DESENVOLVIMENTO DE FORMULAÇÕES DE ARGAMASSAS AUTONIVELANTES PARA CONTRAPISO E PROPOSIÇÃO DE REQUISITOS DE DESEMPENHO – DCC

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ

BRUNO LEANDRO NENEVÊ

DESENVOLVIMENTO DE FORMULAÇÕES DE ARGAMASSAS

AUTONIVELANTES PARA CONTRAPISO E PROPOSIÇÃO DE REQUISITOS DE DESEMPENHO

CURITIBA 2017

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BRUNO LEANDRO NENEVÊ

DESENVOLVIMENTO DE FORMULAÇÕES DE ARGAMASSAS

AUTONIVELANTES PARA CONTRAPISO E PROPOSIÇÃO DE REQUISITOS DE DESEMPENHO

Trabalho Final de Curso apresentado como requisito parcial para conclusão do curso de Engenharia Civil da Universidade Federal do Paraná.

Orientadora: Profa Dra Marienne do Rocio de Mello Maron da Costa

Coorientadora: MSc. Sarah Honorato Lopes da Silva

CURITIBA 2017

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AGRADECIMENTOS

A Deus, por me dar o dom da vida e proporcionar que este momento fosse possível através de suas bênçãos.

Aos meus pais, Marcelo e Luciane, que sempre me apoiaram e não mediram esforços para garantir minha educação e, também, por todos os ensinamentos e amor transmitidos.

Aos meus irmãos, Gabriel e Isadora, pelo companheirismo, amor fraterno, amizade e por todos os momentos de alegria e aprendizado compartilhados.

À minha Ana Carolina, por todo apoio, carinho, paciência e amor incondicional e, também, por todo incentivo recebido ao longo desse percurso nos momentos de dificuldade.

Aos meus avós, tios, primos e toda a minha família, por acreditarem em mim, por me apoiarem e por estarem sempre presentes.

À minha orientadora, Professora Dra Marienne do Rocio de Mello Maron da

Costa, e à minha coorientadora, MSc. Sarah Honorato Lopes da Silva, por todo auxílio prestado e conhecimentos transmitidos ao longo dessa jornada, possibilitando-me chegar até aqui.

Aos técnicos laboratoristas Ricardo Volert e Janaíra Ferreira Lopes, por toda ajuda e companheirismo nas atividades desenvolvidas nas dependências do LATECA, e ao professor Joe Villena pela disponibilidade de realização dos ensaios no LAMP.

À Itambé Cimentos pela doação de material e incentivo à presente pesquisa. Às demais empresas que também contribuíram para com o trabalho.

Aos demais professores de Engenharia Civil e companheiros de trabalho da SUINFRA da Universidade Federal do Paraná, por todos os conhecimentos que me proporcionaram ao longo desses anos de graduação e estágio.

Aos meus amigos e colegas de turma, pelos momentos vividos, desafios vencidos, conhecimentos adquiridos e suporte para chegar até aqui.

A todas as pessoas que contribuíram direta ou indiretamente à realização desse trabalho.

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“Tudo posso Naquele que me fortalece”

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RESUMO

A argamassa autonivelante é um compósito cimentício de propriedades singulares, apresentando elevada fluidez associada à alta resistência à segregação – permitindo que tal composto se auto nivele somente por sua própria capacidade de fluxo. Assim, esse material confere uma alta produtividade, aliada a um excelente controle de qualidade. Portanto, apesar de ainda não ser amplamente usada em nosso país, pode-se dizer que ela possui uma considerável tendência de implementação no Brasil. Não obstante, para conferir tais características é necessário associar diversas propriedades a uma única formulação de argamassa, de modo a conciliar as distintas características que influem entre si. Ademais, estabelecer os teores ideais de cada material utilizado na mistura é uma tarefa árdua, sendo que alterações mínimas podem acarretar em algumas manifestações patológicas e fenômenos indesejáveis, tais como segregação, exsudação, fissuração, entre outros. Além disso, não existe – atualmente – norma brasileira específica ao material tratado no presente projeto. Isto posto, o presente trabalho buscou avaliar e caracterizar diferentes formulações de argamassas autonivelantes, visando compreender o comportamento de tais compósitos afim de – dessa forma – propor embasamento para uma futura normalização, através da indicação de requisitos de desempenho. Para tal, foram utilizados os insumos: CP V-ARI, areia natural de cava, fíler de quartzo, água, aditivos SP e VMA. Tal análise procurou, por meio de diversos ensaios, avaliar o desempenho das formulações desenvolvidas, previamente ajustada conforme critérios estabelecidos, de tal forma que foi possível compreender a influência de diversas variáveis sobre os parâmetros do compósito cimentício. Assim, observou-se que a substituição parcial do cimento pela adição mineral inerte empregada trouxe benefícios à mistura, reduzindo os valores de teor de ar incorporado, retração por secagem (atingindo uma queda de 37,5% em relação à referência), resistência à tração e resistência à compressão (conduzindo a valores desejáveis para contrapiso residencial: próximos à 20 MPa). Outrossim, com a possibilidade de redução do consumo de cimento é possível diminuir o impacto ambiental causado por tal insumo – além de implicar em uma redução de custo para a mistura. Finalmente, pautando-se na literatura e no que foi depautando-senvolvido, sugeriram-pautando-se requisitos de depautando-sempenho para argamassas autonivelantes, dos quais se elencam: consistência, densidade no estado fresco, teor de ar incorporado, viscosidade, tempo de retenção de fluxo, densidade aparente no estado endurecido, retração por secagem, resistência à tração na flexão, resistência à compressão e módulo de elasticidade dinâmico.

Palavras-Chave: Argamassa autonivelante, requisitos de desempenho, adição

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LISTA DE FIGURAS

Figura 2.1. Quantidade de publicações ao longo dos anos para Self leveling mortar.

... 18

Figura 2.2. Exemplo genérico de um sistema de pisos e seus elementos. ... 19

Figura 2.3. Flow test e aplicação de argamassa autonivelante ... 21

Figura 2.4. Microestrutura da argamassa autonivelante ... 23

Figura 2.5. Representação esquemática da intensificação da hidratação do cimento para adições inertes. ... 27

Figura 2.6. Ação química do VMA nos grãos de cimento. ... 29

Figura 2.7. Amostra de argamassa com ocorrência de exsudação e segregação excessivas. ... 37

Figura 2.8. Ilustração do mecanismo de retração total. ... 41

Figura 3.1. Curva granulométrica - materiais secos. ... 44

Figura 3.2. Difratograma da adição mineral. ... 46

Figura 3.3. Fluxograma das etapas do programa experimental. ... 49

Figura 3.4. Procedimento de mistura padrão das formulações de argamassa autonivelante. ... 50

Figura 3.5. Processo de mistura com argamassadeira planetária ... 50

Figura 3.6. Recipiente metálico do ensaio de densidade. ... 52

Figura 3.7. Execução do ensaio do Cone de Kantro. ... 54

Figura 3.8. Cone de Kantro (dimensões em mm). ... 55

Figura 3.9. Condições de uniformidade visual da borda da argamassa escoada. .... 55

Figura 3.10. Argamassa autonivelante com segregação no centro e borda irregular. ... 56

Figura 3.11. Spindle nº 5 - utilizado para a realização do ensaio. ... 57

Figura 3.12. Realização do ensaio de viscosidade com Viscosímetro Brookfield. .... 57

Figura 3.13. Ensaio de retenção de fluxo – Obtenção diâmetro médio de espalhamento. ... 58

Figura 3.14. Disposição dos anéis de fluxo. ... 58

Figura 3.15. Execução do ensaio após duas leituras de espalhamento. ... 59

Figura 3.16. Aferição de medida de comprimento do CP. ... 59

Figura 3.17. Execução do ensaio de variação dimensional. ... 61

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Figura 3.19. Execução do ensaio de Módulo de Elasticidade Dinâmico. ... 64

Figura 4.1. Ajuste de formulação (verificação de abertura). ... 65

Figura 4.2. Correlação entre a quantidade de SP e teor de substituição do cimento. ... 66

Figura 4.3.Viscosidade ao longo do ensaio. ... 69

Figura 4.4.Correlação de viscosidade dinâmica com abertura do cone de Kantro. ... 70

Figura 4.5. Gráfico de perda relativa de abertura ao longo do tempo (retenção de fluxo percentual). ... 71

