Materiais constituintes e proporcionamento

As argamassas de assentamento podem ser constituídas de cimento, agregado miúdo, cal e/ou aditivos (incorporadores de ar, retentores de água ou plastificantes) e água. Normalmente, esses aditivos são utilizados nas argamassas industrializadas10.

Neste trabalho será apresentado apenas um resumo dos materiais constituintes. Informações mais detalhadas podem ser obtidas em Sabbatini (1986), Solórzano (1994), Cincotto, Silva e Carasek (1995), Carasek (1996), Calçada (1998), Casali (2003), entre outros.

Cimento

O cimento proporciona resistência às argamassas e aumenta a resistência de aderência, além de colaborar em sua trabalhabilidade e retenção de água. Os cimentos que apresentam maior superfície específica têm potencial para tornar as argamassas mais trabalháveis e com maior retenção (PRUDÊNCIO JR., OLIVEIRA e BEDIN, 2002).

Por outro lado, um excesso de cimento (quando ultrapassa um terço do volume total de argamassa) aumenta exageradamente a ocorrência de retração da argamassa atentando contra

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Estes produtos, na realidade, podem ser classificados em dois grupos: argamassas prontas (entregues em contêineres) e argamassas em que é necessário apenas o acréscimo de água a sua composição final (PRUDÊNCIO JR., OLIVEIRA e BEDIN, 2002).

a durabilidade da aderência (GALLEGOS, 1989; PRUDÊNCIO JR., OLIVEIRA e BEDIN, 2002).

Gallegos (1989) afirma que o cimento Portland é um componente essencial para a argamassa, mas deve-se entender que ele não pode alcançar seu potencial sem a presença da cal. Existe, na prática, a dosagem de argamassa sem cal, porém esta leva a problemas na construção de alvenaria como juntas excessivamente grossas devido à sua falta de trabalhabilidade.

Cal

Segundo Sabbatini (1984), as funções básicas da cal nas argamassas de assentamento são: aumento da coesão e plasticidade (conseqüentemente da trabalhabilidade), aumento da capacidade de reter água, diminuição da retração por secagem e aumento da aderência (extensão e durabilidade).

Agregado miúdo

O agregado miúdo atua como inerte na mistura, reduz a proporção dos aglomerantes permitindo aumentar seu rendimento (ou reduzir o custo da argamassa) e diminui os efeitos nocivos do excesso de cimento. Podem ser empregados agregados naturais ou artificiais, sendo a areia de rio o mais freqüente.

Casali (2003) verificou a influência da granulometria do agregado miúdo nas propriedades das argamassas e das alvenarias (ensaios realizados em prismas). Essa autora verificou que argamassas que foram confeccionadas com areia mais grossa apresentaram maiores resistência à compressão para corpos-de-prova (5x10) cm de argamassa, porém o maior fator de eficiência obtido e a melhor trabalhabilidade no estado fresco foram para a argamassa confeccionada com areia média.

As normas britânica e americana apresentam uma recomendação sobre a granulometria das areias destinadas a argamassas de assentamento (Tabela 5).

Tabela 5. Faixas granulométricas das areias para argamassas de assentamento empregadas em alvenaria estrutural. Percentagem (em massa) do material passante nas

peneiras Peneiras – abertura nominal (mm) BS – 1200 (1976) ASTM C 144 (1987) 4,8 100 100 2,4 90 – 100 95 - 100 1,2 70 – 100 70 – 100 0,6 40 – 80 40 – 75 0,3 5 – 40 10 – 35 0,15 0 - 10 2 – 15 Aditivo

Os aditivos mais empregados atualmente nas argamassas são os incorporadores de ar e os retentores de água.

Segundo Alves (2002), existem quatro grandes razões para a utilização dos aditivos incorporadores de ar: plasticidade, rendimento, capacidade de absorver deformações e fissuração. Além disso, esse produto, pela adição de bolhas de ar, em geral, também aumenta a retenção de água e reduz a exsudação (CARASEK, 1996). Por estes motivos e também atualmente por um motivo ambiental, muitas vezes ele é empregado como substituição da cal.

Segundo Rixon e Mailvaganam (1999), os aditivos incorporadores de ar são predominantemente tensoativos aniônicos, os quais, quando adicionados às pastas de cimento, tendem a se adsorver nas partículas sólidas da pasta (cimento), por meio da sua parte polar (cabeça), hidrofílica, e com a parte apolar (cauda) voltada para a fase aquosa, dando um caráter hidrofóbico às partículas de cimento. Uma revisão detalhada sobre o mecanismo de atuação dos incorporadores de ar pode ser obtida em Alves (2002) e Antunes (2005).

