Reologia das argamassas

Uma vez que a argamassa pode ser considerada como uma dispersão de agregados em uma matriz de partículas finas (preferencialmente pasta de aglomerante), o seu comportamento reológico está intimamente ligado ao agregado (dimensão, forma e distribuição granulométrica),

61

a pasta (características químicas, físicas e quantidades dos materiais constituintes e teor de água) e a interação pasta agregado (RAGO, 1999).

As argamassas no estado fluido (fresco) são suspensões reativas, cuja consistência é modificada ao longo do tempo, sobretudo pela atuação do cimento, (ANTUNES, 2005).

A presença de aglomerantes, agregados e adições minerais na argamassa, produzem uma grande extensão granulométrica que possibilita a atuação de fenômenos governados por forças distintas, tais como: a) Forças de superfície – devido às partículas pequenas (sub-micrométricas e/ou micrométricas) com área superficial específica elevada (DARBY, 1986 apud PILEGGI, 2001). b) Forças mássicas – devido às partículas maiores (milimétricas) com área superficial específica pequena (DARBY, 1986 apud PILEGGI, 2001).

Dessa maneira, as argamassas apresentam manifestações de ambos os domínios de forças, dando origem a, pelo menos, duas fases distintas: a matriz, constituída pelas partículas inferiores a 100 µm, e os agregados, constituídos pelas partículas maiores.

A influência da matriz é composta de partículas finas, aglomerantes e adições minerais, mais a água de amassamento e os aditivos. Devido às reduzidas dimensões de seus constituintes (< 100 µm), as forças de superfície prevalecem sobre as forças mássicas, controlando a forma como as partículas interagem e, consequentemente, seu comportamento (ANTUNES, 2005).

A presença de matriz entre os agregados lubrifica seu contato, e o sistema passa a ser governado, predominantemente, pelas forças de superfície. A influência da matriz no comportamento da argamassa é função da sua viscosidade, que não pode ser excessivamente baixa que permita a segregação dos agregados, nem tão elevada que impeça o sistema de fluir (ANTUNES, 2005). Além do aspecto dimensional, a interação com a água de amassamento e a utilização de aditivos interfere no balanço das forças intrínsecas do sistema, causando mudanças no seu comportamento reológico.

Quando se estudam as propriedades das argamassas no estado fresco, remete-se ao estudo da reologia da argamassa, empiricamente conhecida como trabalhabilidade. Ela é considerada como sendo uma propriedade relevante do estado fresco, além de envolver as demais propriedades responsáveis pelo desempenho adequado das argamassas, como a retenção de água e a resistência mecânica.

As propriedades das argamassas estão diretamente relacionadas com sua forma de mistura. A energia utilizada no amassamento, a quantidade de água adicionada e o tempo de mistura são fatores que exercem grande influência nestas propriedades.

A seqüência de mistura, ou seja, a ordem em que cada material é introduzido no equipamento de mistura é o aspecto menos explorado. Na maioria dos casos em que é abordada, está associada à utilização de argamassas com cal ou com agregados muito absorventes.

Para argamassas com cal, é comum a utilização da adição fracionada de água, tanto em canteiros como em laboratório. Geralmente, a cal é misturada à areia e parte da água de amassamento é deixada em repouso por algumas horas (ANTUNES, 2005).

Segundo a caracterização realizada pelo NIST – National Institute of Standards and Technology – USA (BROWER, 2003 Apud FILHO et al., 2006), os métodos reológicos para ensaios de argamassas frescas estão classificados, de acordo com o procedimento de medida de fluxo ou de cisalhamento, em quatro categorias:

• Testes de fluxo confinado: o material flui em decorrência do seu peso próprio ou sob aplicação de pressão através de uma abertura restritiva.

• Testes de fluxo livre: o material flui devido ao seu peso próprio sem nenhum confinamento ou um objeto penetra o material em decorrência da força gravitacional.

• Testes de vibração: o material flui sob a aplicação de vibração/impactos.

• Testes de cisalhamento sob fluxo rotacional: o material é cisalhado entre um sistema placa-placa, por rotação.

FILHO et al. (2006) estudaram vários testes em argamassas frescas (Mesa de consistência; Dropping ball, Cone de penetração, Gtec test, Flow cone test, Plastômetro de voss modificado, Vane test, Squeeze flow, e ensaios em Reômetros) e observaram que os métodos comumente utilizados, a maioria faz inferências indiretas sobre a viscosidade da argamassa e, muitas vezes, na presença de fibras, aditivos, adições minerais, não são capazes de diferenciar os comportamentos. Concluíram também que os reômetros vêm suprir a deficiência na caracterização no estado fresco, porém, os equipamentos ainda são basicamente destinados a instituições de pesquisa ou laboratórios, devido às dimensões, custo, capacitação técnica, complexidade eletrônica, sensibilidade, dentre outros, o que não permite ainda dispor-se destes equipamentos nos canteiros de obra.

63

PILEGGI et al. (2006) relatou o potencial de utilização de conceitos reológicos no desenvolvimento de argamassas, os autores observaram que uma metodologia sistemática para formulação de argamassas deve considerar tanto as características dos materiais no estado fluido, como no endurecido (abordagem microestrutural / reológica para o desenvolvimento de argamassas). Segundo essa abordagem, através de informações precisas de caracterização reológica é possível o desenvolvimento de composições microestruturalmente capazes de atender as demandas reológicas impostas pelos métodos de aplicação no estado fluido, além de conferirem desempenho adequado no estado endurecido.

3.6.1. Influência da mistura em Argamassas

O processo de mistura visa à redução ou eliminação de heterogeneidades em um material composto por meio de ação mecânica, que também pode uniformizar a temperatura ou aumentar o rendimento de um processo. Basicamente, dois processos físicos atuam durante a mistura: (a) intesivos e (b) extensivos (YANG & JENNINGS, 1995).

a) Mistura intensiva (dispersão) - é eficiente para reduzir a quantidade de aglomerados de partículas, ligados por tensão superficial que podem ser rompidos, quando a tensão hidrodinâmica excede a resistência das ligações entre os mesmos. Uma mistura intensiva proporciona tensão de cisalhamento pontual alta, mesmo que a taxa de cisalhamento global do fluido não seja elevada, por isso é a melhor alternativa para dispersarem pós-coesivos como o cimento (YANG & JENNINGS, 1995; DEMEYRE, 2004).

b) Mistura extensiva – é a incorporação de fases miscíveis pela deformação do fluido, devido ao deslocamento relativo entre suas partículas. Isso resulta no aumento da área de interface dos componentes, diminuindo as heterogeneidades. Esse processo é governado pelo histórico de cisalhamento da pasta, cuja homogeneidade é função da relação entre a tensão fornecida pelo misturador e a resistência dos aglomerados presentes. A mistura em argamassadeiras, empregadas em laboratórios, enquadra-se nessa categoria (YANG & JENNINGS, 1995; DEMEYRE, 2004).

A escolha da forma de mistura depende da natureza dos componentes a serem misturados. Numa mistura ideal, a pasta de cimento deve estar isenta de aglomerados, e todas as partículas

envoltas em água; assim a mistura tende a exibir baixa viscosidade facilitando sua utilização (YANG & JENNINGS, 1995).

Simplificadamente pode-se dizer que a viscosidade das suspensões depende essencialmente de dois fatores: a concentração de sólidos e o teor máximo de partículas que o fluido pode suportar. (OLIVEIRA et al., 2000).