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Sistema de inspecção e diagnóstico de anomalias em superfícies de betão à vista. Engenharia Civil

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Academic year: 2021

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Sistema de inspecção e diagnóstico de anomalias em

superfícies de betão à vista

Cátia Rafaela Ferreira Medeiros da Silva

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em

Engenharia Civil

Orientadores:

Professor Doutor Jorge Manuel Caliço Lopes de Brito

Professor Doutor José Dinis Silvestre

Júri

Presidente: Professor Doutor João Pedro Ramôa Ribeiro Correia

Orientador: Professor Doutor Jorge Manuel Caliço Lopes de Brito

Vogal: Professora Doutora Inês dos Santos Flores Barbosa Colen

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i RESUMO

O intuito principal da presente dissertação consiste na criação de um sistema de apoio à inspecção e diagnóstico de superfícies de betão à vista. Para a sua execução, procede-se primeiramente à identificação e classificação das anomalias e causas prováveis que propiciam o seu aparecimento e evolução. Assim, foi possível a elaboração de fichas de anomalias, que englobam sumariamente dados informativos acerca da anomalia, nomeadamente a sua denominação, descrição do fenómeno patológico, causas e consequências associadas, parâmetros de inspecção e classificação, tendo em consideração o seu nível de gravidade / urgência de reparação. Posteriormente, identificam-se e classificam-se as técnicas de diagnóstico adequadas ao sistema classificativo das anomalias apresentado, passíveis de execução in situ, cuja informação é resumida em fichas individuais de diagnóstico.

Após a referida classificação, foram elaboradas matrizes de correlação entre anomalias e causas prováveis, anomalias entre si e anomalias com técnicas de diagnóstico. Por último, apresenta-se a validação de todo o sistema proposto, a qual foi efectuada através de informações resultantes da campanha de inspecções a 110 superfícies de betão à vista, sendo igualmente realizado o seu tratamento estatístico completo.

O desenvolvimento e implementação prática do sistema de inspecção e diagnóstico de anomalias em superfícies de betão à vista, através de ferramenta informática, permitirá normalizar as inspecções inseridas em estratégias de manutenção pró-activa do tipo preditivo, de modo a que os relatórios resultantes sejam objectivos e inequívocos. Assim, possibilitará ao inspector o conhecimento do betão à vista, tecnologia subjacente e implementação de metodologias rigorosas de observação / análise e registo de anomalias que permitem uma reparação eficaz, eliminação de causas prováveis e prevenção de fenómenos patológicos semelhantes.

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ii

ABSTRACT

The main purpose of this dissertation is the creation of a support system for inspecting and diagnosing architectural concrete surfaces. To do so, first the anomalies and their probable causes are identified and classified. This makes it possible to prepare anomaly files that summarize the information on the anomaly, in particular its name, a description of the pathological phenomenon, causes and associated consequences, and inspection parameters and classification, bearing in mind the level of severity / urgency of repair. Later, the diagnosis techniques suitable for the anomaly classification system and which can be carried out onsite are identified and classified, being this information summarized in individual diagnosis files.

After classification, correlation matrices between anomalies and probable causes, inter-anomalies and between anomalies and diagnosis techniques are prepared. Finally, the entire system proposed is checked. This was carried out using the information collected in an inspection campaign of 110 architectural concrete surfaces, which received full statistical processing.

The practical development and implementation of the system for inspecting and diagnosing anomalies in architectural concrete surfaces, using a computer tool, will allow inspections that are part of proactive predictive maintenance to be standardized so that all the resulting reports are objective and unequivocal. This will provide the inspector with in-depth knowledge of architectural concrete and the underlying methodology. The implementation of strict observation/analysis measures and recording of the anomalies will make it possible to carry out effective repairs, eliminate probable causes and prevent similar pathological phenomena.

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iii AGRADECIMENTOS

Ao Professor Jorge de Brito, meu orientador científico, expresso o meu mais profundo agradecimento pelo empenho insuperável, conhecimentos transmitidos e rigor exigido ao longo desta etapa importante da minha vida académica. A sua paixão profissional é contagiante. Foi, sem dúvida, um prazer trabalhar com tão prestigiado Professor, cuja motivação, sabedoria e competência não esquecerei.

Ao Professor José Silvestre, co-orientador científico da presente dissertação, pela disponibilidade concedida em todas as situações.

Ao meu Pai, Álvaro Gaspar Medeiros da Silva, por ser o meu ídolo, o meu herói, o meu modelo a seguir, aquele de quem me orgulho de ser filha, aquele que sempre lutou por mim, acima de tudo e de todos. Pais há muitos, mas a tua capacidade, exigência, superioridade, excentricidade e incomparabilidade, faz de ti o ser humano com mais capacidade que conheço. És, indubitavelmente, o melhor Pai do mundo. Por toda a minha vida, irei sempre “derrubar as muralhas da derrota” por ti, meu querido Pai. A ti dedico esta dissertação.

À minha Avó, Maria Inácia dos Santos Medeiros da Silva, por seres especial, por tudo aquilo que és, pela tua pureza, humildade, sabedoria e fé. Por seres aquela que marcou presença em todos os momentos e se sacrificou sempre pelo meu bem-estar. Serás eternamente a minha confidente, a minha guia, o meu grande orgulho, o meu sorriso e o meu coração. Tudo isto, sem ti, jamais seria possível.

Ao meu Avô Manelinho, que não tive o prazer de conhecer, porque faleceu no ano em que nasci, e que, neste momento, estaria certamente muito orgulhoso da neta. O orgulho é mútuo, meu querido Avô.

Ao Fábio Alexandre Aldeias Coelho, pela presença permanente, pelo amor incondicional, pelo empenho incansável e pela ajuda fundamental em todos os instantes. Este foi mais um desafio que conseguimos superar, porque juntos o impossível é alcançável, o problema tem solução, a dificuldade é superada e os obstáculos são destrutíveis.

A todos os familiares, especialmente à minha Mãe, à Tia Armanda, à Tia Belinha, à minha Prima Marisa Alexandra, aos Pais do Fábio, Zezinha e João, e aos Avós Francisca e Manuel que me incentivaram a alcançar este objectivo.

Aos meus colegas e amigos que, como a Íris, me acompanharam durante o meu percurso académico.

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iv ÍNDICE GERAL RESUMO ...i ABSTRACT ... ii AGRADECIMENTOS ... iii ÍNDICE GERAL ... iv

ÍNDICE DE FIGURAS ... viii

ÍNDICE DE QUADROS ... xi

1. INTRODUÇÃO ... 1

1.1 CONSIDERAÇÕES INICIAIS ...1

1.2 ÂMBITO E JUSTIFICAÇÃO DA DISSERTAÇÃO ...2

1.3. TRABALHOS REALIZADOS NO ÂMBITO DA DISSERTAÇÃO ...3

1.4. OBJECTIVOS E METODOLOGIA DA DISSERTAÇÃO ...4

1.5. ORGANIZAÇÃO DA DISSERTAÇÃO ...5 2. TECNOLOGIA ... 7 2.1 INTRODUÇÃO ...7 2.2 POTENCIAL ESTÉTICO ...7 2.2.1 Coloração ... 7 2.2.2 Forma ... 9 2.2.3 Textura ... 10 2.2.3.1 Acabamentos superficiais ... 11 2.3 PROCESSO CONSTRUTIVO ... 12 2.3.1 Materiais constituintes ... 12 2.3.1.1 Ligante ... 13 2.3.1.2 Adições... 13 2.3.1.3 Agregados ... 14 2.3.1.4 Água de amassadura ... 14 2.3.1.5 Pigmentos ... 15 2.3.1.6 Adjuvantes ... 16 2.3.1.7 Armadura ... 16 2.3.2 Cofragem ... 18 2.3.2.1 Agente descofrante ... 19

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v 2.3.3 Betonagem ... 20 2.3.3.1 Compactação ... 21 2.3.3.2 Cura e descofragem ... 22 2.4 SÍNTESE DO CAPÍTULO ... 22 3. PATOLOGIA ... 25 3.1 INTRODUÇÃO ... 25