Figura 4.6. Dados de variação dimensional média. ... 73

Figura 4.7. Relação da retração com os teores de cimento e ar incorporado. ... 75

Figura 4.8. Correlação da resistência com o teor de substituição do cimento. ... 77

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LISTA DE TABELAS

Tabela 3.1. Características físicas do CP V-ARI 45

Tabela 3.2. Características químicas do CP V-ARI 45

Tabela 3.3. Características da adição mineral. 46

Tabela 3.4. Características do agregado miúdo. 47

Tabela 3.5. Dados técnicos do aditivo SP Powerflow 4000. 47 Tabela 3.6. Dados técnicos do aditivo VMA Centrament Stabi 520. 48 Tabela 3.7. Informações técnicas da argamassa industrializada. 48

Tabela 3.8. Formulações definidas. 49

Tabela 3.9. Ensaios de caracterização das argamassas autonivelantes. 51

Tabela 4.1. Ajuste das formulações. 65

Tabela 4.2. Valores do ensaio Cone de Kantro. 67

Tabela 4.3. Dados de densidade de massa e teor de ar incorporado. 67 Tabela 4.4. Resultados do ensaio de viscosidade dinâmica. 69

Tabela 4.5. Dados de tempo de retenção de fluxo. 71

Tabela 4.6. Perda percentual de abertura ao longo do tempo. 71 Tabela 4.7. Dados de densidade de massa aparente no estado endurecido. 72 Tabela 4.8. Dados de resistência à tração na flexão. 76

Tabela 4.9. Dados de resistência à compressão. 76

Tabela 4.10. Dados de Módulo de elasticidade dinâmico. 78 Tabela 4.11. Resumo de caracterização de argamassas autonivelantes. 79 Tabela 4.12. Requisitos de desempenho para Argamassas Autonivelantes. 80

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LISTA DE SIGLAS 20S 40S 60S a/c a/ms – – – – –

Formulação de argamassa com 20% de substituição de cimento Formulação de argamassa com 40% de substituição de cimento Formulação de argamassa com 60% de substituição de cimento Relação água/cimento

Relação água/materiais secos ABNT AI ASTM – – –

Associação Brasileira de Normas Técnicas Formulação de argamassa industrializada.

American Society for Testing and Materials

CAA – Concreto Auto adensável CH – Hidróxido de cálcio CP – Corpo de prova

C-S-H – Silicato de cálcio hidratado LAMIR

LAMP

– –

Laboratório de Análise de Minerais e Rochas Laboratório Armando Martins Pereira

LATECA – Laboratório de Tecnologia de Argamassas NBR

REF

– –

Norma Brasileira

Formulação de argamassa de referência SANEPAR – Companhia de Saneamento do Paraná SLC – Self-levelling flooring compound

SP UFOB

– –

Aditivo superplastificante

Universidade Federal do Oeste da Bahia UFPR – Universidade Federal do Paraná

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SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO ... 11 1.1 OBJETIVOS ... 12 1.2 JUSTIFICATIVAS... 12 1.2.1 Tecnológica... 13 1.2.2 Ambiental ... 14 1.2.3 Econômica e Social ... 15 2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ... 17 2.1 HISTÓRICO DA ARGAMASSA ... 17

2.2 SISTEMA DE PISO E CONTRAPISO ... 18

2.3 DEFINIÇÃO DE ARGAMASSA AUTONIVELANTE ... 21

2.4 COMPOSIÇÃO DA ARGAMASSA AUTONIVELANTE ... 22

2.4.1 Cimento ... 23

2.4.2 Agregado ... 24

2.4.3 Adições minerais ... 25

2.4.4 Aditivos químicos ... 27

2.4.5 Estudo da formulação de argamassas autonivelantes ... 30

2.5 PROPRIEDADES DA ARGAMASSA AUTONIVELANTE ... 32

2.5.1 Estado Fresco ... 32 2.5.2 Estado Endurecido ... 37 2.5.3 Retração ... 39 3 PROGRAMA EXPERIMENTAL ... 43 3.1 VARIÁVEIS DE ESTUDO ... 43 3.2 MATERIAIS ... 44 3.2.1 Cimento ... 45 3.2.2 Fíler quartzoso ... 45 3.2.3 Agregado Miúdo ... 47 3.2.4 Aditivos ... 47 3.2.5 Água de Amassamento ... 48 3.2.6 Argamassa industrializada ... 48 3.3 MÉTODOS ... 48 3.3.1 Formulações ... 49

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3.3.2 Ensaios de caracterização ... 51

4 RESULTADOS E DISCUSSÕES ... 65

4.1 AJUSTE DAS FORMULAÇÕES ... 65

4.2 CARACTERIZAÇÃO DAS ARGAMASSAS AUTONIVELANTES ... 66

4.2.1 Estado fresco ... 66

4.2.2 Estado endurecido ... 72

4.3 REQUISITOS DE DESEMPENHO... 79

5 CONSIDERAÇÕES FINAIS ... 83

5.1 SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS ... 85

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1 INTRODUÇÃO

A argamassa é um produto essencial no mercado da construção civil, sendo uma mistura homogênea composta básica e minimamente por: aglomerante, agregado miúdo e água. A argamassa é um material com propriedades de aderência e endurecimento. Tal produto apresenta inúmeras aplicações, desde assentamento de alvenaria até revestimento de piso (argamassa de contrapiso), sendo que esta última demanda uma grande quantidade de energia para seu espalhamento e regularização – o que implica em maior tempo para execução e mão de obra.

No atual contexto da construção civil, a evolução tecnológica tem proporcionado avanços no setor, dos quais se destaca o emprego de novos materiais que permitem a obtenção de produtos com propriedades diferenciadas – tais como durabilidade, desempenho e facilidade de aplicação – agregando qualidade aos mesmos. Tal desenvolvimento vem permitindo a inserção de novos conceitos e ferramentas, revolucionando o setor da construção civil, de modo a reduzir tempo e custo de mão de obra.

Dentro desse contexto de novas aplicações na construção civil, a argamassa autonivelante surge como um composto cimentício capaz de preencher, por si só, o local onde se deseja aplicá-la, de modo a se auto consolidar e nivelar, tão somente pelo efeito da gravidade e por sua própria capacidade de fluxo, sem que haja segregação e tampouco ocorra exsudação na mesma. Dessa forma, ela se apresenta como uma alternativa ao método convencional de contrapiso, podendo ser aplicada com mais velocidade e menor esforço. Para tal, faz-se necessário agregar inúmeras propriedades distintas numa só formulação de argamassa, tais como trabalhabilidade, consistência, viscosidade, resistência à segregação e à retração, entre outras. Nesse sentido, faz-se o uso de adições minerais, aditivos e outros recursos para que seja possível obter tais características (MARTINS, 2009; SOUZA et al., 2013; LOPES DA SILVA, 2016).

As adições minerais são utilizadas em pastas cimentícias com o objetivo de melhorar a microestrutura, substituindo parcialmente o cimento e, possibilitando dessa forma, uma menor consequência dos fenômenos negativos da hidratação – tais como o calor gerado que implica em uma maior tendência à retração. Outrossim, os vazios presentes na microestrutura permitem a movimentação de água dentro do composto,

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de modo que, juntamente com a pressão capilar, a sua saída seja facilitada (CARVALHO, 2015; LOPES DA SILVA, 2016).

Conforme ressalta Lopes da Silva (2016), no continente europeu, argamassa autonivelante já é utilizada em grande escala, sendo até mesmo produzida por empresas especializadas. Por outro lado, no Brasil não há muita literatura sobre tal – fato que pode explicar a ausência de uma norma específica para este compósito cimentício. Assim, a carência de uma normatização para essas argamassas implica na inexistência de requisitos para o desenvolvimento das mesmas. Por outro lado, estudos mais recentes proporcionaram grande avanço nos conhecimentos nacionais referentes às argamassas autonivelantes. Dentro do mérito da Universidade Federal do Paraná, ressaltam-se os estudos de Martins (2009), Souza et al. (2012) e Lopes da Silva (2016), de modo que o presente trabalho visa dar sequência aos mesmos.

Ademais, salienta-se que um dos enfoques da aplicação da argamassa autonivelante é o contrapiso, que é uma das camadas do subsistema piso, o qual possui inúmeras funções no que tange ao sistema construtivo, sendo algumas delas: regularização, nivelamento, embutimento de instalações, entre outros. Por meio da utilização da argamassa autonivelante, é possível obter por resultado final um piso mais homogêneo e, até mesmo, menos espesso. Além disso, por sua veloz aplicação, ela pode proporcionar uma redução de tempo de execução em comparação às demais e, consequentemente, uma redução da mão de obra necessária (MARTINS, 2009).

