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e-Mat ISSN 1806-3969
ANTAC – Associação Nacional de Tecnologia do Ambiente Construído
Consistência das argamassas de revestimento e sua
relação com a demanda de água e as partículas finas
Rendering mortars consistency and its relationship
with water demand and fine particles content
Elton Bauer*, Neusa M. B. Mota; Eliane Kraus, Cláudio H. A. F. Pereira
Universidade de Brasília-UnB- PECC, Brasília, Brasil____________________________________________________________________________
Resumo
O comportamento das argamassas no estado fresco e, por conseqüência, no estado endurecido, é facilmente alterado com a modificação das proporções entre os materiais constituintes e com a variação nas suas características físico-químicas. Dentro desse contexto foi desenvolvido este trabalho com o objetivo de avaliar alguns fatores intervenientes na demanda de água e a sua relação com a consistência das argamassas de revestimento. Para isso, foram dosadas 12 argamassas, a partir da definição do parâmetro “E” (areia+cal/cimento), utilizando 3 composições de agregado (areia A; B;e C), avaliadas no estado fresco através do ensaio penetração de cone e pelo ensaio vane. A partir das formulações das argamassas, pôde-se observar que o volume de água utilizado na produção das argamassas pouco se altera com as variações estudadas assim como o teor total de finos dessas composições que apresenta poucas mudanças. Outro ponto observado foi que a consistência de todas as argamassas estudadas se manteve dentro de uma faixa considerada adequada.
Abstract
The behavior of mortars in the fresh and hardened states depends on materials proportions and nature. In this context this work was developed with the objective of evaluating some intervening factors in the demand of water and its relation with the rendering mortars consistency. In total, twelve mortars were dosed, starting from the definition of the "E" parameter (sand+lime/cement), using three aggregate compositions. The cone penetration and the vane tests were used for the evaluation of fresh state properties. It was observed that the water volume and the fines content did not change significantly among all the studied mixes.
Palavra-chave: Argamassa, consistência, método vane, penetração de cone. Keywords: Mortar, consistency, vane tester, cone penetration.
∗ Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, Programa de Pós-Graduação em Estruturas e Construção Civil, prédio SG-12, Campus Darcy Ribeiro, Asa Norte, CEP 70910-900, Brasília, DF – Brasil, Telefone: +55 (61) 3347-0568, e-mail: elbauer@terra.com.br, site: www.lemunb.com.br.
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1 Introdução
O processo de execução dos revestimentos em argamassas exige condições específicas das argamassas, as quais devem ter plasticidade para se deformar sobre a superfície do
substrato após o lançamento, fluidez para envolver a rugosidade do substrato, e retenção de água para manter a trabalhabilidade durante a aplicação. A argamassa na masseira deve permitir facilidade de manuseio (estar plástica
e fluída o suficiente, não grudar na ferramenta, não segregar). Ao ser lançada, ela deve se fixar à superfície do substrato, recebendo ainda manipulações que visam espalhar e acomodar a camada para o posterior sarrafeamento [1]. O comportamento das argamassas no estado fresco e, por conseqüência, no estado endurecido é facilmente alterado com a variação das proporções entre os materiais constituintes e com a variação na suas características. Esse comportamento tem, ainda, grande influência na otimização de todas as propriedades do revestimento produzido com essa argamassa.
Dentro desse contexto, pode-se afirmar que a trabalhabilidade é uma das mais importantes propriedades das argamassas no estado fresco, haja vista a necessidade de sua adequabilidade para que se possa utilizar corretamente a argamassa. A trabalhabilidade resulta da conjunção de diversas propriedades, entre elas: consistência, plasticidade, retenção de água, exsudação, coesão, estruturação interna, tempo de pega e adesão inicial.
Está claro que, no geral, as definições são apenas descritivas e algumas propriedades são de difícil mensuração (coesão, plasticidade, consistência, tixotropia, retenção de água, dentre outros). Em campo, as situações são freqüentemente diversas, porque alguns destes termos são usados diferentemente por várias pessoas envolvidas (engenheiros, pedreiros, dentre outros), sendo mais uma vez, definidos de acordo com o “sentimento” das pessoas e não, baseados no comportamento físico do material. Buscando uma avaliação das propriedades relacionadas à trabalhabilidade, bem como dos métodos de ensaio, Souza [2] mostra claramente que é possível identificar faixas de valores de consistência e avaliações semi-quantitativas capazes de definir “argamassas trabalháveis”. No mesmo estudo, aponta-se ainda que avaliações de coesão e ângulo de atrito interno (método de cisalhamento direto utilizado na mecânica dos solos) trazem um espectro mais abrangente na avaliação, uma vez que essas propriedades exercem grande influência na condição de fluxo relativo entre as partículas.