3.2 SISTEMA CLASSIFICATIVO DAS ANOMALIAS ... 25

3.2.1 Designação das anomalias ... 25

3.2.2 Caracterização das anomalias ... 26

3.2.2.1 A-E Anomalias estéticas ... 26

3.2.2.2 A-M Anomalias mecânicas ... 34

3.2.2.3 A-C. Anomalias construtivas / geométricas ... 37

3.3 SISTEMA CLASSIFICATIVO DAS CAUSAS PROVÁVEIS ... 41

3.3.1 Erros de projecto (C-P.) ... 43

3.3.2 Erros de execução (C-E.) ... 44

3.3.3. Acções ambientais (C-A.) ... 45

3.3.4 Acções mecânicas (C-M.) ... 46

3.3.5 Agentes agressivos (C-G.) ... 46

3.3.6 Utilização e manutenção (C-U.)... 47

3.4 MATRIZES DE CORRELAÇÃO ... 48

3.4.1 Introdução... 48

3.4.2 Matriz de correlação anomalias - causas prováveis ... 48

3.4.3 Matriz de correlação inter-anomalias ... 51

3.5 FICHAS DE ANOMALIAS ... 53

3.6 SÍNTESE DO CAPÍTULO ... 55

4. DIAGNÓSTICO ... 57

4.1 INTRODUÇÃO ... 57

4.2 SISTEMA CLASSIFICATIVO DOS MÉTODOS DE DIAGNÓSTICO ... 57

4.2.1 Designação dos métodos de diagnóstico ... 57

4.2.2 Caracterização dos métodos de diagnóstico ... 59

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vi 4.2.2.2 D-A Acústicos ... 64 4.2.2.3 D-T Termo-higrométricos ... 65 4.2.2.4 D-M Magnéticos / electroquímicos ... 67 4.3 MATRIZ DE CORRELAÇÃO ... 69 4.3.1 Introdução... 69

4.3.2 Matriz de correlação anomalias - métodos de diagnóstico ... 69

4.4 FICHAS DE ENSAIO ... 71

4.5 SÍNTESE DO CAPÍTULO ... 72

5. VALIDAÇÃO DO SISTEMA E ANÁLISE ESTATÍSTICA ... 75

5.1 INTRODUÇÃO ... 75

5.2 PLANO DE INSPECÇÕES ... 75

5.2.1 Mapeamento das anomalias ... 78

5.2.2 Fichas de inspecção ... 78

5.2.3 Fichas de validação ... 80

5.3 VALIDAÇÃO DO SISTEMA CLASSIFICATIVO ... 84

5.3.1 Validação do sistema classificativo das anomalias ... 84

5.3.2 Validação do sistema classificativo das causas prováveis ... 85

5.3.3 Validação do sistema classificativo dos métodos de diagnóstico ... 90

5.4 VALIDAÇÃO DAS MATRIZES DE CORRELAÇÃO ... 92

5.4.1 Matriz de correlação anomalias - causas prováveis ... 92

5.4.2 Matriz de correlação inter-anomalias ... 99

5.4.3 Matriz de correlação anomalias-métodos de diagnóstico ... 101

5.5 ANÁLISE ESTATÍSTICA ... 102

5.5.1 Frequência observadas das anomalias ... 103

5.5.2 Frequência observada das causas prováveis ... 109

5.5.3 Frequência observada dos métodos de diagnóstico ... 120

5.6 SÍNTESE DO CAPÍTULO ... 123

6. CONCLUSÃO E PERSPECTIVAS DE DESENVOLVIMENTOS FUTUROS ... 127

6.1 CONSIDERAÇÕES FINAIS ... 127

6.2. CONCLUSÕES GERAIS ... 127

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vii

BIBLIOGRAFIA ... 131

ANEXOS

ANEXO 3.I - Fichas de anomalias ... A3.I.1 ANEXO 4.I - Fichas de ensaios ... A4.I.1 ANEXO 5.Ia - Zonamento térmico ... A5.I.1 ANEXO 5.Ib - Zonamento do território em termos da acção do vento ... A5.I.3 ANEXO 5.Ic - Classes de exposição ambiental ... A5.I.5 ANEXO 5.II - Tabela com identificação dos edifícios inspeccionados e suas características ... A5.II.1 ANEXO 5.III - Tabela completa de comparação entre as matrizes de correlação entre as

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viii

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 2.1 - Exemplo de edifício em betão branco ...8

Figura 2.2 - Exemplo de edifício em betão cinzento ...8

Figura 2.3 - Exemplo de edifício com diferentes formas ...9

Figura 2.4 - Superfície em alto-relevo, conseguido através de molde ... 10

Figura 2.5 - Cofragem com cordas e respectiva superfície final ... 11

Figura 2.6 - Acabamento natural (à esquerda), polido (ao centro) e com relevo por moldagem (à direita) ... 12

Figura 2.7 - Agregado grosso para betão à vista ... 14

Figura 2.8 - Exemplos de pigmentos para betão ... 15

Figura 2.9 - Armaduras com oxidação (à esquerda) e armaduras em bom estado (à direita) ... 17

Figura 2.10 - Zona excessivamente armada ... 17

Figura 2.11 - Espaçadores em PVC ... 18

Figura 2.12 - Tige vista pelo interior da cofragem (à esquerda) e zona de aperto da tige (à direita) ... 19

Figura 2.13 - Ensaio do cone de Abrams ... 20

Figura 2.14 - Processo de vibração ... 21

Figura 3.1 - Manchas de diferentes tonalidades numa superfície de betão à vista ... 27

Figura 3.2 - Manchas de corrosão ... 28

Figura 3.3 - Mancha de hidratação / humidade ... 29

Figura 3.4 - Fachada com sujidade uniforme ... 29

Figura 3.5 - Manchas de sujidade diferencial ... 30

Figura 3.6 - Eflorescências ... 30

Figura 3.7 - Colonização biológica ... 31

Figura 3.8 - Desgaste numa superfície de betão à vista ... 32

Figura 3.9 - Bolhas de pele ... 32

Figura 3.10 - Graffiti em superfície de betão à vista ... 33

Figura 3.11 - Fissuração mapeada ... 34

Figura 3.12 - Fissuração direccionada ... 35

Figura 3.13 - Desagregação ... 36

Figura 3.14 - Descasque ... 36

Figura 3.15 - Defeitos de planeza entre painéis de betão à vista de uma fachada ... 37

Figura 3.16 - Ninhos de agregados / chochos ... 38

Figura 3.17 - Marcas de tiges ... 39

Figura 3.18 - Esbabaçado ... 39

Figura 3.19 - Crosta ... 40

Figura 3.20 - Incrustações de cofragem ... 40

Figura 3.21 - Exemplo de superfície vertical sem capeamento de remate ... 43

Figura 3.22 - Exemplos de cofragem deficiente / com excesso de utilização... 44

Figura 3.23 - Partículas susceptíveis de serem transportadas ... 45

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ix

Figura 3.25 - Corrosão / expansão da armadura ... 46

Figura 3.26 - Exemplos de acções de reparação deficientemente executadas ... 47

Figura 4.1 - Binóculos (à esquerda), máquina fotográfica (ao centro) e bússola (à direita) ... 60

Figura 4.2 - Fita métrica (à esquerda) e escova de nylon (à direita) ... 60

Figura 4.3 - Régua de nível (à esquerda) e nível laser (à direita) ... 60

Figura 4.4 - Fissurómetro ... 61

Figura 4.5 - Fissurómetros para deslocamentos perpendiculares (à esquerda) e para cantos (à direita). ... 61

Figura 4.6 - Comparador de fissuras (à esquerda) e medidor óptico de fissuras (à direita)... 62

Figura 4.7 - Tiras colorimétricas ... 63

Figura 4.8 - Testemunho ... 63

Figura 4.9 - Martelo de borracha ... 64

Figura 4.10 - Termo-higrómetro portátil ... 65

Figura 4.11 - Câmara termográfica (PCE, 2015) ... 66

Figura 4.12 - Initial surface absorption test ... 67

Figura 4.13 - Magnetómetro (à esquerda) e exemplo de aplicação (à direita) ... 68

Figura 4.14 - Esquema de funcionamento da meia-célula galvânica ... 68

Figura 5.1 - Distribuição geográfica da amostra inspeccionada...76

Figura 5.2 - Frequência absoluta e relativa das anomalias identificadas nas 110 inspecções ... 85

Figura 5.3 - Frequência absoluta e relativa das causas do grupo C-P Erros de projecto nas 371 anomalias identificadas ... 86

Figura 5.4 - Frequência absoluta e relativa das causas do grupo C-E Erros de execução nas 371 anomalias identificadas ... 87

Figura 5.5 - Frequência absoluta e relativa das causas do grupo C-A Acções ambientais nas 371 anomalias identificadas ... 88

Figura 5.46 - Frequência absoluta e relativa das causas do grupo C-P Acções mecânicas nas 371 anomalias identificadas ... 88