1.1 OBJETIVOS

O presente trabalho tem o objetivo de desenvolver formulações de argamassas autonivelantes para contrapiso, com adição mineral de fíler quartzoso – em substituição parcial ao cimento –, e avaliar parâmetros de desempenho das mesmas de forma a propor requisitos de desempenho a serem considerados para esse produto.

1.2 JUSTIFICATIVAS

O presente trabalho consiste no desenvolvimento tecnológico de uma formulação de um material que alie vantagens técnicas, ambientais, sociais e econômicas – as quais estão discretizadas adiante – de modo que tais formulações

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possam vir a contribuir para com futuras aplicações. Tendo em vista que no Brasil, conforme mencionado anteriormente, a argamassa autonivelante ainda é um produto consideravelmente recente, de modo que novas pesquisas científicas relacionadas à mesma sejam benéficas no que se refere ao desenvolvimento tecnológico do setor de materiais de construção civil.

Ademais, acredita-se que a base de informações criada – por meio do desenvolvimento das diversas formulações propostas no presente trabalho, no que diz respeito às argamassas autonivelantes e suas respectivas propriedades e requisitos – possa vir a contribuir para o desenvolvimento de uma norma brasileira específica para o compósito cimentício aqui estudado. Ressalta-se aqui a inexistência, atualmente, de uma norma nacional de requisitos e propriedades específica para argamassas autonivelantes.

1.2.1 Tecnológica

A argamassa autonivelante, conforme já citado, apresenta capacidade de se adensar e nivelar por meio de seu peso próprio, sem necessidade de aplicação de forças externas – de modo que a mesma não apresente segregação ou exsudação. Dessa forma, Nakakura (1997) e Tutukian et al. (2008) citam que tal argamassa apresenta inúmeras vantagens, tais como:

 reduzir a espessura do contrapiso, o que, consequentemente, reduz a carga de peso próprio e até o consumo de cimento do mesmo;

 reduzir a fissuração pela inclusão de aditivos químicos retentores de água;  aumentar a produtividade em comparação à argamassa convencional, tendo

em vista que o material é bombeado e tampouco existe a necessidade de desempeno;

 permitir restrição das ondulações o que resulta em redução das manifestações patológicas futuras;

 permitir que a cura seja mais rápida, por meio do tipo de cimento e da combinação de aditivos e adições empregados;

 tornar o local mais seguro, tendo em vista a diminuição considerável do número de trabalhadores;

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 permitir a liberação da superfície em menor tempo, comparando ao método tradicional – devido ao rápido início de pega.

Além disso, a argamassa autonivelante vem apresentando uma grande evolução tecnológica perante aos métodos normalmente usados em nosso país, sendo formulada a partir de cimentos e areias de granulometrias selecionadas e de aditivos especiais. Quando aplicada, pode suportar o trânsito de equipamentos sem perder a qualidade. Todavia, o método tradicional para regularização pode levar dias, sendo que no caso da argamassa autonivelante pode tardar apenas algumas horas. Além disso, a precisão da aplicação do produto, por meio do nivelamento a laser, permite melhoras no acabamento e na uniformidade (SOUZA et al., 2012).

Além desses fatores, a adição de fíler quartzoso pode vir a modificar as propriedades da argamassa, tanto no estado fresco como no endurecido, melhorando a micro e a macroestrutura, através do preenchimento dos vazios, redução do calor de hidratação, entre outros. Assim, tal adição – em substituição parcial ao cimento – pode trazer benefícios relacionados à durabilidade e desempenho da argamassa em questão (OLIVEIRA et al., 2017).

1.2.2 Ambiental

Tal qual em qualquer parte da construção, a ausência de um projeto adequado pode culminar em dimensões elevadas, além de elevados consumos de aglomerantes – especialmente o cimento, o que é sinônimo de desperdício (BARROS, 1995). No que tange às argamassas autonivelantes, uma aplicação sem o conhecimento prévio necessário poderia resultar em contrapisos com elevadas espessuras e altos consumos de cimento. Assim, evidencia-se a necessidade do emprego de soluções tecnológicas para um uso mais racional e inteligente dos recursos utilizados nessa área.

Ademais, a indústria da construção civil, devido ao fato de ser uma grande consumidora de recursos e geradora de resíduos, implica em um enorme impacto ambiental – o que se agrava levando em conta que a sua cadeia produtiva é uma das maiores da economia (FREITAS, 2009). Dessa forma, reduzir desperdícios e tornar sua aplicação mais consciente – por meio de maiores conhecimentos técnicos sobre o referido material – resultariam numa redução do impacto ambiental.

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Segundo (WBCSD, 2012), a indústria cimenteira é responsável por mais de 6% de todas as emissões de CO2 produzido pelo ser humano. No Brasil, contudo, a

porcentagem é cerca de 2% das emissões líquidas (MCTIC, 2016), sendo inferior à média mundial. As emissões de CO2 provenientes do cimento Portland surgem devido

ao consumo de combustíveis fósseis, energia elétrica e à decomposição do calcário (VAN DEVENTER et al., 2012).

O subsistema de piso não possui uma participação muito impactante no custo final da obra. Acredita-se, no entanto, que tal valor possa vir a ser sensivelmente superior no custo real, tendo em vista que essa atividade não é controlada devidamente, na maioria das vezes, gerando desperdícios (BARROS, 1995). Barros e Sabbatini (1991) realizaram um estudo comparativo no qual, por meio de uma redução de 2 cm na espessura do piso, foi possível reduzir o consumo de cimento em aproximadamente 40%. Tal redução, devido sua implicação no impacto ambiental, é considerável. Ademais dos fatores supracitados, é válido mencionar que a adição de fíler quartzoso pode também contribuir para a redução de energia de emissão de dióxido de carbono pelo fato de reduzir o consumo de cimento na formulação da argamassa autonivelante.

1.2.3 Econômica e Social

A aplicação da argamassa autonivelante permite uma redução de emprego de mão de obra, devido sua praticidade de execução. Por esse motivo, é possível obter um material aplicado com viabilidade econômica e até mesmo menor custo em relação ao método tradicional, ainda que o custo com materiais seja mais elevado. Apesar dos custos materiais serem superiores para a argamassa autonivelante, é possível viabilizar o seu emprego por meio da redução do custo e tempo necessários para mão de obra.

Além desse fator, segundo Oliveira et al. (2017), o emprego do fíler quartzoso contribui para a diminuição da porosidade e torna a microestrutura mais densa e compacta, resultando em um material com desempenho superior ao convencional, capaz de proteger o mesmo contra os agentes agressivos. Assim sendo, a argamassa autonivelante em questão implicará em um custo inferior nos reparos futuros. Além disso, o fíler quartzoso – por ser um resíduo industrial – possui menor custo em relação ao cimento, de modo que sua substituição reduzirá, consequentemente, o

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custo da argamassa em questão comparativamente à uma mesma argamassa sem adição.

Em relação aos benefícios sociais da argamassa autonivelante, ressalta-se a implementação da ergonomia no trabalho, a qual resulta dos avanços tecnológicos e industrialização dos produtos da construção civil. Segundo Franco (1995), é possível, através de análise ergonômica, transformar as condições de trabalho pela valorização dos fatores humanos da organização, de modo a otimizar tais condições.

Ademais, Souza (2013) avalia que o método tradicional de execução de contrapisos ainda é um serviço consideravelmente prejudicial ao trabalhador, tendo em vista sua posição de trabalho (abaixado e com a má postura da coluna). Assim, pode-se inferir que o avanço tecnológico – sendo nesse caso inserido por meio da argamassa autonivelante – vai a encontro das tendências da “Lean construction” (construção enxuta) e da ergonomia no trabalho.

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2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

Este capítulo aborda os princípios mais importantes disponíveis na literatura no que tange aos conceitos de argamassas autonivelantes e suas propriedades, além de um breve histórico, aplicação, definições, materiais constituintes, entre outros aspectos.

2.1 HISTÓRICO DA ARGAMASSA

O uso da argamassa hidráulica remete às civilizações Fenícias, Gregas e Romanas, que – há mais de 3.000 anos – já faziam uso de tal, por meio de uma mistura de um material aglomerante (cinzas vulcânicas) com materiais inertes, com aplicações para a pavimentação das edificações, assentamento e revestimento dos blocos que compunham as paredes e muros das mesmas (MIRANDA, 2009).

