Análise in-situ do comportamento mecânico de argamassas de revestimento de fachadas

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Análise in-situ do comportamento mecânico de argamassas de

revestimento de fachadas

Luís Miguel Albuquerque Almeida Santos

Dissertação para obtenção de Grau de Mestre em

Engenharia Civil

Júri

Presidente:

Professor Doutor Jorge Manuel Caliço Lopes de Brito

Orientadores: Professora Doutora Inês dos Santos Flores Barbosa Colen

Professora Doutora Maria da Glória de Almeida Gomes

Vogais:

Professor Doutor João Pedro Ramôa Ribeiro Correia

Doutor Luís Manuel Cordeiro Matias

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i Os revestimentos de fachada são dos primeiros elementos da construção a sofrer degradação. Estes elementos estão, desde cedo, sujeitos a condições adversas que provocam uma redução progressiva do seu desempenho, perdendo a capacidade de cumprir as funções que lhes são exigidas. Deste modo, a avaliação do desempenho em serviço assume, cada vez mais, um papel importante na determinação de níveis adequados de desempenho, de forma a garantir essas funções.

A avaliação in-situ permite, através da inspecção visual, caracterizar algumas propriedades dos revestimentos e ao mesmo tempo inferir acerca do estado de degradação dos elementos analisados. De modo a complementar essa informação, poderão ser utilizadas técnicas de ensaio in-situ, preferencialmente não-destrutivas, com o objectivo de caracterizar o comportamento em serviço dos revestimentos aplicados.

Esta dissertação pretende propor uma metodologia de inspecção e avaliar a utilidade da inspecção visual (incluindo técnicas auxiliares de diagnóstico) e das técnicas de ensaio in-situ escolhidas (termografia, esclerómetro pendular e ultra-sons) na avaliação do desempenho mecânico de argamassas de revestimento e do seu estado de degradação. Nesta perspectiva, pretende-se analisar a potencialidade e a viabilidade de cada ensaio, bem como o cruzamento dos seus resultados, e a forma como a informação recolhida pode complementar a inspecção visual.

Foram realizadas três campanhas experimentais, tendo sido analisados diferentes tipos de argamassas de revestimento, em diferentes condições de serviço. A análise dos resultados permitiu determinar algumas vantagens no cruzamento de resultados das diferentes técnicas, complementando, em geral, a inspecção visual. Concluiu-se, ainda, que a sensibilidade e a potencialidade de cada técnica diferem com o estado de degradação verificado.

Palavras-chave: termografia; esclerómetro; ultra-sons; desempenho mecânico; inspecção visual; argamassas de revestimento; ensaios in-situ.

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iii Facade claddings are the first elements of construction to suffer degradation. From the beginning these elements are subjected to adverse conditions and subsequently loose their performance. In this way, the evaluation of in-service degradation assumes a crucial role in the determination of adequate levels of performance during the life-cycle of buildings.

In-situ evaluation allows determining some characteristics of the renders and, at the same time, to infer about the state of degradation of the elements analyzed. To complement visual inspection some in-situ techniques may be used, preferentially non-destructive tests, in order to characterize the in-service behavior of renders.

This dissertation aims to propose a methodology of inspection and to evaluate the advantages of using visual inspection (including auxiliary techniques of diagnosis) and the selected in-situ techniques (infrared thermography, rebound hammer and ultrasonic method) for the evaluation of the mechanical performance of the renders and its state of degradation. In this perspective, the main objective of this study is to evaluate the potential and feasibility of each technique, as well as the connection between the different results and the way that the combined information can complement the visual inspection. In this dissertation, three experimental campaigns were performed and different types of renders were analyzed in several in-service conditions. The results allowed concluding that there are some advantages in the cross-comparison of different results, which can complement in certain situations the visual inspection. Furthermore, it was also concluded that the sensitivity and potential of each technique differ according to the type of degradation observed.

Key words: infrared thermography; rebound hammer; ultrasonic method; mechanical performance; visual inspection; renders; in-situ testing.

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v Esta dissertação representa o culminar de uma etapa de grande importância na minha vida, que exigiu muito esforço e dedicação. A sua realização não seria possível sem a contribuição, directa ou indirecta, de diversas pessoas, às quais pretendo deixar os meus sinceros agradecimentos.

Às minhas orientadoras, Prof. Inês Flores-Colen e Prof. Maria da Glória Gomes, pela energia e motivação demonstradas ao longo de todo o trabalho, pelo conhecimento científico transmitido e, sobretudo, pela atenção e disponibilidade constantes na análise de resultados e na revisão do texto. À Eng.ª Maria do Rosário Veiga do Laboratório Nacional de Engenharia Civil pela possibilidade de utilização de muretes da Estação de Envelhecimentos Natural de Revestimentos de Paredes (EENRevPa) do LNEC para a realização da campanha experimental.

Ao Dr. Luís Matias do Laboratório Nacional de Engenharia Civil pela disponibilização de material bibliográfico e sugestões na análise de resultados.

Ao Eng.º Nuno Cerqueira da H Tecnic – Construções pela possibilidade de realização da campanha experimental no muro de contenção da EN6.

Ao Laboratório de Construção do IST, em especial ao Sr. Leonel Silva, pela constante disponibilidade e facilidade oferecidas na requisição dos equipamentos, indispensáveis para a realização deste trabalho.

Ao Sr. Bento Sabala, técnico do Laboratório do LNEC, pela disponibilidade na resolução de alguns problemas durante a campanha experimental da EENRevPa.

A todos os meus colegas e amigos, pela amizade e motivação e pelos bons momentos que me proporcionaram ao longo deste percurso, sobretudo àqueles que estiveram mais presentes no período de desenvolvimento desta dissertação: Mané, Edgar, Bruno, Barroca, Maduro, Amarelo, Belo, Edson, Stéphane, Gonçalo, Guilherme e Miguel. Um particular agradecimento ao Alex pela ajuda na realização dos ensaios, no transporte dos equipamentos, na análise dos resultados e por todas as sugestões dadas.

À minha Família pelo apoio, incentivo, compreensão e carinho que, desde sempre, nunca me faltaram, em especial aos meus pais e irmãos pelo suporte e amor que sempre me deram, essenciais ao longo da minha vida académica.

Um agradecimento especial à Teresinha pela incessante motivação, compreensão, apoio incondicional e pelo amor transmitido em todos os momentos que, devido a este trabalho, não pudemos partilhar.

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Resumo ... i

Abstract ... iii

Agradecimentos ... v

Índice geral ... vii

Índice de figuras ... xi Índice de quadros ... xv Acrónimos ... xvii Simbologia ... xix 1 Introdução ... 1 1.1 Considerações gerais ... 1