Figura 5.7 - Frequência absoluta e relativa das causas do grupo C-G Agentes agressivos nas 371 anomalias identificadas ... 89

Figura 5.8 - Frequência absoluta e relativa das causas do grupo C-U Utilização e manutenção nas 371 anomalias identificadas ... 90

Figura 5.9 - Frequência absoluta e relativa dos métodos de diagnóstico indicados para as 371 anomalias identificadas ... 90

Figura 5.10 - Frequência absoluta de idades dos edifícios inspeccionados ... 103

Figura 5.11 - Contribuição relativa de cada grupo de anomalias na amostra total inspeccionada ... 103

Figura 5.12 - Contribuição relativa de cada anomalia na amostra total inspeccionada ... 104

Figura 5.13 - Frequência relativa de cada anomalia num dado período no respectivo número total de superfícies ... 105

Figura 5.14 - Frequência relativa de cada grupo de anomalias num dado período no total de superfícies inspeccionadas ... 106

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x

Figura 5.15 - Nível de gravidade estimado para cada tipo de anomalia ... 107 Figura 5.16 - Média ponderada de área de superfície afectada por cada anomalia ... 108 Figura 5.17 - Contribuição de cada grupo de causas para ocorrência das 371 anomalias

identificadas.. ... 109 Figura 5.18 - Contribuição das causas nos casos de ocorrência da anomalia A-E1 Manchas ... 110 Figura 5.19 - Contribuição das causas nos casos de ocorrência da anomalia A-E2 Eflorescência ... 111 Figura 5.20 - Contribuição das causas nos casos de ocorrência da anomalia A-E3 Colonização biológica ... 112 Figura 5.21 - Contribuição das causas nos casos de ocorrência da anomalia A-E4 Desgaste /

erosão... ... 112 Figura 5.22 - Contribuição das causas nos casos de ocorrência da anomalia A-E5 Bolhas de pele . 113 Figura 5.23 - Contribuição das causas nos casos de ocorrência da anomalia A-E6 Graffiti ... 114 Figura 5.24 - Contribuição das causas nos casos de ocorrência da anomalia A-M1 Fissuração

mapeada ... 114 Figura 5.25 - Contribuição das causas nos casos de ocorrência da anomalia A-M2 Fissuração

direccionada ... 115 Figura 5.26 - Contribuição das causas nos casos de ocorrência da anomalia A-M3 Desagregação . 116 Figura 5.27 - Contribuição das causas nos casos de ocorrência da anomalia A-M4 Descasque ... 116 Figura 5.28 - Contribuição das causas nos casos de ocorrência da anomalia A-C1 Defeitos de

planeza ... 117 Figura 5.29 - Contribuição das causas nos casos de ocorrência da anomalia A-C2 Ninhos de

agregados / chochos ... 117 Figura 5.30 - Contribuição das causas nos casos de ocorrência da anomalia A-C3 Marcas de tiges118 Figura 5.31 - Contribuição das causas nos casos de ocorrência da anomalia A-C4 Esbabaçado ... 119 Figura 5.32 - Contribuição das causas nos casos de ocorrência da anomalia A-C5 Crostas ... 119 Figura 5.33 - Contribuição das causas nos casos de ocorrência da anomalia A-C6 Incrustações de cofragem ... 120 Figura 5.34 - Frequência relativa dos métodos de diagnóstico para cada anomalia do grupo A-E Estéticas ... 121 Figura 5.35 - Frequência relativa dos métodos de diagnóstico para cada anomalia do grupo A-M Mecânicas ... 122

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xi

ÍNDICE DE QUADROS Quadro 3.1 - Sistema de classificação de anomalias em superfícies de betão à vista ... 26

Quadro 3.2 - Sistema classificativo das causas das anomalias em superfícies de betão à vista ... 42

Quadro 3.3 - Matriz de correlação anomalias - causas prováveis ... 49

Quadro 3.4 - Matriz de correlação inter-anomalias ... 51

Quadro 3.5 - Matriz de correlação percentual inter-anomalias ... 52

Quadro 4.1 - Sistema de classificação de métodos de diagnóstico em superfícies de betão à vista...58

Quadro 4.2 - Interpretação das medições de potencial, de acordo com ASTM C 876:91 ... 69

Quadro 5.1 - Identificação e caracterização do programa de inspecções ... 76

Quadro 5.2 - Ficha de inspecção número 01 ... 79

Quadro 5.3 - Ficha de validação número 001 ... 81

Quadro 5.4 - Frequências absoluta e relativa (ponderada pelas áreas) das superfícies de betão à vista inspeccionadas ... 84

Quadro 5.5 - Comparação entre as matrizes de correlação entre as anomalias e as causas prováveis (teórica e na amostra) ... 93

Quadro 5.6 - Análise, com base na amostra, dos casos de discrepância com a matriz de correlação teórica entre anomalias e causas prováveis (Grau de correlação teórico - Ct; Grau de correlação na amostra - Ca) ... 95

Quadro 5.7 - Comparação entre as matrizes de correlação inter-anomalias (teórica e na amostra) 100 Quadro 5.8 - Comparação das matrizes de anomalias - métodos de diagnóstico (teórica e na amostra) ... 101

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1 1. INTRODUÇÃO

1.1 CONSIDERAÇÕES INICIAIS

O betão, com as suas características intrínsecas, constitui-se como um importante material utilizado pelo Homem que deixa a sua marca na história da civilização, sendo um elemento notável da arquitectura mundial.

O betão armado surgiu, por invenção de Lambot, em 1848, e intervenção de Auguste Perret, em 1898, o qual formulou a sua doutrina arquitectónica baseada na ideia de que o betão armado possui uma qualidade estética própria, tornando-se crucial para a busca de novas formas das edificações, associadas à modernização das necessidades sociais e substituição dos materiais tradicionais, o que constituiu um marco na construção do século XX.

O incremento do nível de conhecimentos científicos, o progresso das civilizações e a própria evolução do mundo geraram mudanças ao nível da procura do betão como material construtivo. Assim, após a Segunda Grande Guerra, assistiu-se à afirmação da exploração do betão à vista como solução arquitectónica de inegável importância (Appleton, 2005; Ferreira, 1972).

A contínua evolução tecnológica proporcionou meios capazes de fabricar betão com uma composição suficientemente regular e uniforme, de forma a que a sua superfície fosse a expressão visível da homogeneidade da sua textura (Moreira, 1991). O betão à vista difere do betão estrutural, sobretudo pelo facto de a aparência e cor das suas superfícies expostas se sobreporem em termos de importância à resistência do próprio material (Peurifoy e Oberlender, 2011). Toda a utilização do betão com as suas superfícies visíveis, sem recobrimento de qualquer material aplicado após a descofragem, com excepção de tintas e vernizes, exige um conhecimento detalhado da sua composição e o domínio correcto das técnicas de produção e aplicação.

Actualmente, o betão à vista tem sido amplamente utilizado em projectos de arquitectura moderna, especialmente pela crescente evolução associada às suas formas, texturas e cores. Uma superfície de betão à vista requer coloração homogénea, sem manchas, com elevada compacidade, opacidade apreciável e uma correcta distribuição granulométrica, de forma a obter os efeitos de conjugação matriz-agregado desejados e, por conseguinte, uma superfície de betão à vista isenta de anomalias (Nunes, 2003).

Tendo em consideração as acções ambientais, mecânicas e agentes agressivos, nem sempre é possível manter constante a aparência de uma superfície de betão à vista ao longo do tempo. Assim, um correcto e atempado diagnóstico das anomalias presentes nestas superfícies e respectivas causas associadas permite delinear estratégias que preservam / recuperam a sua aparência estética. Deste modo, realizou-se o presente trabalho de investigação, acreditando que o conhecimento das características e tecnologia construtiva relativas às superfícies de betão à vista, bem como a implementação de metodologias precisas de observação, registo, análise de anomalias e causas

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prováveis associadas, possibilitam a sua reparação e a prevenção de processos patológicos semelhantes (Silvestre, 2005).

1.2 ÂMBITO E JUSTIFICAÇÃO DA DISSERTAÇÃO

O tema “Sistema de Inspecção e Diagnóstico de Anomalias em Superfícies de Betão à Vista” insere-se no âmbito do Mestrado Integrado em Engenharia Civil, do Instituto Superior Técnico, em Lisboa, e enquadra-se na área da Construção, nomeadamente nos sistemas de inspecção e diagnóstico de elementos da construção, análise da patologia da construção, bem como na definição de regras de boa concepção, execução e utilização de superfícies verticais de betão à vista.