As misturas com uso de aditivos são conhecidas desde a antiguidade, que tinham como função melhorar o desempenho pretendido para as argamassas em questão. Os Romanos, por exemplo, utilizavam alguns elementos como sangue, banha e leite como aditivos nas argamassas hidráulicas, provavelmente com intuito de melhorar a trabalhabilidade. Atualmente, contudo, tem-se conhecimento de que essas substâncias, na verdade, provocam introdução de ar na mistura, o que pode ter contribuído para a duração das edificações dessa civilização (MIRANDA, 2009).

No Brasil, a argamassa começou a ser utilizada no primeiro século de sua colonização, sendo aplicada no assentamento de alvenaria de pedra, utilizada em larga escala na época. Tal argamassa era constituída de cal, a qual era obtida por meio da queima de conchas e mariscos. Além disso, o óleo de baleia também era utilizado muitas vezes como aglomerante (WESTPHAL et al., 2013).

No Japão, o foco de maior interesse de pesquisas foi, por muitos anos, o problema da durabilidade das estruturas de concreto, relacionados à falta de mão de obra experiente e capacitada. Assim, foi desenvolvido um concreto que não mais dependeria desta mão de obra desqualificada, um concreto que não necessitaria de adensamento e preencheria as formas com seu peso próprio apenas (OKAMURA e OUCHI, 2003). Assim surgiu o Concreto auto adensável (CAA), o qual se tornou um marco na história da tecnologia do concreto de cimento Portland. Desde então, as pesquisas voltadas a esse tipo de concreto vêm crescendo cada vez mais. Isto posto,

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tal conceito foi também expandido para argamassas, dando origem às argamassas autonivelantes, abordadas no presente trabalho.

O primeiro composto autonivelante para pisos – “Self-levelling flooring compound” (SLC) – foi desenvolvido na Finlândia, por Nils Johansson, e introduzido no mercado da construção em 1977. (ANDERBERG, 2007). Dessa forma, o estudo das argamassas autonivelantes tem tido uma tendência crescente, apresentando maior rapidez e menor demanda de mão de obra no processo, economia energética e melhores condições de trabalho como algumas de suas vantagens (ESCRIBANO TÉVAR e GARCÍA ANDRÉS, 2013).

Dentro do mérito da Universidade Federal do Paraná, Martins (2009), inicialmente, estudou procedimentos de dosagem de pastas de argamassas autonivelantes. Posteriormente, Souza et al. (2012) exploraram o desenvolvimento de argamassas autonivelantes para aplicação em contrapiso. Mais recentemente, Lopes da Silva (2016) também desenvolveu formulações de argamassa autonivelante, dando ênfase na avaliação da retração por secagem.

Finalmente, a Figura 2.1 mostra o crescimento gradual das publicações ao longo dos anos para o tema self leveling mortar, conforme dados da ScienceDirect.

Figura 2.1. Quantidade de publicações ao longo dos anos para Self leveling mortar.

Fonte: Adaptado ScienceDirect (2017).

2.2 SISTEMA DE PISO E CONTRAPISO

A construção de um edifício pode ser encarada com um sistema constituído de diversas partes – os chamados subsistemas – que englobam desde o canteiro de

174 223 231 288 302 332 386 462 474 540 601 630 781 1.0181.050 1.205 1.481 1.812 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 Pub lic õ e s Ano

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obras até o próprio projeto. Dentre esses subsistemas, nota-se que alguns têm desprendido maiores cuidados - obtendo até mesmo elaboração de projetos específicos – tais como estruturas e instalações. Todavia, outros subsistemas – como o de revestimento, por exemplo – não recebem tanta atenção. Nesse último grupo, encontra-se a produção de contrapisos – que é encarada como uma atividade secundária e não contempla um projeto específico. Dessa forma, tal serviço era antigamente executado, comumente, por operários sem conhecimento técnico necessário (BARROS e SABBATINI, 1991), fato que permanece – ainda que em menor escala – nos dias atuais.

O contrapiso – definido como uma categoria do sistema de piso (Figura 2.2) – consiste basicamente numa camada de argamassa lançada sobre uma superfície horizontal, normalmente uma laje, com o intuito de realizar sua regularização. Nos sistemas convencionais as espessuras costumam variar entre 2 cm e 6 cm.

Dessa forma, o descaso habitual com o subsistema de contrapisos, além de implicar em problemas executivos, tende a resultar em manifestações patológicas, utilização indevida dos materiais, falta de controle de qualidade e desperdícios – o que culmina em um aumento no custo final da obra. Ademais, o uso excessivo de material – concomitantemente à aplicação equivocada de espessuras – pode comprometer não só o desempenho do próprio contrapiso, mas também da estrutura como um todo, devido às sobrecargas geradas, além de aumentar os custos (BARROS e SABBATINI, 1991).

Figura 2.2. Exemplo genérico de um sistema de pisos e seus elementos.

Fonte: NBR 15575-3 (ABNT, 2013).

Segundo Barros e Sabbatini (1991), a execução do contrapiso no sistema tradicional consiste – resumidamente – nas seguintes etapas: (a) marcação e

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lançamento dos níveis do contrapiso – normalmente utilizando “níveis de mangueira”; (b) preparação da base – limpar, molhar e polvilhar com cimento a base; (c) construção das mestras – imediatamente antes da aplicação da argamassa; (d) aplicação da argamassa do contrapiso – distribuição, compactação e sarrafeamento da argamassa de contrapiso; e (e) acabamento final, sendo esta última subdividida em: (i) sarrafeado; (ii) desempenado; (iii) alisado; e (iv) reforçado. De tal forma, denota-se certo grau de esforço demandado por tal subsistema – o que implica em maiores prazos executivos, além dos métodos consideravelmente arcaicos empregados.

Assim, visando obter melhores resultados referentes ao controle de qualidade e execução mais racional de contrapiso, juntamente com praticidade e menor prazo em relação ao método tradicional, aparece o conceito de argamassa autonivelante. A aplicação dela no subsistema de contrapiso apresenta-se muito mais ágil e precisa, podendo trazer resultados extremamente positivos.

Rubin (2015) e Gugelmin (2013) apresentam a sequência construtiva desse método como: (a) preparo da laje; (b) colocação de juntas de barreiras de contenção; (c) lançamento e aplicação; (d) nivelamento; (e) acabamento; e (f) cura. Assim, a execução de um contrapiso autonivelante consiste basicamente no lançamento da argamassa sobre a superfície de modo a respeitar o nível previamente controlado por tripés metálicos nivelados a laser, o que implica em maior precisão executiva. Após a realização dessa etapa, promove-se a retirada das bolhas de ar através de uma haste de metal ou um tipo de rodo – que acabam sendo incorporadas durante a aplicação do material (LOPES DA SILVA, 2016). A retirada dessas bolhas de ar deve-se ao fato de as mesmas resultarem em uma superfície menos resistente – tanto mecanicamente quanto às intempéries – consequência da maior porosidade. Um contrapiso executado em argamassa autonivelante pode apresentar finalidade de apenas regularização da superfície ou de acabamento.

Segundo Houang (2013), a produtividade de um contrapiso executado com argamassa autonivelante pode chegar a ser até 8 vezes maior que o método convencional. Comparando os dois sistemas construtivos, Egle (2010) exemplifica que para uma laje de 600 m², um contrapiso do tipo farofa demandaria um tempo necessário de 4 a 5 dias para execução, enquanto que com a aplicação de um contrapiso autonivelante esse tempo poderia ser reduzido para apenas 4 ou 5 horas.

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2.3 DEFINIÇÃO DE ARGAMASSA AUTONIVELANTE

A argamassa autonivelante é uma argamassa autoadensável, bombeável, de base aglomerante cimentícia que apresenta elevada fluidez e facilidade de aplicação em superfícies horizontais (AENOR, 2014). Constituem-se como um tipo especial de argamassa, considerada de alto desempenho, a qual possui capacidade de se espalhar e preencher os vazios da superfície onde é aplicada, de forma a se consolidar somente pelo efeito da gravidade sobre seu peso próprio concomitantemente à sua capacidade de fluxo, sem apresentar qualquer separação significativa de seus constituintes (MEHDIPOUR et al., 2013).

