Í
NDICE DE SECAGEM COMO PARÂMETRO EM SERVIÇO DOS
REBOCOS APLICADOS EM PAREDES EXTERIORES
Liliana Sofia Neno Páscoa
Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em
Engenharia Civil
Júri
Presidente: Prof Jorge Manuel Caliço Lopes de Brito
Orientadores: Prof
aInês dos Santos Flores Barbosa Colen
Engº Luís Miguel Cardoso da Silva
Vogais: Profª Maria Paulina Santos Forte de Faria Rodrigues
Profª Maria Cristina de Oliveira Matos Silva
RESUMO
Um adequado comportamento dos rebocos aplicados em paredes exteriores é essencial na protecção dos edifícios contra os agentes de degradação. Para que se garantam bons níveis de desempenho das fachadas, é necessário quantificar e avaliar as características que o satisfaçam, isto é, que os revestimentos possuam bom comportamento em serviço cumprindo as funções que lhes são exigidas. Um dos principais agentes de degradação que contribui para a diminuição do desempenho dos rebocos é a acção da água. Assim sendo, é fundamental estudar as características que envolvem processos de entrada de água e secagem para que a água não fique retida nestes revestimentos. Nesta dissertação, são avaliadas a difusão de vapor de água e a secagem pretendendo-se estudar a potencialidade do parâmetro do ensaio de secagem, o índice de secagem, na avaliação da permeabilidade ao vapor de água dos rebocos aplicados. A saturação dos provetes é realizada por capilaridade e por imersão com pressão induzida .
O estudo inclui uma campanha experimental em laboratório na qual se avalia a influência de alguns factores de variação que se prevêem influenciar os resultados dos ensaio anteriores, como sejam o tipo de argamassa, a área e a espessura do provete a ensaiar. Na análise do factor tipo de argamassa, para além de se determinar a diferença de resultados nos ensaios de absorção capilar, difusão de vapor e secagem, estabelecem-se relações destes resultados com os obtidos no ensaio de porosidade. Por último, apresentam-se correlações entre os parâmetros dos ensaios de permeabilidade ao vapor de água, absorção capilar e secagem.
Palavras-Chave: Rebocos; Ensaios laboratoriais; Factores de variação; Absorção capilar; Índice de secagem;
An adequate render’s behavior is essential to protect exterior walls of buildings against degradation agents. In order to ensure the best possible performance in buildings´ facades, it is necessary to quantify and evaluate certain characteristics; in other words, renders should present an appropriate in service behavior by fulfilling the requirements. One of the most relevant degradation agents is the action of water, which contributes to a lower performance of renders. Therefore, it is essential to study the characteristics, which involve the process of water absorption and drying, in order to minimize water retention in renders. This dissertation presents a study of the water vapor diffusion and drying of renders; the main target is to study the potential drying parameter (drying index) by evaluating the water vapor permeability of applied renders. The specimen’s saturation is performed by capillarity and immersion under induced pressure.
This study included an experimental campaign carried out in laboratory, in order to evaluate the influence of some factors that are expected to influence the testing results, such as: mortar type, area and specimen thickness. In mortar type analysis, in addition to determining the difference in results of capillary absorption, vapor diffusion and drying tests, drip of those results with the results of the porosity test are established. Finally, drip between capillary absorption, water vapor diffusivity and drying are presented.
Key-words: Render; Laboratory tests; Variations factors; Capillary absorption; Drying index;
AGRADECIMENTOS
Esta dissertação representa o finalizar de uma etapa muito importante na minha vida, pelo que quero expressar o meu profundo agradecimento a todos aqueles que directa ou indirectamente contribuíram para a concretização deste trabalho e me acompanharam ao longo deste período. Os meus sinceros agradecimentos a todas elas, das quais destaco:
A professora Inês Flores-Colen, minha orientadora científica do IST, pela motivação demonstrada ao longo de todo o trabalho, pela partilha de conhecimentos sobre o tema, pela atenção na análise dos resultados e a disponibilidade na revisão dos capítulos.
O engenheiro Luís Silva da Weber, meu co-orientador científico, pelo apoio na definição das campanhas experimentais, pela ajuda na interpretação dos resultados e pelas revisões realizadas ao longo trabalho. O Engenheiro Nuno Vieira da Weber, pela transmissão de conhecimentos práticos e apoio na realização da campanha experimental.
O Sr. Leonel Silva, técnico do Laboratório de Construção do IST, pelo apoio na realização da campanha experimental.
A Weber pela oferta das argamassas pré-doseadas em pó utilizadas para a preparação de amostra. A empresa Pinas e Irias, pelo apoio e disponibilidade de tempo fornecida na finalização deste trabalho.
A toda a minha família um especial agradecimento, com destaque os meus pais e os meus irmãos, pelo apoio e constante motivação neste período, pelo interesse demonstrado ao longo do meu percurso académico, pelos sacrifícios e por estarem sempre presentes. À minha mãe pela leitura e apoio nas correcções da análise de resultados. Às minhas avós pelo exemplo que são.
Aos meus amigos, em particular a Catarina Lopes, o Francisco Nunes, o André Cunha, o Manuel Correia, o Nuno Gonçalves, o José Lourenço, o Vasco Raio, o Tiago Santos, o Pedro Gomes e o João Rocha, por toda a amizade, ânimo e motivação. Um muito obrigado pelas boas memórias vividas durante todo o curso e que irei recordar para sempre.
RESUMO... I ABSTRACT ... II AGRADECIMENTOS ... III ÍNDICE GERAL ... IV ÍNDICE DE FIGURAS ... VII ÍNDICE DE TABELAS ... X SIMBOLOGIA ... XII
1. INTRODUÇÃO ... 1
1.1.ENQUADRAMENTO ... 1
1.2.OBJECTIVOS ... 2
1.3.ESTRUTURA E ORGANIZAÇÃO DA DISSERTAÇÃO ... 3
2. DESEMPENHO DE ARGAMASSAS DE REVESTIMENTOS FACE À ÁGUA ... 5
2.1.CONSIDERAÇÕES GERAIS ... 5
2.2.CARACTERIZAÇÃO GERAL DAS ARGAMASSAS DE REVESTIMENTO ... 5
2.3.IMPORTÂNCIA E FUNÇÕES DAS ARGAMASSAS DE REVESTIMENTO ... 7
2.4.EXIGÊNCIAS FUNCIONAIS E CARACTERÍSTICAS DE DESEMPENHO ... 9
2.5.REQUISITOS DE DESEMPENHO ... 9
2.5.1. Permeabilidade ao vapor de água ... 10
2.5.2. Coeficiente de capilaridade ... 10
2.5.3. Índice de secagem ... 12
2.6.PROCESSOS DE TRANSPORTE DE ÁGUA EM ARGAMASSAS ... 12
2.6.1. Características gerais dos materiais porosos ... 13
2.6.2. Transporte de água líquida ... 13
2.6.3. Transporte de vapor de água ... 15
2.6.4. Evaporação ... 17
2.7.CARACTERÍSTICAS RELEVANTES PARA O COMPORTAMENTO DO REBOCO FACE À ÁGUA ... 18
2.7.1. Absorção capilar ... 19
2.7.2. Secagem ... 22
2.8.SÍNTESE DO CAPÍTULO ... 31
3. CAMPANHA EXPERIMENTAL ... 33
3.1.CONSIDERAÇÕES GERAIS ... 33
3.2.CARACTERIZAÇÃO DOS PRODUTOS ENSAIADOS ... 33
3.3.DESCRIÇÃO DO PLANO DE ENSAIOS ... 34
3.3.1. Plano de ensaios ... 34
3.3.2. Sistema de identificação dos provetes ... 35
3.4.1. Produção de argamassas pré-doseadas ... 35
3.4.1.1. Determinação da percentagem de água de um amassado ... 37
3.4.1.2. Amassadura de argamassas ... 38
3.4.2. Determinação da massa volúmica aparente ... 39
3.4.3. Moldagem, cura e desmoldagem dos provetes ... 40
3.5.PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS DE ENSAIO A PROVETES ... 41
3.5.1. Ensaio de permeabilidade ao vapor de água ... 41