Importa referir que, para a elaboração da presente dissertação, se considera betão à vista qualquer betão, de compactação normal ou auto-compactável, cujas superfícies vistas não são revestidas por qualquer material aplicado após a descofragem, com excepção de tintas e vernizes. De uma forma geral, na abordagem dos conteúdos envolvidos, em termos de identificação da patologia de betão à vista, será focada apenas a vertente arquitectónica, sem que a integridade estrutural do elemento seja analisada.

Silvestre (2005) pretendia “construir ferramentas de apoio à inspecção de outros elementos não estruturais existentes na envolvente dos edifícios e, no passo seguinte, alargar o âmbito do estudo a todos os elementos da construção (estruturais e não estruturais) com uma metodologia idêntica à que foi apresentada nesta dissertação, de forma a permitir a construção do sistema de gestão do edificado”, como desenvolvimento futuro, o que constitui um motivo justificativo importante para a elaboração da presente dissertação. Desta forma, o presente trabalho de investigação é justificado pela necessidade de sistematizar e correlacionar as anomalias possíveis e respectivas causas, através da criação de um sistema de inspecção e diagnóstico eficiente.

De igual modo, o sucesso da execução de superfícies de betão à vista requer elevados níveis de experiência e cuidados, bem como cooperação positiva entre partes envolvidas. Assim, a concepção do projecto, a sua execução e utilização determinam a aparência global da superfície de betão à vista, durante o seu ciclo de vida (Kai e Guohui, 2011). Contudo, verifica-se que o desenvolvimento e aplicação do betão à vista, devido à evolução de tendências arquitectónicas (natureza estética), factores de ordem económica e/ou planeamento construtivo, não têm sido adequadamente acompanhados pelos intervenientes directos no processo construtivo, resultando cada vez mais em fenómenos patológicos complexos (Moreira, 1991).

Além disso, sendo os custos de utilização e manutenção fortemente dependentes da qualidade do projecto e da sua execução construtiva, é fundamental que as referidas fases sejam adequadas, para possibilitarem a redução dos custos pós-construtivos. Assim, torna-se urgente a criação e divulgação de ferramentas adequadas à execução de uma estratégia de manutenção de superfícies de betão à vista, cuja implementação só será possível através da criação de um sistema de inspecção (a partir da recolha de dados in situ) e classificação de anomalias detectadas nas inspecções efectuadas, bem

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como de todos os factores que contribuem para o seu diagnóstico e reparação, de modo a normalizar os relatórios obtidos.

Deste modo, e tendo em consideração a complexidade e extensão do sistema de apoio à inspecção e diagnóstico de superfícies de betão à vista, foi desenvolvida outra, paralelamente à presente dissertação, intitulada “Tecnologia e reabilitação de superfícies de betão à vista” (Coelho, 2015), que possibilita um conhecimento mais pormenorizado acerca da tecnologia inerente às superfícies de betão à vista e respectiva reabilitação. Esta última tem por base as anomalias e causas associadas que serão objecto de estudo da presente dissertação. Desta forma, conjuntamente, é possível proceder a uma inspecção, diagnóstico e reparação, expeditos e eficazes, das anomalias presentes neste tipo de superfícies.

1.3. TRABALHOS REALIZADOS NO ÂMBITO DA DISSERTAÇÃO

No âmbito da presente dissertação, foram tidos como referência os seguintes trabalhos desenvolvidos:

 Brito, J. (1987). “Patologia de Estruturas de Betão - Degradação, Avaliação e Previsão da Vida Útil", Dissertação de Mestrado em Engenharia Civil, Instituto Superior Técnico, Lisboa;

 Brito, J. (1992). “Desenvolvimento de um Sistema de Gestão de Obras de Arte em Betão”, Tese de Doutoramento em Engenharia Civil, Instituto Superior Técnico, Lisboa;

 Nunes, Álvaro (2013). “Manual de Controlo de Qualidade para Betão à Vista”, Dissertação de Mestrado em Engenharia Civil, Instituto Superior Técnico, Lisboa;

 Coelho, Fábio (2015). “Tecnologia e Reabilitação de Superfícies de Betão à Vista”, Dissertação de Mestrado em Engenharia Civil, Instituto Superior Técnico, Lisboa.

Com o intuito de normalizar e sistematizar metodologias de investigação na dissertação, recorreu-se aos seguintes trabalhos de investigação, realizados no Instituto Superior Técnico:

 Walter, Ana (2002). “Sistema de Classificação para a Inspecção de Impermeabilizações de Coberturas em Terraço”, Dissertação de Mestrado em Construção, Instituto Superior Técnico, Lisboa;

 Silvestre, José (2005). “Sistema de Apoio à Inspecção e Diagnóstico de Anomalias em Revestimentos Cerâmicos Aderentes”, Dissertação de Mestrado em Construção, Instituto Superior Técnico, Lisboa;

 Garcia, João (2006). “Sistema de Inspecção e Diagnóstico de Revestimentos Epóxidos em Pisos Industriais”, Dissertação de Mestrado em Construção, Instituto Superior Técnico, Lisboa;

 Delgado, Anabela (2008). “Sistema de Apoio à Inspecção e Diagnóstico de Revestimentos de Pisos Lenhosos”, Dissertação de Mestrado em Construção, Instituto Superior Técnico, Lisboa;

 Neto, Natália (2008). “Sistema de Apoio à Inspecção e Diagnóstico de Anomalias em Revestimentos em Pedra Natural”, Dissertação de Mestrado em Construção, Instituto Superior Técnico, Lisboa;

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 Pereira, Ana (2008). “Sistema de Inspecção e Diagnóstico de Estuques Correntes em Paramentos Interiores”, Dissertação de Mestrado em Engenharia Civil, Instituto Superior Técnico, Lisboa;

 Gaião, Carlos. (2008). “Sistema de Apoio à Inspecção e Diagnóstico de Anomalias em Paredes de Placas de Gesso Laminado”, Dissertação de Mestrado em Construção, Instituto Superior Técnico, Lisboa;

 Garcéz, Nuno (2009). “Sistema de inspecção e diagnóstico de revestimentos exteriores de coberturas inclinadas”, Dissertação de Mestrado em Engenharia Civil, Instituto Superior Técnico, Lisboa;

 Amaro, Bárbara (2011). “Sistemas de inspecção e diagnóstico de ETICS em paredes”, Dissertação de Mestrado em Engenharia Civil, Instituto Superior Técnico, Lisboa;

 Pires, Rita (2011). “Sistema de Inspecção, Diagnóstico e Reabilitação de Revestimentos por Pintura em Fachadas Rebocadas”, Dissertação de Mestrado em Engenharia Civil, Instituto Superior Técnico, Lisboa;

 Sá, João (2011). “Sistema de Inspecção Diagnóstico de Rebocos em Paredes”, Dissertação de Mestrado em Engenharia Civil, Instituto Superior Técnico, Lisboa;

 Santos, Alberto (2012). “Sistema de Inspecção e Diagnóstico de Caixilharias”, Dissertação de Mestrado em Engenharia Civil, Instituto Superior Técnico, Lisboa.

1.4. OBJECTIVOS E METODOLOGIA DA DISSERTAÇÃO

A presente dissertação incide em importantes objectivos orientadores, com o intuito de apresentar um sistema de inspecção e diagnóstico de superfícies de betão à vista eficaz e expedito.

Deste modo, é de salientar a importância da enumeração e caracterização da patologia frequente das superfícies de betão à vista, salientando o tipo de anomalia em questão, bem como as respectivas causas possíveis.

O diagnóstico exacto das superfícies de betão à vista é igualmente necessário, na medida em que o levantamento cuidado das ocorrências patológicas, através da análise e observação de casos concretos, constitui uma parte importante do estudo científico que permite desenvolver a capacidade de observação e senso crítico.

De igual forma, como objectivo último, pretende-se proceder à validação do sistema. Assim, foi executada uma série de inspecções in situ a 110 superfícies verticais de betão à vista, que permitiu validar o sistema classificativo das ocorrências patológicas nas referidas superfícies, o qual inclui as anomalias, as suas causas, técnicas de diagnóstico e matrizes de correlação entre estas últimas entidades e as anomalias. As referidas inspecções possibilitam, após tratamento dos dados recolhidos, estatísticas fiáveis, através das quais é possível obter conclusões objectivas.

A presente dissertação decorreu recorrendo a duas formas de investigação, nomeadamente pesquisa bibliográfica e trabalho de campo, por vezes, de realização simultânea.

