A influência do teor da adição metacaulim nas propriedades no estado endurecedor: capilaridade e resistência mecânica de argamassas inorgânicas para recuperaçõ de monumentos

7/24/2019 A influncia do teor da adio metacaulim nas propriedades no estado endurecedor: capilaridade e resistncia me

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A INFLUNCIA DO TEOR DE ADIO METACAULIM NASPROPRIEDADES NO ESTADO ENDURECIDO: CAPILARIDADE E

RESISTNCIA MECNICA DE ARGAMASSAS INORGNICAS PARARECUPERAO DE MONUMENTOS HISTRICOS.

BARBOSA, Fred R. (2); MOTA, Joo M. F. (2); CARNEIRO Arnaldo M. P. (1)(1) Professor Departamento de Engenharia Civil e Programa de Ps-graduao em Engenharia Civil,

Centro de Tecnologia e Geocincias, Universidade Federal de Pernambuco. e-mail: (1) [email protected](2) Mestrando do curso de Ps-graduao em Engenharia Civil, Centro de Tecnologia e Geocincias,

Universidade Federal de Pernambuco.e-mail: (2) [email protected];[email protected]

RESUMO

Um ponto pacfico entre tecnologistas encontra-se no fato de que as edificaes sofrem uma reduono seu desempenho ao longo do tempo, reduo esta que pode sofrer significativo avano quando no

so considerados planos de manuteno adequados. Dentre elas, destacam-se as de carter histrico,no apenas pela necessidade de manter-se a edificao propriamente dita, como tambm pelocontedo cultural a elas agregado. Promover sua recuperao contribui de forma significativa pararevitalizao de grandes reas urbanas, conferindo-lhes no apenas novas condies de utilizao,mas agregando valor ao seu entorno. Contudo, para que estes mtodos sejam eficientes, torna-senecessrio o desenvolvimento de tcnicas adequadas realidade que lhes peculiar, passando por umestudo srio acerca dos materiais compatveis com cada realidade (esttica, fsica e quimicamente),bem como das tcnicas construtivas que podero ser implementadas. O presente trabalho tem oobjetivo de contribuir para o estudo de argamassas de restauro para edificaes cinqentenriasatravs da utilizao do metacaulim em argamassas inorgnicas, atendo-se mais especificamente salteraes provocadas nas propriedades das argamassas pela adio deste material. Foram realizadosensaios para verificao da capilaridade, resistncia compresso e trao aos 28 dias; tomando-se

como referncia uma argamassa mista de cimento, areia e cal hidratada no trao 1:1:6.Palavras-Chave: Metacaulim, Recuperao de Monumentos Histricos.

ABSTRACT

A common point of view among technologists is found in the fact that edifications have a reduction oftheir performance as time goes by. This reduction may go on if effective maintenance plans are notconsidered. Among these we can highlight the ones with a historical nature, not only considering theneed of keeping the edification, but also their cultural content. Promoting their recuperationcontributes a lot in the urban areas revitalization, giving them not only new ways of usage, but alsoadding them some value. Therefore, if we really want to achieve effective methods, we have to

develop proper techniques, according to their reality, based on a serious study about compatiblematerials (in a esthetical, physical and chemical way), as well the constructive techniques which maybe adopted. The aim of this paper is to contribute for the study of the restoration building cement,applied for 50-year-old edifications though the usage of metacaulimin not organic building cement,with a special attention to the changes caused in the properties of the building cement by the additionof this material. Tests were done to verify the resistance to compression, traction by diametriccompression and capillarity, tested after 28 days. The reference was a mixed building cement, sandand hydrated lime in the 1:1:6 traces.

Keywords: Metacaulim; Revitalization Historical Edifications.

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1 INTRODUO

Problemas relativos conservao e manuteno de edificaes tm apresentado relevantecrescimento. Isto se d pelos mais diversos motivos. As edificaes antigas tm sua manutenoconstantemente negligenciada ou ignorada. Os antigos construtores e pesquisadores tinham uma

tendncia a se aterem mais em questes de resistncia e desempenho em detrimento durabilidade aolongo do tempo (PAGNUSSAT et al, 2003).

PAGNUSSAT et al (2003) citam ainda que as manifestaes patolgicas (principalmenteexternas) comprometem a esttica e o conforto do edifcio, ocasionando uma desvalorizao domesmo perante o mercado e tambm um aumento na insegurana do usurio. Para PERES et al (2005)ainda so recentes as pesquisas sobre os efeitos econmicos na conservao e reabilitao da heranacultural construda, mas crescente a conscincia de que estes bens so agentes de dinamismointelectual e equilbrio coletivo atravs do reconhecimento da identidade de uma populao e,tambm, fonte de recursos econmicos importantes.