Assim, essa argamassa é caracterizada justamente pela sua elevada capacidade de fluir (como se pode observar na Figura 2.3), de tal forma que se autonivele, e de se adensar sem que ocorra segregação ou exsudação. Tal capacidade é obtida por meio do equilíbrio entre as propriedades de fluidez, mobilidade, viscosidade e coesão entre as partículas que constituem a mistura (MARTINS, 2009).

As argamassas autonivelantes devem apresentar uma boa capacidade de fluxo, por sua propriedade de autonivelamento, além de forma homogênea e coesa. Tais características são obtidas por meio de uma otimização da dosagem, conferindo uma reologia que proporcione fluidez suficiente para o auto nivelamento e que, concomitantemente, possibilite controlar a segregação, exsudação e retração da mesma. Por tais fatores, boas formulações das argamassas autonivelantes exigem emprego de aditivos químicos e adições minerais.

Figura 2.3. Flow test e aplicação de argamassa autonivelante

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Essa fluidez provém do alto afastamento entre as partículas maiores, de modo a reduzir o contato entre as mesmas. Tal comportamento é resultado da utilização de alto teor de finos na composição da argamassa autonivelante – o que pode implicar em alguns problemas para a mesma – tal como dificuldade em controlar o tempo de pega, a tendência à segregação e controle de retração (PILEGGI, 1996).

A argamassa autonivelante pode ser considerada como uma argamassa auto adensável. A recíproca, entretanto, não é verdadeira. Isso porque uma argamassa autonivelante além de possuir as características da outra, deve apresentar também uma superfície regular lisa, tolerando um desnível de até 1 mm a cada 4 m de extensão do elemento em que se aplica (MARTINS, 2009).

No que se refere à reologia, Martins (2009) ressalta – conforme já é sabido – que a argamassa autonivelante como uma mistura do tipo sólido-líquido na qual as partículas estão dispersas de forma relativa e uniforme através do meio líquido. Já Costa (2007) afirma que a concentração de sólidos pode influenciar o seu desempenho reológico.

O real desempenho da argamassa autonivelante e, consequentemente, suas vantagens e desvantagens são dependentes de diversos fatores, tais como o tipo de produção da argamassa, a dosagem e formulação empregadas, tipo de cimento, entre outros (RUBIN, 2015). Apesar dessa variação, a literatura cita mais frequentemente algumas vantagens desse compósito cimentício, das quais vale ressaltar a rápida liberação da área aplicada, além de sua versatilidade e rapidez de execução (NAKAKURA e BUCHER, 1997).

2.4 COMPOSIÇÃO DA ARGAMASSA AUTONIVELANTE

A composição da argamassa autonivelante estudada no presente projeto – apresentada na Figura 2.4 – é dada por aglomerante (cimento), agregado miúdo (areia de cava), água, adição mineral (fíler de quartzo), aditivo superplastificante (SP) e aditivo modificador de viscosidade (VMA).

A formulação da argamassa autonivelante é composta de Cimento Portland de alta resistência inicial (cerca de 25 a 45% da massa total) – pela qual recebe o nome de compósito cimentício – e areia fina quartzosa (cerca de 40 a 60%). A porcentagem restante (10 a 15%) da massa é formada por uma série de aditivos químicos e adições minerais destinados a alterar as propriedades reológicas no estado fresco e as

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propriedades físicas e mecânicas no estado endurecido – a fim de suprir os requisitos de instalação, solicitação, durabilidade e desempenho. Ademais, a água de amassamento corresponde algo entre 20 e 30% da massa de materiais secos do composto (NAKAKURA e BUCHER, 1997).

Figura 2.4. Microestrutura da argamassa autonivelante

Fonte: Adaptado de Martins (2009) e Lopes da Silva (2016).

Apesar dos valores previamente estimados, deverá ser definida uma dosagem ideal por meio da otimização de seus compostos, de modo a atingir a trabalhabilidade especificada em projeto segundo sua aplicação (FELEKOĞLU et al., 2006). As propriedades dos compósitos cimentícios autonivelantes devem atender às seguintes características – em ordem de importância: autonivelamento, baixa viscosidade, rápida fixação, rápido endurecimento, rápido ganho de resistência, secagem rápida, estabilidade dimensional, durabilidade, resistência de superfície e forte adesão ao substrato (SEIFERT et al., 2011). Ademais, Lopes da Silva (2016) afirma que, no que tange à microestrutura da argamassa autonivelante, o equilíbrio da suspensão de partículas influi no desemprenho reológico da mesma por se tratar de uma concentração de sólidos.

2.4.1 Cimento

Define-se Cimento Portland como um material pulverulento e aglomerante hidráulico, sendo composto por silicatos de cálcio e aluminatos de cálcio e que, ao entrar em contato com a água, se hidrata de modo a não mais se decompor quando endurecido - nem com nova presença de água (MEHTA e MONTEIRO, 2008).

Desde seu desenvolvimento, há aproximadamente 200 anos, o Cimento Portland se tornou o aglomerante dominante na construção civil, sendo elogiado por sua versatilidade, durabilidade e valor econômico. Dessa forma, sua produção vem crescendo cada vez mais, a qual se aproxima de uma produção anual de 3 Gt

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(JUENGER et al., 2011). No entanto, tal produto da construção civil provoca um grande impacto ambiental devido a sua produção – o que se torna mais significativo levando em conta a escala da mesma. No Brasil, segundo o MCTIC (2016), a porcentagem das emissões líquidas de CO2 emitidas pelo ser humano.

Na literatura não existe um consenso sobre qual o cimento a ser adotado para a execução da argamassa autonivelante. Dessa forma, cabe ressaltar que cimentos mais finos implicam em ocorrência de reações de hidratação mais rápidas – o que torna o material mais susceptível ao processo de retração e – consequentemente – de fissuração (LOPES DA SILVA, 2016). Ademais, é necessário ter cautela quanto ao consumo de cimento, pois essas argamassas são menos deformáveis e, dessa forma, mais frágeis aos efeitos da retração – apresentando um maior risco de fissuração (BAUER e SOUSA, 2005).

Por meio da adição da água de amassamento, ainda que também aconteça naturalmente com a própria umidade do ar, ocorre a aglomeração do cimento – de modo que a água inicie a envolver as partículas e preencher os vazios. Assim, quando a quantidade for suficiente para tal, define-se o teor crítico – o qual promove a redução da viscosidade da suspensão (PILEGGI, 2001). Por conseguinte, a fluidez provém do afastamento das partículas, de tal forma que as adições minerais, ao compor a curva granulométrica, permitam um maior afastamento e, consequentemente, um aumento da fluidez do material no estado fresco (LOPES DA SILVA, 2016).

Ademais, os grãos de cimento possuem grande tendência a aglomerar, devido ao seu processo produtivo e por consequência das forças de Van der Waals (forças eletrostáticas entre regiões de cargas opostas). Assim, essa aglomeração implica em um aumento da viscosidade da argamassa, reduzindo a fluidez pelo fato de aprisionar parte da água de amassamento que estaria disponível para a fluidificação da mistura (MONTE, 2003). Para tal, são empregados aditivos superplastificantes, de modo a promover a dispersão dos grãos.

2.4.2 Agregado

Agregado miúdo pode ser definido como um material pétreo passante pela peneira de abertura de 4,75 mm (#4) e que fica retido na de 0,075 mm (#200). De acordo com Martins (2009), a escolha desse material – para fins de utilização em formulações de argamassas autonivelantes – deve ser em função da granulometria,

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optando-se preferencialmente por uma contínua – sendo esta responsável pela coesão e viscosidade do material.

Agregados com frações mais grossas (retidos na peneira #4) podem aumentar a viscosidade da matriz, sendo essa propriedade muito importante – tendo em vista que uma alta viscosidade pode vir a comprometer o espalhamento e até o bombeamento da argamassa. Em contrapartida, materiais pouco viscosos tendem a apresentar problemas de segregação e exsudação (KATSIADRAMIS et al., 2010). Segundo Christianto (2004) é recomendável que, para haver auto compactação dos componentes da mistura, o volume de areia seja de 40% ao da argamassa. Por outro lado, Nakakura e Bucher (1997) e Lundholm et al. (1990) indicam que tal valor pode compreender o intervalo de 40 a 70%.