A consistência e plasticidade são apontadas como as principais propriedades que determinam uma condição de trabalhabilidade das argamassas de revestimento. Em determinados momentos, tal condição torna-se
sinônimo destas duas propriedades. As várias definições destes termos, discutidas pelo meio técnico, derivam das apresentadas pelo documento RILEM [3], que coloca a consistência como a propriedades pela qual a argamassa tende a resistir às deformações que lhe são impostas; e a plasticidade como sendo o comportamento que permite à argamassas deformar-se sem ruptura, sob a ação de forças superiores às que promovem a sua estabilidade, mantendo a deformação depois de retirado o esforço. Da mesma forma que a consistência, a plasticidade depende do teor de água, da natureza e teor do aglomerante, da intensidade de mistura das argamassas, e do teor de ar incorporado, sendo influenciada também pelo teor de finos.
É evidente que as duas propriedades são influenciadas muitas vezes pelos mesmos parâmetros e, em determinados momentos, não podem ser tratadas independentemente quando se analisa uma condição de trabalhabilidade. Além do mais, os fatores que influenciam estas propriedades, em geral são os mesmos, conforme estão apresentados na Tabela 1. De um modo geral, percebe-se que a exigência de trabalhabilidade é, portanto, intuitiva de uma relação qualitativa difícil de avaliar, que busca subsídios em outras propriedades das argamassas. O empirismo associado ao tema deve ser descartado em favor de parâmetros físicos mensuráveis (descritos no estudo da reologia) [4].
Tabela 1
Fatores que influenciam a consistência e plasticidade [2]
Teor de água muitas vezes definida em função da consistência necessária Proporção entre aglomerantes e agregado Natureza e teor dos plastificantes (cal, finos
argilosos, etc)
Distribuição granulométrica e forma e textura dos grãos do agregado Fatores
internos
Natureza e teor de aditivos Tipo de mistura Tipo de transporte Tipo de aplicação no substrato Operações de sarrafeamento e desempeno Fatores
externos
Características da base de aplicação (tipo de preparo, rugosidade, absorção, etc)
A trabalhabilidade, portanto, reflete, em termos práticos, as facilidades do operário durante as operações de manuseio e aplicação das argamassas. Em geral, uma falta de trabalhabilidade da argamassa é traduzida em aspectos como uma argamassa áspera, muito seca ou muito fluida, com segregação e exsudação excessiva, com dificuldade de espalhar sobre a base de aplicação, falta de “liga”, falta de adesão inicial, e em certas dificuldades para início das operações de acabamento (ou “puxa” muito rápido ou muito lento). Muitas dessas avaliações são feitas a partir de procedimentos empíricos realizados pelos operários envolvidos diretamente no processo de execução do revestimento.
Em determinados momentos, a forma mais simples de se ajustar a trabalhabilidade da argamassa em obra é alterando o teor de cal (tendo em vista a plasticidade) ou a quantidade de água (tendo em vista a consistência), procedimentos que o operário executa na maioria das vezes intuitivamente, sem conhecer os conceitos básicos da influência de cada material na composição das argamassas. Com relação à dosagem das argamassas Paes [5] destaca que a falta de critérios tem levado à obtenção de argamassas com comportamentos diversos, face à variação das características físicas, químicas e mineralógicas dos materiais constituintes (principalmente a granulometria da areia). A demanda de água de uma argamassa está associada à trabalhabilidade necessária, e mais especificamente com a consistência. Para se alcançar determinada consistência vários aspectos exercem influência, onde principalmente destacam-se:
- distribuição granulométrica (tamanho das partículas) – onde alterações de agregados finos para médios e médio-grossos levam não só a comportamentos reológicos diferentes como exigem dosagens dos materiais diferenciadas [5];
- parâmetros texturais e de forma dos agregados – influem na coesão , atrito interno e na condição de fluxo entre as partículas [6]; - teor de aglomerantes e finos – partículas finas (<75 µm) onde face a natureza dos materiais e sua distribuição granulométrica demandam quantidades específicas de água para atender a consistência desejada; e
- aditivos retentores de água incorporadores de
ar – alteram a reologia e as características de fluxo [7].
