Comportamento acústico de argamassas de …...Comportamento acústico de argamassas de desempenho térmico melhorado Pedro Miguel Simões Afonso Dissertação para obtenção do Grau

Comportamento acústico de argamassas de desempenho

térmico melhorado

Pedro Miguel Simões Afonso

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em

Engenharia Civil

Orientadores

Prof.º Dr. Albano Luís Rebelo da Silva das Neves e Sousa

Prof.ª Dr.ª Inês dos Santos Flores Barbosa Colen

Júri

Presidente: Prof.º Dr. Augusto Martins Gomes

Orientador: Prof.º Dr. Albano Luís Rebelo da Silva das Neves e Sousa

Vogal: Prof.ª Dr.ª Maria Paulina Santos Forte de Faria Rodrigues

Novembro de 2015

I

Agradecimentos

A realização deste trabalho e o fim deste ciclo no IST só foi possível graças à colaboração, apoio e

encorajamento de algumas pessoas – um conjunto tão vasto que a sua lista completa não caberia

nestas páginas. No entanto há algumas a quem faço questão de agradecer:

À professora Inês Flores-Colen e ao professor Albano Neves e Sousa, orientadores científicos desta

dissertação, pela informação e conhecimentos partilhados sobre o tema, pelo rigor incansável na

análise de resultados e revisão da dissertação, e por todo o incentivo e confiança demonstrados ao

longo deste trabalho.

Ao Eng. António Soares, bolseiro de investigação no IST, pela amizade e paciência inesgotáveis e

pelo apoio e partilha de conhecimentos ao longo de todo o trabalho.

Ao professor Manuel Pereira, pelas sugestões valiosas e ajuda prestada na realização dos ensaios

de resistividade ao ar e microtomografia, bem como à Mónica Gominho, aluna de mestrado do IST,

pela obtenção das imagens da lupa binocular e microtomografia, e à Maria Júlio, bolseira de

investigação no IST, pela realização dos ensaios de porosimetria de mercúrio.

Ao Sr. Leonel Silva e Sr. João Lopes, técnicos do Laboratório de Construção do IST, pela simpatia e

apoio prestado na realização dos ensaios realizados para esta dissertação, e ao Eng. Tiago

Barroqueiro pela ajuda inicial prestada em alguns dos ensaios.

A todos os meus colegas que desenvolveram dissertações em paralelo com a minha e a todos os

amigos que, ao me acompanharem durante o último ano no laboratório e no IST, fizeram com que

este tenha sido infinitamente mais fácil – em especial ao Alexandre Silva, com quem fiz todo o meu

percurso universitário, ao Rui Carrajola e à Patrícia Gameiro. Finalmente, um agradecimento especial

à Andreia Borges, por todas estas razões e muitas mais.

Às empresas Secil, Diasen, Weber, Amorim e Argex pelo fornecimento dos materiais utilizados neste

trabalho.

À FCT (Fundação para a Ciência e a Tecnologia), já que este trabalho foi desenvolvido no âmbito do

projeto de investigação FCT PTDC/ECM/11826/2010 NANORENDER – Performance of sílica

nanoaerogel – based renders.

Por último, um agradecimento especial aos meus pais – pela ajuda, motivação, preocupação e

carinho constantes ao longo desta etapa da minha vida, sem os quais jamais teria sido possível; e ao

meu irmão, tios e restante família e amigos que de alguma forma contribuíram para a minha formação

universitária e pessoal.

II

III

Resumo

Nas últimas décadas, a redução do impacto ambiental têm vindo a tomar uma importância cada vez

maior na concepção e construção de edifícios. Ao mesmo tempo, as exigências de conforto térmico e

acústico presentes em vários regulamentos nacionais e europeus (REH, RRAE, entre outros) fazem

crescer a necessidade de se produzirem novos materiais e sistemas de revestimento capazes de

oferecer um elevado desempenho térmico e acústico sem reduzir demasiado a sua resistência

mecânica. Entre estas soluções encontram-se as argamassas de desempenho térmico melhorado, as

quais podem ser obtidas, por exemplo, através da incorporação de agregados isolantes.