3.5.2. Ensaio de absorção de água por capilaridade ... 43
3.5.3. Ensaio de determinação da porosidade aparente e da massa volúmica aparente ... 46
3.5.4. Ensaio de secagem ... 48
3.6.SÍNTESE DO CAPÍTULO ... 49
4. APRESENTAÇÃO E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS ... 51
4.1.CONSIDERAÇÕES GERAIS ... 51
4.2.CARACTERIZAÇÃO DAS ARGAMASSAS NO ESTADO FRESCO ... 51
4.2.1. Determinação da massa volúmica aparente ... 51
4.3.CARACTERIZAÇÃO DAS ARGAMASSAS NO ESTADO ENDURECIDO ... 52
4.3.1. Determinação da massa volúmica e da porosidade aparente ... 52
4.3.2. Permeabilidade ao vapor de água ... 52
4.3.2.1. Influência do tipo de argamassa ... 55
4.3.2.2. Influência da espessura do provete ... 56
4.3.2.3. Influência da área do provete ... 58
4.3.3. Absorção de água por capilaridade ... 59
4.3.3.1. Influência do tipo de argamassa ... 66
4.3.3.2. Influência da espessura do provete ... 67
4.3.3.3. Influência da área do provete ... 69
4.3.4. Secagem ... 71
4.3.4.1. Influência do tipo de argamassa ... 74
4.3.4.2. Influência da espessura do provete ... 78
4.3.4.3. Influência da área do provete ... 80
4.3.4.4. Influência do modo de saturação ... 82
4.3.5. Correlação entre parâmetros de medição ... 82
4.4.CONCLUSÕES DO CAPÍTULO ... 85
5. CONCLUSÕES E DESENVOLVIMENTOS FUTUROS ... 89
5.1.CONSIDERAÇÕES GERAIS ... 89
5.2.CONCLUSÕES FINAIS ... 89
5.3.DESENVOLVIMENTOS FUTUROS ... 91
BIBLIOGRAFIA ... 93
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 2.1 – Classificação das argamassas industriais ... 7
Figura 2.2 – Porosidade aberta ... 13
Figura 2.3 – Porosidade fechada ... 13
Figura 2.4 – Fenómeno de capilaridade ... 14
Figura 2.5 – Pressão capilar dentro de um poro capilar ... 14
Figura 2.6 – Ângulo de contacto, gota de materiais higrófilos (esquerda) e hidrófugos (direita) sobre uma superfície plana ... 15
Figura 2.7 - Exemplificação do traçado das fases de absorção de água por capilaridade ... 20
Figura 2.8 - Humedecimento de um reboco pela penetração da água da chuva ... 23
Figura 2.9 - Secagem de um reboco eliminando a água da chuva por evaporação ... 23
Figura 2.10 – Fases do processo de secagem... 24
Figura 2.11 – Representação esquemática das fases de absorção de água por capilaridade e secagem ... 25
Figura 2.12 - Curva típica de secagem de materiais porosos ... 26
Figura 2.13 - Exemplo da representação gráfica da variação de massa por unidade de superfície (ΔM/S) em função do tempo e do fluxo de evaporação em função do tempo ... 27
Figura 2.14 - Dois métodos possíveis de realizar o ensaio de permeabilidade ao vapor : Tina seca e tina húmida ... 29
Figura 3.1 – Diferentes formas de provetes ... 35
Figura 3.2 – Esquema geral do plano de ensaios ... 36
Figura 3.3 - Embalagens de saco do produto RT ... 37
Figura 3.4 - Amassadura de teste do produto RT... 38
Figura 3.5 - Amassadora mecânica ... 38
Figura 3.6 - Colocação da primeira camada de argamassa no molde. ... 41
Figura 3.7 – Compactação manual dos provetes prismáticos ... 41
Figura 3.8 – Preenchimento dos provetes circulares ... 41
Figura 3.9 – Alisamento da superfície ... 41
Figura 3.10 – Provetes produzidos ... 41
Figura 3.11 – Ensaio de permeabilidade ao vapor de água em provetes quadrangulares e circulares. ... 42
Figura 3.12 – Pesagem dos conjuntos ... 42
Figura 3.13 – Secagem dos provetes em estufa ... 44
Figura 3.14 – Isolamento do ensaio com o ambiente exterior ... 44
Figura 3.15 – Recipientes mais pequenos com esponja absorvente e lâmina de água ... 44
Figura 3.16 – Impermeabilização lateral com parafina líquida ... 45
Figura 3.17 – Montagem final do ensaio... 45
Figura 3.18 – Pesagem dos provetes... 45
Figura 3.22 – Pesagem hidrostática, obtenção de M2 ... 48
Figura 3.23 – Determinação da massa saturada do provete, M3 ... 48
Figura 4.1 - Relação linear entre a variação de massa e o tempo obtido a partir dos resultados da tabela 4.2 e os respectivos resultados do ensaio de permeabilidade para o provete C1.DI ... 53
Figura 4.2 - Relação entre a porosidade aparente (Pap) e o coeficiente de resistência à difusão de vapor de água(µ) para os produtos RT e RD ... 55
Figura 4.3 - Influência da espessura do provete na resistência à difusão do vapor de água para argamassas RT e RD (valores médios obtidos para provetes iguais) ... 57
Figura 4.4 - Influência da espessura do provete na determinação de Sd para argamassas RT e RD (valores médios obtidos para provetes iguais) ... 57
Figura 4.5- Influência da área do provete na resistência à difusão de vapor de água ... 58
Figura 4.6 - Absorção de água por capilaridade para provetes C1, C2 e R2 de argamassas RD e RT ... 59
Figura 4.7 - Curvas de absorção de água por capilaridade ... 61
Figura 4.8- Coeficiente de capilaridade para os casos de estudo, determinados por duas vias de análise: pela equação da norma de ensaio C(10-90)min e pelo declive para um período previamente determinado Cd(0-45)min ... 62
Figura 4.9 - Absorção de água capilar dos produtos de RT e RD para: a) C1 b) C2 c) Q2 ... 66
Figura 4.10 - Relação entre teor de água absorvido e a porosidade aparente ... 67
Figura 4.11 – Representação gráfica da evolução de absorção capilar para provetes circulares com espessura de 1 e 2 cm a) Provetes de RT b)Provetes de RD ... 68
Figura 4.12 – Representação gráfica da evolução de absorção capilar para provetes circulares e rectangulares com espessura de 2 cm: a) Provetes de RT b) Provetes de RD ... 70
Figura 4.13 - Curvas de secagem de todos os provetes ensaiados ... 72
Figura 4.14 - Influência da argamassa nos valores do índice de secagem ... 74
Figura 4.15 - Relação entre o índice de secagem (Is) e a porosidade aparente (Pap) ... 75
Figura 4.16 – Comparação ra relação entre o índice de secagem (Is) e a porosidade aparente (Pap) obtida em laboratório no presente trabalho por Flores-Colen (2009)... 76
Figura 4.17 – Relação entre o índice de secagem (Is) e a porosidade aparente (Pap) para argamassas: a) RD b) RT obtidas em laboratório na presente campanha e por Flores-Colen (2009) ... 76
Figura 4.18 – Relação entre a velocidade de secagem (m3) e a Porosidade aparente (Pap) ... 77
Figura 4.19 – Relação entre o índice de secagem (Is) e a velocidade de secagem (m3) ... 77
Figura 4.20- Relação entre o índice de secagem e o teor de água para provetes C2 e C1 ... 80
Figura 4.21- Relação entre declive inicial da 3ª fase e o coficiente de resistência à difusão de vapor de água (µ) para provetes circulares com espessura 2 cm (C2) ... 83
Figura 4.22- Relação entre declive de absorção inicial1ºfase (m1), e o declive de secagem inicial, 3º fase (m3), para provetes C2 ... 84
Figura 4.23- Relação entre o índice de secagem e o coeficiente de resistência à difusão de vapor de água para provetes C2 da presente campanha experimental e da desenvolvida por Flores-Colen (2009) ... 85