2 Programa experimental
O objetivo deste estudo é avaliar, dentro do espaço amostral definido, quais principais fatores influenciam na consistência da argamassa mista de revestimento frente às alterações na composição do traço e granulometria da areia.
Para tanto, foram definidas como variáveis a composição granulométrica do agregado e o parâmetro de dosagem “E”, obtido conforme equação 1, com valores em massa, de acordo com a metodologia de dosagem proposta por Selmo [8], onde.
Cimento Cal Agregado
E= + (Eq. 1)
A utilização do parâmetro “E” foi feita a partir da fixação das quantidades, julgadas inicialmente adequadas, das areias e variando-se esvariando-se parâmetro nos valores (estimados) de 6, 8, 10 e 12, de modo a obter as relações necessárias ao estudo da composição das argamassas. Conforme coloca Selmo [8] e, posteriormente também Paes [5], argamassas de consistência equivalente apresentam relação linear entre o parâmetro E e a relação cal/cimento, e entre o parâmetro E e a relação água/cimento.
De forma comparativa, as composições de argamassas deste estudo foram avaliadas apenas no estado fresco, submetidas aos ensaios de determinação do índice de consistência pela penetração estática de cone e da determinação da tensão de cisalhamento pelo ensaio vane.
2.1 Materiais
Neste estudo foram utilizados materiais correntemente empregados em canteiros de obras, tais como: cimento Portland (CPII-F-32), cal hidratada (CH-I), areias naturais procedente de depósitos aluvionares do Rio Corumbá-GO. Esses materiais foram escolhidos, primeiramente, por serem comumente utilizados na execução de revestimentos em argamassa mista e pela sua disponibilidade de aquisição na região onde foi realizada a pesquisa (Brasília-DF).
foi o cimento Portland CPII-F-32, produzido pela Cimento Planalto S.A. (CIPLAN), localizada no Distrito Federal. Os resultados de caracterização física deste componente são apresentados na Tabela 2.
Como aglomerante aéreo foi empregada à cal hidratada CH-I. Os resultados de caracterização deste componente são apresentados na Tabela 3.
As areias empregadas foram obtidas por composição de agregados de mesma fonte. Destaca-se que na definição das composições granulométricas dos agregados houve o cuidado para que elas gerassem argamassas com diferentes graus de compacidade (estruturas porosas diversas) e diferentes arranjos de partículas. Com isso, a expectativa
é a de que a proporção dos diferentes materiais (principalmente as partículas finas), bem como da água, pudessem ser identificadas e justificadas.
Buscou-se que as argamassas apresentassem condições e características típicas de argamassas de revestimento, de forma que qualquer uma delas pudesse ser empregada em tal função. A Tabela 4 traz os valores das faixas granulométricas (distribuições granulométricas) e a Figura. 1 ilustra as curvas granulométricas dos agregados utilizados na confecção das argamassas. Os resultados de caracterização dessas composições são apresentados na Tabela 5.
Tabela 2
Caracterização física do cimento Portland CP II-F-32.
Características determinadas Método de Ensaio Resultados Massa específica real ABNT NBR 9676:1987 3,04 g/cm³ Massa específica aparente ABNT NBR 7251:1982 0,98 g/cm³
Resíduo na peneira 200 ABNT NBR 11579:1991 2,9% Resíduo na peneira 325 ABNT NBR 12826:1993 12,0% Finura
Área específica ABNT NBR 7224:1984 4.000 cm²/g
Início da pega 2 horas
Tempos de pega
Fim de pega ABNT NBR 11581:1991 3 horas 20 min Expansão em autoclave (%) ASTM C 151-93
ASTM C 490-96 0,0%
Tabela 3
Caracterização física da cal hidratada CH-I.
Características determinadas Métodos de Ensaio Resultados Massa específica real ABNT NBR 9676:1987 2,23 g/cm³ Massa específica aparente ABNT NBR 7251:1982 0,59 g/cm³ Superfície específica Blaine ABNT NBR 7224:1984 6,32 cm²/g
Tabela 4
Valores das faixas granulométricas das proporções dos agregados empregados.