O contexto atual retrata um crescimento dos esforos em torno das questes de durabilidade ede reparo ou recuperao das edificaes; fato que se acentua quando o assunto diz respeito s obrasde carter histrico, onde a recuperao e manuteno tm sido inclusive incentivadas por rgosparticulares e governamentais.

Para CINCOTTO (1998), as manifestaes patolgicas encontradas em revestimentos comargamassas podem se apresentar como resultado de uma ou mais causas, das quais podemos citar:fatores externos ao revestimento, m aplicao dos revestimentos, mau proporcionamento dasargamassas, tipo e qualidade dos materiais utilizados no preparo das argamassas.

TAVARES et al (2003) e MOTTA et al (2005) ratificam essa colocao e acrescentam que oproblema de manuteno das fachadas externas de um edifcio histrico passa pela conservao detcnicas construtivas tradicionais, e pelo uso de materiais esttica, fsica e quimicamente compatveis,geralmente os mais similares possveis aos originais.

Um problema existente que no transcorrer dos restauros, muitos dos revestimentos foramtratados sem nenhuma preocupao quanto ao registro dos seus valores estticos, culturais e tcnicos,e como resultado dessa conduta, verifica-se que muitos destes acabamentos e tcnicas ancestrais jforam perdidos. Da a preocupao atual com o desenvolvimento de mtodos e tcnicas que permitama conservao dos revestimentos ainda sobreviventes (VEIGA, 2003).

Este problema tambm abordado por COLLEPARDI (1990), uma vez que ele relata quemuitos trabalhos de restaurao, com a utilizao de tcnicas e materiais modernos tais como reforode paredes por injees de cimento ou a aplicao de novas argamassas de cimento para restaurar asargamassas de revestimento antigas, causaram mais danos do que benefcios por causa de interaesnegativas do cimento com os materiais originais (tijolos, pedras ou aglomerantes originais). SegundoCALLEBAUT et al. (2001), essas degradaes so devidas ao fato de que o cimento Portland

hidratado um material muito rgido e impermevel. Alm disso, o cimento contm sais solveis quepodem produzir eflorescncias e produtos de cristalizao expansveis.

Como alternativa a esta questo; muitos pesquisadores tm procurado avaliar o benefcio dasadies pozolnicas nas argamassas de restauro, a fim de conferir-lhes propriedades similares sargamassas originais. Neste sentido, SILVA et al (2005) destacam que a microestrutura na zona detransio das pastas apresenta cristais de hidrxido de clcio e de etringita mais bem formados e demaior tamanho do que aqueles presentes na matriz e que pasta de cimento contendo adiespozolnicas, em comparao pasta de cimento Portland sem adies, tende a exibir umamicroestrutura mais densa, menos heterognea e mais compacta, e com menor proporo de vazios

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desenvolvidos. As reaes pozolnicas com o hidrxido de clcio formado na hidratao do cimentooriginam um composto resistente de silicato de clcio hidratado que tende a preencher os grandesvazios capilares.

O presente trabalho elaborado no sentido de contribuir com as pesquisas recentes acerca demateriais a serem utilizados no restauro de argamassas antigas. Nesse diapaso, optou-se pelaavaliao comparativa entre argamassas produzidas com metacaulim, uma argila caulintica deelevada finura e reatividade, frente s tradicionais argamassas de cimento portland. A opo pelautilizao do metacaulim advm do fato de que devido a sua finura e reatividade pode proporcionarum ganho de qualidade microestrutura das argamassas estudadas. Para esta avaliao foramrealizados ensaios de resistncia mecnica (trao e compresso) e ainda de absoro porcapilaridade.

2 MATERIAIS UTILIZADOS E METODOLOGIA DOS ENSAIOS

2.1 Caracterizao dos Materiais

2.1.1 Aglomerantes

2.1.1.1 Cimento Portland

Foi utilizado nesta pesquisa o cimento CP II Z 32 RS, cujas caractersticas fornecidas pelofabricante constam da tabela 1.

Tabela 1 Caractersticas fsicas e qumicas do cimento utilizado.