Tabela 2.1 – Classificação das argamassas consoante local de produção, concepção, propriedades e/ou utilização, aplicação e tipos de ligantes utilizados ... 6 Tabela 2.2 – Classificação funcional dos revestimentos exteriores e a sua contribuição para a estanquidade global da parede ... 8 Tabela 2.3 – Requisitos de desempenho existentes para a permeabilidade ao vapor de água, segundo normalizações, especificações técnicas e estudos ... 10 Tabela 2.4 – Classificação MERUC e requisitos para a atribuição do certificado CSTBat ... 11 Tabela 2.5 – Requisitos de desempenho existentes para o índice de secagem, segundo outros autores ... 12 Tabela 2.6 – Métodos de determinação de indicadores de desempenho em laboratório e in-situ ... 18 Tabela 2.7 – Conclusões de estudos anteriores na avaliação da absorção capilar ... 21 Tabela 2.8 – Conclusões de estudos anteriores na avaliação da absorção capilar (continuação) ... 22 Tabela 2.9 - Conclusões de estudos anteriores na avaliação da permeabilidade ao vapor de água ... 30 Tabela 2.10 - Conclusões de estudos anteriores na avaliação da permeabilidade ao vapor de água ... 31 Tabela 4.1 - Massa volúmica aparente para argamassas RT e RD ... 51 Tabela 4.2 - Porosidade aparente para provetes C1, C2 e Q2 de argamassas RT e RD ... 52 Tabela 4.3 - Exemplo de registo da massa durante o tempo de ensaio para RD ... 53 Tabela 4.4 – Coeficiente de resistência à difusão de vapor de água (µ) determinados experimentalmente ... 54 Tabela 4.5 – Comparação dos resultados individuais obtidos no ensaio de permeabilidade ao vapor de água para argamassas RT e RD... 56 Tabela 4.6 – Comparação dos resultados do coeficiente de absorção de água por capilaridade através da EN 1015-18 (CEN, 2002) e do declive da recta no troço inicial para o intervalo [0;45] (para provetes C1 e C2) ... 63 Tabela 4.7 – Comparação dos resultados do coeficiente de absorção de água por capilaridade através da EN 1015-18 (CEN, 2002) e do declive da recta no troço inicial para o intervalo [0;45] (para provetes R2) ... 64 Tabela 4.8 – Síntese dos resultados do coeficiente de capilaridade pelo declive da recta tangente para o intervalo [0;45] (min) ... 65 Tabela 4.9 – Declive (m1) e coeficiente de capilaridade(C) obtidos no ensaio de absorção capilar para provetes circulares com espessura de 1 e 2 cm a) de RT b) de RD ... 68 Tabela 4.10 – Declive da recta da 1º e 2º fase de absorção capilar e os respectivos coeficiente de capilaridade para provetes C2 e Q2 b) de RD a) de RT ... 70 Tabela 4.11 – Resultados obtidos no processo de secagem dos provetes em estudo ... 73 Tabela 4.12 – Síntese dos resultados obtidos para o índice de secagem (Is) ... 78 Tabela 4.13 - Síntese dos resultados obtidos para a velocidade de secagem (m3) ... 79 Tabela 4.14 – Resultados médios dos teores de água no início do ensaio de secagem e respectivos índices de secagem para provetes C1 e C2 ... 79 Tabela 4.15 – Síntese dos resultados obtidos para o índice de secagem (Is) de provetes C2 e Q2 ... 81
Tabela 4.16 - Síntese dos resultados obtidos para a velocidade de secagem (Is) de provetes C2 e Q2 ... 81 Tabela 4.17 – Resultados médios do ensaio de secagem para provetes C2 e Q2 ... 82 Tabela 4.18 - Influência do tipo de argamassas no desempenho das argamassas nos ensaios desenvolvidos ... 86 Tabela 4.19 – Influência da espessura do provete no desempenho das argamassas nos ensaios desenvolvidos ... 87 Tabela 4.20 – Influência da área do provete no desempenho das argamassas nos ensaios desenvolvidos ... 87
Alfabeto Latino
C coeficiente de absorção de água por capilaridade D massa volúmica aparente
Is índice de secagem
Map massa volúmica aparente determinada pelo método da pesagem hidrostática Pap porosidade aberta determinada pelo método da pesagem hidrostática RD argamassa à base de cimento
RT argamassa à base de cal
Wpv permeabilidade ao vapor de água Alfabeto Grego
Ʌ permeância ao vapor de água
Δp diferença entre a pressão de vapor exterior e interior no ensaio de permeabilidade µ coeficiente de resistência à difusão do vapor de água
1. Introdução
1.1. Enquadramento
Os revestimentos exteriores de paredes desempenham um papel fundamental na protecção dos edifícios contra os agentes de degradação (Veiga, 1998). Assumem grande importância na conservação das construções, nomeadamente na protecção contra acções climáticas, choques mecânicos e contaminação ambiental afectando de um modo geral o conforto, a salubridade e a durabilidade das edificações (Galvão 2009; Veiga, 2003). Deste modo, durante o período de vida útil devem ser cumpridas funções de regularização, protecção e impermeabilização das alvenarias garantindo a durabilidade e adequabilidade ao uso dos revestimentos (Gonçalves, 2009). Em Portugal, os revestimentos exteriores mais utilizados são argamassas, correntemente designadas por rebocos (Flores-Colen, 2009).
Desde há muitos séculos que os rebocos são utilizados na construção como material de assentamento e revestimento. Dependendo do tipo de aplicação que se pretende, as argamassas podem ter diferentes formulações. As argamassas à base de cal foram as mais utilizadas ao longo dos séculos, tendo-se verificado um acentuado decréscimo de utilização quando surgiu o cimento e consequentemente as argamassas de cimento. As últimas colmatavam alguns inconvenientes apresentados pelas argamassas de cal, nomeadamente, resistências mecânicas elevadas obtidas em menos tempo (Pereira, 2008). O crescente recurso a argamassas de cimento desenvolveu a indústria e as investigações científicas acerca deste material. Contudo, com a experiencia e com a crescente necessidade de reabilitação de edifícios existentes e antigos verificou-se que a utilização de argamassas unicamente cimentícias não é aconselhável para situações de intervenções de conservação e reabilitação, devido a incompatibilidades físicas com outros materiais e ao elevado teor de sais (Ribeira & Bezelga, 2005; Veiga, 2005).
Ao nível da produção, as argamassas estão associadas a tecnologias de produção tradicionais ou industriais. Nos últimos anos assistiu-se a uma crescente utilização de argamassas industriais, devido às inúmeras vantagens que possibilitam. Contrariamente às argamassas tradicionais, é assegurado um controlo de qualidade no fabrico das argamassas, para além de que a composição é estudada visando a obtenção de propriedades consistentes e de argamassas com fichas de informações técnicas conhecidas. São também bastante vantajosas na medida que propiciam uma redução do desperdício de material no estaleiro e consequentemente uma melhor organização do estaleiro.
Para o estudo de argamassas de revestimentos em condições de serviço, é essencial analisar os materiais constituintes das argamassas, as suas exigências e características para dar resposta às necessidades de desempenho previstas. Esta prática é relativa a quaisquer que sejam as argamassas ou características de desempenho em estudo. É neste âmbito que se insere esta tese de investigação, pretendendo-se acrescentar conhecimento ao que se possui actualmente sobre a característica de secagem das argamassas, focando a análise em argamassas pré-doseadas as quais se inserem no grupo das argamassas industriais.
A água é considerada como o principal agente de degradação da construção, inclusive dos revestimentos. A presença de água pode estar associada à humidade no terreno, precipitação, condensação ou devido a causas
fortuitas (Magalhães, 2002). É portanto importante avaliar as características físicas e químicas do comportamento dos revestimentos à acção da água: susceptibilidade ao crescimento de microrganismos, permeabilidade à água sob pressão, coeficiente de capilaridade, absorção de água capilar, teor de humidade higroscópico, permeabilidade ao vapor de água, teor de sais solúveis e secagem (Flores-Colen, 2009). A maioria destas características tem sido tema de diversos estudos. No entanto, a generalidade deles centram-se nas questões de entrada de água e menos na saída de água dos materiais. É essencial que um reboco possibilite a saída de água para que esta não fique retida no seu interior (Veiga, 1998; Santos, 2009).