Percentagens Retidas Acumuladas Peneiras (mm) A B C 2,4 0,00 0,00 0,00 1,2 24,06 31,70 39,34 0,6 37,20 47,64 58,08 0,3 62,84 70,80 78,76 0,15 87,42 89,77 92,12 0,075 93,60 95,33 97,06 fundo 100,00 100,00 100,00
Figura 1. Curvas das composições granulométricas dos agregados empregados nas argamassas
Tabela 5
Caracterização das areias empregadas nas argamassas de revestimento.
Agregados Características determinadas Métodos de ensaio
A B C
Módulo de Finura ABNT NBR 7217:1987 2,12 2,40 2,68 Material pulverulento (%) ABNT NBR 7219:1987 4,00 3,40 2,60 Massa unitária (kg/dm³) ABNT NBR 7251:1982 1,36 1,44 1,50 Massa específica (kg/dm³) ABNT NBR 9776:1987 2,64 2,64 2,64
Índice de vazios (%) - 48 43 45 Coeficiente de uniformidade - 3,5 (muito uniforme) 4,4 (muito uniforme) 7,4 (uniformidade média)
2.2 Dosagem das argamassas mistas
O estudo de dosagem das argamassas mistas para revestimento se desenvolveu após definição das composições granulométricas dos agregados (areia A, B e C). Nesta pesquisa, utilizou-se um método já consagrado no Laboratório de Ensaios de Materiais da Universidade de Brasília (LEM/UnB), com base nos estudos de Selmo [8], a partir da definição do parâmetro “E”, conforme já mencionado. A variação no parâmetro E contemplou os valores de 6, 8, 10 e 12. Essa faixa de variação contemplas as argamassas de revestimento usuais.
Na Tabela 6 são mostradas as diversas relações obtidas no estudo de dosagem.
Todas as argamassas foram produzidas em um misturador elétrico, argamassadeira planetária, da marca Hobart, modelo N-50, em velocidade baixa (vel. 1). Nessa etapa de mistura a quantidade de argamassa utilizada foi de aproximadamente 2500 g de material anidro, quantidade suficiente para a realização dos
ensaios de caracterização do estado fresco. Após a produção das argamassas, foram coletadas amostras e estas foram imediatamente submetidas aos ensaios de caracterização no estado fresco. Os ensaios realizados em tais caracterizações são apresentados a seguir.
2.3 Ensaios de caracterização das argamassas no estado fresco
Com o intuito de observar as alterações de consistência dessas argamassas utilizou-se, nesta pesquisa, o ensaio de determinação do índice de consistência pela penetração estática de cone, prescrito pela norma ASTM C780 [9] para controle da consistência das argamassas, realizado conjuntamente com o ensaio vane preconizado pela norma ASTM D4648 [10] para determinar a tensão de cisalhamento das argamassas estudadas e, assim, determinar, de forma indireta, as suas consistências.
Tabela 6
Resultados do proporcionamento dos materiais componentes das argamassas obtidos no estudo de dosagem.
Areias Parâmetro “E” (real) Traço (massa) (cimento: cal: areia: água)
Traço (volume) (cimento: cal: areia) 6,14 1: 0,28: 5,86: 1,25 1: 0,47: 4,31 8,16 1: 0,52: 7,64: 1,63 1: 0,88: 5,62 9,99 1: 0,73: 9,26: 1,97 1: 1,23: 6,81 A 12,62 1: 1,01: 11,61: 2,46 1: 1,71: 8,53 6,65 1: 0,46: 6,08: 1,36 1: 0,78: 4,47 8,40 1: 0,72: 7,68: 1,72 1: 1,22: 5,64 10,03 1: 0,93: 9,10: 2,03 1: 1,57: 6,69 B 12,49 1: 1,18:11,31: 2,49 1: 1,99: 8,31 6,88 1: 0,65: 6,23: 1,46 1: 1,10: 4,58 8,54 1: 0,89: 7,65: 1,78 1: 1,50: 5,62 10,98 1: 1,20: 9,78: 2,25 1: 2,03: 7,19 C 12,23 1: 1,33:10,90: 2,51 1: 2,25: 8,01 2.3.1 Determinação do índice de
consistência pela penetração estática de cone
Quanto ao ensaio de penetração de cone, pode-se dizer que é um método simples, porém eficiente para mensurar a consistência de argamassas. Este método já vem sendo empregado em pesquisas no Brasil há cerca de
10 anos, conforme descrito por
Cascudo et al. [11]. No Laboratório de Materiais da Universidade de Brasília (LEM/UnB) esse ensaio já foi utilizado nos trabalhos de Sousa [2] e Bauer et al. [12-14], e está sendo também empregado em outras pesquisas em andamento.