Segundo Ramachandran (1984), muitos detergentes e agentes molhantes servem para incorporar o ar. De acordo com Coutinho (1997) apud Alves (2002), as principais matérias- prima desse tipo de aditivo são: gorduras animais e vegetais, óleos e seus ácidos graxos; resinas naturais da madeira, que reagem com a cal do cimento para formarem resinatos solúveis; e agentes molhantes como sais alcalinos de compostos orgânicos sulfatados e sulfonados. Esse mesmo autor coloca que os produtos químicos que constituem os aditivos incorporadores de ar são:

a) abienato ou resinato de sódio, proveniente da resina do pinheiro. A destilação desta madeira fornece a essência de terebentina e colofónio, que é principalmente formada por ácido abiético. Para obter um produto solúvel em

água, este ácido é tratado pela soda cáustica dando origem a um sal, o abietato de sódio (resinato de sódio); Ramachandran (1984) aponta a resina Vinsol (nome comercial) desse composto;

b) lignosulfatos; c) trietanolamina;

d) sais de álcoois graxos sulfonados e) alquilarilsulfonato, detergente sintético, f) sabões de ácidos polihidroxicarboxílicos; e g) sabões alcalinos de ácidos graxos naturais

Um dos aditivos mais utilizados para promover a retenção de água em argamassas de revestimento e principalmente argamassas colantes são os polímeros11 modificadores.

Dentre os polímeros que têm capacidade de reter água, os comumente empregados na indústria são o HEC (hidroxietil celulose), o HEMC (hidroxietil metil celulose) e o HPMC (hidroxipropil metil celulose) para a argamassa colante do tipo ACI (PÓVOAS, 2005).

Os polímeros citados acima são éteres de celulose. Esses polímeros são semi- sintéticos solúveis em água comumente empregados em materiais à base de cimento com intuito de modificar suas propriedades no estado fresco.

De acordo com Khayat (1998) apud Silva (2001), a forma de ação dos éteres de celulose pode ser classificada em três categorias:

(1) Adsorção: as moléculas poliméricas de cadeia longa aderem na periferia das moléculas de água, adsorvendo e fixando parte da água do sistema e expandindo. Isto aumenta a viscosidade da água.

(2) Associação: podem surgir forças de atração entre moléculas adjacentes nas cadeias poliméricas, restringindo ainda mais a locomoção da água, causando a formação de gel e aumentando a viscosidade.

(3) Entrelaçamento: em concentrações muito altas do polímero, e sob baixas tensões cisalhantes de mistura, as cadeias poliméricas podem se entrelaçar, resultando em aumento da viscosidade aparente. Com maiores tensões de

11 _{Polímero – Substância constituída de moléculas caracterizadas pela repetição múltipla de uma ou mais espécies de}

átomos ou grupos de átomos (unidades constitucionais) ligados uns aos outros em quantidades suficientes para fornecer um conjunto de propriedades que não variam acentuadamente com a adição ou a remoção de uma ou algumas unidades constituintes (baseada na estrutura) (http://www.ima.ufrj.br/bibliot/nomportdef.htm)

cisalhamento, esse entrelaçamento pode desaparecer resultando em fluidificação (comportamento pseudoplástico).

Devido à modificação na viscosidade, esses polímeros também podem ser denominados como promotores de viscosidade.

Por modificarem muito a viscosidade da fase aquosa da mistura, os éteres de celulose afetam drasticamente a cinética da hidratação e as propriedades de materiais à base de cimento no estado fresco e também no estado endurecido.

No estado fresco, as misturas tornam-se mais viscosas, coesas e pegajosas. Além disso, é observada uma maior incorporação de ar durante a mistura devido à ação dos tensoativos, que reduzem a tensão superficial da água na mistura (OHAMA, 1984).

Já no estado endurecido, a presença dos polímeros celulósicos em argamassas e concretos resulta em redução das resistências mecânicas para determinada idade, pois, além de haver um retardo das reações de hidratação do cimento, há aumento na porosidade do material devido à incorporação de ar que ocorre durante seu preparo e moldagem (OHAMA, 1984).

Maiores informações sobre o mecanismo de atuação desses polímeros podem ser encontradas em Silva (2001), Póvoas (2005) e Betioli (2007).

Atualmente os polímeros são muito utilizados para argamassas colantes e não foram encontrados registros da sua utilização em argamassas de assentamento para alvenaria estrutural, diferentemente do que ocorre para os aditivos incorporadores de ar como será apresentado nos itens 2.2.3 e 2.3.3.