Determinao Resultados

rea especfica Blaine (cm2/g) 3540

Massa Especfica (g/cm3) 3,04

Densidade Aparente (g/cm3) 1,20Resduo na peneira #200 (%) 2,20

FinuraResduo na peneira #325 (%) 15,60

Incio (min) 150Tempo de Pega Fim (min) 220

3 dias (MPa) 26,407 dias (MPa) 32,10

CaracterizaoFsica

Resistncia Compresso28 dias (MPa) *NIC3S 67,00C2S 7,80C3A 7,80

Composio potencial doClnquer

C4AF 10,50

Perda ao fogo 4,39Resduo insolvel 6,89Al2O3 5,20SiO2 20,60Fe2O3 3,50CaO 65,00MgO 2,66SO3 3,26

CaracterizaoQumica(%)

CaO livre 1,44*NI = No Informado

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2.1.1.2 Cal Hidratada

Nesta pesquisa foi utilizada uma cal do tipo CHII, da marca comercial Mega, amplamenteutilizada na Regio Metropolitana do Recife.

2.1.2 Agregados

O agregado mido utilizado possui natureza mineralgica quartzosa. A caracterizao da areianatural encontra-se expressa na tabela 2 e a figura 1 apresenta sua curva granulomtrica.

Tabela 2 Caractersticas da areia natural

Caracterstica Areia

Densidade de Massa Aparente

(kg/dm3) 1,43Mdulo de Finura 2,25

Coeficiente de Uniformidade(C = d60/d10)

3,00

0,0%

10,0%

20,0%

30,0%

40,0%

50,0%

60,0%

70,0%

80,0%

90,0%

100,0%

0,01 0,1 1 10 100

Peneiras (mm )

%P

assante

Figura 1 Curva granulomtrica da areia natural

2.1.3 Adies

Foi utilizada uma argila caulintica de alta reatividade, cuja caracterizao fornecida pelofabricante est apresentada na tabela 3.

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Tabela 3 Caracterizao Fsica e Qumica do Metacaulim

Determinao Resultados

rea especfica Blaine (m2/g) 1,88

Densidade Aparente (g/cm

3

) 0,33Cor Branca

Resduo na peneira #200 (%) < 0,1

Caracterizao

Fsica

FinuraResduo na peneira #325 (%) < 2,0

SiO2+ Al2O3 97Porcentagem Mdia porPeso Fe2O3 + TiO2 0,41

Perda ao fogo 0,90

Resduo insoluble 1,50

Estabilidade EstvelCarac

terizaoQumica

(%)

Reatividade Inerte

2.2 Arranjo Experimental

Para o objetivo deste trabalho foram adotadas as seguintes etapas:

Anlise do agregado; Dosagem das argamassas e moldagem; Ensaios de resistncia compresso; Ensaios de capilaridade por absoro;

Ensaios de resistncia trao por compresso diametral.

Para a dosagem das argamassas empregadas nesta pesquisa utilizou-se o ensaio da mesa deconsistncia (flow-table), analisando as relaes gua/materiais secos a fim de manter-se umespalhamento de 250 10 mm. Assim, foram selecionadas selecionados 5 tipos de argamassas, ondeum deles utiliza o cimento portland como principal aglomerante e os demais utilizam o metacaulim. Amistura que utilizou o cimento portland, argamassa tipo I, foi utilizada como referncia e consistiu deuma argamassa mista de cimento, cal e areia natural no trao 1:1:6 (em volume), por se tratar de umtipo de argamassa muito utilizada na Regio Metropolitana do Recife. Nos outros 4 tipos deargamassas, o cimento portland foi substitudo pelo Metacaulim a fim de verificar-se o seudesempenho, face s argamassas do tipo I. Assim, a diferena entre estas argamassas encontra-seapenas no teor de metacaulim empregado. A tabela 4 apresenta as principais caractersticas dasargamassas produzidas.

Para cada tipo de argamassa estudada foram moldados 11 corpos de prova, sendo 4 delesdestinados aos ensaios de resistncia compresso, outros 4 destinados aos ensaios de resistncia trao e mais 3 deles para a realizao do ensaio de absoro por capilaridade. A moldagem seguiu osprocedimentos da NBR 5738. Todos os CPs moldados foram imersos em tanque de cura aps 24horas da moldagem e permaneceram neste estado at 24 horas antes da realizao dos ensaios.

Os ensaios de resistncia compresso foram realizados na idade de 28 dias, segundo a NBR7115, utilizando-se enxofre para capeamento dos corpos de prova. O ensaio de absoro de gua por

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capilaridade foi realizado com base na NBR 9779 e o ensaio de resistncia trao seguiu asorientaes da NBR 7222.