2.4.3 Adições minerais

As adições minerais são materiais silicosos moídos – os quais são adicionados às argamassas e aos concretos (variando de 20 a 70% da massa do material cimentício). A obtenção desses subprodutos se dá nas usinas de energia elétrica e altos-fornos metalúrgicos – os quais são produzidos em larga escala (MEHTA e MONTEIRO, 2008).

De acordo com Mehta e Monteiro (2008) as adições podem ser classificadas em inertes ou reativas, segundo sua reatividade. As inertes implicam em uma ação física – aumentando a compacidade da mistura – sendo representadas pelo quartzo moído, entre outros. Por outro lado, as adições reativas promovem a formação de hidratos, de modo a serem utilizadas em substituição ao cimento em teores de até 30% - tendo a cinza volante, cinza de casca de arroz, microssílica como alguns exemplos. De modo geral, ambas adições podem ser utilizadas de maneira conjunta. Segundo Alcantara et al. (2004), a utilização das adições minerais em substituição ao cimento contribui para a atingir condições favoráveis de fluidez da mistura e para a formação do esqueleto granular, beneficiando as propriedades mecânicas do ponto de vista da argamassa autonivelante. Ademais, Nakakura e Bucher (1997) e Sahmaran et al. (2006) citam que a adição de minerais reativos pode substituir parte do volume de cimento, implicando em uma redução de custo do material. Tal fato se deve às partículas das adições possuírem tamanho médio entre

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as partículas de agregado miúdo e cimento – promovendo o efeito fíler de preenchimento dos vazios, que será abordado adiante.

Não obstante, há um limite ao uso das adições minerais, o qual depende da formulação do composto – tendo em vista que a presença de finos exige maior consumo de água devido ao aumento da superfície específica. Dessa forma, a resistência mecânica pode ser prejudicada com aumento do volume da água na mistura. No entanto, para evitar a ocorrência de tal, empregam-se os aditivos com o intuito de promover dispersão dos sólidos sem a necessidade de adição de mais água – garantindo uma boa trabalhabilidade (LOPES DA SILVA, 2016).

Segundo Tutikan (2004), as adições minerais podem trazer outras melhorias, tais como redução de permeabilidade e porosidade capilar – implicando em um aumento de resistividade físico-mecânica aos agentes agressivos. Lopes da Silva (2016) sugere ainda que tais adições alteram a viscosidade, de modo a aumentar a densidade da coesão da argamassa, controlando a exsudação e a segregação.

Dentre as adições minerais empregadas na construção civil, destaca-se aqui o Fíler Quartzoso, também conhecido como pó de quartzo. Essa adição, que será utilizada no presente estudo, é um material inerte, ou seja, não apresenta reação química. Nesse sentido, ele é normalmente utilizado com o intuito de preencher os vazios existentes entre os grãos, de modo a contribuir para com o empacotamento das partículas (RAISDORFER, 2015).

Contudo, quando essa adição é submetida a tratamento térmico, são produzidas reações pozolânicas, de modo a consumir o hidróxido de cálcio e formando, assim, silicato de cálcio hidratado. Tal processo implica numa melhora da zona de transição (BIZ, 2001). Assim, a hidratação nas primeiras idades de concretos com adição de fíler de quartzo pode ser mais intensa que nos demais traços de referência. A intensificação da hidratação pode ser explicada pela distribuição de pequenas partículas em torno do grão de cimento, que torna a camada de hidratos mais fina e mais espalhada, acelerando o processo de hidratação do cimento, conforme pode ser observado na Figura 2.5 (LAWRENCE et al., 2003).

A adição de fíler em compósitos cimentícios tem sido utilizada em substituição parcial do cimento, proporcionando benefícios nas propriedades reológicas. Ademais, conforme constataram Nepomuceno et al. (2010), tal adição permite a redução das dosagens de superplastificantes, pois – como dito anteriormente – pode beneficiar a trabalhabilidade da argamassa para uma mesma quantia de água. Também, conforme

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Modler et al. (2007), a adição mineral em questão visa proporcionar melhor desempenho no que tange às propriedades de coesão e viscosidade, além do refinamento dos poros da pasta de cimento hidratada, de modo a resultar numa melhor resistência à agentes agressivos.

Figura 2.5. Representação esquemática da intensificação da hidratação do cimento para adições inertes.

Fonte: Hoppe Filho (2008) adaptado de Lawrence et al. (2003).

Finalmente, podemos resumir e elencar alguns dos benefícios da adição de fíler inerte:

 maior coesão – resultando em misturas mais estáveis;

 aumento da fluidez sem ocorrência de exsudação – por meio da redução do tamanho das partículas;

 redução do efeito da retração – por menor necessidade de água na mistura;  redução do calor de hidratação – devido à substituição parcial do cimento –

juntamente com o aumento das resistências à compressão, por consequência do aumento da densidade da matriz.

2.4.4 Aditivos químicos

A busca por compósitos cimentícios cada vez mais resistentes e trabalháveis – além de uma exigência relacionada ao custo – resultou na inserção de aditivos químicos no mercado da construção civil. Tais aditivos foram inicialmente desenvolvidos no Japão e na Alemanha na década de 1960, sendo que hoje são empregados em larga escala nas obras de construção civil em todo o mundo (GRAEFF e SILVA FILHO, 2002).

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Segundo o ACI 212.3R (1996), definem-se tais aditivos como produtos químicos empregados em compósitos cimentícios (argamassas ou concretos) com o intuito de alterar as propriedades no estado fresco e/ou endurecido dos mesmos, tornando-os mais adequados em questões de trabalho, manuseio, custos, entre outros (MELO, 2005). Dessa forma, os aditivos são adicionados conforme a necessidade de cada produto – sendo que os compostos autonivelantes são os sistemas mais complexos entre as argamassas industrializadas (GUIMARÃES, 2013). Na literatura alguns autores citam que para atender aos requisitos de autonivelamento e – dessa forma – apresentar as propriedades de trabalhabilidade e escoamento, é necessário adicionar cerca de 10 a 20 componentes químicos diferentes na mistura (ANDERBERG, 2007; GASPARO et al., 2009; GUIMARÃES, 2013). Todavia, estudos recentes – tais como Lopes da Silva (2016) – vêm demonstrando que é possível obter formulações com uma diversidade significativamente reduzida de aditivos, mas sem que seja possível descartá-los. Dentre os aditivos químicos existentes, no que tange à formulação e produção de argamassas autonivelantes, os aditivos superplastificantes e os aditivos modificadores de viscosidade são essenciais e, por conseguinte, os mais importantes (CHRISTIANTO, 2004).

Os aditivos superplastificantes (SP) permitem uma redução da quantidade da água de amassamento de pelo menos 12% para produzir uma pasta com mesma consistência e sem que haja perda resistência mecânica – conforme NBR 11768 (ABNT, 2011). Ademais, os superplastificantes conferem trabalhabilidade ao compósito cimentício, assegurando sua capacidade de espalhamento e também reduzindo a tensão de escoamento (MARTINS, 2009). Esses aditivos agem, além da repulsão eletrostática, por repulsão estérica – pois em diversos pontos da cadeia principal há ramificações de cadeias longas, as quais promovem um forte efeito dispersante. Dessa forma, ocorre o impedimento do entrelaçamento das cadeias laterais das moléculas dos diferentes aditivos do composto, gerando uma capa de adsorção de grande volume que impossibilita a aproximação das partículas de cimento (GETTU e RONCERO, 1998).

Além disso, outra vantagem do uso dos aditivos SP é a redução do consumo de cimento, reduzindo – dessa forma – problemas relacionados ao fenômeno da retração. Esses aditivos dispersam os grãos de cimento de forma mais eficaz na pasta, melhorando a molhabilidade dos mesmos e conferindo uma composição mais

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homogênea à mistura. Assim, tal formulação confere uma melhora na eficiência de hidratação da pasta, além de diminuir a porosidade e – por consequência – conferindo maior resistência, durabilidade e desempenho mecânico às argamassas autonivelantes. No entanto, vale ressaltar que os aditivos superplastificantes não possuem influência absoluta sobre a resistência mecânica dos compósitos cimentícios – sendo que essa é consequência da interação de todos os materiais e aditivos empregados à mesma (KATSIADRAMIS et al., 2010).

Por outro lado, a função dos aditivos modificadores de viscosidade (VMA – do inglês: Viscosity Modifying Admixtures) são modificadores das propriedades reológicas da pasta de cimento – sendo usados para reduzir a segregação nas pastas de alta fluidez e proporcionar níveis de fluidez mais elevados, além de maior homogeneidade da mistura (MARTINS, 2009).

