Caracterização reológica de materiais cimentícios: métodos … · 2019. 10. 8. · NBR 13276/2005 Água fracionada 50%50% NBR 16541/2016 Procedimento de mistura X reologia. água

Argamassas

PCC 32222019

Objetivos da aula

▪ Apresentar os diferentes tipos de argamassas e sua importância na construção.

▪ Discutir as propriedades de um sistema de revestimento de argamassa e os riscos associados a patologias

▪ Discutir qual a relevância do material argamassa para o desempenho “potencial” do revestimento, métodos de ensaio e controle, inovações em tecnologias de controle

Tipos de argamassas

http://homecorp.net.br/wp-content/uploads/2016/06/blog-reboco-argamassa-767x575.jpg

http://construcaomercado.pini.com.br/negocios-incorporacao-construcao/141/imagens/i377082.jpg

https://i.ytimg.com/vi/3UunOzwJvP4/hqdefault.jpg

https://www.concreserv.com.br/wp-content/uploads/2016/12/argamassa-em-tijolo.jpg

https://www.escolaengenharia.com.br/wp-content/uploads/2015/10/aplicar-argamassa-em-pisos2.jpg

Argamassa de

Assentamento

Argamassa de

revestimento

interno ou externo

Colantes

Concreto

Bloco

Regularização de piso com argamassa “farofa” ou

auto-nivelante

Placa ceramica

Tipos de argamassas

Usos na construção civil

Para assentamento de alvenariasArgamassa de assentamento (elevação da alvenaria)Argamassa de fixação (ou encunhamento)

Para revestimento de paredes e tetosArgamassa de chapiscoArgamassa de emboçoArgamassa de rebocoArgamassa de camada únicaArgamassa para revestimento decorativo monocamada

Para revestimento de pisosArgamassa de contrapisoArgamassa de alta resistência para piso

Para revestimentos cerâmicos (paredes/pisos)Argamassa de assentamento de peças cerâmicas – colanteArgamassa de rejuntamento

Para recuperação de estruturas Argamassa de reparo

Usos na construção civil

Tipos de argamassas

• Forma de preparo• Industrializada

• sacos

• Preparada na obra

• Argamassa intermediária• cal e areia

• Centrais de argamassa móveis

Tipos de argamassas

• Tipo de aglomerante• cal• cimento e cal• cimento• gesso

• Teor de aglomerantes• rica pobre

• Consistência• seca

• plástica

• fluída

• Quantidade de aglomerantes

• simples

• mista

pasta

Componentes

• Agregados miúdos 75m a 4.8mm

• areia natural

• pó calcário

• entulho reciclado

• Aglomerante (s)• cimento • cal (hidratada ou virgem)• gesso

• Adições• escória, pozolanas,

entulho

incorporação de ar

impermeabilizantes

retentores de água

resinas

Argamassas de revestimento

o Empregadas no recobrimento e na regularização (às vezes “mega regularização”) de superfícies (paredes, tetos, coberturas, etc.)

o Proteger a alvenaria e a estrutura contra a ação do intemperismo (estanqueidade), no caso dos revestimentos externos

Sistemas de revestimento

http://construnormas.pini.com.br/engenharia-instalacoes/vedacoes-revestimentos/imagens/i489916.jpg

http://construnormas.pini.com.br/engenharia-instalacoes/vedacoes-revestimentos/imagens/i489915.jpg

Revestimento monocamada

Reboco

Emboço

Chapisco

Argamassas de revestimento

http://www.aecweb.com.br/tematico/img_figuras/pav-mix-revestimento-pav-fin-edificio$$9797.jpg

Desempenho

no uso


Sistemas de revestimento em argamassa (NBR 13749)

O controle é feito de maneira empírica em termos de aceitação do revestimento como um todo: não há proposta de controle direto do material (argamassa)