Tabela 4 Principais caractersticas das argamassas produzidas.

Proporo dos Materiais nas Misturas (em massa)

Tipo Cimento Metacaulim CalHidratada

AreiaNatural

MassaUnitria

Relao

gua/MateriaisSecos

I 1,00 - 0,61 8,09 2,025 0,169

II - 1,00 1,97 26,00 2,012 0,206

III - 1,50 1,97 26,00 2,024 0,208

IV - 2,00 1,97 26,00 2,023 0,215

V - 2,50 1,97 26,00 2,014 0,225

2.2.1 Ensaios Mecnicos

A seguir so apresentados na tabela 5 os resultados de resistncia compresso e trao paratodos os tipos de argamassas produzidas na idade de 28 dias. Os resultados abaixo representam umamdia de quatro corpos de prova ensaiados.

Tabela 5 Resultados dos ensaios de resistncia compresso e trao.

Proporo dos Materiais nas Misturas (emmassa)Tipo

Cimento MetacaulimCal

HidratadaAreia

Natural

Resistncia Compresso

(MPa)

Resistncia Trao(MPa)

ndice deFragilidade

(Ft/Fc)

I 1,00 - 0,61 8,09 1,555 0,145 0,093

II - 1,00 1,97 26,00 0,324 0,024 0,074

III - 1,50 1,97 26,00 0,283 0,021 0,074

IV - 2,00 1,97 26,00 0,275 0,021 0,076

V - 2,50 1,97 26,00 0,316 0,020 0,063

2.2.2. Ensaio de Capilaridade por Absoro

O ensaio de absoro de gua por capilaridade consiste em determinar a absoro capilar emum corpo de prova ao longo do tempo, em funo da variao de massa at sua estabilizao;

assim quanto mais interligados forem os poros capilares, maior ser a absoro apresentada. Para arealizao deste ensaio alguns corpos de prova permaneceram em cura submersa at a idade de 28dias, quando foram retirados do tanque de cura e colocados para secar ao ar livre at a idade de 57dias de idade quando foram colocados na estufa a uma temperatura de 40 o 5o C at obter-seconstncia de massa.

Aps esse perodo os CPs foram retirados da estufa e colocados para resfriar ao ar livre, de formaa evitar taxas iniciais elevadas de absoro dgua quando do incio do ensaio. Antes do contatoinicial dos CPs com a gua eles foram pesados, determinando-se assim sua massa inicial; emseguida foram colocados sobre suportes numa bandeja com gua a temperatura de 23o2oC deforma a manter o nvel dgua constante a 5 1 mm acima da face inferior do corpo de prova.

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Durante o ensaio foram determinadas as massas totais e alturas da mancha de umidade em 4pores na superfcie do CP, em idades variando de 1 a 180 minutos, contadas a partir do instanteda colocao do CP em contato com a gua.

A absoro de gua por capilaridade determinada pela expresso:

S

BA

C

(Equao 1)

Onde:

C = Absoro de gua por capilaridade (kg/cm3);A = Massa do CP que permanece com uma das faces em contato com a gua durante um

perodo de tempo especificado (kg);B = Massa inicial do CP seco em estufa ventilada, temperatura de 40o5oC (kg)S = rea da seo transversal da superfcie em contato com a gua rea da seo molhadainicial (cm2).

Os resultados do ensaio de absoro so expressos na tabela 6.

Tabela 6 Absoro por capilaridade das misturas

Absoro (g/cm2)

Argamassas ProduzidasPerodo

(minutos)Tipo I Tipo II Tipo III Tipo IV Tipo V

0 0 0 0 0 0

1 0,318310 0,290299 0,180800 0,187166 0,188439

4 0,501656 0,389611 0,324676 0,325949 0,341228

9 0,631527 0,457093 0,480011 0,491470 0,49529016 0,777949 0,660811 0,651899 0,662085 0,674817

25 0,923099 0,788135 0,812327 0,832699 0,832699

26 1,069521 0,921825 0,972755 0,970209 0,981668

49 1,207031 1,066975 1,142096 1,159921 1,138276

64 1,357273 1,210851 1,307617 1,320349 1,330535

81 1,494783 1,335628 1,466772 1,489690 1,4489690

100 1,664124 1,487144 1,615741 1,633566 1,645025

121 1,796541 1,591549 1,745611 1,808000 1,819459

144 1,928958 1,674310 1,843651 1,878028 1,900947

169 2,005352 1,708687 1,892034 2,071561 1,964609

180 2,034637 1,720147 1,925138 2,111031 1,995166

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3 ANLISE DOS RESULTADOS

3.1. Ensaios de Resistncia MecnicaAs figuras 2 e 3 apresentam a evoluo da resistncia compresso e trao para cada tipo

de argamassa utilizada, respectivamente.