Esses aditivos fazem aumentar a coesão e estabilidade dos componentes da mistura, através de uma “formação de rede” (exemplificado na Figura 2.6) – retendo a água da pasta, de modo a manter as partículas finas de sua composição em suspensão. Ademais, dentre todos os aditivos, os modificadores de pega são os que possuem maior influência na conformidade das bordas da mistura (MARTINS, 2009). Sua ação permite reduzir os riscos de exsudação e segregação dos constituintes da argamassa, ao longo dos processos de transporte, adensamento e assentamento – até que se inicie o processo de endurecimento do material (KHAYAT e GHEZAL, 2003).

Cabe ressaltar que o VMA também apresenta algumas desvantagens, citadas na literatura, tais como: (a) incorporação de ar – consequência da redução da tensão superficial da água na mistura; (b) incompatibilidade com alguns aditivos superplastificantes – devido à capacidade de adsorção dos grãos de cimento; e (c) podem vir a aumentar o efeito de retração por secagem quando em doses elevadas (RIXOM e MAILVAGANAM, 1999; REPETTE, 2005).

Figura 2.6. Ação química do VMA nos grãos de cimento.

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2.4.5 Estudo da formulação de argamassas autonivelantes

O estudo das argamassas autonivelantes foi iniciado no Brasil por Nakakura e Bucher (1997), os quais introduziram os conceitos referentes às mesmas. Na pesquisa por eles realizada, foram apresentados parâmetros de desempenho da argamassa autonivelante para o estado fresco e para o estado endurecido, além de demonstrarem qual seria o quantitativo médio dos componentes desse compósito cimentício (LOPES DA SILVA, 2016).

Tais estudos foram tomando proporções cada vez maiores no país, de modo que o mesmo desencadeou uma sequência de trabalhos e pesquisas na UFPR a respeito das formulações das argamassas autonivelantes – sendo muitas delas tomadas como base para o presente trabalho – além de outras inúmeras universidades no país. Sendo assim, Martins (2009) estabeleceu um procedimento para dosagem de pastas de argamassa autonivelante, levando em conta a importância do comportamento e desempenho a fresco da pasta na fluidez de tal argamassa. Ademais, por meio de diversos ensaios, foram propostas algumas formulações, as quais contêm adição de sílica ativa, aditivos modificadores de viscosidade e superplastificantes – obtendo teores médios de 0,9% para VMA e de 0,5% para SP, de modo a garantir fluidez sem ocorrência de segregação.

Dando sequência ao estudo de Martins (2009), Souza et. al. (2013) desenvolveram uma técnica para formulação de argamassas autonivelantes a partir dos estudos de pasta – acrescentando areia. Para tal, foram realizadas formulações com enfoque na caracterização no estado fresco – analisando quanto à fluidez e condição visual do material escoado. Além disso, foram considerados preceitos de Martins (2009) de análise de borda e de existência de segregação e exsudação de modo a conferir um desempenho adequado dos compósitos cimentícios em questão. Ademais, para a caracterização das argamassas foi empregado o ensaio do cone de Kantro (KANTRO, 1980) – ainda que tal ensaio tenha sido desenvolvido originalmente para pastas, devido à fluidez da argamassa autonivelante foi possível adaptá-lo – conforme orientação de Nakakura e Bucher (1997). Ao final dessa pequisa, por meio de uma aplicação prática do compósito em obra, observou-se grande presença de fissuras – fato que conduziu uma pesquisa posterior, desenvolvida por Lopes da Silva (2016).

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Dessa forma, Freitas (2009) – que já havia verificado anteriormente o efeito significativo da retração em argamassas autonivelantes – propôs o emprego de aditivos redutores de retração – objetivando sanar tal problema, consequência da alta relação entre superfície exposta e espessura presente nos contrapisos. No ano seguinte, Freitas et al. (2010) também desenvolveram pesquisa acerca das adições e aditivos minerais no que diz respeito às propriedades das argamassas autonivelantes – obtendo como conclusão das análises realizadas, traços moldados com resultados favoráveis quanto à fluidez e aumento da resistência à compressão por meio do emprego de sílica.

Posteriormente, houve ainda uma pesquisa de Guimarães (2013) sobre o emprego de ligantes orgânicos que promovem flexibilidade, resistência à abrasão e aderência dessas argamassas. Ao final da pesquisa, foi constatada a redução da exsudação e segregação, além da obtenção de uma superfície mais lisa – fatores de extrema importância para os estudos desse compósito cimentício e suas aplicações.

Mais recentemente, tem-se ainda uma pesquisa de Rubin (2015), que analisa, por meio de avaliações laboratoriais, o desempenho físico-mecânico das argamassas autonivelantes industrializadas em comparação com as dosadas em obra – de modo a avaliar diversos parâmetros influentes no comportamento, desempenho e aplicação das referidas argamassas. Assim, tal pesquisa apresenta diversas avaliações e conclusões utilizadas no presente trabalho. No mesmo ano, Carvalho (2015) analisou a retração por secagem em argamassas autonivelantes utilizando adições minerais em substituição parcial ao Cimento Portland.

No ano seguinte, Lopes da Silva (2016) desenvolveu formulações de argamassas autonivelantes para pisos, avaliando – além de outros parâmetros – a retração por secagem. Para tanto, foram produzidas argamassas com teor de adição mineral em substituição parcial ao cimento e com adição de fibras. Tais formulações avaliaram a influência das mesmas no desempenho dos estados fresco e endurecido – tendo em vista as características e requisitos a serem cumpridos. Dessa forma, verificou-se a grande influência da proporção dos componentes na mistura no que tange à coesão da mesma - destacando a sensibilidade do teor de aditivos SP e VMA, que podem acarretar segregação e exsudação, respectivamente, quando em excesso. Ademais, foi constatada a alteração direta da fluidez da argamassa devido à adição mineral empregada – no caso as cinzas volantes. Quanto à adição de fibras de celulose e PVA, constatou-se que o espalhamento das argamassas aumentou –

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indo contra o esperado inicialmente pela autora. Tal comportamento pode ser explicado pela distribuição da água de amassamento em decorrência da adição de fibras e da afinidade química pela matriz cimentícia – para o caso das fibras de celulose.

Isto posto, o presente trabalho – reunindo o disponível na literatura e seguindo os conhecimentos apresentados – dá sequência aos estudos supracitados, de modo a aprofundar e desenvolver os conhecimentos referentes às argamassas autonivelantes. Busca-se definir - por meio das propriedades desses compósitos cimentícios, que são obtidas por meio das caracterizações - os requisitos mínimos de desempenho das argamassas autonivelantes. Para tal, parte-se inicialmente de uma formulação previamente desenvolvida por Lopes da Silva (2016), empregando os devidos ajustes e correções – como será exposto adiante.

2.5 PROPRIEDADES DA ARGAMASSA AUTONIVELANTE

2.5.1 Estado Fresco

2.5.1.1 Trabalhabilidade

Trabalhabilidade é a propriedade das argamassas que, no estado fresco, determina a facilidade com a qual as mesmas podem ser misturadas, transportadas, aplicadas, consolidadas e acabadas, mantendo uma condição de homogeneidade. A argamassas autonivelantes, conforme supracitado, possuem características de alta fluidez e estabilidade – resistindo à segregação e exsudação – além de preencherem o espaço a elas destinado sem a necessidade de auxílio de adensamento manual ou mecânico, agindo tão somente por conta de seu peso próprio e capacidade de fluxo (TVIKSTA, 2000; REPETTE, 2005).

Tais características são afetadas pelas suas características reológicas, pautadas na tensão de escoamento e na viscosidade plástica. Define-se como tensão de escoamento a tensão cisalhante mínima necessária para que se dê início ao escoamento do fluido, a qual possui grande dependência do estado de aglomeração e dispersão das partículas. Já a viscosidade pode ser representada pela reta ascendente do gráfico de tensão por taxa de cisalhamento, pela qual indica a estabilidade da mistura (BANFILL, 1994). Conforme a definição newtoniana,

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viscosidade pode ser definida com a resistência ao deslizamento das moléculas de um fluido, causada por uma fricção interna, portanto, quanto maior o grau de fricção, maior a viscosidade e, finalmente, menor sua tendência de escoamento.