Não definido como:

a própria norma de

especificação não

vincula à norma de

consistência

(NBR13276)

https://construcaocivil.info/medicao-do-indice-de-consistencia-da-argamassa-utilizando-a-mesa-de-consistencia-abnt-nbr-132762005/

https://construcaocivil.info/medicao-do-indice-de-consistencia-da-argamassa-utilizando-a-mesa-de-consistencia-abnt-nbr-132762005/

Condições de aderência (NBR 13749)

Resistência de Aderência à tração

• NBR13528/2010

• Corpo de prova cilíndrico 5 cm,cortado até a base.

base

Revestimento em argamassa

F Pastilha metalicacolada

Problemas típicos em revestimento

http://www.metalica.com.br/pg_dinamica/bin/ver_imagem.php?id_imagem=12863

Queda de revestimentos é risco de segurança para pessoas!

Fissuras comprometemestanqueidade à água

Como garantir a aderência dos revestimentos de argamassas?

Defeitos da interface governam aderencia

(CARASEK, 1996)(CARASEK, 1996)

Sem contato com a base não existe aderência

Aderência & Defeitos na interface

Bloco cerâmico

Argamassa

ChapiscoDefeito

Sem contato com a base não existe aderência

R2 = 0,72

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800

Área de macrodefeitos na interface (mm2)

R.a

de

rên

cia

(M

Pa

)

combinações

15-CI-CD-2

Expon. (combinações)

Aderência x defeitos na interface

Antunes. Modelagem aderência de Argamassas. Tese de Doutorado, Poli USP 2005

Defeitos na Interface

Elançamento < Ecompactação

Maior probabilidade de defeitos na interface

Ecompactação - energia necessária para compactação, f(reologia da argamassa)Elançamento – energia de lançamento (controlada pelo operário / máquina)

Energia de lançamento

No laboratório é possível padronizar a energia de lançamento

Interfaces

Camadas delgadas de argamassas sofrem maior

influência das interfaces(substrato/ar)

Superfície de

contato

K.L. Scrivener, A.K. Crumbie, P. Laugesen, Interface Science 12 (2004) 411-42

Substrato

Interface de contato: forças coesivas/aderência

Absorção da água

Su

bst

rato

po

roso

Interface de contato: capilaridade

Intensificação das forças contato / hidratação na interface

Interface de contato: capilaridade

Aderência depende das propriedades dos materiais e das forças atrativas nas áreas efetivas

de contato entre as superfíciesem diferentes escalas

Problemas de aderência no substrato

• Desmoldante na superfície do concreto

• Não molhar a superfície, antes da aplicação da argamassa

• Blocos de alvenaria, porosos

• Superfície (substrato) pouco rugoso• Um das funções do chapisco são criar pontes de aderência

entre as camadas

• Não ter aditivos promotores de adesão• Colas (PVA, etc), presentes nas argamassas industrializadas


Desempenho depende das propriedades dos

materiais como:

o Trabalhabilidade o Adesão

o Cura

o Retraçãoo Aderência

o Estanqueidade (permeabilidade à água)

o Isolamento térmico e acústico

o Dureza superficial

o Capacidade de absorver deformações (módulo elasticidade)

o Base para as camadas de acabamento

o Resistência a ataques químicos (sulfatos, ....)

o Segurança ao fogo

Estado fresco /

primeiras idades

Como medir

TRABALHABILIDADE?

Diferentes consistências

(trabalhabilidade) no estado fresco

http://www.proexe.com.br/wp-content/uploads/2015/04/IMG_4963-Copy.jpg

http://pontualeng.com.br/files/imagem/7340159375669baf42b42d6.67355047.jpg

http://mlb-d2-p.mlstatic.com/ferramenta-especial-para-rebococomo-rebocar-paredesrendbok-18929-MLB20162442127_092014-F.jpg?square=false

Secas

Visco-plásticas

Fluidas

Diversidade reológica

Flow table(mesa de consistência)

http://www.testinglabequipments.com/images/product/1484380100FlowTable.jpg

Aderência x resistência x comportamento reológico

Argamassas com menor resistência mecânica podem apresentar

maior resistência de aderência: melhor comportamento reológico!!