0 ,0 0

0 ,3 0

0 ,6 0

0 ,9 0

1 ,2 0

1 ,5 0

1 ,8 0

I II III IV V

T ip o d e A r g a m a s s a

R

esistn

cia

(M

P

a)

Figura 2 Avaliao da Resistncia Compresso aos 28 dias das Argamassas Estudadas

A anlise dos resultados de resistncia compresso realizados (ver tabela 5 e figura 2) norevelou uma variao substancial entre as misturas produzidas com o metacaulim, uma vez que talvariao permaneceu na casa dos 15%. Observa-se ainda que os valores registrados para as misturasII, III, IV e V atingiram apenas 20% dos valores obtidos para as argamassas do tipo I; tal fato estprovavelmente associado utilizao do metacaulim, por ser este um material cujas reaes dehidratao so muito lentas em comparao com o cimento portland, portanto numa anlise comidades recentes, as misturas que no fizeram uso do portland no teriam como apresentar um resultadoequivalente.

Resultado semelhante pode ser observado para o caso da resistncia trao (ver tabela 5 efigura 3), uma vez que os resultados obtidos para as misturas II, III, IV e V so similares, semvariao considervel, denotando que para esta idade o acrscimo do teor de metacaulim no produzalteraes perceptveis para o desempenho mecnico das misturas. Apenas registramos que estesvalores atingiram cerca de 20% do observado para a mistura de referncia (argamassas do tipo I).

0

0 ,0 3

0 ,0 6

0 ,0 9

0 ,1 2

0 ,1 5

I II I I I IV V

T i p o d e A r g a m a s sa

R

esistncia(M

P

a)

Figura 3 Avaliao da Resistncia Trao aos 28 dias das Argamassas Estudadas

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3.2. Ensaios de Absoro por Capilaridade

A figura 4 apresenta os resultados comparativos do ensaio de capilaridade. Observa-se nesteensaio que as discrepncias observadas nos ensaios mecnicos no mais se verificam, estando osresultados das argamassas produzidas com metacaulim na mesma faixa que os da mistura de

referncia, com a utilizao do cimento portland.Este benefcio observado sem dvida promovido pela ao do metacaulim, uma vez que se

acredita que o efeito mais positivo em idades recentes seja a melhoria das condies depermeabilidade devido ao efeito de ganho no empacotamento (efeito filler) em funo da reduzidafinura do metacaulim em comparao com o cimento portland.

Apenas as argamassas da mistura II apresentaram um desempenho levemente inferior aorestante do grupo, contudo a diferena observada no foi substancial, permanecendo na casa dos 15%.

0

0 , 4

0 , 8

1 , 2

1 , 6

2

2 , 4

0 3 0 6 0 9 0 1 2 0 1 5 0 1 8 0 2 1 0

T e m p o ( m in u t o s )

C

(g/cm

2)

I II III IV V

Figura 4 Anlise Comparativa de Absoro por Capilaridade para as Argamassas Estudadas

4 CONCLUSES

A utilizao das misturas com metacaulim produziu argamassas cujo desempenho mecnicono corresponde ao das argamassas de referncia em idades at 28 dias, tambm no se evidenciou

diferenas significativas entre os resultados das argamassas com diferentes teores de metacaulim;contudo h indcios de que estes valores continuaro crescendo, devido ao fato de suas reaes dehidratao se processarem de forma mais lenta que s do cimento portland.

H que se considerar ainda que mesmo em idades recentes, o desempenho com relao capilaridade das amostras foi bem similar, independente das misturas terem sido produzidas comcimento portland ou com metacaulim. Este resultado j era esperado, pois a adoo deste materialtambm foi pautada na condio de obter-se uma mistura de maior compacidade e torn-la equivalentes misturas de portland com relao ao seu ndice de vazios.

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O trabalho sugere ainda um acompanhamento da evoluo do quadro de resistncia mecnicapara idades mais avanadas a fim de melhor avaliar o desempenho das misturas com utilizao dometacaulim como aglomerante, tendo em vista se verificar possivelmente melhorias significativas naspropriedades em idades mais avanadas.

5 REFERNCIAS

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