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O levantamento bibliográfico corresponde ao início dos trabalhos e consiste na pesquisa de documentação e literatura técnica subordinada ao tema “Sistema de Inspecção e Diagnóstico de Anomalias em Superfícies de Betão à Vista”. Assim, através da recolha de informação nacional e estrangeira, nomeadamente teses, livros, actas de congressos, revistas internacionais, artigos científicos, e outros, é possível a execução do sistema teórico de apoio à inspecção e diagnóstico de superfícies de betão à vista.

O trabalho de campo baseia-se na realização de uma série de inspecções a edifícios, com o intuito de recolher dados relativos a situações anómalas e causas prováveis associadas em superfícies de betão à vista, de modo a ser possível obter o maior número possível de dados para posterior tratamento estatístico e, desta forma, validar o sistema teórico proposto.

Tendo em consideração a dificuldade de realização de um processo de diagnóstico correcto ao longo do ciclo de vida de um edifício e a complexidade existente no estabelecimento de relações biunívocas entre as anomalias e respectivas causas, bem como a problemática associada à reconstrução da fase de execução do edifício, a técnica de diagnóstico mais eficaz corresponde à observação sistemática dos elementos e suas manifestações patológicas. Assim, fica patente um intuito importante da presente dissertação, que consiste na criação de um sistema de apoio à inspecção das superfícies de betão à vista e diagnóstico das respectivas anomalias, de forma a ser possível superar as dificuldades existentes.

1.5. ORGANIZAÇÃO DA DISSERTAÇÃO

A estrutura da dissertação em questão consiste na elaboração de seis capítulos, cujo conteúdo se descreve de seguida.

No primeiro capítulo, introduz-se a temática da dissertação de uma forma generalizada, descrevendo sinteticamente o conceito de betão à vista e sua evolução. Abordam-se ainda as razões e objectivos do tema escolhido, fazendo-se referência aos trabalhos já realizados neste âmbito e descrevendo-se a metodologia e estrutura da dissertação adoptadas.

No segundo capítulo, faz-se uma breve descrição da tecnologia associada ao betão à vista, nomeadamente quanto à sua tipologia, tipos de materiais utilizados e exigências funcionais.

No terceiro capítulo, é proposto um sistema classificativo das anomalias, tendo como base a literatura consultada, no qual se identifica e descreve as anomalias que se verificam visualmente em estruturas de betão à vista. Neste capítulo, além de serem elaboradas as fichas de anomalias, é ainda apresentado um sistema classificativo das causas mais prováveis de cada anomalia (directas ou indirectas) e são construídas as seguintes matrizes de correlação:

 matriz de correlação anomalias - causas mais prováveis, onde se discriminam as causas que geralmente estão na origem da ocorrência das anomalias, classificando as relações através de índices de correlação;

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 matriz de correlação inter-anomalias, onde se discriminam as relações de anomalias entre si, baseadas na matriz anterior, e que traduz as relações em percentagem que quantificam a probabilidade das variáveis em questão estarem efectivamente relacionadas.

A informação relativa a cada anomalia encontra-se resumida em fichas de anomalia individuais, as quais se apresentam no Anexo 3.I.

O quarto capítulo incide sobre as técnicas de diagnóstico a recomendar. Tal como no capítulo anterior, elabora-se e justifica-se uma lista classificativa de ensaios ou instrumentos passíveis de realizar um correcto diagnóstico das anomalias verificadas em betão à vista. No desenvolvimento do capítulo, descrevem-se os ensaios in situ a realizar e equipamentos a utilizar. Adicionalmente, são elaboradas fichas de técnicas de diagnóstico e é criada uma terceira matriz de correlação (anomalias - técnicas de diagnóstico) que permite uma maior eficiência na execução destes trabalhos. As fichas de caracterização de cada método de diagnóstico são apresentadas no Anexo 4.I.

O quinto capítulo representa o resultado das inspecções efectuadas às superfícies de betão à vista, durante a realização do trabalho de campo, tendo como objectivo a validação e calibração do sistema classificativo de anomalias. De igual modo, apresenta-se um tratamento estatístico dos valores obtidos que permite formar e confirmar conclusões, no âmbito do tema investigado. Em anexo, encontra-se a listagem de edifícios inspeccionados (Anexo 5.II), bem como a validação completa da matriz de correlação anomalias - causas prováveis (Anexo 5.III).

O capítulo final da dissertação consiste na consolidação dos conhecimentos desenvolvidos ao longo do documento e nas conclusões finais. Indicam-se ainda desenvolvimentos futuros no domínio da temática abordada.

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7 2. TECNOLOGIA

2.1 INTRODUÇÃO

O conhecimento da tecnologia associada às superfícies de betão à vista contribui para a concepção de um sistema de inspecção e diagnóstico eficiente. Assim, o presente capítulo surge como um complemento do tema central da dissertação que, apesar de não ser desenvolvido exaustivamente, auxilia a compreensão dos aspectos relacionados com as referidas superfícies.

Deste modo, é primeiramente analisado o potencial estético que as superfícies de betão à vista apresentam, nomeadamente em termos da forma, textura e coloração que as caracteriza. Posteriormente, é abordado de forma simples o respectivo processo construtivo, indicando fundamentalmente os materiais utilizados, cofragens adequadas e processo de betonagem recomendado. Por último, com o intuito de garantir a execução de uma superfície final esteticamente satisfatória e com desempenho apropriado, foi igualmente tratada, ao longo dos referidos assuntos, a questão da qualidade na fase de execução, de modo a ser possível evitar o surgimento de manifestações patológicas indesejáveis.

2.2 POTENCIAL ESTÉTICO

O betão à vista beneficiou grandemente com a contínua evolução tecnológica, a qual proporcionou meios capazes de fabricar betão com uma composição suficientemente regular e uniforme, de modo a que a sua superfície fosse a expressão visível da homogeneidade da sua textura (Moreira, 1991). Toda a utilização do betão com as suas superfícies visíveis, sem recobrimento de qualquer material aplicado após a descofragem, com excepção de tintas e vernizes, exige um conhecimento detalhado da sua composição e domínio correcto das técnicas de produção e aplicação.

Assim, tendo em consideração a forte componente estética associada ao betão à vista, é fundamental um conhecimento adequado da respectiva tecnologia de execução, como meio de evitar / controlar problemas patológicos, bem como permitir uma integridade estrutural e durabilidade adequadas. A propósito de betão à vista, Nawy (2008) define-o como um material permanentemente exposto, merecendo, por isso, especial importância a sua aparência, à qual está associada um padrão específico de uniformidade, detalhes superficiais, cor e textura. Deste modo, considerando a grande versatilidade do betão à vista e a sua capacidade plástica de adaptabilidade a qualquer molde, aliadas à sua aparência estética, verifica-se que este permite obter, quando devidamente explorado, uma superfície final com qualquer acabamento idealizado (Nunes, 2003).

2.2.1 Coloração

Uma determinada superfície de betão à vista pode apresentar colorações distintas, dependendo do seu ligante, agregados, pigmentos, fíleres e cofragem utilizada (Nunes, 2013).

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O betão cinzento, composto por cimento Portland, é comummente usado na construção corrente. Por oposição, o betão branco (Figura 2.1) possui na sua constituição cimento branco que inicialmente era apenas aplicado no fabrico de argamassas e cimentos-cola. Relativamente ao betão colorido, verifica-se que a sua obtenção resulta fundamentalmente da adição de pigmentos inorgânicos à mistura.

Figura 2.1 - Exemplo de edifício em betão branco

Verifica-se que, para uma determinada superfície, a utilização de betão com ligante de cor cinzenta (Figura 2.2) é mais vulnerável aos agentes de degradação da sua coloração original, nomeadamente factores ambientais, ciclo de cura e quantidade de água (Moreira, 1991). Assim, considerando a importância estética que a coloração possui em qualquer superfície de betão à vista, recorre-se frequentemente a um processo de pigmentação, o qual, além de acessível, possibilita a obtenção de uma grande diversidade de tonalidades (Nunes, 2003).

Figura 2.2 - Exemplo de edifício em betão cinzento

Além disso, a selecção adequada do tipo de agregado fino utilizado constitui uma escolha relevante no processo de coloração do betão, sobretudo no caso de o acabamento pretendido consistir na exposição de agregados (CCAA T57, 2006). Por outro lado, com o intuito de promover uma maior facilidade de dispersão do pigmento na mistura, maximizar a sua intensidade e uniformidade da cor resultante, podem ser incorporados plastificantes (Peurifoy e Oberlender, 2011).