1.2 Metodologia de investigação e objectivos ... 2

1.3 Organização da dissertação ... 3

2 Avaliação do comportamento mecânico de revestimentos de fachadas ... 5

2.1 Considerações gerais ... 5

2.2 Degradação em serviço do comportamento mecânico ... 5

2.3 Características do desempenho de argamassas de revestimento de fachadas ... 9

2.3.1 Síntese das características gerais ... 9

2.3.2 Características de desempenho relevantes para o comportamento mecânico ... 10

2.4 Técnicas de ensaio in-situ ... 12

2.4.1 Termografia ... 12

2.4.1.1 Descrição do ensaio ... 13

2.4.1.2 Interpretação e variabilidade dos resultados ... 14

2.4.2 Esclerómetro pendular ... 15

2.4.2.1 Descrição do ensaio ... 16

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viii

2.5 Síntese do capítulo... 22

3 Caracterização do trabalho experimental ... 25

3.2 Caracterização dos casos de estudo ... 27

3.2.1 Muretes da estação de envelhecimento natural do LNEC, Lisboa ... 27

3.2.2 Muro de contenção da plataforma rodoviária da EN6, Gibalta ... 28

3.2.3 Muro de vedação do campus IST, Lisboa ... 28

3.3 Metodologia de inspecção ... 29

3.3.1 Inspecção visual ... 29

3.3.2 Descrição dos ensaios ... 29

3.3.2.1 Termografia ... 30

3.3.2.2 Ultra-sons ... 31

3.3.2.3 Esclerómetro pendular do tipo PT ... 32

3.3.3 Fichas de inspecção ... 33

3.4 Síntese do capítulo... 35

4 Análise e discussão dos resultados ... 39

4.1 Introdução ... 39

4.2 Apresentação e apreciação dos resultados obtidos ... 40

4.2.1 Muretes da estação de envelhecimento natural do LNEC, Lisboa ... 41

4.2.1.1 Inspecção visual e técnicas auxiliares ... 41

4.2.1.3 Esclerómetro ... 44

4.2.1.4 Ultra-sons ... 45

4.2.1.5 Comparação dos resultados obtidos pelas diferentes técnicas de ensaio in-situ... 46

4.2.2 Muros de contenção da plataforma rodoviária da EN6, Gibalta ... 48

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ix

4.2.2.4 Ultra-sons ... 62

4.2.3 Muro de vedação do campus IST, Lisboa ... 66

4.2.3.3 Esclerómetro ... 72

4.2.3.4 Ultra-sons ... 75

4.3 Análise crítica dos resultados obtidos ... 78

4.4 Conclusões do capítulo ... 83

5 Conclusões e desenvolvimentos futuros ... 87

5.2 Conclusões finais ... 88

5.3 Desenvolvimentos futuros ... 91

Bibliografia ... 93 Anexos ... I A1 – Ficha de inspecção da Zona 1 ... III A2 – Ficha de inspecção da Zona 2 ... V A3 – Ficha de inspecção da Zona 3 ... VII A4 – Ficha de inspecção da Zona 4 ... IX A5 – Ficha de inspecção da Zona 5 ... XI A6 – Ficha de inspecção da Zona 6 ... XIII A7 – Ficha de inspecção da Zona 7 ... XV A8 – Ficha de inspecção da Zona 8 ... XVII A9 – Ficha de inspecção da Zona 9 ... XVIII A10 – Ficha de inspecção da Zona 10 ... XIX A11 – Ficha de inspecção da Zona 11 ... XX A12 – Ficha de inspecção da Zona 12 ... XXI

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x

A14 – Ficha de inspecção da Zona 14 ... XXIII A15 – Ficha de inspecção da Zona 15 ... XXIV A16 – Ficha de inspecção da Zona 16 ... XXV A17 – Ficha de inspecção da Zona 17 ... XXVII A18 – Ficha de inspecção da Zona 18 ... XXIX A19 – Ficha de inspecção da Zona 19 ... XXXI A20 – Ficha de inspecção da Zona 20 ... XXXII A21 – Ficha de inspecção da Zona 21 ... XXXIII A22 – Ficha de inspecção esclerómetro com desgaste – Zona 16 ... XXXIV A23 – Ficha de inspecção esclerómetro com desgaste – Zona 17 ... XXXIV A24 – Ficha de inspecção esclerómetro com desgaste – Zona 18 ... XXXV

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xi

Figura 2.1 - Representação esquemática do processo de degradação da construção). ... 6

Figura 2.2 – Exemplo de anomalias: a) perda de aderência, b) erosão num murete de páteo. ... 7

Figura 2.3 – Exemplo de anomalias: a) fissuração, b) manchas de humidade. ... 8

Figura 2.4 – Equipamento de termografia utilizado nesta dissertação. ... 13

Figura 2.5 - Equipamento utilizado nesta dissertação: a) esclerómetro pendular PT, b) bigorna de calibração para esclerómetros pendulares. ... 16

Figura 2.6 – Equipamento de ultra-sons utilizado nesta dissertação. ... 19

Figura 2.7 – Esquema do aparelho de ultra-sons. ... 20

Figura 2.8 – Barra de calibração do equipamento de ultra-sons. ... 20

Figura 2.9 – Método de disposição dos transdutores no ensaio de ultra-sons. ... 20

Figura 3.1 - Aspecto geral dos muretes ensaiados na EENRevPa do LNEC. ... 27

Figura 3.2 – Aspecto geral do muro de contenção da plataforma rodoviária da EN6. ... 28

Figura 3.3 – Aspecto geral do muro de vedação do IST. ... 29

Figura 3.4 – Exemplo do esquema de medição para o ensaio de ultra-sons. ... 31

Figura 3.5 - Ilustração do procedimento de ensaio – ultra-sons: a) marcação do percurso, b) e c) calibração do equipamento, d) aplicação do material de contacto nos transdutores, e) e f) medição nos diferentes pontos do percurso. ... 32

Figura 3.6 – Localização tipo dos ensaios de esclerómetro. ... 33

Figura 3.7 – Ilustração do procedimento de ensaio – esclerómetro pendular. ... 33

Figura 3.8 – Ficha de inspecção tipo e respectiva descrição (1/4). ... 34

Figura 3.9 – Ficha de inspecção tipo e respectiva descrição (2/4). ... 35

Figura 3.10 - Ficha de inspecção tipo e respectiva descrição (3/4). ... 36

Figura 3.11 - Ficha de inspecção tipo e respectiva descrição (4/4). ... 37

Figura 4.1 – Aspecto geral das zonas analisadas na EENRevPa: a) Zona 1, b) Zona2. ... 42

Figura 4.2 – Análise termográfica da área inferior da Zona 1: a) área analisada, b) termograma relativo à área analisada. ... 43

Figura 4.3 – Análise termográfica da área inferior da Zona 2: a) área analisada (a fissuração foi realçada na fotografia), b) termograma relativo à área analisada. ... 43

Figura 4.4 – Localização aproximada dos ensaios relativos ao esclerómetro: a) Zona 1 e b) Zona 2. .. 44

Figura 4.5 – Localização dos ensaios relativos aos ultra-sons: a) Zona 1 e b) Zona 2. ... 46

Figura 4.6 - Localização das Zonas 4, 5, 6 e 7. ... 49

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xii

Figura 4.9 - Aspecto geral das zonas ensaiadas no muro de contenção da EN6: a) Zona 5 e b) Zona

6. ... 52

Figura 4.10 – Análise da Zona 3: a) aspecto geral e b) termograma da zona assinalada em a). ... 53

Figura 4.11 - Análise da Zona 4: a) aspecto geral e b) termograma da zona assinalada em a). ... 53

Figura 4.13 – Análise da Zona 8: a) aspecto geral, b) e c) termogramas da zonas assinaladas em a). ... 54

Figura 4.14 - Análise da Zona 9: a) aspecto geral, b) termograma da zona assinalada em a). ... 55

Figura 4.15 – Análise da Zona 10: a) aspecto geral, b) termograma da zona assinalada em a). ... 56

Figura 4.20 – Análise da Zona 15: a) aspecto geral, b) termograma da zona assinalada em a) e zona relevante. ... 58

Figura 4.21 – Localização dos ensaios com esclerómetro na Zona 3: a) aspecto geral e b) localização aproximada dos ensaios e áreas relevantes. ... 59

Figura 4.22 – Localização dos ensaios com esclerómetro na Zona 4: a) Aspecto geral e b) Localização aproximada dos ensaios e áreas relevantes. ... 60

Figura 4.23 – Localização dos ensaios com esclerómetro na Zona 5: a) aspecto geral e b) localização aproximada dos ensaios. ... 61

Figura 4.26 – Localização dos ensaios com ultra-sons na Zona 4: a) aspecto geral e b) localização aproximada dos ensaios e áreas relevantes. ... 63

Figura 4.27 - Localização dos ensaios com ultra-sons na Zona 5: a) aspecto geral e b) localização aproximada dos ensaios. ... 64

Figura 4.28 – Localização dos ensaios com ultra-sons na Zona 7: a) aspecto geral e b) localização aproximada dos ensaios. ... 64

Figura 4.29 - Aspecto geral das zonas ensaiadas no IST: a) Zona 16, b) Zona 17 e c) Zona 18. ... 68

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xiii Figura 4.36 - Localização aproximada dos ensaios relativos ao esclerómetro: a) Zona 16, b) Zona

17 e c) Zona 18. ... 73

Figura 4.37 – Pedra de carborundum utilizada para o desgaste da superfície. ... 74