Dentre as principais vantagens encontradas na utilização deste método pode-se citar uma melhor reprodutibilidade dos resultados e, principalmente, uma menor variação devido aos operadores e equipamentos. De acordo com Ferraris [15], o resultado fornecido por este método apresenta forte correlação com o parâmetro reológico tensão de escoamento. Segundo consta, a profundidade de penetração dependerá da tensão de escoamento do material testado.
Para este estudo a rotina de ensaio utilizada foi a mesma descrita na norma ASTM C780 [9] Em geral, o método consiste na penetração de um cone com massa e dimensões padronizadas e descritas no referido documento. A Figura. 2 mostra o equipamento utilizado.
Como base para fixação do cone, utiliza-se um aparelho de Vicat adaptado para acomodar as devidas dimensões dos dispositivos (cone, haste guia e recipiente) permitindo leituras de
penetração do cone no interior de uma amostra de argamassa, a uma profundidade de 90 mm.
Escala de
leitura
Recipiente
cilíndricoEscala de
leitura
Recipiente
cilíndrico Cone 77, 35° 88,9 mm 41,3 mm Haste metálica Ponta arredondada do cone Cone 77, 35° 88,9 mm 41,3 mm Haste metálica Ponta arredondada do coneFigura 2. Cone de penetração utilizado no ensaio de consistência das argamassas.
Na seqüência, após o preparo da amostra em recipientes cilíndricos, a mesma é posicionada na parte inferior do cone, sendo este liberado em queda livre. Deve-se lembrar que esse ensaio fornece uma avaliação indireta da consistência a partir da profundidade de penetração do cone, expresso em milímetros. Será adotado como resultado dessa avaliação a média de três determinações consecutivas realizadas em amostras diferentes de uma mesma argamassa.
2.3.2 Determinação da tensão de cisalhamento pelo ensaio vane
O ensaio vane ou vane test, preconizado pela norma ASTM D4648 [10], apresenta-se como um método simples e eficiente para determinar a resistência ao cisalhamento de fluidos não-Newtonianos. Originalmente, este método foi desenvolvido para medir, in situ, a resistência ao cisalhamento de solos. Recentemente, tem sido mais usado para avaliar outros parâmetros aplicáveis em um contexto reológico, como a viscosidade plástica e a resistência ao cisalhamento.
No estudo dos materiais de construção é possível encontrar trabalhos que utilizam o método vane para caracterizar concretos e argamassas, como é o caso do trabalho desenvolvido por Sousa [2], Paes [5], e Bauer et al. [12-14] que utilizaram este método para avaliar a consistência de argamassas de revestimento no estado fresco. Nestas aplicações foi possível identificar comportamentos mais precisos, a partir da mensuração da tensão limite de escoamento, tomada simplificadamente como parâmetro de consistência.
Com relação à metodologia de execução dos ensaios, o procedimento adotado para realização desse ensaio foi baseado na rotina descrita por Bauer et al. [14]. O preparo da amostra é semelhante ao adotado no ensaio de consistência pelo método da penetração do cone. Deve-se ressaltar que, o equipamento utilizado nesse ensaio é um vane tester modelo V-Lab, fabricado pela ViaTest, mostrado na Figura. 3.