Tendo em consideração que, segundo Nunes (2013), a quantidade de pigmento utilizada depende intrinsecamente da cor idealizada, sendo dependente de um processo de calibração, então a diferentes quantidades de pigmento correspondem intensidades de cor distintas. De acordo com CCAA T57 (2006), verifica-se a existência de um ponto de saturação a partir do qual a adição de pigmento não produz qualquer efeito adicional de coloração.

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Importa salientar que o cimento cinzento, por oposição ao branco, se encontra associado a superfícies de betão à vista caracterizadas por cores menos intensas (PCI, 2007). Assim, betões de coloração mais clara privilegiam a utilização de ligante branco, contrariamente à concepção de superfícies de cor escura, cuja escolha do cimento não possui igual relevância. De igual modo, verifica-se a necessidade de monitorização da relação água / cimento, em virtude de ser relevante na ocorrência de variações de cor na superfície de betão à vista (Nawy, 2008).

Relativamente à utilização de fíleres, com o intuito de conferir coloração ao betão, devem ser tidas em consideração potenciais diminuições na sua resistência, bem como alterações na cor final, a qual dificilmente será tão intensa, comparativamente com o caso de se recorrer à utilização de pigmentos (Inácio, 2005). Por último, importa referir a importância de efectuar uma selecção cuidada dos agregados grossos, de modo a ser possível evitar diferenças significativas entre as suas cores e a respectiva matriz, particularmente se o objectivo consistir na sua exposição (CCAA T57, 2006; Nawy, 2008).

Assim, verifica-se que a importância de uma coloração homogénea em determinada superfície de betão à vista é fundamental na sua aparência estética geral, correspondendo assim ao primeiro impacte visual que esta transmite. Neste sentido, os inúmeros avanços verificados ao nível do betão à vista, nomeadamente em termos da vasta gama de cores disponíveis e afinação cromática, têm permitido a obtenção de superfícies finais com qualquer cor idealizada.

2.2.2 Forma

Com os presentes avanços tecnológicos ao nível do betão à vista, é possível executar elementos e superfícies com praticamente qualquer forma idealizada (Figura 2.3). Esta versatilidade está estreitamente relacionada com a capacidade do betão fresco adquirir qualquer forma do molde (cofragem), permitindo consequentemente atingir diferentes tipos de acabamento, exclusivamente através do seu processo de cura.

Figura 2.3 - Exemplo de edifício com diferentes formas

A aparência estética de uma determinada superfície de betão à vista e respectiva manutenção contínua encontram-se associadas à sua forma / configuração, no que se refere à exposição a agentes agressivos e poluentes. Assim, zonas com protecção reduzida, sujeitas a escorrências e com acabamento superficial rugoso, são consideradas mais susceptíveis a alterações estéticas, em

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virtude de se verificar uma maior exposição aos referidos agentes e consequente acumulação de sujidade, causadora de problemas patológicos esteticamente indesejáveis.

Deste modo, a evolução verificada nos sistemas de cofragem merece especial relevância, na medida em que possibilitou o desenvolvimento de formas ousadas, de elementos esbeltos e inovadores, bem como de superfícies progressivamente mais diferenciadas. A cofragem é um elemento fundamental em qualquer obra de betão, devendo ser concebida e fabricada com base nos requisitos específicos de cada projecto (Peurifoy e Oberlender, 2011). Sendo a qualidade do betão à vista fortemente influenciada pela qualidade do molde, é necessário ter cuidado redobrado no processo de selecção dos materiais utilizados na sua concepção (Peurifoy e Oberlender, 2011). Assim, a introdução de moldes de silicone / elastómeros, cofragens metálicas revestidas a chapas de aço-inox, acrílicos e compósitos à base de fibras de vidro, contribuíram fortemente para a melhoria contínua das superfícies de betão à vista e formas associadas (Nunes, 2003).

Além do mais, o desenvolvimento ao nível do betão é consequência da evolução de betões auto-compactáveis, o que possibilitou o desenvolvimento do betão à vista ao nível das suas características estéticas e ornamentais, bem como exploração de formas inovadoras, antigamente associadas à construção metálica.

2.2.3 Textura

De acordo com o PCI (2007), a textura de uma determinada superfície de betão à vista corresponde à expressão natural dos seus componentes que pode ser traduzida em diferentes tipos de acabamentos superficiais, melhorando frequentemente a resistência aos factores climatéricos. Geralmente, uma superfície texturada é esteticamente preferível, em virtude de possuir maior uniformidade aparente (PCI, 2007). Assim, comparativamente com uma superfície lisa, a presença de textura permite camuflar problemas patológicos esteticamente indesejáveis, evitando a percepção imediata de certas anomalias.

O tipo de textura de uma determinada superfície de betão à vista depende dos diferentes métodos que são utilizados para obter esse acabamento (Moreira, 1991). Deste modo, sendo o betão um material plástico que se adapta a qualquer cofragem escolhida, é possível trabalhá-lo através de moldes ou potenciar a sua plasticidade com produtos químicos, permitindo assim a criação de uma ampla variedade de texturas, em alto (Figura 2.4) ou baixo-relevo (Secil, 2011).

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11 2.2.3.1 Acabamentos superficiais

Em determinada superfície de betão à vista, a definição do respectivo acabamento deve ser cuidadosamente efectuada, ainda em projecto (Moreira, 1991).

As superfícies de betão à vista podem ser categorizadas como tratadas, consoante possuam ou não acabamento (CIMbéton, 2009). Assim, existe uma grande variedade de acabamentos superficiais possíveis, variando entre si especialmente pelas diferenças de textura e formas de a obter.

Um acabamento superficial satisfatório está associado a betões de superfície e coloração homogénea, com boa opacidade, ausente de manchas, elevada compacidade e distribuição granulométrica cuidada (Nunes, 2003). A sua escolha pode ser variável, englobando desde acabamentos superficiais lisos, sem irregularidades perceptíveis, a texturados, associados às características do betão ou posterior exposição dos seus agregados.

Segundo Peurifoy e Oberlender (2011), um acabamento texturado, comparativamente com o de superfície lisa, possui frequentemente menor dificuldade de execução ao nível de imperfeições estéticas. Importa salientar que, tendo em consideração a complexidade do processo construtivo, natureza heterogénea do betão e a sua susceptibilidade a agressões externas, dificilmente se obtêm acabamentos totalmente uniformes (Nero e Nunes, 1997). Assim, geralmente, admite-se uma determinada tolerância correspondente às imperfeições da superfície final (Nunes, 2013).

Na concepção de acabamentos superficiais lisos em superfícies de betão à vista, são utilizadas cofragens de aço ou madeira revestida por filme fenólico (Nunes, 2013). Por outro lado, na execução de acabamentos texturados, recorre-se frequentemente a processos químicos, com utilização de retardadores de presa ou ataque de ácido, escarificação com martelos pneumáticos, bujardagem, técnicas mecânicas por decapagem abrasiva, polimento, bem como fixação de materiais à cofragem, nomeadamente tábuas de madeira, moldes, cordas (Figura 2.5) e chapas onduladas (CCAA T57, 2006).

Figura 2.5 - Cofragem com cordas e respectiva superfície final (CCAA T57, 2006)

Actualmente, a enorme disponibilidade de acabamentos superficiais possibilita a concepção de superfícies de betão à vista com qualquer textura pretendida. Assim, um acabamento natural, polido,

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ou com relevo (Figura 2.6), jacteado, bujardado, escacilhado, flamejado e reactivo é associado a processos técnicos específicos que possibilitam a concepção de uma superfície final com as características idealizadas.

Figura 2.6 - Acabamento natural (à esquerda), polido (ao centro) e com relevo por moldagem (à direita)

Conforme referido em §2.2.3, a percepção de defeitos e anomalias presentes em determinada superfície lisa possui maior relevância, na medida em que qualquer acabamento texturado constitui uma forma de disfarce superficial, atenuando assim a possível existência de imperfeições estéticas (Nawy, 2008). No entanto, por apresentarem rugosidade superior, os acabamentos texturados caracterizam-se por uma maior acumulação de sujidade, o que requer maior manutenção e monitorização durante a vida útil da superfície.

2.3 PROCESSO CONSTRUTIVO

O sucesso da execução de superfícies de betão à vista requer elevados níveis de experiência e cuidados, bem como cooperação positiva entre partes envolvidas. Assim, a concepção do projecto, a sua execução e utilização determinam a aparência global da superfície de betão à vista, durante o seu ciclo de vida (Kai e Guohui, 2011).