Figura 4.38 – Localização aproximada dos ensaios relativos ao esclerómetro efectuando desgaste da superfície: a) Zona 16, b) Zona 17 e c) Zona 18. ... 75

Figura 4.39 – Localização dos ensaios de ultra-sons no muro do IST: a) Zona 16, b) Zona 17 e c) Zona18. ... 76

Figura 4.40 – Fluxograma geral ... 81

Figura 4.41 – Fluxograma referente ao ensaio de termografia. ... 81

Figura 4.42 – Fluxograma relativo ao ensaio de ultra-sons. ... 82

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xv

Quadro 2.1 - Agentes de degradação e tipo de deterioração a que estão associados. ... 7

Quadro 2.2 - Características físicas e químicas de desempenho de argamassas em serviço (estado endurecido). ... 10

Quadro 2.3 - Tipos de esclerómetros e suas aplicações. ... 15

Quadro 2.4 - Indicadores de desempenho de argamassas com base em ensaios in-situ com esclerómetro. ... 18

Quadro 2.5 - Indicadores de desempenho de argamassas com base em ensaios in-situ com ultra-sons (Galvão, 2009). ... 21

Quadro 3.1 – Síntese das zonas analisadas e dos ensaios realizados. ... 26

Quadro 3.2 - Técnicas auxiliares utilizadas e parâmetros avaliados. ... 30

Quadro 4.1 – Síntese dos ensaios realizados durante as campanhas experimentais. ... 40

Quadro 4.2 – Síntese das anomalias identificadas durante a inspecção visual realizada na EENRevPa. ... 41

Quadro 4.3 – Síntese dos resultados obtidos com esclerómetro nos ensaios realizados na EENRevPa (resultados individuais apresentados nos Anexos A1 e A2). ... 45

Quadro 4.4 – Síntese dos resultados obtidos com ultra-sons nos ensaios realizados na EENRevPa (resultados individuais apresentados nos Anexos A1 e A2). ... 45

Quadro 4.5 - Síntese das anomalias identificadas durante a inspecção visual realizada no muro de contenção da EN6. ... 50

Quadro 4.6 – Síntese dos resultados obtidos com esclerómetro nos ensaios realizados no muro de contenção da EN6 (resultados individuais apresentados nos Anexos A3 a A7). ... 59

Quadro 4.7 - Síntese dos resultados obtidos com ultra-sons nos ensaio realizados no muro de contenção da EN6 (os resultados individuais são apresentados nos Anexos A3 a A5 e A7). ... 63

Quadro 4.8 – Síntese das anomalias identificadas durante a inspecção visual realizada no muro do IST. ... 67

Quadro 4.9 - Síntese dos resultados obtidos com esclerómetro nos ensaios realizados no IST (resultados individuais apresentados nos Anexos A16 a A18 e A22 a A24). ... 73

Quadro 4.10 - Síntese dos resultados obtidos com ultra-sons nos ensaios realizados no IST (resultados individuais apresentados nos Anexos A16 a 18). ... 76

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xvii APFAC - Associação Portuguesa de Fabricantes de Argamassas de Construção

ASTM – American Society of Testing and Materials BS – British Standards

BSI – British Standards Institution

CEN – Comité Européen de Normalisation

DECivil – Departamento de Engenharia Civil, Arquitectura e Georrecursos do Instituto Superior Técnico

EEN – Estação de Envelhecimento Natural

EENRevPa - Estação de Envelhecimento Natural de Revestimentos de Paredes EN – European Standard

EN6 – Estrada Nacional Nº6

IPQ – Instituto Português da Qualidade IST – Instituto Superior Técnico

LERevPa – Laboratório de Ensaio de Revestimentos de Paredes LNEC – Laboratório Nacional de Engenharia Civil

NCCt – Núcleo de Comportamento das Construções (Departamento de Edifícios, LNEC) NP – Norma Portuguesa

NP EN – Versão portuguesa da norma europeia

NRI – Núcleo de Revestimentos e Isolamentos (Departamento de Edifícios, LNEC) RMPCM - Revestimento monocamada pré-doseado de cimento

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xix d – Distância entre transdutores (mm)

E – Fluxo radiante por unidade de área (W/m2)

IEP – Índice esclerométrico (esclerómetro pendular do tipo P) IEPT – Índice esclerométrico (esclerómetro pendular do tipo PT) T – Temperatura absoluta do corpo (K)

t – Intervalo de tempo (μs)

Vaparente ou Vap – Velocidade aparente de propagação das ondas ultra-sónicas (km/s)

ε – Emissividade do corpo

σ - Constante de Stefan-Boltzmann (5,6697 x 10-8

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1

1 Introdução

1.1 Considerações gerais

Os revestimentos de fachadas de edifícios exercem um papel fundamental no que diz respeito à durabilidade dos edifícios como um todo. De facto, uma das principais funções dos revestimentos relaciona-se com a protecção contra os agentes agressivos, de modo a garantir condições higrotérmicas adequadas no interior dos edifícios. Para que cumpram a sua função, os revestimentos devem assegurar a impermeabilização e protecção das paredes, acabamento dos paramentos e durabilidade, face às acções externas e adequabilidade de uso (Veiga, 2005).

A permanência dos revestimentos acima de níveis mínimos de desempenho necessários para exercerem as suas funções deve ser uma directriz a ser seguida na sua fase de especificação, na concepção dos detalhes construtivos, na fase de execução e na definição de uma metodologia de manutenção para as condições de serviço.

As anomalias na construção são uma constante desde o início da vida útil. Assim, é justificada a necessidade de um conhecimento aprofundado dos materiais, do seu comportamento e das técnicas de construção. Devem ser seguidas metodologias rigorosas de observação, registo e análise das anomalias, com a possível realização de ensaios (Duarte, 2009).

A prática da manutenção em fachadas depende do conhecimento em serviço do desempenho dos seus elementos constituintes. A manutenção inclui todas as acções técnicas e administrativas para garantir níveis aceitáveis de desempenho para esses elementos, durante todo o tempo de vida útil da fachada (ISO, 2000, citado por Flores-Colen, 2009).

As características de desempenho mecânico dos rebocos (aderência, resistência mecânica interna, resistência superficial e capacidade de deformação) traduzem a capacidade de resposta destes revestimentos face às exigências necessárias. O comportamento dos rebocos aplicados depende destas propriedades, que devem ser avaliadas e controladas durante o fabrico, aplicação e após o seu endurecimento.

Assim, a utilização de técnicas auxiliares de diagnóstico, nomeadamente técnicas aplicadas in-situ, permite avaliar, com maior precisão e de forma objectiva, o nível de desempenho destes revestimentos

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2

em condições de serviço. De entre as características que condicionam o desempenho de revestimentos, a sua maioria diz respeito ao comportamento mecânico, existindo diversas técnicas in-situ que permitem tirar conclusões nesse domínio (Galvão, 2009).

1.2 Metodologia de investigação e objectivos

Este trabalho visa aprofundar os conhecimentos sobre o comportamento mecânico de revestimentos de fachada, baseando-se esse estudo na informação fornecida pelas técnicas in-situ utilizadas. Deste modo, o objectivo principal passa por propor uma metodologia de inspecção (visual e com recurso a técnicas in-situ não destrutivas) que permita identificar anomalias e relacioná-las com a perda de desempenho mecânico dos revestimentos aplicados, em particular das argamassas de revestimentos (rebocos).

Neste trabalho, as técnicas utilizadas para avaliação do desempenho mecânico foram a termografia, os ultra-sons e o esclerómetro pendular. Ao recorrer-se ao uso de diferentes técnicas de ensaio tenciona-se estabelecer uma correlação entre os resultados na análitenciona-se do detenciona-sempenho mecânico. Sempre que possível, foram utilizadas técnicas auxiliares de diagnóstico, nomeadamente o humidímetro e o tubo de Karsten, realizadas no âmbito de outra dissertação desenvolvida paralelamente a esta. Neste contexto, os principais objectivos desta dissertação consistem em:

 contribuir para o estudo mais aprofundado do desempenho mecânico em serviço de argamassas de revestimento;

 estudar a potencialidade da termografia, do ensaio de ultra-sons e do ensaio com esclerómetro pendular na avaliação do comportamento mecânico em serviço de argamassas de revestimento aplicadas;

 avaliar a viabilidade e a sensibilidade das técnicas de ensaio in-situ relativamente a cada anomalia;

 analisar em conjunto os resultados de todas as técnicas utilizadas e perceber de que forma esse cruzamento complementa a inspecção visual, na análise do comportamento mecânico de rebocos;

 propor uma metodologia de inspecção que permita identificar anomalias e relacioná-las com a perda de desempenho mecânico das argamassas de revestimento de fachada.