❑ Moriconi, G, Corinaldesi, V. Antonucci, R. Environmentally-friendly mortars: a way to improve bond between mortarand brick. Materials and Structures 36 (10), (2003), 702–708.

13%

13%+AE

15%

15%+AEAR² = 0.9

R² = 0.8

0

1

2

3

4

0.2

0.4

0.6

0.8

0 100 200 300 400

Fle

xura

l str

en

gth

(M

Pa

)

Bo

nd

str

en

gth

(M

Pa

)

Yield stress of the mortar (Pa)

Bond strength

Flexural strength

(b)

RefFA

PB

RA

R² = 0.8

R² = 0.7

0

2

4

6

8

10

12

0.2

0.4

0.6

0.8

30 40 50 60 70 80 90

Fle

xura

l str

en

gth

(M

Pa

)

Bo

nd

str

en

gth

(M

Pa

)

Yield stress of the paste (Pa)

Bond strength

Flexural strength

(a)

Estado Fresco

Mistura

Transporte

Aplicação

Acabamento

IDEAL

MOMENTOS REOLÓGICOS

Reômetros (ensaios multipontos)?

Momentos reológicos - argamassas

Reômetros

Reômetros não simulam o espalhamento

(nivelamento/regularização) e o acabamento sobre os substratos

Squeeze flow

REOMETRIA

COMPRESSIVA

Compressão (controle de deslocamento ou carga)Geometria moeda (D/h > 5) gera cisalhamento radial

Squeeze flow

Curva teórica típica de Squeeze-flow

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

0 0.5 1 1.5 2 2.5deslocamento (mm)

carg

a (

N)

I II III

I - deformação linear elástica

II – deformação plástica ou fluxo viscoso

III – enrijecimento induzido por deformação (“strain hardening”)

Modelos permitem calcular parâmetros reológicos

Squeeze flow

0

200

400

600

800

1000

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Car

ga (N

)

Deslocamento (mm)

Squeeze flow

X

Relação com a percepção do aplicador

0

200

400

600

800

1000

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Car

ga (

N)

Deslocamento (mm)

0,1mm/sArg 1Arg 2Arg 3Arg 4Arg 5Arg 6

1

2

3

4

5

6

Fácil aplicaçãoDifícil aplicação

Squeeze flow

Diferentes condições de mistura (em laboratório)

Mais energia de mistura = maior deslocamento

0

200

400

600

800

1000

0 1 2 3 4

Ca

rga

(N

)

Deslocamento (mm)

NBR 13276/2005

Água fracionada 50%50%

NBR 16541/2016

Procedimento de mistura X reologia

água

matriz

agregado

partícula pequena

MPT

IPS

𝑰𝑷𝑺 =𝟐

𝑽𝑺𝑨𝒙

𝟏

𝑽𝒔−

𝟏

𝟏 − 𝑷𝒐𝒇

𝑴𝑷𝑻 =𝟐

𝑽𝑺𝑨𝒂𝒈𝒙

𝟏

𝑽𝑺𝒂𝒈−

𝟏

𝟏 − 𝑷𝒐𝒂𝒈

VSA – área superficial volumétrica (m2/cm³) = área superficial (m2/g) x densidade (g/cm³)Vs – fração volumétrica dos sólidosPo – fração de poros no sistema, quando as partículas se encontram acomodadas na condição de máximo empacotamento

Modelo microestrutural/reológico

Possível moldar (estado fresco) desde camadas espessas até com espessura mínima definida pelo tamanho do maior grão

Extensão granulométrica versátil

❑ De maneira geral: MPT deslocamento máx fluidez

❑ MPT é um dos parâmetros que governam o comportamento reológico,

aliado à viscosidade da pasta e tendência à segregação

CARDOSO, F.A., 2009.