A saída de vapor de água é avaliada pela permeabilidade ao vapor de água. Esta característica define-se como o fluxo de vapor que atravessa a argamassa, em condições de equilíbrio, por unidade de superfície e pressão de vapor (EMO, 2001). Assim, uma elevada permeabilidade ao vapor de água facilita a secagem do revestimento e faculta a saída do vapor de água (Malatrait, 1989). Actualmente, este parâmetro da permeabilidade é apenas avaliado em laboratório. Surge portanto a problemática de estudar se a avaliação em serviço das argamassas aplicadas pode ser efectuada directamente pelos parâmetros do ensaio de permeabilidade e se, de forma indirecta, se pode avaliar a permeabilidade de uma argamassa pela capacidade de esta secar. A avaliação da secagem é feita pela rapidez com que um provete de argamassa seca quantificando para isso a redução do teor em água. Neste sentido, é analisado um parâmetro do ensaio de secagem, o índice de secagem, já estudado por outros autores, tais como Flores-Colen (2009), Malva (2009), Santana (2002), Santos (2009), entre outros; e a correlação deste com a permeabilidade ao vapor de água, também averiguada no estudo de Flores-Colen (2009).
1.2. Objectivos
A presente dissertação visa aprofundar o conhecimento sobre as características de desempenho de rebocos exteriores, especificamente de argamassas pré-doseadas, face à acção da água. O estudo é baseado em ensaios laboratoriais de permeabilidade ao vapor de água, absorção de água capilar, absorção de água sob pressão e secagem de provetes de argamassas. Para além dos resultados individuais de cada característica de desempenho, pretende-se estabelecer correlações entre eles. Também é intenção que se perceba a influência de alguns factores de aplicação, tais como tipo de argamassa, área e espessura do provete no desempenho dos ensaios realizados. Este trabalho contribui para a aplicabilidade e melhoramento das técnicas laboratoriais nomeadamente nos factores que envolvem a sua utilização. Deste modo, os objectivos desta dissertação são:
aprofundar o conhecimento do desempenho de argamassas pré-doseadas face à acção de água; mais concretamente, pretende-se que haja um melhor entendimento das técnicas de ensaio passíveis de serem utilizadas em serviço para o estudo da secagem das argamassas;
investigar os factores que se prevêem influenciar os resultados das técnicas de permeabilidade ao vapor de água, absorção de água por capilaridade e secagem, designadamente: tipo de argamassa em análise; área do provete (circular ou rectangular) e espessura do provete (com 1 ou 2 cm);
estabelecer correlações entre parâmetros de medição: porosidade aparente, difusão de vapor de água, absorção de água capilar e secagem;
estudar a potencialidade que o parâmetro, índice de secagem, pode representar na avaliação da permeabilidade ao vapor dos rebocos aplicados em paredes exteriores.
1.3. Estrutura e organização da dissertação
Este trabalho encontra-se organizado em cinco capítulos, nomeadamente: introdução, desempenho de argamassas de revestimento face à água, campanha experimental, apresentação e discussão dos resultados e, por fim, as conclusões e desenvolvimentos futuros.
O capítulo 1 introduz um enquadramento ao tema da dissertação, abordando os conceitos chave de revestimentos exteriores e argamassas industriais (pré-doseadas), bem como as vantagens na sua utilização. Caracteriza-se a problemática da presença de água em revestimentos e as características de desempenho a verificar que estejam relacionadas com essa questão. De seguida, apresentam-se os objectivos a alcançar, a metodologia de investigação a desenvolver e o modo como o trabalho se encontra organizado e estruturado. O capítulo 2 desenvolve o tema do desempenho de argamassas de revestimento. Inicia-se com uma caracterização geral das argamassas. Especificam-se as argamassas em estudo, argamassas industriais, e as vantagens perante as argamassas tradicionais. Posteriormente, sintetizam-se as funções, exigências, características e requisitos de desempenho das argamassas de revestimento. Para caracterizar o comportamento dos rebocos à acção da água descrevem-se os mecanismos de transporte de água, de transporte de vapor de água e de evaporação em materiais porosos. Por último, apresentam-se as características da absorção de água capilar, da secagem e da permeabilidade ao vapor de água relevantes para o comportamento dos rebocos face à água.
O capítulo 3 caracteriza a actividade experimental a desenvolver em laboratório. Inicialmente, são caracterizados os produtos a ensaiar e é sintetizado um plano de ensaios e um sistema de identificação dos provetes. Descrevem-se os procedimentos laboratoriais de caracterização das argamassas no estado fresco e no estado endurecido, bem como o modo de cálculo dos parâmetros característicos de cada ensaio.
O capítulo 4 consiste na apresentação e discussão dos resultados da actividade experimental desenvolvida em laboratório. Através da comparação dos resultados obtidos para os diferentes modelos e argamassas analisadas é estudada a influência dos parâmetros área, espessura e tipo de argamassa nas técnicas de permeabilidade ao vapor de água, absorção de água capilar e secagem. Analisa-se também como o modo de saturação (por absorção capilar ou por imersão com pressão induzida) influencia a secagem dos provetes. Por último, estabelecem-se correlações entre os parâmetros de medição, tentando dar resposta aos objectivos desta dissertação.
O capítulo 5 inclui as conclusões do trabalho desenvolvido com vista a dar resposta aos objectivos propostos e são também apresentadas propostas para desenvolvimentos futuros que se considera relevante aprofundar em complementaridade do estudo realizado.
Por fim, apresentam-se as referências bibliográficas utilizadas no desenvolvimento deste trabalho. Em anexo e complementarmente ao apresentado no capítulo 4, encontram-se os resultados detalhados dos ensaios de permeabilidade ao vapor de água, absorção capilar e secagem; bem como, algumas relações estabelecidas entre os parâmetros desses ensaios.
2. Desempenho de argamassas de revestimentos face à água
2.1. Considerações gerais
O presente capítulo aborda os aspectos importantes relacionados com os revestimentos exteriores de argamassa, correntemente designados rebocos. Inicialmente caracterizam-se as argamassas especificamente as pré-doseadas, estudadas nesta dissertação.
De seguida, estabelecem-se as funções e as exigências a desempenhar pelas argamassas de revestimentos e, para o comportamento específico face à água, identificam-se as características de desempenho relevantes. Destas, é dado ênfase neste trabalho, à permeabilidade ao vapor de água, à absorção capilar e à secagem. Deste modo, são descritos os princípios inerentes ao processo de transporte de água nos materiais porosos e os métodos de determinação e análise das características em estudo. Por fim, apesar de serem poucos, apresentam-se os requisitos normativos e regulamentares existentes para os parâmetros determinados com os ensaios laboratoriais.
Deste modo, constituem objectivos deste capítulo: a caracterização de argamassas de revestimento; compreender a influência dos rebocos no desempenho das fachadas; fornecer a informação necessária à compreensão do comportamento de argamassas face à água, bem como a avaliação do seu desempenho; compreender a potencialidade dos parâmetros do ensaio de permeabilidade e do ensaio da secagem como parâmetros medidos em serviço para a caracterização da secagem de uma argamassa aplicada.
2.2. Caracterização geral das argamassas de revestimento
“As argamassas definem-se como uma mistura de um ou mais ligantes orgânicos ou inorgânicos, agregados, cargas, aditivos e/ou adjuvantes” (EMO, 2001). As argamassas de construção podem estar associadas a diferentes tecnologias de produção (tradicionais ou industriais, onde as últimas pretendem superar as primeiras nas exigências de estaleiros que podem ser suprimidas, nomeadamente: operações de dosagem; rapidez de execução com qualidade; para além disso, também podem ser aplicadas em actividade de manutenção e reabilitação) (Flores-Colen, 2009). Assim, as argamassas podem ser classificadas consoante: local de produção, concepção, propriedades e/ou utilização, aplicação e tipos de ligantes utilizados. A Tabela 2.1 sintetiza a classificação de argamassas, tendo em conta as definições (EMO, 2001) e alguns trabalhos anteriores.
O estudo desenvolvido nesta dissertação incide em argamassas industriais: argamassas doseadas e misturadas em fábrica, que podem apresentar-se em pó, requerendo apenas a adição de água, ou em pasta, já amassada pronta a aplicar; no que diz respeito à aplicação são argamassas de revestimento: utilizadas para revestir paredes e muros, podendo ser hidrofugadas ou não, pintadas ou ser alvo de uma variedade de acabamentos. Podem ainda apresentar cores variadas ou texturas especiais. No mercado nacional, encontram-se disponíveis em saco e granel.