Em suma, a análise dos resultados pretende tirar conclusões em termos de eficácia, vantagens e desvantagens das várias técnicas in-situ utilizadas para a avaliação do desempenho mecânico e degradação de revestimentos de fachada, e da informação que essas técnicas acrescentam à inspecção visual. Pretende-se que as conclusões tiradas sejam uma mais-valia para o meio científico,

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3 contribuindo para um aprofundamento do conhecimento sobre o comportamento mecânico de argamassas de revestimento de fachadas e das respectivas técnicas de avaliação.

1.3 Organização da dissertação

A dissertação está organizada em cinco capítulos.

O capítulo 1 faz a introdução geral à temática da dissertação, no qual se fazem algumas considerações iniciais do âmbito da mesma, servindo de base à compreensão deste trabalho. Serve também para apresentar a metodologia de investigação e dar a conhecer os objectivos a que este trabalho se propõe. Por fim, apresenta a organização da dissertação e a forma como foi distribuída a informação pelos diferentes capítulos.

O capítulo 2 aborda o tema da avaliação do comportamento mecânico de revestimentos de fachadas através de técnicas de ensaio in-situ. Em primeiro lugar, é feito um breve desenvolvimento dos aspectos relacionados com o desempenho em serviço de revestimentos, sendo também abordados alguns tipos de degradação e apontadas as suas consequências no desempenho mecânico de argamassas de revestimento. Em seguida, referem-se algumas características de desempenho de argamassas de revestimento de fachadas, com especial destaque para aquelas que se relacionam com o desempenho mecânico. Por último, caracterizam-se as técnicas utilizadas nesta dissertação. É feita uma descrição de cada ensaio, referindo-se os princípios básicos, vantagens e desvantagens, parâmetros de medição e os factores que influenciam os seus resultados.

O capítulo 3 refere-se ao trabalho experimental, que tem como objectivo a análise da potencialidade e da sensibilidade de cada técnica de ensaio relativamente ao estado de degradação. Aqui são caracterizados todos os casos de estudo, fazendo-se referência às suas características construtivas principais. São descritos os procedimentos de ensaio seguidos, tendo como base documentos normativos e ensaios normalizados. Descreve-se também a metodologia de inspecção proposta. No capítulo 4, são apresentados os resultados obtidos durante as diferentes campanhas experimentais. Pretendeu-se avaliar a potencialidade de algumas técnicas de ensaio in-situ (termografia, esclerómetro e ultra-sons) no que diz respeito à avaliação do comportamento mecânico em serviço de revestimentos de fachadas. O objectivo foi perceber os benefícios, caso existam, que os ensaios in-situ trazem à inspecção visual, além da comparação dos resultados obtidos por cada técnica de ensaio. No final, e com base nos resultados obtidos pelas técnicas de ensaio utilizadas, é proposta uma metodologia de inspecção.

O capítulo 5 inclui as principais conclusões do trabalho desenvolvido, relacionadas com os objectivos inicialmente propostos. Apresenta, também, propostas de desenvolvimentos futuros.

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4

No final do trabalho, são apresentadas as referências bibliográficas que serviram de base para o desenvolvimento deste estudo, incluindo documentos normativos utilizados. Em anexo, encontram-se os resultados individuais de todos os ensaios efectuados, referentes a cada técnica de ensaio in-situ, organizados em fichas de inspecção.

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5

2 Avaliação do comportamento mecânico de revestimentos de fachadas

2.1 Considerações gerais

Os revestimentos carecem da avaliação do estado de degradação da forma mais correcta possível. Neste trabalho pretende-se analisar algumas técnicas de ensaio in-situ para avaliação do comportamento mecânico de revestimentos de fachadas. Nesta abordagem será feita uma breve descrição de cada ensaio, suas aplicações e principais factores que o afectam. A utilização destas técnicas permite avaliar, com maior precisão e de forma objectiva, o nível de desempenho de revestimentos de fachadas.

Apesar de se basearem em princípios diferentes, estas técnicas podem ser utilizadas simultaneamente, permitindo uma melhor interpretação dos resultados. O cruzamento dos resultados das várias técnicas pode ser uma vantagem, especialmente quando a variação de uma determinada propriedade tem efeitos conhecidos nos resultados de todos os ensaios.

Neste capítulo será feita uma síntese das características de desempenho de argamassas de revestimento de fachada, tendo em vista a análise do seu comportamento mecânico em serviço. Serão, ainda, abordadas as técnicas de ensaio in-situ utilizadas nesta dissertação para a avaliação do comportamento mecânico de argamassas de revestimento de fachadas.

2.2 Degradação em serviço do comportamento mecânico

A permanência de revestimentos acima de níveis mínimos de desempenho necessários para exercerem as suas funções deve ser uma directriz a ser seguida na fase de especificação dos revestimentos, na concepção de detalhes construtivos, na fase de execução e na definição de uma metodologia de manutenção.

A uma acção (vento, chuva, erosão, entre outras) está associado um mecanismo de degradação que no futuro conduzirá a uma ou mais anomalias. Daí ser necessário que a fachada e, em particular o respectivo revestimento, através das suas propriedades, evitem que a acção se torne num mecanismo de degradação.

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6

Os processos de degradação (Figura 2.1), iniciam-se com o aparecimento de anomalias, seja por um processo de envelhecimento natural ou por erros que ocorrem durante a fase de projecto, de execução ou de utilização das construções.

Figura 2.1 - Representação esquemática do processo de degradação da construção, adaptado de Galvão (2009).

A evolução da degradação depende também da acção dos agentes de degradação e da intensidade com que estes se manifestam. Estes agentes podem ter diversas origens, destacando-se os agentes físicos, químicos e mecânicos. No Quadro 2.1, apresentam-se alguns destes agentes e o tipo de deterioração a que normalmente estão associados.

Devido à exposição a que estão sujeitos em serviço, os revestimentos de fachadas são dos componentes da construção que mais rapidamente e frequentemente carecem de reparação (Nero, 2001).

De seguida, apresenta-se uma breve descrição dos mecanismos de deterioração mais comuns que conduzem à perda de desempenho mecânico dos revestimentos aplicados.

i. Perda de aderência

A perda de aderência (Figura 2.2a), caracteriza-se pela perda de ligação entre o revestimento e o suporte, podendo formar-se convexidades em determinadas áreas do revestimento (abaulamentos e empolamentos). O revestimento pode ainda separar-se por completo do suporte (destacamentos) (Gaspar et al., 2007). As causas deste fenómeno estão relacionadas com a presença excessiva de humidade, dilatações térmicas e movimentos do suporte. Pode também estar associado a erros de

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7 projecto e de execução (composição inadequada da argamassa, excesso de água na amassadura e falta de preparação do suporte) (Magalhães, 2002).

Quadro 2.1 - Agentes de degradação e tipo de deterioração a que estão associados, adaptado de Galvão (2009).