O rigor e cuidado aplicados, durante o processo construtivo de uma determinada superfície de betão à vista, reflectem-se no resultado final, traduzindo-se na homogeneidade e obtenção das características idealizadas. Como os custos de utilização e manutenção são fortemente dependentes da qualidade do projecto e da sua execução construtiva, é fundamental que o referido processo seja adequado, para possibilitar a redução dos custos pós-construtivos.

2.3.1 Materiais constituintes

O betão constitui um material com propriedades de elevada variabilidade, cujos componentes reagem ao longo do tempo, podendo ser significativamente afectado pelas condições de exposição ambiental que envolvem as suas superfícies. Este é obtido através da mistura de outros materiais importantes, nomeadamente ligante, agregados e água, podendo igualmente incorporar-se adjuvantes, adições e/ou pigmentos, os quais devem ser adaptados à utilização pretendida.

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Tendo em consideração os requisitos arquitectónicos associados ao betão à vista, é necessário ter em atenção a sua trabalhabilidade adequada, correcta distribuição de agregados e relação água / ligante apropriada, de modo a ser possível minimizar a existência de defeitos superficiais e obter coloração uniforme (PERI, 2002).

2.3.1.1 Ligante

O ligante utilizado na concepção de uma determinada superfície de betão à vista deve possuir a mesma proveniência e cumprir os requisitos da norma NP EN 197-1, de forma a garantir homogeneidade e características físicas, químicas e mecânicas adequadas (Inácio, 2005; Neville, 2011).

Assim, o ligante pode ser de variados tipos e classes, dependendo da respectiva aplicação e exigência a que se propõe. Deste modo, podem ser utilizados cimentos do tipo I ou compostos do tipo II, consoante as características específicas do projecto em causa. Relativamente à selecção da classe de resistência do ligante, devem ser tidos em consideração os tempos de desmoldagem pretendidos (Nunes, 2003).

Comparativamente com o ligante cinzento, durante o processo de execução, o cimento branco apresenta maior retracção e trabalhabilidade inferior, uma vez que inicia mais rapidamente o seu processo de presa. Contudo, na execução de betão à vista, utiliza-se frequentemente cimento de cor branca em detrimento do cinzento, o qual está associado à obtenção de tonalidades mais escuras (Inácio, 2005). Correntemente, recorre-se ao cimento Portland do tipo CEM I 52,5R, CEM II/A-L 52,5N, CEM II/B-L 32,5, CEM II/A-L 52,5N (Br) ou CEM II/B-L 32,5 (Br), para produção de betão branco (Secil, 2011). De igual modo, para betão à vista, considera-se C30/37 como classe de resistência mínima, sendo que, em betão de cor branca, a dosagem mínima de cimento corresponde a 350 ou 370 kg/m3 (Secil, 2011). Importa referir que a dosagem de ligante deve ser equilibrada, em

virtude de concentrações elevadas propiciarem o desenvolvimento de fenómenos de fissuração (Moreira, 1991).

2.3.1.2 Adições

A incorporação de adições, nomeadamente de fíleres de origem calcária, contribuem significativamente para a redução da dosagem de ligante, possibilitando uma melhoria considerável da opacidade do betão à vista (Neville, 2011). Uma dosagem adequada compreende valores variáveis entre 60 e 200 kg/m3, de modo a ser possível reduzir o excesso de água resultante do

processo de vibração, minimizando, por conseguinte, o surgimento de manchas superficiais (Nunes, 2003).

Sendo as adições considerados elementos fundamentais na tonalidade do betão, devem-se caracterizar pela ausência de argilas e outros contaminantes, de forma a garantir a homogeneidade da superfície.

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2.3.1.3 Agregados

Os agregados (Figura 2.7) perfazem aproximadamente 75% do volume de betão, o que reflecte claramente a influência que desempenham nas propriedades do material (Nawy, 2008). Estes contribuem eficazmente para a resistência do betão, influenciando igualmente a sua porosidade e coloração (Inácio, 2005).

Figura 2.7 - Agregado grosso para betão à vista

Estes constituintes correspondem a materiais granulares, comummente cascalhos, areias naturais ou brita, embora, ocasionalmente, possam incluir materiais artificiais, como escórias ou argila expandida (Nawy, 2008). A escolha dos agregados e respectiva granulometria é sempre dependente do acabamento final idealizado, sendo que todas as suas características, condições de fornecimento e armazenamento devem respeitar os requisitos da norma NP EN 12620 de 2003 - “Agregados para betão” e da especificação LNEC E454 (Secil, 2011).

De modo a ser possível garantir a adequabilidade dos agregados utilizados, deve-se proceder à sua selecção cuidada através da homogeneidade de fornecimentos, associada à coloração, dimensão e características físicas / mecânicas do betão, permitindo obter uma superfície final com coloração e textura uniformes. Tendo em consideração a aparência estética pretendida, verifica-se a utilização de granulometrias diversas, de 20 / 30 mm a diâmetro superiores (Nunes, 2003). Assim, em superfícies com agregados expostos, a selecção do elemento grosso e respectiva coloração assume particular relevância no resultado final, em detrimento da cor do ligante e agregados finos, que têm maior importância na concepção de um acabamento superficial liso (Moreira, 1991).

Importa ainda referir que os agregados seleccionados para a execução de determinada superfície de betão à vista devem possuir igual proveniência, com o intuito de minimizar variações de granulometria e coloração, através da ausência de argilas e outros materiais contaminantes (ACI Committee 303, 2004). De igual modo, deve-se assegurar que os agregados não sejam suficientemente reactivos com os álcalis do ligante e garantir a existência de mais de um tipo de areia e classe de agregado grosso na composição do betão, de forma a evitar a ocorrência de segregação (Inácio, 2005).

2.3.1.4 Água de amassadura

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amostragem, ensaio e avaliação da aptidão da água, incluindo água recuperada nos processos da indústria do betão pronto, para o fabrico do betão” e, por isso, além de inodora, deve ser incolor, ausente de matéria orgânica e de hidratos de carbono, com teores limitados de iões cloro e sulfatos (Brito, 1987; Secil, 2011).

De igual modo, teoricamente, a água de amassadura deve ser a mínima possível, de forma a garantir uma hidratação total do betão, correspondendo a uma percentagem de aproximadamente 18% (Brito, 1987). A relação água / ligante da mistura constitui um factor de importante monitorização, na medida em que um valor elevado indica maior porosidade, influenciando a resistência, coloração e durabilidade da superfície (CCAA T57, 2006).

2.3.1.5 Pigmentos

Como o intuito de ser possível incrementar a disponibilidade de cores de betão à vista, adiciona-se pigmentos (Figura 2.8) à mistura, os quais permitem o incremento do potencial estético (Peurifoy e Oberlender, 2011). Deste modo, verifica-se a existência de uma ampla diversidade de pigmentos, compostos por óxidos metálicos, cujas dosagens dependem fundamentalmente da cor pretendida. De qualquer forma e sabendo que a gama de valores engloba de 0,1% a 8% do peso de ligante, deve-se determinar a quantidade exacta de pigmento, através de protótipos e usando os agregados a colocar na mistura, para ser possível calibrar adequadamente a cor pretendida (Nunes, 2003).

Figura 2.8 - Exemplos de pigmentos para betão (Inácio, 2005)

Assim, para obtenção de uma maior diversidade de cores, recorre-se a óxidos metálicos, os quais permanecem inalterados perante os raios ultravioleta, quer em cimento branco ou cinzento (Nunes, 2003). De igual forma, considerando a resistência à alcalinidade e insolubilidade que os pigmentos inorgânicos apresentam, verifica-se que impedem, por conseguinte, a sua lixiviação. É importante referir que a adição de pigmentos deve ser aliada a um incremento da dosagem de finos e ligante, o qual deve-se manter constante durante o processo de fornecimento, de modo a ser possível evitar variações significativas de cor.

Resta referir que, segundo o ACI Committee 303 (2004), a utilização de valores de pigmento superiores a 10% do peso de ligante pode comprometer significativamente a qualidade do betão.

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2.3.1.6 Adjuvantes

Os adjuvantes utilizados na mistura devem respeitar o disposto na norma NP EN 934-2 de 2003 - “Adjuvantes para betão, argamassas e caldas de injecção. Parte 2: Definições, requisitos, conformidade, marcação e rotulagem”, não possuir cloreto de cálcio na sua composição e apresentar-se sob a forma de constituintes incolores ou de cor clara, de modo a minimizar o risco de contaminação de coloração da mistura, o que é particularmente importante na presença de betão branco (Secil, 2011; ACI Committee 303, 2004).