Hoje em dia em Portugal, a produção de argamassas tradicionais ainda prevalece à produção de argamassas industriais. No entanto, prevê-se um crescimento da produção de argamassas secas devido à crescente aposta
em obras de manutenção e reabilitação, à semelhança do que aconteceu noutros países da Europa, como a França, Reino Unido e Alemanha, onde as argamassas industriais são mais produzidas face às tradicionais. Num cenário real de decréscimo da actividade de construção nova, verifica-se uma substituição de argamassas preparadas em estaleiro por argamassas industriais, motivada provavelmente pelas exigências regulamentares na construção (APFAC, 2010).
Tabela 2.1 – Classificação das argamassas consoante local de produção, concepção, propriedades e/ou utilização, aplicação e tipos de ligantes utilizados (Gonçalves, 2010)
Classificação das argamassas
Local de produção Argamassas tradicionais; argamassas industriais; argamassas industriais semi-acabadas (pré-misturadas e pré-doseadas) (EMO, 2001)
Concepção Argamassas de formulação; argamassas de desempenho ou prestação (EMO, 2001; CEN, 2003)
Propriedades e/ou utilização
Argamassas de uso geral; argamassas leves; argamassas coloridas; monocamadas; argamassas de isolamento térmico; argamassas de renovação (EMO, 2001; CEN, 2003; Paulo, 2006)
Aplicação
Argamassas de revestimento; argamassas de assentamento; cimento-cola; argamassas de juntas; argamassas de regularização (betonilhas) (EMO, 2001; APFAC, 2007, referenciado por Flores-Colen, 2009; Paulo, 2006)
Tipos de ligantes utilizados
Argamassas de um só ligante (argamassas de cal aérea; de cal hidráulica natural, de cal hidráulica artificial, de cimento); argamassas bastardas (Paulo, 2006; LNEC, 1996)
O custo reduzido e a fácil manutenção são apontados como principais motivos para o grande recurso a este tipo de revestimento (Flores-Colen, 2009). Para além dessas vantagens, a produção de rebocos tradicionais com boa qualidade requer condições de execução que implicam alguns condicionalismos aos estaleiros de hoje em dia, tais como: mão-de-obra especializada para efectuar convenientemente as composições (escolher e dosear os materiais apropriados); necessidade de realização de um controlo interno de qualidade; espaço suficiente para armazenamento de materiais; e ainda, a obtenção de alguns constituintes das misturas é mais complicada (por exemplo, cais naturais e áreas de granulometrias adaptadas).
As argamassas industriais apresentam um custo inicial elevado e exigem um planeamento de obra rigoroso. Contudo, as vantagens das argamassas industriais são muitas, nomeadamente, um fabrico rigoroso e à medida das composições que se pretendem visando a aquisição de propriedades consistentes e de argamassas com fichas técnicas e de segurança, para além de contribuírem para a redução do desperdício e organização do estaleiro (APFAC, 2010).
Ao longo dos anos, as argamassas tradicionais foram alvo da maioria dos estudos efectuados a cerca do comportamento de argamassas. Com o incremento da utilização de argamassas industriais no mercado da
construção, considera-se interessante aprofundar o conhecimento acerca destas. Assim, serão apenas abordadas argamassas industriais (pré-doseadas em fábrica) nesta tese de cariz experimental.
- Argamassas industriais
Como referido, as argamassas preparadas em fábrica podem ser apresentadas em pó ou em pasta. No entanto, também existem aquelas que são pré-preparadas em fábrica mas que necessitam de ser modificadas em obra, denominadas argamassas industriais semi-acabadas. Por sua vez, como sintetiza a Figura 2.1, as semi-acabadas englobam as pré-doseadas e as pré-misturadas.
Figura 2.1 – Classificação das argamassas industri ais (adaptado de EMO, 2001)
A tecnologia de doseamento com precisão das matérias-primas em fábrica, mesmo daquelas que entram em pequenas quantidades, como as adições e os adjuvantes, possibilita a formulação de produtos com características específicas e adequadas a utilizações particulares. Quanto à aplicação, os revestimentos são aplicáveis quer manualmente, quer mecanicamente com máquina de projectar. A projecção mecânica permite obter rebocos com melhores características de homogeneidade (menos susceptíveis à fendilhação), de acabamento e aspecto variáveis (Flores-Colen, 2009). São compatíveis com os suportes correntes de alvenaria e betão, e em certos casos, com suportes menos correntes (Quintela, 2006).
O trabalho desenvolvido diz respeito a argamassas industriais de revestimento com utilização específica para regularização e impermeabilização de fachadas correntes e em renovação, que sirvam de suporte a revestimentos cerâmicos ou em pedra; e de regularização e protecção de paredes em construções antigas, sobre suportes de constituição coesa e não sujeita a forte humidade ascendente.
2.3. Importância e funções das argamassas de revestimento
A qualidade dos revestimentos de paredes tem uma influência significativa nas condições de habitabilidade dos edifícios. A qualidade dos revestimentos é de certo modo responsável pela salubridade, conforto, durabilidade, resistência, protecção e aspecto estético das paredes dos edifícios. Assim, estabeleceram-se exigências
Argamassas industriais
Doseadas e misturadas em fábrica. Podem necessitar apenas da adição de água (pó) ou já estarem
prontas a aplicar (em pasta)
Argamassas industriais
semi-acabadas
Pré-doseadas
Componentes doseados em fábrica (saco) mas misturados em obra segundo recomendações do
fabricante
Pré-misturadas
Componentes doseados e misturados em fábrica e adições
funcionais, com vista a que os revestimentos garantam determinados padrões de qualidade que dêem resposta às necessidades dos utentes (Cavaco, 2005; Veiga, 2001).
Segundo Veiga (2001), as principais funções dos revestimentos de paredes são a regularização dos toscos, o acabamento dos paramentos e a protecção das alvenarias face à acção dos agentes externos de degradação. Para além disso, alguns revestimentos específicos também assumem funções de isolamento térmico, acústico entre outras. O LNEC adopta uma classificação funcional dos revestimentos baseada na função de impermeabilização das paredes (ou seja, que contribuam para a estanquidade global da parede) e admite as categorias apresentadas na Tabela 2.2.
Tabela 2.2 – Classificação funcional dos revestimentos exteriores e a sua contribuição para a estanquidade global da parede (adaptado de Gonçalves 2010; Veiga 2001)
Categoria
Estanquidade Impermeabilização Isolamento térmico Acabamento das paredes Ti p o s d e r e ve sti m e n to s co m p e te n te s Placas de pedra natural Revestimentos de ligante sintético armado Rebocos tradicionais Rebocos pré-doseados Revestimentos de ligante misto Revestimentos de ligante sintético Revestimentos por elementos descontínuos independentes com isolante na caixa-de-ar (por componentes isolantes ou aplicados sobre isolantes) Revestimentos por pintura Revestimentos por elementos descontínuos colados ou fixados mecanicamente sem lâminas de ar Co n tr ib u iç ão p ar a a e stan q u id ad e gl o b al d a p ar e d e Garantir por si só a estanquidade da parede à água da chuva, mesmo que esta esteja fendilhada
Não asseguram por si só a estanquidade global da parede mas contribuem
significativamente para a mesma
Não tem papel relevante na estanquidade a água
Contribuem pouco significativamente para a estanquidade à água
Apesar das funções mencionadas serem aquelas que têm maior importância, existem outras funções que se revelam importantes para um bom comportamento em serviço dos revestimentos exteriores, nomeadamente: garantir protecção contra acções externas; regularizar a superfície; propiciar a compatibilidade entre o revestimento e o suporte; e contribuir para a estética das fachadas (Flores-Colen, 2009).
As funções enumeradas referem-se à generalidade dos revestimentos exteriores. No entanto, o presente trabalho pretende estudar argamassas de revestimento pelo que algumas das funções não são garantidas (por exemplo, a estanquidade, o isolamento térmico e o acústico). As principais funções das argamassas de revestimento são as seguintes (Veiga, 1998; Gonçalves, 2010):
regularização das imperfeições dos toscos de paredes;
protecção das alvenarias dos vários agentes de degradação e deterioração. Como o presente estudo diz respeito a rebocos exteriores será dado enfase à resistência das argamassas à acção da água. As argamassas são barreiras externas criadas para protecção das alvenarias. É fundamental que essa protecção das alvenarias se baseie na impermeabilização das fachadas, ou seja, que o conjunto tosco-revestimento contribua para a estanquidade à água e aos gases (Gonçalves, 2010). A impermeabilidade de um reboco é medida pela capacidade do reboco resistir à penetração até ao suporte da água proveniente do exterior e na capacidade de libertação por secagem da água em excesso quando as condições atmosféricas forem favoráveis;
durabilidade de acordo com a vida útil prevista para a edificação:
compatibilidade geométrica e físico-química entre revestimento, suporte e acabamento:
facilitação da manutenção da fachada.