> 500 N

de 100 a 500 N

< 100 N

Squeeze flowArgamassas de revestimento brasileiras

Distribuição de fases no estado frescoArgamassas de revestimento brasileiras

• Agregados miúdos• areia natural• areia britada• pó calcário• entulho reciclado

• Ligante(s)• cimento

• cal (hidratada)• gesso

• Adições• Filers• Pozolanas• Resíduos• Saibro, ...

• Aditivos• Incorporador de ar• Modificador de

viscosidade• Polímeros em emulsão• Dispersantes, ...

Composição variável

F

D

R

Areia natural quartzo Areia britada

Mista

Agregados miúdos: areias

REBMANN et al., 2012.

Influência da morfologia da areia

0,5

0,6

0,7

0,8

0,11 0,13 0,15 0,18 0,21 0,25 0,30 0,36 0,43 0,50 0,60 0,71 0,85

b/l

Diâmetro das partículas (mm)

Areia Artificial

Areia Natural

0,6

0,7

0,8

0,9

0,11 0,13 0,15 0,18 0,21 0,25 0,30 0,36 0,43 0,50 0,60 0,71 0,85

Es

feri

cid

ad

e

Diâmetro das partículas (mm)

Areia Artificial

Areia Natural

(A) (B) (C)

(E) (F)(D)

(H) (I)(G)

50X 100X 150X

50X 100X 150X

50X 100X 150X

2000m 500m1000m

2000m 500m1000m

2000m 500m1000m

Areia Artificial britada não lavada

com aumento de 50 vezes





Areia Artificial britada lavada






Areia Natural lavada com

aumento de 50 vezes


aumento de 100 vezes


aumento de 150 vezes

Influência da morfologia da areia

Areia artificial

Torque Energia total de mistura

Areia natural Areia artificial

KUDO, E. K. Caracterização reológica de argamassas colantes. 2012.

Dissertação (Mestrado) - Escola Politécnica, USP.

Influência da morfologia da areiaArgamassa colante: curvas de mistura

y = 0,0030x + 0,6348

y = 0,0018x + 0,4696

y = 0,0023x + 0,3724

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

0 50 100 150 200 250 300 350

To

rqu

e (

N.m

)

Velocidade (rpm)

Natural com finos

19,4% Água 20,5% Ar

21,5% Água 15,7% Ar

23,7% Água 8,2% Ar

(A)

y = 0,0026x + 0,5884

y = 0,0019x + 0,3294

y = 0,0022x + 0,2842

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

0 50 100 150 200 250 300 350

To

rqu

e (

N.m

)

Velocidade (rpm)

Natural sem finos

19,4% Água 19,8% Ar

21,5% Água 12,9% Ar

23,7% Água 8,8% Ar

(B)

y = 0,0043x + 1,0853

y = 0,0032x + 0,5824

y = 0,0029x + 0,5170

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

0 50 100 150 200 250 300 350

To

rqu

e (

N.m

)

Velocidade (rpm)

Artificial com finos

19,4% Água 21,6% Ar21,5% àgua 22,7% Ar23,7% Água 16,8% Ar

(A)

y = 0,0051x + 1,1125

y = 0,0031x + 0,6155

y = 0,0031x + 0,5095

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

0 50 100 150 200 250 300 350

To

rqu

e (

N.m

)

Velocidade (rpm)

Artificial sem finos

19,4% Água 22,7% Ar

21,5% Água 23,3% Ar

23,7% Água 19,4% Ar

(B)

Areia artificial

Tensão de escoamento Viscosidade

KUDO, E. K. Caracterização reológica de argamassas colantes. 2012.


Influência da morfologia da areiaArgamassa colante: reometria rotacional

Ensaios reológicos sofisticados

• Aplicáveis para a dosagem/formulação de argamassas industrializadas.