Relativamente à utilização de superplastificantes, verifica-se que estes possibilitam a redução da quantidade de água de amassadura, em virtude de minimizarem o atrito interno entre as partículas de betão, provocando assim menor retracção plástica, permeabilidade e absorção capilar, bem como um aumento significativo da sua compacidade e resistência (Nunes, 2003). De igual forma, os superplastificantes permitem reduzir a necessidade de vibração e, por conseguinte, o risco de formação de bolhas de ar (Snowcrete, 2007).

Importa salientar que, por vezes, é necessário utilizar pequenas dosagens de polímeros (acetatos de vinil ou metil-celuloses), com o intuito de minimizar a tendência de fissuração da superfície de betão, em caso de resistência à flexão reduzida, para que a sua aparência estética não seja comprometida. Assim, utilizando dosagens compreendidas entre 0,04% e 0,1% do peso do ligante, é possível diminuir os módulos de elasticidade e monitorizar a retracção plástica (Nunes, 2003).

Por outro lado, em acabamentos caracterizados por exposição de agregados, deve-se recorrer, por vezes, a retardadores de presa, cujo tipo e quantidade utilizados dependem da profundidade de exposição desejada. Deste modo, para profundidades de exposição compreendidas entre 1,5 e 3 mm, devem ser utilizados retardadores insolúveis, enquanto para exposições superiores deve-se recorrer a retardadores solúveis, com maior facilidade de penetração no betão (Mindess et al., 2002). Tendo em consideração as características estéticas específicas que o betão à vista possui, é necessário garantir o cumprimento de requisitos de aparência e durabilidade associada a agentes agressivos, além da satisfação das exigências físicas e mecânicas, a que qualquer betão corrente deve obedecer (Inácio, 2005). Deste modo, genericamente, betões à vista apresentam dosagens de ligante superiores, acompanhadas de menores relações de água / ligante.

2.3.1.7 Armadura

Contrariamente ao betão, as armaduras não apresentam problemas consideráveis ao nível do seu fabrico, embora sejam susceptíveis à corrosão, segundo uma taxa dependente do tipo de aço e agressividade atmosférica, causando o surgimento de várias anomalias associadas (Brito, 1987). Assim, a colocação e tratamento das armaduras devem respeitar determinadas exigências que permitam a minimização da ocorrência das referidas anomalias e assim contribuir para a qualidade estética da superfície final.

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De acordo com a Secil (2011), o aço das armaduras deve-se encontrar completamente isento de óleos, lamas, argilas, oxidação e restantes impurezas (Figura 2.9), de modo a minimizar o risco de perda de aderência ao betão e contaminação da superfície. Deste modo, é necessário garantir um adequado armazenamento das armaduras, em espaços isentos de sujidade e/ou condições favoráveis à oxidação.

Figura 2.9 - Armaduras com oxidação (à esquerda) e armaduras em bom estado (à direita) Convém salientar a importância de ser efectuado um dimensionamento adequado de armaduras, de forma a ser possível evitar zonas de sobreposição excessiva de varões (Figura 2.10) que dificultam o processo de vibração e, por conseguinte, resultam em anomalias (Moreira, 1991). Além disso, na execução de armaduras, devem ser utilizados arames de atar em aço inox ou galvanizado, viradas para o interior do elemento, de modo a controlar o aparecimento de corrosão, devido à sua oxidação (Nawy, 2008).

Figura 2.10 - Zona excessivamente armada

De igual modo, deve ser garantido o recobrimento adequado, com o intuito de assegurar a espessura superficial pretendida e minimizar a permeabilidade de agentes indesejáveis, os quais podem afectar significativamente a durabilidade da superfície de betão à vista (Brito e Flores-Colen, 2005).

Por fim, importa salientar que, para assegurar o recobrimento previsto e posicionamento adequado das armaduras, deve-se recorrer a espaçadores (Figura 2.11), compostos por material polimérico ou betão, de coloração igual à superfície. Assim, após colocação das armaduras, a betonagem deve ocorrer imediatamente, de modo a minimizar o fenómeno de oxidação e consequente contaminação das cofragens (Secil, 2011).

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Figura 2.11 - Espaçadores em PVC

2.3.2 Cofragem

O incremento das superfícies de betão à vista deve-se à evolução dos tipos disponíveis de cofragem e às influências técnicas do seu processo de construção, bem como aos métodos de tratamento das superfícies expostas (Pecke e Bosold, 2009).

Primeiramente, importa distinguir dois tipos de superfícies, nomeadamente aquelas que após descofragem não sofrem qualquer intervenção posterior e aquelas que são alvo de tratamento químico e/ou mecânico. Além disso, aquando da execução da cofragem, existem cuidados que são considerados imprescindíveis a uma superfície de betão à vista uniforme e sem vestígios patológicos condicionantes da sua aparência.

Nos dias de hoje, as cofragens utilizadas podem ser dos mais diversos materiais, sendo que, em função da superfície final pretendida, existem uns mais apropriados do que outros. Assim, do ponto de vista da tonalidade da superfície, quando se pretende uma superfície mais escura devem-se utilizar moldes de materiais mais porosos, tais como madeiras e derivados desta. Por oposição, materiais não porosos, como plástico, aço ou alumínio são utilizados quando se pretende uma superfície de tonalidade mais clara e de textura lisa. Relativamente às cofragens metálicas, estas devem ser revestidas de chapas de aço inox, de modo a evitar a contaminação da superfície com manchas de corrosão (Nunes e Fonseca, 1998).

Outro tipo de cofragem possível é a de permeabilidade reduzida que, segundo Coutinho (1998), permite aumentar claramente a qualidade das superfícies de betão à vista, tanto a nível estético, como de durabilidade. Este sistema dissipa o excesso de água e ar acumulados à superfície, melhorando a resistência superficial e, além disso, cria condições de humidade adequadas à fase de cura. Este tipo de cofragem é o que garante melhores resultados na redução da percentagem de anomalias superficiais, como bolhas de pele (Chen et al., 2012).

Por fim, relativamente à cofragem, é necessário garantir que esta é adequada a cada caso, não só em termos de aparência final da superfície, mas também de resistência da mesma aos impulsos impostos pelo betão, no momento da betonagem, prevenindo o surgimento de certas anomalias construtivas / geométricas como, por exemplo, os defeitos de planeza.

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De igual modo, deve-se dar especial atenção às juntas entre painéis, pois, quando não se encontram correctamente executadas, permitem a passagem de finos da mistura, provocando anomalias na superfície final. Deste modo, é recomendado a vedação entre painéis com juntas de borracha ou recorrendo a mastiques (Secil, 2011).

As tiges (Figura 2.12) são um dos elementos importantes na concepção / execução da cofragem, pois são uma fonte de anomalias, comuns neste tipo de superfícies à vista. Assim, deve ser tido especial cuidado na escolha do tipo de tige e, posteriormente, na sua colocação antes da betonagem, pois, caso a zona da tige não se encontre perfeitamente estanque, irá permitir a passagem de finos, prejudicando o acabamento final da superfície na referida zona (Nawy, 2008).

Figura 2.12 - Tige vista pelo interior da cofragem (à esquerda) e zona de aperto da tige (à direita) As marcas de tiges são, muitas vezes, assumidas como parte integrante da superfície e, por isso, deixadas a descoberto. No entanto, podem ser disfarçadas com recurso a tampões em PVC ou preenchidas por argamassa apropriada, com características e coloração semelhantes ao betão da superfície.

2.3.2.1 Agente descofrante

O recurso a agentes descofrantes é bastante útil, pois estes dificultam que o betão fresco adira à cofragem, de modo a facilitar o processo de descofragem e, ao mesmo tempo, contribuem para a prevenção de determinadas anomalias, como referido em §3.2.2. No entanto, o agente descofrante também pode ser a causa de certas anomalias, como manchas. Assim, deve ser devidamente seleccionado, em função do tipo de superfície pretendida e, posteriormente, correctamente aplicado. Neste sentido, Nero e Nunes (1997) recomendam o recurso a agentes descofrantes incolores ou anti-manchas.

Dada a grande variedade de agentes descofrantes disponíveis no mercado, ACI Committee 303 (2004) refere que a melhor forma de avaliar / seleccionar o mais adequado a cada caso é através de painéis protótipo, onde se pode avaliar tanto o resultado final da superfície, como o modo de aplicação do agente descofrante. Além disso, deve ser tida em consideração a compatibilidade deste com a cofragem e o respectivo selante, bem como as condições climatéricas da aplicação.

Referências

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