O ensaio é iniciado após a inserção da palheta na amostra, de forma a submergi-la por completo. Em seguida, aplica-se manualmente uma tensão de cisalhamento na amostra a uma velocidade aproximada de 90º/minuto. Na parte superior do aparelho, com o auxílio do
torquímetro, registra-se o torque máximo necessário para romper a camada de argamassa que se encontra na região em volta da palheta. Para o cálculo da tensão de escoamento a partir do torque máximo é necessário o conhecimento da geometria da palheta (diâmetro e altura) para aplicar na Eq. 2 (Nguyen e Boger [16]). 0 3
3
1
2
τ
π
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
+
=
D
H
D
T
m (Eq. 2) Onde: Tm = torque máximo (kgf.cm);τ0 = tensão limite de escoamento ou resistência ao cisalhamento (kgf/cm2);
D = diâmetro da palheta (cm); e H = altura da palheta (cm).
Ao longo desta pesquisa o ensaio vane foi utilizado para determinar a tensão limite de escoamento das argamassas estudadas, e assim, determinar de forma simplificada as suas consistências através de três determinações consecutivas realizadas em amostras diferentes de uma mesma argamassa.
Mola Palheta em forma de cruz Recipiente Escala de leitura
torquímetro Manivela para aplicação do torque Mola Palheta em forma de cruz Recipiente Escala de leitura
torquímetro Manivela para aplicação do
torque
Figura 3. Aparelho vane tester utilizado para medir tensão limite de escoamento das argamassas.
3 Apresentação e discussão dos
resultados
Os resultados deste estudo são apresentados na Tabela 7. Optou-se por apresentar as composições das doze argamassas do estudo em volume absoluto (percentual), como mostra o gráfico da Figura. 4, devido a maior facilidade de desenvolver análises comparativas entre as composições. Nessa análise não é computado o volume de ar aprisionado ou incorporado. Outro comentário
que cabe ser feito é que foi designado como finos da mistura o cimento, a cal e as partículas do agregado passantes na peneira de malha 200, ou seja, com dimensões menores do que 0,075 mm. Deve-se salientar que dessa forma o agregado foi dividido em duas classes, de acordo com a granulometria, onde a areia I representa a fração passante na peneira de malha 200 e a areia II que compreende o restante do agregado com granulometria superior a 0,075 mm.
Tabela 7
Resultados do estudo (quantitativos percentuais em volume absoluto).
Areias Parâmetro
“E” Cimento Cal Aglomerantes Areia I Finos Agregado Água
Cone (mm) Vane (kPa) 6,14 14,20 6,72 20,93 3,92 24,84 61,32 17,76 58 1,09 8,16 10,96 9,63 20,59 3,94 24,53 61,54 17,86 55 1,16 9,99 9,08 11,21 20,29 3,96 24,24 61,82 17,89 53 1,21 A 12,62 7,30 12,46 19,76 3,99 23,74 62,29 17,96 51 1,29 6,65 13,15 10,22 23,37 2,74 26,11 58,75 17,88 52 1,22 8,40 10,44 12,70 23,14 2,75 25,89 58,91 17,95 50 1,25 10,03 8,86 13,92 22,78 2,77 25,54 59,24 17,98 49 1,28 B 12,49 7,25 14,45 21,70 2,81 24,52 60,25 18,05 48 1,31 6,88 12,29 13,50 25,79 1,65 27,44 56,27 17,94 46 1,32 8,54 10,09 15,18 25,28 1,67 26,95 56,76 17,97 44 1,36 10,98 8,02 16,27 24,29 1,70 25,98 57,66 18,05 42 1,39 C 12,23 7,26 16,32 23,58 1,71 25,30 58,18 18,23 39 1,42 14,20 10,96 9,08 7,30 13,15 10,44 8,86 7,25 12,29 10,09 8,02 7,26 6,72 9,63 11,21 12,46 10,22 12,70 13,92 14,45 13,50 15,18 16,27 16,32 3,92 3,94 3,96 3,99 2,74 2,75 2,77 2,81 1,65 1,67 1,70 1,71 57,40 57,61 57,86 58,30 56,01 56,16 56,48 57,44 54,62 55,09 55,97 56,47 17,76 17,86 17,89 17,96 17,88 17,95 17,98 18,05 17,94 17,97 18,05 18,23 0% 20% 40% 60% 80% 100% A-E6, 1 4 A-E8, 1 6 A-E9, 9 9 A-E12, 62 B -E6,54 B -E8,40 B-E 1 0 ,0 3 B-E 1 2 ,4 9 C-E 6 ,8 8 C-E 8 ,5 4 C-E 1 0 ,9 8 C-E 1 2 ,2 3
cimento cal areia I areia II água
Analisando as composições das argamassas observa-se que o volume total de materiais finos (granulometria menor do que 0,075 mm) gira em torno de 25% (mín. 23,74% na areia A com “E” 12,62 e máx. 27,44% na areia C com “E” 6,88) do volume total da mistura. Percebe-se que na areia A a fração inferior a 0,075 mm do agregado é maior do que nas outras duas e consequentemente possui menor teor de aglomerantes (outros finos).