2.4. Exigências funcionais e características de desempenho
Para garantir a satisfação das funções mencionadas, impõem-se exigências funcionais ao revestimento. Para o comportamento específico face à água, a função dos rebocos exteriores de protecção e impermeabilização das alvenarias traduz-se em exigências aos rebocos de resistência à água nas várias formas (chuva, humidade, capilar e vapor de água). O cumprimento dessas exigências de adequabilidade ao uso dos revestimentos exteriores contribui para que se verifiquem as exigências funcionais das fachadas de higiene, saúde e ambiente, condições indispensáveis à habitabilidade.
Estipuladas as exigências funcionais, há que verificar e avaliar as características de desempenho, uma vez que estas traduzem a resposta face às funções e exigências necessárias e representam as propriedades necessárias para um desempenho adequado. Avalia-se quantitativamente, através de ensaios, os requisitos de desempenho que foram pré-estabelecidos. É de salientar que, apesar de existirem alguns valores normalizados tanto em Portugal como no estrangeiro, a maioria das características é ainda avaliada de forma qualitativa. No desempenho dos rebocos, as características a ter em consideração face ao comportamento à acção da água são: susceptibilidade de crescimento de microrganismos, permeabilidade à água sob pressão, absorção capilar, teor de humidade higroscópico, permeabilidade ao vapor de água e teor de sais solúveis (Veiga, 2001). Nesta dissertação, são abordadas e aprofundadas (posteriormente neste capítulo) as características de absorção capilar, permeabilidade ao vapor de água e secagem.
2.5. Requisitos de desempenho
Em tempos, a normalização e regulamentação sobre revestimentos de argamassas, quer sejam exteriores ou interiores era escassa ou quase inexistente. Em Portugal, os documentos normativos abordavam apenas alguns constituintes das argamassas (cimento, agregados, água, adjuvantes e aditivos) e reportavam-se maioritariamente às aplicações em betão havendo uma lacuna quanto às argamassas, e ainda maior quanto às argamassas de revestimento (Veiga, 1998). Contudo, hoje em dia, existem alguns documentos com
especificações particulares para os rebocos. De seguida, são referidos os requisitos existentes para a quantificação das características de desempenho que são abordadas neste trabalho (Flores-Colen, 2009).
2.5.1. Permeabilidade ao vapor de água
Na Tabela 2.3, apresentam-se os requisitos de desempenho existentes para o ensaio de permeabilidade ao vapor de água. Para além das directrizes mencionadas nas normas citam-se alguns autores que determinaram valores concretos para os parâmetros deste ensaio.
Tabela 2.3 – Requisitos de desempenho existentes para a permeabilidade ao vapor d e água, segundo normalizações, especificações técnicas e estudos
EN 998-1 (CEN, 2010) o valor da permeabilidade ao vapor, expresso pelo coeficiente de resistência à difusão do vapor de água (µ), deve ser inferior ao valor declarado pelo fabricante; no entanto, é recomendado um limite superior a µ de 15 para argamassas de renovação ou de isolamento térmico.
Relatório 427/05 do LNEC (2005)
a espessura da camada de ar equivalente a 0,01 m de reboco (Sd) deve ser inferior a 0,15 m, ou o equivalente, µ deve ser inferior a 15.
Freitas & Pinto (1999) os valores correntes de µ são: 15 a 35 para argamassas de cal e cimento (massa volúmica 1800 a 1900 kg/m3) e 15 a 41 para argamassas à base de cimento (massa volúmica 1900 a 2100 kg/m3).
NP EN 1745 (IPQ, 2005) µ toma valores de 5, 15, 20 ou 35 para argamassas de reboco caracterizadas pela massa volúmica do material (que varia de 250 a 2000 kg/m3) e pela condutibilidade térmica (valores entre 0,07 e 1,28 W/m.K, para diferentes percentis).
Schmid (1998), citado por Flores-Colen (2009)
fornece valores correntes de µ para argamassas bastardas e de cal de 20 e 10, respectivamente.
2.5.2. Coeficiente de capilaridade
Pela NP EN 998 -1 (CEN, 2010), C ≤ 0,2 kg/m2.min0,5 em condições severas e C ≤ 0,4 kg/m2.min0,5 em condições moderadas (argamassas leves e monomassas). O limite superior de 0,4 kg/m2.min0,5 pode ser excedido por argamassas de uso geral mais concretamente em produtos que possuem uma camada de acabamento de outro material que confere também uma protecção adicional à sucção capilar. Este limite também deve ser recomendado em condições de aplicação de tempo húmido ou frio e em acabamentos projectados.
Flores-Colen (2009) enumera ainda algumas condições em que o coeficiente de capilaridade deve ser limitado superiormente:
reboco aplicado na base de paredes com altura entre 15 a 30 cm ou em condições severas em serviço (C < 0,20 kg/m2.min0,5);
condições de forte exposição à chuva; média/ alta poluição e/ou sem elementos de protecção contra as escorrências; suportes muito absorventes ou de resistência mecânica mais fraca; zona da fachada até 3 m ou acima de 18 m; acabamentos com pintura final (C <0,25 kg/m2.min0,5).
O CSTB (1982) divide em três grupos a classificação dos revestimentos à base de ligantes hidráulicos: forte capilaridade ( C > 4 g/dm2.min0,5), fraca capilaridade ( 1,5 < C < 4 g/dm2.min0,5) e de muito fraca capilaridade ( C < 1,5 g/dm2.min0,5).´
Citando Veiga (2001a) e Biga & Antunes (2003) em Flores-Colen (2009), a classificação MERUC e requisitos para a atribuição do certificado CSTBat de argamassas pré-doseadas toma os valores mencionados na Tabela 2.4.
Tabela 2.4 – Classificação MERUC e requisitos para a atribuição do certificado CSTBat (segundo Veiga (2001a) e Biga & Abrantes (2003), citados em Flores-Colen (2009))
Classes Valores médios (kg/m2.min0,5) Classes Valores médios (kg/m2.min0,5)
C1 C < 0,15 C4 0,3 < C < 0,7
C2 0,1 < C < 0,25 C5 0,5 < C < 1,2
C3 0,2 < C < 0,4 C6 C > 1,0
onde,
capilaridade fraca ou muito fraca Classe ≤ C3
forte exposição à chuva Classe C1 ou C2
parede enterrada Classe ≤ C2
suportes muito absorventes ou de resistência mecânica mais fraca Classe C1 ou C2
Condições de aplicação com Hr > 80% ou 5 °C < Ta < 12 ° C Classe C1 a C3 Altura da parede rebocada < 3 m com proximidade de árvores Classe C1
Altura da parede rebocada > 18 m com proximidade de árvores Classe C1 ou C2 Parede em local de média/alta poluição e/ou sem elementos de protecção contra escorrência Classe C1 ou C2 em locais contíguos a vias de tráfego rodo e ferroviário (15 m < distância < 30 m) Classe C1
tipos de acabamentos com maior exigência: aplicação de pintura final Classe C1 ou C2 tipos de acabamentos com maior exigência: projectado Classe C1 a C3 tipos de acabamentos com maior exigência: projectado Classe ≤ C5
Ainda segundo Flores-Colen (2009), que referencia a DIN18550-1 (1885), citada em Veiga (2001a), Lanzinha (1998) e Gomes (1995), os materiais podem ser classificados nas classes de sucção rápida (C > 2 kg/m2.min0,5), inibidor de água (C ≤ 2 kg/m2.min0,5), quase impermeável (C ≤ 0,5 kg/m2.min0,5) ou impermeável (C ≤ 0,001 kg/m2.min0,5).
2.5.3. Índice de secagem
Não existe normalização e regulamentação que defina requisitos de desempenho ao índice de secagem. No entanto, alguns estudos apresentam valores de referência que são mencionados na Tabela 2.5.