Agente Efeito

Agentes físicos

Radiação solar  Degradação dos componentes  Perda de características Temperatura

 Choques térmicos

 Condições para a actuação de outros agentes

Agentes mecânicos

Vento

 Entrada de água  Erosão

 Transporte de sais e agentes poluentes

Agentes químicos

Sais, ácidos e agentes poluentes  Ataque químico

Água

 Condições para actuação de outros agentes

 Eflorescências  Colonização biológica  Fissuração por gelo/degelo  Lixiviaçao e deposição de sujidade

Outros agentes Acção humana  Acções de ocupação  Ausência de manutenção  Poluição  Vandalismo Bactérias, fungos, e vegetação parasitária  Ataque químico

 Acção mecânica (desagregação)

a) b)

Figura 2.2 – Exemplo de anomalias: a) perda de aderência, b) erosão num murete de páteo.

ii. Erosão

A erosão (Figura 2.2b), resulta da acção de agentes físicos, químicos e mecânicos sobre a superfície do revestimento, originando o seu desgaste e, por vezes, perda de material. Esta anomalia está associada à

(32)

8

presença de humidade e à acção física dos agentes atmosféricos (vento, chuva). Pode também estar relacionada com esforços mecânicos (atrito, golpes) (Magalhães, 2002) (Gaspar et al., 2007).

iii. Fendilhação e fissuração

Esta anomalia (Figura 2.3a), consiste no aparecimento de aberturas longitudinais no revestimento. Denomina-se fissuração quando afecta apenas a superfície do revestimento; quando atravessa toda a espessura do revestimento e, em alguns casos, afecta também o suporte, designa-se por fendilhação.

a) b)

Figura 2.3 – Exemplo de anomalias: a) fissuração, b) manchas de humidade.

Este tipo de anomalia assume alguma importância em relação ao comportamento do revestimento, já que afecta a sua capacidade de impermeabilização, prejudica gravemente a aderência e, ao permitir infiltrações de água e de outros agentes e a fixação de microrganismos, reduz a durabilidade do revestimento e da própria parede (Veiga, 2003).

As causas deste fenómeno podem estar relacionadas com o próprio revestimento ou então com o suporte. Na primeira situação, erros de projecto e execução (deficiente dosagem na preparação da argamassa, espessura inadequada) da argamassa podem conduzir a uma elevada retracção do reboco, fazendo com que este fissure. As dilatações e contracções térmicas bem como o fenómeno gelo/degelo também permitem o desenvolvimento desta anomalia. As causas atribuídas ao suporte relacionam-se com o deslocamento do próprio suporte, reacções com sais existentes no suporte e absorção excessiva do suporte (Silva e Fortes, 2008; Galvão, 2009).

iv. Presença de humidade

A água é o agente de deterioração que mais afecta a construção. Efectivamente, a água é a causa primária de muitas anomalias e a causa secundária de muitas outras (Magalhães, 2002). A presença excessiva de água nos paramentos manifesta-se, principalmente, através da humidade. Assim,

(33)

9 desenvolvem-se fenómenos de eflorescências, crescimentos de micro organismos, entre muitos outros (Figura 2.3b).

As causas para a presença de humidade devem-se à aplicação do reboco antes da secagem adequada do suporte (humidade de construção), à existência de zonas em contacto com o solo (humidade do terreno), à elevada permeabilidade à água líquida por parte dos revestimentos (humidade de precipitação) e à falta de isolamento térmico (pontes térmicas) ou à falta de ventilação (humidade de condensação) (Lança, 2010). Existem ainda causas fortuitas como roturas em canalizações ou tubos de queda danificados.

2.3 Características do desempenho de argamassas de revestimento de fachadas

As argamassas de revestimento de fachadas exercem um papel fundamental relativamente à impermeabilização da parede (função primária) e à sua estética (função secundária), representando um papel determinante na sua durabilidade (Flores-Colen et al, 2008). De facto, uma das suas principais funções relaciona-se com a protecção contra os agentes agressivos, de modo a garantir as condições higrotérmicas adequadas no interior dos edifícios (Veiga, 2005).

O conceito de desempenho está relacionado com o modo como os edifícios e os seus componentes cumprem as funções que lhe são exigidas. Este conceito é utilizado desde a Antiguidade e, apesar de não ter sido prática comum na indústria da construção, tem adquirido uma maior importância nos últimos anos, associado à cada vez mais premente sustentabilidade na construção (Flores-Colen, 2009).

2.3.1 Síntese das características gerais

As características de desempenho traduzem a capacidade de resposta dos revestimentos face às funções exigidas. A qualidade e o comportamento das argamassas de revestimento dependem destas características, que devem ser avaliadas e controladas durante o fabrico, aplicação e após o seu endurecimento.

No Quadro 2.2 apresentam-se algumas características físicas e químicas que permitem a avaliação do desempenho em serviço de argamassas de revestimento de fachadas (estado endurecido).

As características mecânicas relacionadas com o desempenho das argamassas em estado endurecido, são objecto de análise desta dissertação. Por esse motivo são consideradas, em separado, no subcapítulo seguinte.

(34)

10

Quadro 2.2 - Características físicas e químicas de desempenho de argamassas em serviço (estado endurecido).

Característica Descrição

Características físicas

Permeabilidade

Característica que identifica a maior ou menor facilidade com que a água atravessa a argamassa (Duarte, 2009). A permeabilidade à água depende da natureza do suporte, da composição e dosagem da argamassa, da técnica de execução, da espessura da camada de revestimento e do acabamento da superfície, da porosidade da argamassa, além de factores externos ao revestimento como a pressão do vento e a pluviosidade (Neno, 2010).

Porosidade/ compacidade

A porosidade pode ser definida como a relação entre o volume de vazios e o volume total de sólidos. Ao invés, a compacidade, característica complementar da porosidade, é traduzida pelo quociente entre o volume de sólidos e o volume total (Gomes et al., 2006).

Absorção capilar

Capacidade que o reboco possui para absorver água, de forma natural sem se exercer pressão, traduzida pela massa de água absorvida por área de material, devido a forças capilares (EMO, 2001) (Lanzinha, 1998). A absorção capilar aumenta quando a relação a/c é superior, quando a percentagem de finos do agregado é elevada, quando o material é pouco húmido e quanto maior a dimensão e conectividade dos poros (Gonçalves, 2010).

Características químicas

Relativamente às características químicas, uma fachada rebocada necessita de possuir resistência às radiações ultravioleta, a contaminantes atmosféricos, a agentes químicos e a micro organismos, tal como uma adequada composição química e mineralógica, alcalinidade e pH.

2.3.2 Características de desempenho relevantes para o comportamento mecânico

Neste ponto, serão apresentadas, de forma sucinta, as características de desempenho mais relevantes para a avaliação do comportamento mecânico de argamassas de revestimento: aderência, resistência mecânica interna, resistência superficial e capacidade de deformação (Flores-Colen, 2009).

i. Aderência

Uma boa aderência ao suporte é fundamental para o cumprimento das funções de impermeabilização e protecção das fachadas. Além disso, influencia bastante a resistência à fendilhação, na medida em que condiciona a distribuição de tensões na argamassa (Veiga, 1998; Gaspar et al., 2007).

A aderência é influenciada essencialmente por aspectos relacionados, quer com a argamassa de reboco, quer com o suporte. Quanto mais rica em ligante e quanto maior for o seu teor de finos, maior será a sua aderência. Contudo, elevadas quantidades de ligante poderão conduzir ao aumento de fendilhação por retracção que, só por si, poderá levar à falta de aderência (Carasek, 1997).

(35)

11 ii. Resistência mecânica interna

A resistência mecânica interna do revestimento quantifica a sua capacidade de suportar os esforços mecânicos e as tensões que lhe estão associadas. Como os revestimentos estão sujeitos a inúmeras acções e têm de resistir aos esforços e tensões que daí provêm, devem possuir características resistentes adequadas, de modo a evitar a sua rápida degradação.

Em geral, a argamassa será tanto mais resistente quanto maior for a sua dosagem de ligante. Contudo, como referido, tal dosagem poderá conduzir à fendilhação por retracção. Para que o revestimento seja resistente à fendilhação, deve ter elevada resistência à tracção e um módulo de elasticidade baixo, de modo às tensões instaladas serem inferiores (Veiga, 1998; Botelho, 2003).

A resistência mecânica interna do revestimento está também relacionada com a sua compacidade; quanto maior for a compacidade da argamassa que constitui o revestimento, maior será a sua resistência aos esforços e tensões a que está sujeito. Como referem Carneiro e Cincotto (1995), quanto menor o teor de ar incorporado, do qual depende a compacidade, mais compacta será a argamassa, pelo que maiores serão também a massa volúmica aparente, a resistência mecânica interna e o módulo de elasticidade.

iii. Resistência superficial

A resistência superficial do reboco está relacionada com a sua resistência, sem deterioração significativa, às acções de choque e de atrito inerentes à ocupação e circulação normais. Esta resistência será tanto maior quanto mais elevada for a coesão do revestimento.