Água

A água é o principal componente que influência a trabalhabilidade da argamassa. Para obter melhores resultados de aderência com argamassas de assentamento, para argamassa mista (cimento, cal e areia), existe um consenso de que a quantidade de água deva ser a máxima possível compatível com a trabalhabilidade e mantendo a coesão e a plasticidade da argamassa (GALLEGOS, 1989; BEALL, 1989 e PANARESE, KOSMATKA e RANDALL JR., 1991).

Proporcionamento dos materiais constituintes

Como visto anteriormente, os materiais constituintes das argamassas são responsáveis pelas suas propriedades. O conhecimento da influência destes é fundamental para um proporcionamento adequado, que atenda as necessidades no emprego da mistura. Para facilitar a visualização deste fato, na Tabela 6 é apresentada uma síntese da influência dos materiais nas propriedades da argamassa.

Tabela 6. Influência dos materiais nas propriedades da argamassa (SABBATINI, 1984). Componentes

Areia

Estado Propriedades

Cimento Cal

Grossa Fina Água

Fluidez + + o o ++ Plasticidade + ++ - + o Coesão + ++ - + o Fresco Retenção de água + ++ - + o Resistência de aderência ++ o o o o Extensão de aderência - ++ - + + Durabilidade - ++ o o o Endurecido Resistência à compressão ++ - + - -

++ indica que influencia fortemente aumentando a propriedade + indica que aumenta

– indica que diminui o indica pouca influência

Segundo a NBR 8798 (1985), a determinação das proporções dos materiais constituintes das argamassas de assentamento deve atender exigências para algumas propriedades. Entretanto, essa norma não sugere composições para argamassa de assentamento tais como as normas britânicas e americanas. Em função disso, normalmente têm-se adotado traços típicos recomendados por estas duas normas estrangeiras.

A norma americana ASTM C 270 (1987) preconiza que as argamassas para assentamento para alvenaria estrutural devem atender as especificações da ASTM C 91 (1916), que as classifica em M, S, N e O, cujos traços são distintos. A Tabela 7 apresenta os traços e as propriedades físicas e mecânicas das argamassas segundo especificação da ASTM C 270 (1987).

Tabela 7. Especificação dos traços (em volume) e das propriedades físicas e mecânicas das argamassas conforme a ASTM C 270 (1987). Tipo Cimento Portland ou com adição Cal Hidratada Proporção de Agregado Resistência à compressão aos 28 dias (MPa) Retenção de água (%) Ar incorporado (%) M 1 0,25 17,2 ≥ 75 ≤ 12 S 1 0,25 a 0,50 12,4 ≥ 75 ≤ 12 N 1 0,50 a 1,25 5,2 ≥ 75 ≤ 14* O 1 1,25 a 2,25 Maior que 2,25 e menor que 3 vezes a soma dos volumes de

aglomerantes 2,4 ≥ 75 ≤ 14*

* quando houver armadura incorporada à junta de argamassa, a quantidade de ar incorporado não poderá ser maior que 12%.

A norma britânica BS 5628 (1992) especifica as classes de cada tipo de argamassa (i, ii, iii e iv). Na Tabela 8 são apresentados os traços especificados e as propriedades mecânicas das argamassas segundo a BS 5628 (1992) para argamassas de assentamento para alvenaria estrutural.

Tabela 8. Especificação dos traços (volume) e das propriedades mecânicas das argamassas conforme a BS 5628 (1992).

Tipo de Argamassa Resistência à compressão

média aos 28 dias (MPa) Classes

Cimento:Cal:Areia Cimento Alv:Areia Cimento:Areia:Plastificante Testes laboratoriais Testes in loco i 1: 0 a 0,25: 3 - - 16,0 11,0 ii 1: 0,5: 4 a 4,5 1: 2,5 a 3,5 1: 3 a 4 6,5 4,5 iii 1: 1: 5 a 6 1: 4 a 5 1: 5 a 6 3,6 2,5 iv 1: 2: 8 a 9 1: 5,5 a 6,5 1: 7 a 8 1,5 1,0

Evidentemente que estes traços apresentados servem apenas como um indicativo e sua utilização deve ser verificada na prática com os materiais disponíveis para cada região. Uma diferença nítida, observada a respeito dos materiais, são os valores de resistência à compressão apresentados pela norma americana e britânica. Os traços “S”, “N” e “O” em relação aos traços “ii”, “iii” e “iv” apresentam diferenças nos valores de resistências à compressão de quase 100% (Tabela 7 e Tabela 8).

A seguir serão apresentadas as propriedades no estado fresco e endurecido das argamassas de assentamento para alvenaria estrutural.