Nas três composições de agregados adotadas o percentual de água se manteve praticamente inalterado (variou de, aproximadamente, 17,8% a 18,2%). Nota-se que o agregado de composição A, que possui o menor módulo de finura foi o que apresentou a menor demanda de água.
Para todas as areias adotadas a demanda de água aumentou à medida que se elevou volume de cal nas misturas, como pode ser visto no gráfico da Figura. 5. É necessário comentar que durante a dosagem as argamassas com a areia A alcançaram, com menor teor de cal, a faixa de consistência adequada, quando comparada com as outras argamassas do estudo. Esse fato pode ser atribuído, dentre outros aspectos, a sua distribuição granulométrica, com grãos mais finos, e conseqüentemente ao seu módulo de finura e ao índice de vazios desse agregado. Souza [2] observou em sua pesquisa uma relação nítida entre ângulo de atrito interno da argamassa e a distribuição granulométrica de forma que quanto mais fino o agregado, menor o ângulo de atrito e, conseqüentemente facilitando-se o fluxo relativo entre as partículas.
Também são importantes os aspectos texturais e de forma das partículas, os quais não foram objeto de estudo nessa avaliação.
O gráfico seguinte apresenta comparações da demanda de água com o teor de cal das composições estudadas.
Sabe-se que, conforme a metodologia de dosagem empregada, ao se aumentar o valor de “E”, aumenta a relação cal/cimento. Nota-se, em contrapartida uma pequena redução no volume total de aglomerantes das misturas com a elevação desse parâmetro “E”.
Outro fato observado é um crescimento do
percentual de cal na composição das argamassas na medida em que se aumenta a dimensão do agregado (composições granulométricas com menos finos), compensando a redução dos finos proveniente do agregado. Paes [5] observou em seus estudos que em composições granulométricas muito grossas a relação cal/cimento é muito incrementada para atender as demandas de consistência e plasticidade.
Uma vez que ao se aumentar o parâmetro “E” tem-se menor teor de cimento (e maior teor de agregado) para que a argamassa tenha consistência e plasticidade é necessário aumentar o teor de cal.
Na Figura. 6 são apresentadas as comparações entre a demanda de água e o volume total de finos das composições.
Quando as composições granulométricas são comparadas isoladamente nota-se que o teor de água, de certa forma, diminui com o aumento do volume total de finos. Quando a comparação é feita utilizando o parâmetro “E” verifica-se que, em linhas gerais, cresce a demanda de água conforme se elevam as dimensões das partículas granulométricas de cada agregado.
Para cada granulometria as argamassas trabalháveis tiveram evoluções um pouco diferenciadas na consistência identificadas tanto no ensaio vane como na penetração de cone, decorrentes principalmente do agregado, particularmente a distribuição granulométrica. Observa-se que as argamassas, quanto a consistência, podem ser divididas em dois grupos principais, a saber:
- Grupo 1: A 9,99; A 12,62; B 6,65; e B 8,40 – Consistência Média = 51 mm Cone e 1,24kPa;
- Grupo 2: B 10,03; B 12,49; C 6,88; e C 8,54 – Consistência Média = 47 mm Cone e 1,32 kPa.
O Grupo 1 apresenta consistência menor do que o Grupo 2. Todavia o percentual de água é aproximadamente o mesmo (17,8%) em todas as argamassas. Observa-se também que os finos totais são aproximadamente iguais em ambos os grupos.
E10 E10 E12 E12 E6 E6 E6 E8 E8 E8 E10 E12 17,7 17,8 17,9 18,0 18,1 18,2 18,3 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
cal (% volume)
ág
u
a (
%
v
o
lu
m
e)
AREIA A AREIA B AREIA C
Figura 5 – Demanda de água versus teor de cal.