Em geral, os revestimentos de argamassas tradicionais possuem resistência ao choque suficiente para suportar as acções decorrentes do seu uso normal (Botelho, 2003; Galvão, 2009). Tal facto pode não ser verificado quando o revestimento é aplicado em camadas finas ou em suportes muito deformáveis. O módulo de elasticidade pode ser definido como a relação entre a tensão existente e a deformação produzida por essa tensão. Um módulo de elasticidade baixo significa que, para a tensão instalada, o revestimento apresenta um valor de deformação alto.

iv. Capacidade de deformação

A capacidade de deformação do revestimento relaciona-se com a capacidade de este se deformar sem que ocorra rotura. Uma elevada capacidade de deformação permite que o revestimento se deforme sem ocorrência de fissuras que comprometam a aderência, a impermeabilidade e a durabilidade do mesmo. A capacidade de deformação do revestimento endurecido é caracterizada pelo módulo de deformação ou de elasticidade, o qual será tanto maior quanto mais rígido for o revestimento (Carneiro e Cincotto, 1995).

(36)

12

2.4 Técnicas de ensaio in-situ

Atendendo à importância da avaliação do estado de degradação dos rebocos e da determinação de parâmetros mínimos de desempenho, este estudo pretende contribuir para a avaliação da aplicabilidade da utilização de algumas técnicas de ensaio in-situ neste domínio. De acordo com Flores-Colen et al. (2006), os ensaios in-situ representam um meio auxiliar e complementar à inspecção visual de extrema utilidade, dado que permitem uma caracterização mais detalhada de:

 mecanismos de degradação existentes nos paramentos (ex.: sujidade, eflorescências, humidade, fissuração);

 variações das propriedades dos revestimentos relacionadas directamente com o seu desempenho (ex.: resistência mecânica, coeficiente de absorção de água);

 condições in-situ (ex.: parâmetros ambientais);

 tipo de materiais aplicados, em conjunto com ensaios laboratoriais, a partir de amostras in-situ (ex.: caracterização dos constituintes da argamassa, teor de ligante). Assim, a utilização de técnicas auxiliares de diagnóstico permite reduzir a subjectividade das inspecções visuais, facilitando a obtenção de uma avaliação mais precisa.

Neste subcapítulo, são abordadas as técnicas in-situ utilizadas nesta dissertação para a avaliação do comportamento mecânico de revestimentos: a termografia, o esclerómetro pendular e os ultra-sons. 2.4.1 Termografia

A termografia é um método de análise não-destrutivo utilizado em diversos campos de aplicação (Edis

et al., 2010). Na indústria da construção, mais especificamente no domínio dos edifícios, as utilizações

mais habituais da análise termográfica visam a avaliação da envolvente e a detecção de pontos de exfiltração ou de infiltração de ar através dessa envolvente (Pina dos Santos e Matias, 2002).

A termografia permite obter uma imagem da distribuição da temperatura superficial aproximada de um objecto, sem contacto físico com este. Na realidade, o equipamento de termografia não mede directamente a temperatura, mas sim a radiação térmica, na gama dos infravermelhos, emitida e reflectida pela superfície do elemento em análise (Pina dos Santos e Matias, 2002). Na Figura 2.4, é mostrado o equipamento utilizado nas medições que apresenta uma sensibilidade térmica de 0,10ºC. Esta técnica permite avaliar o desempenho dos edifícios em aspectos como problemas com isolamento térmico, fluxos de calor devido a pontes térmicas e problemas de humidade (Gomes, 2006). Permite ainda, quando necessário, detectar elementos no interior da parede (canalizações, elementos construtivos). A termografia pode também ser utilizada na avaliação dos sistemas de aquecimento e é uma boa técnica de manutenção preventiva (Barreira e Freitas, 2004).

(37)

13

Figura 2.4 – Equipamento de termografia utilizado nesta dissertação.

A termografia é um excelente meio para determinar a distribuição da temperatura superficial do elemento em análise. Contudo, a medição da temperatura absoluta depende de inúmeras variáveis, tais como a temperatura dos materiais envolventes, as condições atmosféricas (temperatura ambiente, humidade relativa, clima), ângulo de incidência da câmara e as propriedades do elemento a analisar (emissividade, capacidade de absorção térmica, condutibilidade térmica, cor, textura) (Gomes, 2006). As condições atmosféricas são as que mais podem influenciar os resultados da termografia. A luz solar pode aumentar a temperatura do objecto, enquanto o vento pode diminuir essa temperatura. A chuva, para além de também diminuir a temperatura do objecto, pode também provocar a alteração de emissividade (Clark et al., 2003).

Apesar de todas estas contrariedades, a termografia é uma técnica bastante útil, pois, além do seu carácter não-destrutivo, não necessita de estar em contacto com o elemento a analisar e é um equipamento portátil com rápida resposta.

2.4.1.1 Descrição do ensaio

A termografia baseia-se no princípio de que todos os corpos com temperaturas acima de 0 K emitem radiação, cujas intensidade e distribuição espectral dependem de vários factores, nomeadamente das respectivas temperatura absoluta e emissividade, ε.

As superfícies correntes são normalmente caracterizadas por não absorverem ou transmitirem a totalidade da radiação infravermelha incidente. A fracção reflectida depende da reflectância da superfície, ρ, a qual pode variar entre 5%, no caso dos materiais correntes, e 95%, no caso de algumas superfícies metálicas ou metalizadas polidas (Matias, 2006). A quantidade de energia reflectida dependerá da reflectância da superfície em análise e da energia incidente sobre ela.

De acordo com a Lei de Stefan-Boltzmann (Joseph Stefan, 1835-1893; Luwig Eduard Boltzmann, 1844-1906), a energia radiante total que emite um corpo negro por unidade de superfície é

(38)

14

proporcional à quarta potência da temperatura absoluta (Infopédia, 2003-2011). Para um corpo com emissividade , esta lei é expressa pela Equação 2.1.

(2.1)

onde, E representa a energia de radiação emitida pelo corpo por unidade de área (W/m2), é a emissividade da superfície desse mesmo corpo, σ é a constante de Stefan-Boltzmann, que tem o valor de 5,6697 x 10-8 W/m2K4, e T a temperatura absoluta (K) do corpo em análise.

A partir da medição da energia total e do conhecimento da emissividade da superfície em observação, e recorrendo à curva de calibração da própria câmara, é possível criar uma imagem da distribuição das temperaturas do objecto. Esta imagem, denomina-se termograma e representa quer as diferenças relativas entre as temperaturas registadas em diferentes pontos da superfície, quer, recorrendo a uma calibração adequada, as temperaturas reais desses pontos (Matias, 2006).

Para se proceder à realização deste ensaio, adoptam-se procedimentos passivos ou activos (Edis et al., 2010, embora não exista unanimidade nas suas definições. Pina dos Santos e Matias (2002) referem que os métodos passivos tiram partido da diferença de temperatura existente entre os ambientes interior e exterior, a qual dá origem a um fluxo térmico através da envolvente. A intensidade deste fluxo é proporcional à diferença de temperatura entre ambientes (a qual normalmente se recomenda que seja superior a 10ºC, para efeitos de análise termográfica) e à resistência térmica dessa envolvente. Nos métodos activos, recorre-se ao aquecimento do elemento em análise por acção de um fluxo térmico, natural (Sol) ou artificial (emissores de radiação térmica). No entanto, de acordo com Grinzato et al. (2002), se o fluxo de calor é gerado de forma natural (radiação solar), o procedimento denomina-se de passivo (Edis et al., 2010).

O procedimento deste ensaio é bastante simples, bastando apontar a câmara ao elemento em estudo e regular o intervalo de temperaturas, de modo a obter um termograma com o máximo de informação pretendida. Durante o período de medição, a câmara termográfica e a zona da parede a avaliar devem estar completamente sombreadas de modo a reduzir a interacção da radiação solar directa sobre a câmara e reflectida pela superfície em estudo. Sempre que as condições atmosféricas o permitam, o registo de termogramas deve ser efectuado com o céu encoberto, de modo a reduzir a interacção da radiação solar reflectida pelas superfícies envolventes (Pina dos Santos e Matias, 2002).