Tabela 2.5 – Requisitos de desempenho existentes para o índice de secagem, segundo outros autores
Flores-Colen (2009) O índice de secagem pode tomar valores no intervalo ]0,14; 0,31[. O valor limite proposto pela autora para a separação entre argamassas pré-doseadas menos compactas (massa volúmica aparente inferior a 1550± 150 kg/m3) e tradicionais ou pré-doseadas mais compactas (massa volúmica superior a a 1550± 150 kg/m3) é 0,2±0,02; sendo o primeiro grupo o que apresenta índices de secagem inferiores a 0,2±0,02 e o segundo grupo índices superiores. Para argamassas pré-doseadas, especificamente de cimento, Is apresenta valor de 0,16; para argamassas bastardas de cimento e cal aérea hidratada, esse valor é 0,14.
Cultrone et al. (2007) Para argamassas de cal, o valor médio do índice de secagem é 0,22. Com a introdução de introdutores de ar e pozolanas o índice é mais baixo: cal e introdutores de ar – Is de 0,13; cal e pozolanas – Is de 0,18; e cal, pozolanas e introdutores de ar – Is de 0,14.
Carneiro (2012) Em argamassas em que o único ligante é a cal hidráulica, o índice de secagem apresenta o valor médio de 0,37 ou 0,28 para provetes analisados aos 28 ou 90 dias de idade, respectivamente. Para argamassas de cal hidráulica e metacaulino, os valores de Is são superiores; quando a percentagem de metacaulino em relação à massa total é de 5%, 10% e 15%, o Is toma valores de 0,40, 0,41 e 0,42 para provetes com 28 dias ou 0,34 , 0,37 e 0,41 para provetes com 90 dias.
2.6. Processos de transporte de água em argamassas
As paredes compostas por materiais porosos permitem a absorção de água. A água é um agente de degradação que se pode encontrar no estado sólido (neve, gelo ou granizo) e líquido (chuva, água subterrânea, vapor de água). A água em estado sólido só tem efeitos na fachada se passar ao estado líquido e entrar no interior do edifício, contudo esta acção só é considerada em zonas interiores do Norte do país. Até certos níveis, é aceitável a existência de humidade nos revestimentos, contudo, um teor de água superior ao desejado (à superfície ou na própria massa) poderá provocar degradação (Flores-Colen, 2009). Assim, é fundamental que a água não permaneça no interior dos revestimentos e que seja facilitada a sua saída para o exterior. Por isso, a compreensão dos mecanismos de transferência de água e da caracterização da secagem dos revestimentos é um aspecto importante e essencial para questões de durabilidade dos mesmos.
Neste subcapítulo, pretende-se descrever o processo de transporte de água que ocorre nos materiais porosos. Importa pormenorizar com detalhe o modo como ocorre o transporte de água e de vapor nos poros do próprio
material e o modo como a água se evapora do material para o ambiente.
2.6.1. Características gerais dos materiais porosos
Os materiais porosos como o nome indica contêm poros, pequenos vazios, que são ocupados por ar, água ou vapor de água. Os poros podem estar interligados (Figura 2.2) havendo uma rede contínua de vazios correspondendo à denominada porosidade aberta, ou podem apresentar-se dispersos (Figura 2.3), não havendo ligação entre si, a intitulada porosidade fechada. A rede interna de interligação dos vazios é onde ocorre o transporte de fluidos.
Figura 2.2 – Porosidade aberta (Freitas et al., 2008) Figura 2.3 – Porosidade fechada (Freitas et al, 2008)
Os poros no que diz respeito ao tamanho e à influência no transporte podem ser caracterizados de três géneros: microporos – os poros de menor tamanho e com forças de capilaridade elevadas que não permitem o movimento de água, não havendo portanto transporte de humidade neste tipo de poros; mesoporos – poros de tamanho intermédio através dos quais ocorre transporte de água líquida (também denominados poros capilares); macroporos – poros de maiores dimensões onde ocorre principalmente a migração do vapor de água (Freitas et al, 2008; Brito, 2009).
A maioria dos materiais de construção possui porosidade aberta permitindo a circulação de água no seu interior, sendo a dimensão e a geometria dos poros os factores que influenciam a permeabilidade do material. Num material impermeável não há comunicação entre os vazios (Freitas et al, 2008). Em termos de determinação, a porosidade é definida como a relação entre o volume de vazios e o volume total de sólido. Complementarmente à porosidade é expressa a compacidade, que traduz a razão entre o volume de sólidos e o volume total do sólido (Gomes, 2006).
2.6.2. Transporte de água líquida
O transporte de água líquida em materiais porosos ocorre essencialmente por capilaridade. A capilaridade é o processo de progressão de água líquida através dos poros capilares do material, que ocorre quando as forças de atracção entre o líquido e o material sólido são mais fortes que as forças de coesão do líquido. A superfície da água que ascende pelo interior do capilar forma um menisco côncavo, como ilustra a Figura 2.4.
Figura 2.4 – Fenómeno de capilaridade (Freitas et al. 2008 )
As forças de tensão superficial exercidas no perímetro do menisco podem ser extrapoladas para uma resultante que actua na superfície da interface no sentido ascendente (Figura 2.5). Deste modo, a interface está sujeita a uma pressão maior que a pressão do ar no interior do poro. À diferença de pressão gerada na interface entre as fases líquida e gasosa que provoca a ascensão de líquido no tubo denomina-se pressão capilar, Pc. Esta pressão funciona como uma força de sucção à qual se opõem o peso da coluna de água; o equilíbrio acontece quando as forças de ascensão e o peso da coluna de água são equilibradas (Rato, 2006).
Figura 2.5 – Pressão capilar dentro de um poro capilar (Brito, 2009 numa adaptação de Dullien, 1979)
A equação (2.1) traduz a diferença de pressão que existe entre a fase líquida e gasosa (Pc), considerando um capilar de secção circular e incluindo o ângulo de contacto.
(2.1) em que, é a tensão superficial entre a água e o ar (N.m-1);
é o ângulo de contacto da água com o material ( ); é o raio do capilar (m).
O ângulo de contacto é o angulo formado entre as superfícies do sólido e do líquido e resulta do equilíbrio de Legenda:
Pc – Pressão entre a fase líquida e gasosa dentro de um poro capilar
- tensão superficial entre a água e o ar (N.m-1) - ângulo de contacto da água com o material ( );
entre a água e a superfície é inferior a 90 e o menisco formado é côncavo. Por outro lado, se o material for hidrófugo, o ângulo é superior a 90 origina-se um menisco convexo (Figura 2.6) (Dullien, 1979).
A análise da capilaridade pelas equações que traduzem o processo ao nível de cada poro não se adequa a materiais porosos com uma estrutura complexa como é o caso das argamassas. Assim, a análise do comportamento das argamassas é efectuado a nível macroscópico através de coeficientes globais (Brito, 2009).
Figura 2.6 – Ângulo de contacto, gota de materiais higrófilos (esquerda) e hidrófugos (direita) sobre uma superfície plana (Rato, 2006)
Os coeficientes são determinados com o ensaio de capilaridade, onde: a quantidade total de água absorvida W (kg.m-2) e a altura de ascensão capilar Hc (m) são directamente proporcionais à raiz quadrada do tempo decorrido t (s), equação (2.2) e (2.3).
( ) √ (2.2)
( ) √ (2.3)
A (kg.m-2.s-0,5) e B (m.s-0,5) são o coeficiente de capilaridade e o coeficiente de penetração capilar, respectivamente. O primeiro é o mais frequentemente usado e o que será utilizado nesta dissertação, uma vez que o segundo, o coeficiente de penetração capilar, é mais difícil de obter porque é complicado distinguir a fronteira entre as zonas húmida e seca (Dullien, 1979; Künzel, 1995).
O coeficiente de capilaridade obtém-se a partir do declive da recta inicial do gráfico da pesagem periódica da água absorvida. Os dois segmentos rectos do gráfico são característicos de materiais com poros de dimensão homogénea e bem interligados. O primeiro troço corresponde ao preenchimento da maioria dos poros e o segundo ao preenchimento dos restantes por difusão do ar retido na água dos poros (Brito, 2009). O ponto de inflexão entre os dois troços corresponde ao momento em que a franja capilar atinge a superfície superior da amostra (Gonçalves, 2007). Pode acontecer que se obtenha mais do que dois troços rectos, caso se esteja perante materiais heterogéneos que possuam várias famílias de poros com tamanhos diversos ou quando se analise várias camadas horizontais de diferentes materiais.