• Argamassas “dosadas” na obra: sem bases para qualificação no controle de recepção do material na obra. São ainda um grande volume de material aplicado com grande impacto ambiental (elevado consumo de aglomerantes especialmente nos casos que aditivos incorporadores de ar não são utilizados).

Problemas na aplicação convencional

• Os ensaios reológicos são utilizados para melhorar formulação (dosagem) das argamassas.

• Quantidade de água é definida pelo pedreiro que não possui instrumentos de controle de trabalhabilidade além da sensibilidade.

• Não existe controle de material e aplicação em obra.

https://www.engenhariacivil.com/curso-argamassas-revestimento-paramentos-edificios

https://www.engenhariacivil.com/curso-argamassas-revestimento-paramentos-edificios

Traço convencional de argamassa

Volume

aparente

Massa

M V

kg dm3

V / V M/M

cimento 50 40 1 1

cal 26 40 1 0,5

areia 360 240 6 7,2

água 90 90 2 1,8

traço

Divisor:

aglomerante

principal

Densidade de massa

• aparente (a)• volume total do recipiente

• Inclui vazios entre grãos

• sensível ao adensamento

• específica (e)• volume dos grãos

• exclui vazios entre grãos

Volume

dos Grãos

)(3dm

kg

V

M=

Volume de

vazios entre grãos

Densidade de massa

(kg/dm3) Aparente Específica

Cimento 1,15 ~ 1,25 ~ 3,1

Cal hidratada 0,5 a 0,8 ~2,6

Areia 1,1 a 1,25* ~ 2,6

Gesso ~ 0,6 ~ 2,6 *

*úmida

• Valores práticos (condições de dosagem em obra)

Exercício para casa

• Estimar o consumo de cimento e cal por metro cúbico de argamassas mistas com o traço em volume 1:1:6:2 supondo a variação do ar incorporado nas frações volumétricas de 2%, 10% e 25%.

• Enviar via e-Disciplinas

Capacidade de deformação

Além de elevada aderência ao substrato o que se

deseja de um revestimento de argamassa é que ele seja

capaz de absorver as deformações da base onde ele

está aderido de modo a não fissurar:

✓ questões estéticas

✓ segurança (desplacamentos)✓ estanqueidade do revestimento

Como medir Módulo?

Como controlar?

Módulo estático

Método convencional

Módulo dinâmico

❑ Porosidade total no estado endurecido é função do teor de ligante, água e ar

AC

D

E

F

G

H

IJ

K

M

N

P

Q

R

S

T

VX ZgD

Eur1

O

y = 0,925xR² = 0,957

25

30

35

40

45

50

30 35 40 45 50 55

Po

rosi

dad

e To

tal (

%)

Água + Ar (%v)

Porosidade Argamassas de revestimento brasileiras

❑ Módulo depende da densidade e porosidade do material

A

C

D

F

G

H

I

J

M

N

PQ R

S

T

V

X

Zg

D

Eur1

EK

O

y = -0,472x + 28,38R² = 0,860

0

5

10

15

25 30 35 40 45 50

Mó

du

lo d

e El

asti

cid

ade

(GP

a)

Porosidade Total (%)

Módulo de elasticidadeArgamassas de revestimento brasileiras

❑ De maneira geral: Porosidade resistência

❑ Relação com a porosidade mais dispersa do que o módulo visto que a resistência da fase

contínua (pasta) é influenciada pela composição química da matriz e, por ser material frágil,

também pelo tamanho do defeito crítico

A

C

D

F

GH

I

J

M

N

P

Q

RS

T

V

X

Z

gD

Eur1

EK

O y = -0,032x + 2,246R² = 0,435

0,0

0,4

0,8

1,2

1,6

25 30 35 40 45 50

Re

sist

ên

cia

à Tr

ação

(MP

a)