2.4.1.2 Interpretação e variabilidade dos resultados

Em geral, os resultados dos termogramas são de análise algo complexa devido ao facto de existirem bastantes condicionantes que devem ser tidas em conta. Estes resultados dependem, como já foi

(39)

15 referido, da emissividade, da reflectividade, das condições ambientais, da cor do revestimento e da quantidade de radiação e do tempo em que esta incide no revestimento, entre outros.

Tal como acontece com as outras técnicas, torna-se vantajosa a utilização da termografia em conjunto com outros ensaios, de modo a ser possível cruzar resultados e obter informações mais conclusivas acerca do comportamento mecânico dos elementos em análise.

2.4.2 Esclerómetro pendular

O esclerómetro é um aparelho usado normalmente em conjunto com outros ensaios pouco destrutivos ou não-destrutivos, essencialmente para, de forma simples e quase não destrutiva, avaliar a dureza superficial ou comparar a qualidade de materiais. Este ensaio é preferencialmente utilizado em betão, apesar de também ser usado em argamassas (Duarte, 2009).

Existem vários modelos de esclerómetro, utilizados consoante o tipo de material em análise. No Quadro 2.3 são apresentados os tipos de esclerómetro actualmente existentes, bem como a aplicação mais comum para cada um deles.

Nesta dissertação, foi utilizado o esclerómetro pendular tipo PT (Figura 2.5a), uma vez que, pela menor energia e maior área de impacto, é o mais indicado para materiais porosos com baixa resistência, como revestimentos de fachadas (Silva, 2004).

Quadro 2.3 - Tipos de esclerómetros e suas aplicações, adaptado de Nepomuceno (1999).

Tipo Energia de impacto (N.m) Aplicação comum

N 2,207 Adequado para betões correntes de edifícios e pontes.

NR 2,207 Versão do tipo N com um acessório especial de registo.

L 0,735 Adequado para elementos de betão sensíveis ao impacto ou a pedras artificiais.

LR 0,735 Versão do topo L com um acessório especial de registo.

LB 0,735 Adequado para utilização em produtos cerâmicos.

M 29,43 Adequado para pavimentos de estradas e pistas de viação.

P 0,883 Adequado para materiais com baixas resistências.

PT 0,883 Adequado para materiais com resistências à compressão extremamente baixas (maior área de impacto).

PM 0.883 Adequado para argamassas de juntas de paredes de tijolo.

Nos revestimentos, devido à sua reduzida espessura, é avaliada a dureza do sistema de revestimento, incluindo o suporte. O resultado obtido expressa-se pelo índice esclerométrico, número de recuo ou

(40)

16

número de retorno. Esta medida é arbitrária pois depende da massa e da energia armazenada pela mola do aparelho. Quanto mais brando for o material, maior é a sua capacidade de armazenamento de energia do impacto e menor será a altura do ressalto (Magalhães et al., 2003).

a) b)

Figura 2.5 - Equipamento utilizado nesta dissertação: a) esclerómetro pendular PT, b) bigorna de calibração para esclerómetros pendulares.

A rugosidade da superfície é um parâmetro a ter em conta. A norma NP EN 12504-2 (IPQ, 2003), indicada para superfícies de betão, recomenda o desgaste, com uso de uma pedra abrasiva, de superfícies rugosas ou brandas, bem como superfícies com argamassas soltas, até que estas se apresentem lisas. Daqui pode concluir-se que a rugosidade pode afectar o resultado do ensaio.

A humidade e a temperatura também interferem nos resultados obtidos. Superfícies secas originam maiores valores de recuo, enquanto que superfícies geladas dão resultados exageradamente elevados. A existência de vazios ou agregados salientes também alteram o resultado (Galvão, 2009).

O ensaio com o esclerómetro também depende das características mecânicas do próprio aparelho, como a massa e a energia armazenada na mola, assim como a área de contacto. Como tal, torna-se importante a utilização do mesmo aparelho durante o conjunto de ensaios. A posição do esclerómetro durante o ensaio assim como a calibração são aspectos relevantes para a obtenção de bons resultados (Gonçalves, 2010).

O ensaio de esclerómetro é descrito, por exemplo, na norma americana ASTM C805 (2008) e na norma europeia NP EN 12504-2 (IPQ, 2003). O objectivo deste ensaio é avaliar as características mecânicas do material, de modo indirecto, baseando-se no princípio de que o recuo de uma massa depende da dureza da superfície com a qual colide (Pinto e Gomes, 2007).

(41)

17 O ensaio consiste em encostar o equipamento à superfície a ensaiar e libertar o pêndulo, carregando no botão de disparo, que percorre 180º até embater na superfície. É possível medir a quantidade de energia recuperada no ressalto da massa, dada pelo índice esclerométrico, através de uma escala acoplada ao aparelho. Quanto mais brando for o material, maior é a quantidade de energia que ele absorve e menor é a altura do ressalto (Magalhães et al., 2003).

A norma NP EN 12504-2 (IPQ, 2003) prevê a calibração do equipamento, se necessário, recorrendo à bigorna que é fornecida com o equipamento, Figura 2.5b, e segundo as indicações do fabricante. 2.4.2.2 Interpretação e variabilidade dos resultados

No Quadro 2.4 são apresentados os valores obtidos em estudos anteriores utilizando esclerómetros do tipo P e do tipo PT. Estes estudos avaliam a qualidade de vários tipos de argamassa.

Os resultados deste ensaio nem sempre são de fácil interpretação, devido a condicionantes como a rugosidade (tipo de acabamento) e características da argamassa, já referidas atrás, sendo esta a sua principal limitação. Pode fazer-se uma avaliação qualitativa e afirmar que, em geral, os valores de ressalto baixos indicam materiais pouco resistentes e, possivelmente, degradados. Uma forma de complementar esta avaliação é a realização de outros ensaios in-situ, recolhendo informação que complemente a obtida pelo índice esclerométrico.

O coeficiente de variação das leituras individuais, em laboratório, do ensaio de betão com esclerómetro pode variar entre 2 a 15%, situando-se, normalmente, por volta de 10% (Nepomuceno, 1999). Relativamente à utilização de esclerómetro em argamassas, Mendonça (2007) obteve, em laboratório, um coeficiente de variação de 18%. Também em laboratório, Arromba (2011) obteve valores de coeficiente de variação entre 6 e 20%. Para ensaios in-situ, Flores-Colen (2009) obteve um coeficiente de variação de 19%. Galvão (2009), obteve coeficientes de variação entre 3 e 20 % para ensaios in-situ. Para os mesmos ensaios, Gonçalves (2010) obteve, em laboratório, coeficientes de variação entre 2 e 9%.

2.4.3 Ultra-sons

O ensaio de ultra-sons é usado no diagnóstico de anomalias em revestimentos de fachada, permitindo a localização de possíveis zonas degradadas (fendas, destacamentos, perda de coesão, perda de aderência). O princípio de funcionamento da técnica consiste na propagação de ondas elásticas, cuja velocidade depende das propriedades elásticas dos meios que percorrem (Gomes, 1995). O ensaio mede a velocidade aparente de propagação, o que permite um estudo das características internas do revestimento, já que a velocidade de propagação é tanto maior quanto mais favorável for o meio ao seu atravessamento (Gonçalves, 2010). Assim, é possível detectar alterações significativas nas

(42)

18

características dos materiais ensaiados, através da variação da velocidade de propagação (Duarte, 2009). Na Figura 2.6, apresenta-se o equipamento utilizado nesta dissertação.

Quadro 2.4 - Indicadores de desempenho de argamassas com base em ensaios in-situ com esclerómetro.

