistência mecânica, contribuem para diminuir a retracção da argamassa (Pinto et al., 2006).

A presença de uma granulometria adequada permite minimizar o volume de vazios da argamassa e, deste modo, reduzir a quantidade de ligante e a produção de uma argamassa mais compacta a menor custo. A redução da quantidade de ligante influi no decremento da retracção e, consequentemente, da fendilhação do revestimento.

As areias provêm da desagregação de rochas, sendo que, do ponto de vista químico, podem distinguir-se em areias siliciosas (quatzozas e graníticas) e calcárias. Enquanto as primeiras provêm geralmente de rio ou de areeiro, as segundas derivam de desperdícios de pedreiras de rocha calcária. À areia de areeiro com algum teor de argila designa-se por areia amarela, sendo esta geralmente mais áspera, com grãos mais angulosos, contendo normalmente mais impurezas. A areia do rio geralmente confere menor resistência às argamassas, devido aos grãos serem rolados, mas é naturalmente mais “lavada” (Rodrigues, 2004).

A distribuição das partículas de um dado agregado segundo as dimensões dessas partículas designa- se por granulometria e tem uma enorme influência sobre as propriedades do betão e da argamassa, particularmente no que se refere à compacidade e à trabalhabilidade (Coutinho, 2002).

Para quantificar o tamanho das partículas que integram as areias recorre-se normalmente à curva granulométrica. O princípio para a composição e dosagem de uma argamassa com base na curva granulométrica consiste em obter uma argamassa trabalhável no estado fresco e que possua, no estado endurecido, uma compacidade elevada, com redução do volume de vazios e com capacidade de deformação (Carneiro e Cincotto, 1999).

O tipo de areias utilizado e a sua composição granulométrica têm grande influência no comportamento das argamassas, pelo que a sua escolha e proporção na mistura assume um papel incisivo na qualidade final dos rebocos. Se a granulometria for contínua (partículas distribuídas uniformemente por todas as dimensões, da mais pequena à maior) e se as partículas tiverem uma forma adequada, consegue-se obter uma argamassa mais compacta e resistente para uma dosagem mais reduzida de cimento (Coutinho, 2002). As partículas angulosas conferem uma maior compacidade e atrito entre si, conferindo ao revestimento, à partida, uma maior capacidade resistente. Por outro lado, agregados arredondados melhoram a trabalhabilidade da argamassa. Em geral, é a superfície específica (razão entre a superfície total e o volume das partículas) de um agregado que determina a quantidade de água necessária para molhar e lubrificar a mistura. Assim, quanto maior a dimensão das partículas, menor a superfície específica (Coutinho, 2002).

A compacidade de uma argamassa é conseguida, geralmente, através de uma granulometria adequada das areias e duma quantidade correcta de cimento. Complementarmente, poderá ser acrescentado uma adição adequada.

Feret propôs um estudo que viabiliza a determinação experimental da compacidade das areias utilizadas na argamassa. Misturando areias de grãos diferentes, obtém-se uma areia com o mínimo volume de vazios (ou, analogamente, a máxima compacidade), dado que, sucessivamente, os grãos mais pequenos preenchem os intervalos deixados pelos maiores, pelo que requererá menor quantidade de aglomerante para uma massa mais compacta. Optou-se por não representar o diagrama triangular de Feret derivado de o âmbito do trabalho incidir, sobretudo, na influência da dosagem de cimento e não num estudo aprofundado dos agregados. Contudo, da análise do triângulo de Feret depreende-se que a areia que apresenta o mínimo de vazios é aquela que, geralmente, contém somente grãos grossos e finos, numa proporção de 2/3 de grossos e 1/3 de finos, não contendo grãos médios. As granulometrias que apresentam maiores volumes de vazios são aquelas em que todos os grãos apresentam dimensão uniforme. Esta representação é de particular interesse prático quando se dispõe de duas ou três espécies de areias diferentes e se pretende obter com elas uma areia de maior compacidade (Martins e Assunção, 2004).