Resistência à traçãoArgamassas de revestimento brasileiras

❑ Porosidade Permeabilidade

❑ Diferenças chegam à 4 ordens de grandeza, indicando revestimentos com

desempenho em uso totalmente distintos

A

C

D

F

H

I

M

N

P

R

S

T

V

Eur1E

K

y = 2E-19e0,260x

R² = 0,554

1,E-16

1,E-15

1,E-14

1,E-13

1,E-12

25 30 35 40 45 50k 1

(m2)


(a)

A CD

F

H

I

M

N

P

R

S

T

V

Eur1E

K

y = 8E-20e0,469x

R² = 0,695

1,E-14

1,E-13

1,E-12

1,E-11

1,E-10

1,E-09

1,E-08

25 30 35 40 45 50

k 2(m

)


(b)

Permeabilidade ao arArgamassas de revestimento brasileiras

Propriedades no estado endurecido

Questão:

Que outras propriedades deveriam

ser medidas no estado endurecido?

Ponto importante:

Quaisquer que sejam as propriedades

apontadas elas não são controladas nas

obras em quase sua totalidade.

Revestimentos aplicados


Ensaios não destrutivos: termografia infravermelha

Termogramas obtidos por câmeras térmicas sob abordagens passiva e ativa para gerar

diferenças de temperatura na superfície de revestimentos


Ensaios não destrutivos: termografia infravermelha

ISRAEL, M. C. Ensaios não destrutivos aplicados à avaliação de revestimentos de argamassa. (2015)



Ensaios não destrutivos: escaneamento 3D laser




Escaneamento 3D laser: planicidade da fachada




7ª viga

6ª viga

5ª viga

4ª viga

3ª viga

2ª viga

1ª viga

ES

CA

LA

DE

CO

RE

S

Escaneamento 3D laser: planicidade da fachada




Exigências da norma ABNT NBR 13479

ABNT NBR 7200 – EXECUÇÃO DE REVESTIMENTO DE PAREDES E TETOS DE ARGAMASSAS INORGÂNICAS –

PROCEDIMENTO (1998)

Esta norma não detalha qualquer cuidado especial para isso.

Conclusões

• Desempenho do revestimento de argamassas depende do substrato, do operário e do material em si.

• A aderência do revestimento depende das características reológicas do material. Há materiais de fácil espalhamento plástico como argamassas industrializadas, de controle mais prático em obra.

• Outras propriedades como módulo elástico, permeabilidade são relevantes.

• Inovações em ensaios não destrutivos surgem como ferramenta útil para verificar defeitos e patologias de revestimentos executados

Conclusões

• Sistemas de alvenaria com revestimento de argamassas são tecnologias antigas e anacrônicas que dificultam evolução tecnológica na indústria da construção civil

• https://revistapesquisa.fapesp.br/2019/04/11/canteiros-de-obra-high-tech/

• Geram elevadíssimos impactos ambientais que não são correlacionáveis com “índices de desempenho”

• Há soluções alternativas mais eficientes dos pontos de vistas técnico, econômico e, principalmente, ambiental

• https://www.makebim.com/2017/04/20/desafios-para-o-setor-imobiliario-para-os-proximos-anos-inovacao-tecnologica-diz-ceotto/

https://revistapesquisa.fapesp.br/2019/04/11/canteiros-de-obra-high-tech/https://www.makebim.com/2017/04/20/desafios-para-o-setor-imobiliario-para-os-proximos-anos-inovacao-tecnologica-diz-ceotto/

Bibliografia recomendada

• CARASEK, H. Argamassas. In: Isaia, G.C. (ed.). Materiais de Construção Civil e Princípios de Ciência e Engenharia de Materiais. São Paulo: IBRACON, 2010. págs. 892-944

• F.A. CARDOSO, R.G. PILEGGI, V.M. JOHN. Squeeze-flowaplicado a argamassas de revestimento: Manual de utilização – Boletim Técnico da Escola Politécnica da USP – BT/PCC/545. Departamento de Engenharia de Construção Civil.

• http://consitra.org.br/
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