Referência Aplicabilidade Valor do ressalto Indicador de

qualidade Gomes (1995) Rebocos exteriores tradicionais de base cimentícia (in-situ) IEP <80 Revestimentos deteriorados ou descolados 80≤ IEP <90 Revestimentos em estado duvidoso IEP ≥90 Revestimentos em bom estado

RILEM:MS-D.7 referida por Silva (2004)

Juntas com argamassas de base cimentícia (in-situ)

IEP <15 Argamassa muito fraca 15≤ IEP_<25 _{Argamassa fraca}

25≤ IEP_<35 _{Argamassa moderada}

35≤ IEP_<45 _{Argamassa normal}

45≤ IEP

<55 Argamassa dura IEP ≥55 Argamassa muito dura

Flores-Colen (2009)

Rebocos exteriores pré-doseados de base cimentícia

(in-situ) 64 ≤ IEPT ≤ 75 (7) Desempenho mecânico adequado Rebocos exteriores tradicionais e pré-doseados

mais compactos, de base cimentícia (in-situ) IEPT ≥ 75 (7) Desempenho mecânico adequado Galvão (2009) Argamassas pré-doseadas cimentícias (in-situ) IE PT_{≥ 50} Desempenho mecânico adequado Argamassas tradicionais de cimento (in-situ) 64 ≤ IE PT ≤ 75 Desempenho mecânico adequado Gonçalves (2010) Argamassas tradicionais (laboratório) 54 ≤ IE PT_{≤ 70} Desempenho mecânico adequado Argamassas pré-doseadas (laboratório) 59 ≤ IE PT_{≤ 66} Desempenho mecânico adequado Legenda: IEP – Índice esclerométrico obtido com o Esclerómetro pendular do tipo P; IEPT – Índice esclerométrico obtido com o Esclerómetro pendular do tipo PT; (N) – Desvios máximos tolerados

A rugosidade é um factor influente no resultado desta técnica. Relativamente a isso, a norma EN 12504-4 (CEN, 2007) refere que as superfícies de contacto devem apresentar-se lisas, colocando uma gordura leve (ex.: vaselina, pasta de dentes), servindo de material de contacto entre a superfície e os transdutores.

A existência de fissuras e fendas também altera o resultado das medições. De facto, quando uma onda ultra-sónica atravessa uma fissura no interior do reboco, o tempo de percurso tende a aumentar na medida em que a onda terá que percorrer um caminho maior. Tal acontece porque a onda não se propaga através do ar (Gonçalves, 2010). Deste modo, a velocidade de propagação vai ser menor o

(43)

19 que possibilita em alguns casos a comparação com a medição de extensão das fissuras existentes (Flores-Colen, 2009). De acordo com Santos et al. (2003), a micro-fissuração poderá também influenciar de algum modo os resultados fornecidos por esta técnica.

Figura 2.6 – Equipamento de ultra-sons utilizado nesta dissertação.

A presença de água nos espaços vazios modifica as características de propagação das ondas ultra-sónicas. Ohdaira e Masuzawa (2000) referem que, no caso do betão, a presença de água provoca o aumento da velocidade de propagação. Estes resultados foram também observados para o caso das argamassas por Flores-Colen (2009).

No caso de argamassas ensaiadas em laboratório, a forma do elemento a ensaiar influencia os resultados obtidos, já que interfere na densidade do material. No caso de argamassas de revestimento, esse factor tenderá a fazer-se sentir pelo número e espessura das camadas que constituem o reboco. Outro factor que influencia os valores obtidos é o coeficiente de Poisson, sobretudo nas argamassas não-tradicionais que incorporam diferentes tipos e teores de adjuvantes (Monte et al., 2007).

A temperatura do elemento a ensaiar também pode ter influência nos resultados. Gomes (1995) verificou que, para argamassas de revestimento com temperaturas de 50ºC, se dá o aumento da velocidade de propagação das ondas, em relação a uma temperatura inicial de 20ºC. Para temperaturas negativas a influência pode ser significativa por congelamento da água contida nos poros.

As recomendações quanto à aplicação da técnica de ultra-sons podem ser encontradas, por exemplo, na norma americana ASTM C597 (2002), na norma britânica BS 1881-203 (1986) e na norma europeia EN 15405-4 (CEN, 2007) (Nepomuceno, 1999).

No ensaio, é utilizado um equipamento do tipo PUNDIT (Portable Ultrasonic Non-destructive Digital

Indicating Tester) que emite um impulso eléctrico de baixa frequência ultra-sónica. O impulso é

(44)

20

captado por outro transmissor (transdutor receptor), onde é conduzido de volta à unidade central. Este processo encontra-se esquematizado na Figura 2.7.

Antes de se iniciar o ensaio, deve-se proceder à calibraçao do aparelho, usando uma barra padrão, Figura 2.8, em que o tempo de propagação é conhecido. O objectivo desta operação é fazer coincidir o valor do mostrador digital com o valor indicado na barra padrão.

Figura 2.7 – Esquema do aparelho de ultra-sons (Nepomuceno, 1999).

O ensaio inicia-se com a colocação dos transdutores em contacto com a superfície do elemento em análise. De acordo com a norma EN 12504-4 (CEN, 2007), existem três posições adequadas para a disposição dos transdutores, que são apresentadas na Figura 2.9.

Figura 2.8 – Barra de calibração do equipamento de ultra-sons.

Figura 2.9 – Método de disposição dos transdutores no ensaio de ultra-sons (Almeida, 2005).

O método directo é o mais adequado, uma vez que a máxima energia do impulso é transmitida na direcção normal ao transdutor emissor. Além disso, o comprimento do percurso (distância entre as faces dos transdutores) pode ser medido com grande precisão (Nepomuceno, 1999). No caso da aplicação em revestimentos de fachadas, esta não é uma situação possível, pelo que se adopta

(45)

21 normalmente o método indirecto, embora conduza a uma maior incerteza nos resultados (Santos et al., 2003).

Assim, é possível determinar a velocidade aparente de propagação pela expressão da Equação 2.2.

(2.2)

Esta equação é apresentada na EN 12504-4 (CEN, 2007), e relaciona a distância (d) entre transdutores, em milímetros, percorrida pela onda ultra-sónica, num conhecido intervalo de tempo (t) em micro-segundos medido pelo equipamento PUNDIT. Esta velocidade aparente, , apresenta-se em km/s.

2.4.3.2 Interpretação e variabilidade dos resultados

No Quadro 2.5 apresentam-se os resultados de estudos anteriores utilizando o ensaio de ultra-sons.

Quadro 2.5 - Indicadores de desempenho de argamassas com base em ensaios in-situ com ultra-sons (Galvão, 2009). Estudos anteriores Aplicabilidade Velocidade de propagação (km/s) Indicador de desempenho

Gomes (1995) Rebocos exteriores tradicionais de base cimentícia (in-situ) 2,0 ≤ Vap ≤ 2,5 Revestimentos em bom estado 1,5 ≤ Vap ≤ 2,0 Revestimentos em mau estado Flores-Colen (2009)

Rebocos exteriores pré-doseados de base cimentícia (in-situ)

3,0 (0,3) ≤ Vap ≤ 3,3

(0,2)

Desempenho mecânico adequado Rebocos exteriores tradicionais e

pré-doseados mais compactos, de base cimentícia (in-situ)

Vap ≥ 2,9

Desempenho mecânico adequado

Galvão (2009)

Argamassas tradicionais (in-situ) 2,5 ≤ Vap ≤ 3,0

Perda de desempenho

mecânico

Argamassas pré-doseadas (in-situ) 2,0 ≤ Vap ≤ 2,5

Perda de desempenho

mecânico

Santos (2009)

Argamassas pré-doseadas

(método directo) (in-situ) 2,0 ≤ Vap ≤ 2,4

Perda de desempenho

mecânico

Argamassas pré-doseadas

(método indirecto) (in-situ) 2,1 ≤ Vap ≤ 3,0

Perda de desempenho

mecânico

Gonçalves (2010)

Argamassas tradicionais (laboratório) 2,0 ≤ Vap ≤ 2,6

Perda de desempenho

mecânico

Argamassas pré-doseadas (laboratório) 2,8 ≤ Vap ≤ 2,9

Desempenho mecânico adequado Legenda: Vap – Velocidade aparente de propagação de ultra-sons (km/s); (N) – Desvios máximos tolerados