E6 E6 E6 E8 E8 E8 E10 E10 E10 E12 E12 E12 17,7 17,8 17,9 18,0 18,1 18,2 18,3 23,5 24,5 25,5 26,5 27,5
finos totais (% volume)
água (%
vol
ume)
AREIA A AREIA B AREIA C
Figura 6 – demanda de água versus finos totais.
Analisando o Grupo 1, observa-se que o teor de cal é similar nas quatro argamassas. Deve-se mencionar que o parâmetro “E” é diferente, ou seja, o teor de cimento é diferente das argamassas A e B. Deduz-se disso que a granulometria da argamassa A por ser mais fina permite um fluxo relativo entre os grãos que leva a valores de consistência que para serem alcançados pela argamassa B demandam um valor de “E” menor (6,65 e 8,40). O mesmo raciocínio pode ser feito para o Grupo 2. Em termos gerais pode-se dizer que para a mesma demanda de água, distribuições granulométricas “mais grossas” irão exigir um maior teor de cal para uma mesma faixa de consistência. Observa-se que existe certo “balanço” nas quantidades dos finos principais (cimento e cal). Quando se tem um valor de
“E” maior o teor de cimento é menor (por força do conceito do parâmetro “E”) e, conseqüentemente nestes casos o teor de cal é maior (ver Figura. 5). Vale lembrar que nestas variações a demanda de água é praticamente constante e o teor de finos também se mantêm constante.
Pelos resultados apresentados nota-se que principalmente o ensaio vane detectou a influência da composição do agregado, podendo-se dizer que as argamassas com granulometria de menor dimensão de partículas resultam em valores de tensão de escoamento menores. É bom lembrar que diretamente associado à granulometria do agregado está o teor de cal da mistura. Os valores variaram de 1,09 kPa a 1,42 kPa de
tensão de escoamento pelo ensaio vane, vale ressaltar que 1,25 kPa é considerado por Sousa [2] como valor referência de consistência para argamassas de revestimento mistas de cimento e cal.
Os métodos utilizados para avaliar a consistência (penetração do cone e vane) apresentam certo grau de correlação, principalmente quando se trata de um mesmo grupo de argamassas (areia A; areia B e areia C).
4 Conclusões
Nesse estudo pôde-se identificar as seguintes conclusões:
observou-se com a aplicação dessa metodologia de dosagem que existe uma tendência de equilibrar o teor de finos das argamassas. Para as misturas que usaram agregados com um teor menor de finos a quantidade de aglomerante usado foi maior, principalmente a cal;
o volume de água adicionado foi praticamente o mesmo para todas as misturas, apresentando uma variação muito pequena, influenciada pela granulometria e proporção dos materiais finos da mistura;
as diferenças nas granulometrias das areias afetam a dosagem. Embora em termos gerais se tenha a mesma demanda de água (17,5%) e o mesmo teor de finos totais (25%), não se pode generalizar os comportamentos uma vez que os finos são diferentes entre si e possivelmente existe um comportamento sinérgico entre eles;
durante a dosagem das argamassas verificou-se que no processo de mistura da argamassa os aglomerantes provavelmente atuam apenas como finos. Essa hipótese esta baseada na constatação de que os traços com teores maiores de agregados com diâmetro inferior a 0,075 mm não apresentaram diferenças significativas na trabalhabilidade (têm-se aproximadamente o mesmo valor de consistência - cone e vane) quando comparado com os traços com uma maior quantidade de aglomerantes; e
uma avaliação isolada tanto dos resultados de tensão de escoamento (ensaio vane) como de penetração do cone, é insuficiente para definir uma argamassa como “trabalhável”, mas através deles pode-se detectar a
influência dos materiais e suas proporções na reologia das argamassas.
Referências
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[10] AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS. ASTM D4648-00, Standard Test Method for Laboratory Miniature Vane Shear Test for Saturated Fine-Grained Clayey Soil, Philadelphy, 2000.
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Agradecimentos
Os autores agradecem ao Laboratório de Ensaio de Materiais da Universidade de Brasília e a FINATEC pelo suporte de execução para o projeto experimental. Também se agradece ao CNPq e a CAPES pelo auxílio concedido na forma de Bolsas de Pós-Graduação e Pesquisa em conjunto ao Programa de Pós-Graduação em Estruturas e Construção Civil da UnB.