Segundo Lopes da Silva (2016), a fluidez da mistura depende diretamente da ação do aditivo superplastificante – o qual promoverá a dispersão das partículas, consequentemente, o afastamento das mesmas – de modo a permitir um aumento da fluidez da mistura. No entanto, há um limite para uso de tal aditivo, o qual – a partir do momento que seja ultrapassado – implicará na ocorrência de exsudação da água e segregação da mistura, ou seja, o excessivo afastamento total dos grãos implicará em uma perda do equilíbrio da macroestrutura, devido à separação da fase sólida da fase líquida.

A existência de tal limite foi comprovada por Gowda et al. (2010), que realizaram um estudo sobre a formulação de argamassas autonivelantes alterando a quantidade de seus componentes. Para o desenvolvimento da pesquisa em questão foi utilizado o ensaio do cone de Kantro (KANTRO, 1980) – constatando, por fim, que com elevada quantia de SP a mistura apresentava elevada segregação e exsudação. Ademais, no mesmo estudo foi constado que o ajuste do aditivo VMA proporcionou uniformidade visual das partículas – a qual é adquirida pela ideal coesão entre as mesmas.

Os compósitos cimentícios autonivelantes devem ter um limite de elasticidade ou viscosidade de modo que tais níveis evitem a segregação e, ao mesmo tempo, proporcionem uma trabalhabilidade adequada. Nota-se que a elevação da fluidez da mistura implica numa maior instabilidade da mesma, de modo a tendenciar a ocorrência de segregação. Assim, a estabilidade da argamassa autonivelante depende e é afetada pela dosagem da mesma e, até mesmo pelo método de sua aplicação (SCHWARTZENTRUBER et al., 2006; LIBRE, et al., 2010; MEHDIPOUR et

al., 2013; CARVALHO, 2015). De maneira mais ampla, pode-se inferir que as diversas

propriedades do compósito, as quais são necessárias para caracterizar uma argamassa como autonivelante, se afetam mutuamente de maneira negativa, de modo que, ao priorizar a obtenção de uma, a outra poderá não ser alcançada – o que configura um certo grau de dificuldade na dosagem e formulação das argamassas autonivelantes.

Mehdipour (2013) comprovou – por meio de experimentos – que o tempo de mistura influencia no escoamento das argamassas autonivelantes. Os resultados

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obtidos demonstraram que um aumento no tempo de mistura de 10 para 20 minutos resultavam em um aumento de fluidez- o que pode ser explicado pelo agitamento das partículas de cimento floculado, tornando-as mais dispersas. No entanto, para tempos de mistura superiores a 30 minutos, a fluidez é reduzida – levando à conclusão de que o aumento elevado da dispersão reduz a quantidade de água disponível na mistura, pois parte desta água é absorvida pelas reações de hidratação, adsorvida sobre a superfície das partículas sólidas do cimento hidratado ou evapora (CARVALHO, 2015).

No que tange à fluidez, Nakakura e Bucher (1997) apontaram valores ideais para a consistência das argamassas autonivelantes, os quais devem ser:

 material para regularização: 130 a 140 mm;  argamassas para acabamento: 160 a 165 mm.

2.5.1.2 Retenção de água

De modo geral, as argamassas, como um todo, estão sujeitas às restrições térmicas e hídricas que contribuem fortemente para seu envelhecimento. De tal forma, quando ocorre a evaporação da água da mistura ou a mesma é absorvida pelo substrato de maneira rápida, a hidratação de cimento é prejudicada, de modo que ocorra uma redução da resistência mecânica do material. Sendo assim, a capacidade do material em reter água é de importância fundamental. Tal propriedade pode ser controlada por meio da composição do mesmo. A presença de materiais finos, por exemplo, pode contribuir para com a retenção de água da mistura (SÉBAÏBI et al., 2003). Ademais, a retenção de água pode ser avaliada pelo método prescrito na NBR 13277 (ABNT, 2005).

2.5.1.3 Estabilidade estática

A dosagem da argamassa autonivelante influencia as propriedades de retenção de água e de auto adensabilidade. A última é a capacidade do material em se espalhar e auto consolidar sem que haja necessidade de aplicação de energia externa e sem que ocorra separação significativa dos componentes da mistura. Para que isso ocorra o material deverá apresentar estabilidade estática.

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Define-se como estabilidade a capacidade de uma mistura manter uma distribuição uniforme dos materiais constituintes durante todo o processo de consolidação. Dessa forma, a estabilidade estática é a capacidade de a mistura resistir à segregação, à exsudação e ao adensamento (PANESAR e SHINDMAN, 2011; MEHDIPOUR et al., 2013). Ademais, a fluidez promovida pela dispersão de partículas supracitada e a coesão combinadas com o aumento controlado da viscosidade permitem que o material seja adensado somente pela ação da força gravitacional. 2.5.1.4 Retenção de fluxo

A norma que rege o ensaio de retenção de fluxo é a ASTM C 1708 (2012), conforme será abordado mais adiante. Tal norma apresenta que a importância da retenção de fluxo está numa taxa de espalhamento crítica para argamassas autonivelantes, a qual pode garantir que estas mantenham sua propriedade de auto nivelamento. De tal forma, caso a fluidez venha a diminuir ao longo do tempo, o material terá seu nivelamento comprometido. De tal forma, com esse ensaio é possível determinar o tempo de manuseio das argamassas – que é o limite de tempo que em a retenção do fluxo da mistura não interfira na sua aplicação.

Assim, Lopes da Silva (2016) ressalta que inúmeros produtores de argamassas autonivelantes apresentam nas fichas técnicas de seus produtos o tempo de manuseio limite correspondente 30 min. Ademais, Mehdipour et al. (2013) avaliaram a retenção de fluxo para diversas formulações das argamassas autonivelantes – observando que o comportamento padrão é a taxa de escoamento crescer até o minuto 30 do ensaio e posteriormente se estabiliza – o que explica o tempo limite de manuseio empregado pelos produtores supracitados.

A coesão – a qual possui relação com a trabalhabilidade – e a rapidez de solidificação da mistura controlam a retenção de fluxo inicial e final, respectivamente. Dessa forma, o escoamento da argamassa durante sua aplicação será resultado da viscosidade – sendo que se for alta dificultará o preenchimento das áreas e a obtenção das espessuras desejadas. Ademais, a perda de trabalhabilidade pelo endurecimento do material – o qual é influenciado pelo tempo de pega acelerado – pode comprometer o bombeamento do mesmo, em função do tempo necessário para aplicação (LOPES DA SILVA, 2016).

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De tal forma, cabe ressaltar que a capacidade de retenção de água das argamassas também precisa ser bem controlada e administrada, de modo que a mesma não venha a prejudicar a trabalhabilidade e, por consequência, a retenção de fluxo. Finalmente, destaca-se que não existem normas brasileiras para argamassas autonivelantes, além de que as normas estrangeiras existentes a respeito de tal não estipulam parâmetros para as propriedades no estado fresco (LOPES DA SILVA, 2016).

2.5.1.5 Segregação

Define-se por segregação a separação das partículas granulares da mistura, de modo que haja concentração das mesmas em uma dada região – resultando em uma separação da fase sólida e da fase líquida do composto. Tal efeito está geralmente associado à sedimentação estática. No caso das argamassas autonivelantes, é necessário que tais compósitos apresentem resistência à segregação – de modo que esta não ocorra. Assim, para obtenção de tal propriedade, faz-se necessário dedicar atenção à escolha granulométrica do agregado – levando em conta que uma diminuição do tamanho máximo do agregado pode diminuir o risco da ocorrência da segregação.

Ademais, nota-se o efeito do aditivo modificador de viscosidade (VMA) na estabilização das misturas de cimento. Tal efeito mostra-se ainda mais dominante para maiores relações a/c, como demonstrado por Libre (2010). Por outro lado, o aumento dos teores de aditivo SP, tal como o aumento da relação a/c, tende a aumentar o índice de segregação das misturas. É válido ressaltar ainda que o efeito da dosagem do aditivo SP não é linear e depende da relação a/c (CARVALHO, 2015). Libre (2010) demonstra ainda que a segregação pode afetar as propriedades mecânicas e a durabilidade do compósito cimentício no estado endurecido.

2.5.1.6 Exsudação

A exsudação, entendida como a separação da água, pode ser considerada como uma forma de segregação em que parte da água de amassamento tende a subir para a superfície da argamassa recém aplicada, levando consigo partículas de cimento (NEVILLE, 1997). Tal fenômeno ocorre, principalmente, devido ao fato de a

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