2.6.3. Transporte de vapor de água
O transporte de vapor em materiais porosos corresponde a um processo de difusão, regido pela lei de Fick. Segundo a lei de Fick: quando um material está exposto a ambientes com diferentes humidades relativas, ou seja, há um gradiente de pressão de vapor, ocorre transporte de vapor de água dentro do material que procura uniformizar a concentração de vapor nos dois ambientes. O fluxo de humidade dá-se no sentido da maior
humidade relativa para a menor humidade, ou seja, da maior para a menor pressão. O fluxo de difusão é definido como a constante D na primeira lei de Fick, equação (2.4) (Garboczi, 1995; Coutinho & Gonçalves, 1994): ⃗ ⃗⃗⃗ (2.4) onde, J é o fluxo (kg.m-2s-1) D o coeficiente de difusão (m2.s-1) cw a concentração de fluido (kg.m-3) ⃗⃗⃗ o gradiente de concentração
O sinal negativo da equação deve-se ao facto de a difusão ocorrer no sentido da diminuição da concentração de vapor de água. O coeficiente de difusão é constante independentemente da concentração de vapor (Hall et al. 2002). Se se assumir que o ar se comporta como um gás ideal ( ), o fluxo de difusão pode ser expresso em função da pressão de vapor de água (pw) e tomar a seguinte forma (equação (2.5)):
⃗ ⃗⃗⃗ (2.5)
representa a permeabilidade ao vapor de água que é dada por , com unidades [kg.m-1.s-1.Pa-1]. A permeabilidade é uma propriedade específica de cada material e traduz a quantidade de vapor de água que atravessa uma espessura unitária de material (m), por unidade de tempo (s), de superfície (m2) e de diferença de pressão de vapor (Pa) (Brito, 2009).
No processo de difusão, é criado um regime estacionário de transporte unidireccional de vapor. Dependente do intuito de aferir a massa que se perde ou a massa que se ganha estabelece-se a orientação do fluxo (para dentro ou para fora da cápsula) através de uma solução salina colocada no interior. Quando se pretende determinar a perda de massa, é criado um ambiente no interior da cápsula com humidade relativa superior à humidade relativa da câmara climática onde o conjunto (provete + cápsula) será armazenado. Para este caso e continuando no pressuposto da lei de Fick, simplifica-se o fluxo de difusão para (equação (2.6)):
( ) (2.6)
onde exprime a diferença de pressão (Pa) entre os dois ambientes, assumindo que varia linearmente na espessura e em (m) do provete. A permeabilidade ao vapor de água é determinada pela equação (2.7) que deriva da equação (2.6) substituindo o fluxo J pela razão entre o fluxo de vapor em regime estacionário G e a secção S do provete sujeita a esse fluxo.
(2.7)
em que G traduz o fluxo de vapor de água em regime estacionária (g/h), isto é, correspondente ao declive da recta que se obtém durante o ensaio; e a espessura do provete (m); S a área de ensaio do provete (m2); e o diferencial de pressão do vapor de água entre os dois lados do provete (Pa).
Habitualmente são também calculadas a permeância ( ), que traduz a densidade do fluxo de vapor de água; e a espessura da camada de ar de difusão equivalente (Sd), equação (2.8), que exprime a espessura de uma camada de ar com a mesma permeância que uma camada de material com espessura e.
(2.8) Salienta-se por último que é o coeficiente de difusão de vapor de água no ar à pressão atmosférica e equivale a 1,94 x 10-10 kg.m-1.s-1.Pa-1.
2.6.4. Evaporação
A evaporação é um dos mecanismos do processo de secagem. Pela importância que revela no papel de precaver a permanência de água nos materiais, considera-se pertinente fazer uma abordagem ao processo físico de como ocorre.
“Alguns dos processos de degradação mais importantes são em grande parte levados a cabo não pela presença de água mas essencialmente pela saída por evaporação” (Santana, 2009).
A evaporação consiste na passagem da fase líquida à fase de vapor da água presente no corpo sólido e é condicionada por aspectos externos tais como, temperatura, pressão parcial do vapor de água (humidade relativa) e a agitação do ar. A evaporação ocorre por processos de difusão e de convecção, sendo também condicionada pelas propriedades internas do material. Segundo Crank (1975) e Hammecker (1993) citados em Santana (2009), a difusão é um mecanismo de transferência de átomos e moléculas de um meio imóvel e afecta apenas algumas partículas. Por sua vez, conforme Gierst et al. (1968) e Hammecker (1993) citados em Santana (2009), a convecção correspondente ao transporte global de volume de matéria. A análise da evaporação consiste no estudo da difusão de um gás em outro (de vapor de água no ar); por serem duas massas de ar com concentrações distintas de vapor de água, encontra-se em desequilíbrio. As moléculas para equilibrarem o sistema deslocam-se do local de maior para a menor concentração. Este fenómeno é igualmente descrito pela primeira lei de Fick, que corresponde à difusão do vapor de água no ar puro. Salienta-se que a primeira lei de Fick requer que Salienta-seja conhecida a repartição de moléculas ou um perfil de concentração num dado instante. Por sua vez, a segunda lei de Fick descreve a repartição das moléculas de vapor de água e analisa o perfil de concentração em função da distância.
Quanto ao movimento de transferência pode-se estar perante dois casos (Santana, 2009):
meio poroso saturado apenas por uma fase líquida (água, por exemplo) – regime monofásico regido pela lei de Darcy; todos os poros participam no fenómeno de transferência ( condutividade máxima);
meio embebido por mais do que um fluido não miscível (água e ar, por exemplo) – regime polifásico regido pelas interacções entre o conjunto água-ar e a fase sólida.
Para o último caso, à medida que os poros vão ficando sem água e são preenchidos por ar, estes deixam de participar no fluxo de água e passam a ser menos as secções condutoras do que eram quando o meio estava
saturado. Salienta-se que não é possível obter informação directa sobre o estado de repartição da água no espaço poroso sendo que se avalia unicamente o fluxo.
2.7. Características relevantes para o comportamento do reboco face à água
Segundo Sousa et al. (2005), a água é considerada como o principal agente de degradação dos revestimentos ou até mesmo da construção. Associa-se a presença de água na construção à humidade que se pode encontrar na construção ou no terreno, à precipitação, condensação, humidade devida a fenómenos de higroscopicidade ou devido a causas fortuitas (Magalhães, 2002). É assim fundamental que se avaliem características físicas e químicas do comportamento dos revestimentos à acção da água, nomeadamente, susceptibilidade de crescimento de microrganismos, permeabilidade à água sob pressão, coeficiente de capilaridade, absorção de água capilar, teor de humidade higroscópico, permeabilidade ao vapor de água, teor de sais solúveis e secagem (Flores-Colen, 2009).
A avaliação das características pode ser parametrizada por quantificadores, correntemente designados indicadores de desempenho, utilizando técnicas de ensaio específicas das acções decorrentes do comportamento dos rebocos à acção da água. Na Tabela 2.6, apresentam-se os indicadores de desempenho, os métodos de determinação e a possibilidade destes serem determinados em laboratório ou in-situ apenas para as acções relacionadas com a água.
Tabela 2.6 – Métodos de determinação de indicadores de desempenho em labora tório e in-situ (Flores-Colen, 2009)
Indicadores de desempenho Métodos de determinação Em
laboratório In-situ
Porosidade
Microscópica óptica da luz polarizada;
Microscópica electrónica de varrimento (MEV); Adsorção de azoto;
Picnómetros de gases.
Temperatura superficial Termómetro infra-vermelhos
Termografia de infra-vermelhos
Humidade à superfície Humidímetro
Humidade relativa do ar e temperatura ambiente Higrómetros; Termómetros; Estação meteorológica.
Permeabilidade à água liquida Tubos de Karsten. Coeficiente de capilaridade Ensaio de capilaridade.
Índice de secagem Ensaio de secagem;
Determinado a partir da porosidade aparente. Presença de sais solúveis Fitas colorimétricas;
Kit de campo.
Permeabilidade ao vapor de
água Ensaio em provetes.
Fissuração Tubos de Karsten; Comparador de fissuras; Lupa Fissurómetro.