De salientar que as areias devem apresentar-se limpas e secas, isentas de substâncias nocivas, como seja a presença de matéria orgânica (que pode retardar ou impedir parcialmente a presa) e de sais minerais solúveis (causadores de eflorescências). Se assim não suceder, deverão ser adoptados procedimentos de lavagem dos agregados sob pena de se estar a contribuir para a redução da durabilidade do reboco.

2.2.4.3. Água de amassadura

Para se obter, a partir do cimento ou de outro tipo de ligante, um sólido com a resistência necessária, é preciso misturá-lo com a água. A água é um elemento essencial no fabrico da argamassa, pois promove a hidratação do cimento (nomeadamente dos silicatos e aluminatos), a aglutinação entre o cimento e os agregados, conferindo ainda a consistência necessária à sua aplicação ao suporte. Os sais minerais que compõem o cimento reagem com a água, dando origem a um novo sistema de compostos hidratados estáveis que cristalizam com tendência a se emaranharem e colarem uns aos outros, conferindo ao conjunto elevada resistência.

A quantidade de água que se deve usar é a estritamente necessária para hidratar o cimento e para conferir uma trabalhabilidade adequada à argamassa. Sabe-se que a resistência à compressão diminui com a quantidade de água, pelo que a sua dosagem deverá ser a mínima possível, mas capaz de hidratar o cimento e de assegurar a plasticidade da argamassa e aderência ao suporte. A água, quando utilizada em excesso na preparação de argamassas, poderá dar lugar a um maior volume de vazios, resultante da evaporação da mesma ao longo da cura do material. Este aumento da porosidade aberta coopera com a diminuição da resistência mecânica. Por outro lado, uma quantidade insuficiente proporciona, muitas vezes, uma mistura imperfeita, o que também não é desejável para a qualidade do reboco.

Para desempenhar adequadamente a sua função, a água a utilizar em rebocos deverá ser limpa e, tanto quanto possível, isenta de impurezas, pelo que não deve ter sais nocivos dissolvidos (com o tempo surgem eflorescências que degradam o reboco e a pintura) e não deve conter matéria orgânica e terrosa (causadora de uma diminuição da resistência mecânica do reboco) (Mascarenhas, 2004). Por outro lado, a temperatura da água condiciona o tempo de presa dos rebocos (mais longos e curtos para temperaturas frias e quentes, respectivamente).

2.2.4.4. Adjuvantes e adições

A melhoria de algumas características dos rebocos, nomeadamente a trabalhabilidade, os tempos de secagem, a permeabilidade ao vapor de água e capacidade de aderência ao suporte, pode ser conseguida através da incorporação de adjuvantes e adições nas argamassas. Em Portugal, estes constituintes encontram-se ainda numa fase muito prematura de exploração, pelo que é altamente recomendada, antes da sua aplicação em obra, a execução prévia de testes nas argamassas em que se pretende aferir a sua adequabilidade.

Os adjuvantes proporcionam uma alteração da argamassa a um nível mais intrínseco (químico), enquanto que as adições contribuem essencialmente para uma modificação física da argamassa (Silva, 2006).

Entre os adjuvantes destacam-se os promotores de aderência (melhoram a aderência sem aumentar o teor de cimento, diminuindo a retracção e susceptibilidade à fendilhação), hidrófugos de massa (obturam os capilares e dificultam a penetração de água ou a circulação de água no reboco, melhorando a capacidade de impermeabilização), introdutores de ar (melhoram a capacidade de impermeabilização, a resistência ao gelo-degelo e aos sais), plastificantes (a argamassa fica mais trabalhável, exigindo menor teor de água de amassadura e, eventualmente, de cimento, resultando numa menor retracção), retentores de água (minimizam os riscos de uma evaporação demasiado rápida da água, contribuindo para uma hidratação mais completa), fungicidas (impedem a fixação de microrganismos na argamassa).

Como exemplo de adições tem-se as fibras (normalmente de vidro ou de polipropileno, com a função de aumentar a resistência à tracção e a ductilidade do revestimento), as cargas leves (diminuem o módulo de elasticidade do reboco, proporcionando rebocos muito deformáveis) e as pozolanas naturais e artificiais (melhoria da resistência aos sulfatos e às reacções sílica-agregados).