Este trabalho pretende caracterizar o comportamento acústico de argamassas com comportamento

térmico melhorado, através da incorporação de agregados isolantes (nanoaerogel de sílica, argila

expandida, granulado de cortiça expandida e poliestireno expandido). Para este efeito, foram

produzidas, em laboratório, duas argamassas industriais e cinco argamassas tradicionais com boas

características térmicas, em que a areia foi substituída totalmente por agregados isolantes. Foram

também produzidas quatro argamassas de areia para fins comparativos. Em algumas destas

argamassas foram utilizados adjuvantes (introdutores de ar, agente reológico e agente ligante).

Foram realizados ensaios para determinação da absorção sonora, massa volúmica aparente,

porosidade aberta, permeabilidade e resistividade ao fluxo de ar, velocidade de propagação de ondas

ultra-sónicas, módulo de elasticidade dinâmico, módulo de torção, coeficiente de Poisson, resistência

à compressão e condutibilidade térmica. Por último, avaliou-se a influência das características físicas

e mecânicas das argamassas no seu comportamento acústico, através da aplicação de modelos

previsionais existentes na literatura.

Foi possível concluir que o comportamento acústico das argamassas é afectado pela incorporação

dos agregados isolantes e adjuvantes. Verificou-se que as argamassas com melhor desempenho

térmico não foram as que obtiveram o melhor desempenho acústico, tendo as formulações com

granulado de cortiça e argila expandida obtido bons resultados.

Palavras-chave

Argamassa térmica; agregado isolante; comportamento acústico; absorção sonora.

IV

V

Abstract

In recent decades, the reduction of the environmental footprint has assumed a growing importance in

the conception and construction of buildings. At the same time, the thermal and acoustic confort

demands presented in various national and international regulations (such as REH, RRAE, among

others) have given rise to the necessity of producing new materials and coating systems. Ideally,

these must capable of offering an improved thermal and acoustic behaviour without compromising too

much their mechanical performance. Mortars with improved thermal performance, which can be

obtained, for example, through the incorporation of insulating aggregates, are one such solution.

This study aims to characterize the acoustic behaviour of mortars with improved thermal performance,

through the incorporation of insulating aggregates (silica nanoaerogel, expanded clay, granulated cork

and expanded polystyrene). To this effect, two industrial and five traditional mortars with thermal

properties were produced in the laboratory, in which sand was totally replaced by insulating

aggregates. Four sand mortars were also produced for comparative purposes. In some of these

mortars, additions were also used (air entrainment agent, rheologic agent and binding agent).

Various tests were conducted in order to evaluate the mortars’ sound absorption, namely bulk density,

open porosity, permeability and airflow resistivity, ultrasonic pulse velocity, dynamic elasticity modulus,

shear modulus and Poisson coefficient, compressive strength and thermal conductivity. Lastly, the

influence of the mortars’ physical and mechanical properties on their acoustical performance was

evaluated through the implementation of predictive models found in related literature.

In conclusion, the mortars’ acoustic behaviour was influenced by the incorporation of insulating

aggregates and admixtures. The mortars with the best thermal performance didn’t register an

improvement in acoustic performance, whereas the mortars containing cork granulate and expanded

clay obtained high results of sound absorption.

Keywords

Thermal mortar; insulating aggregate; acoustic behaviour; sound absorption.

VI

VII

Índice geral

Agradecimentos ..................................................................................................................................... I

Resumo.................................................................................................................................................. III

Abstract .................................................................................................................................................. V

Índice geral ........................................................................................................................................... VII

Índice de figuras .................................................................................................................................... X

Índice de tabelas .................................................................................................................................XVI

Abreviaturas ..................................................................................................................................... XVIII

Simbologia ..........................................................................................................................................XIX

Alfabeto latino ................................................................................................................................XIX

Alfabeto grego ...............................................................................................................................XIX

1. Introdução .......................................................................................................................................... 1

1.1. Considerações iniciais .................................................................................................................. 1

1.2. Objectivos e metodologia da dissertação ..................................................................................... 2

1.3. Estrutura da dissertação ............................................................................................................... 2

2. Estado da arte .................................................................................................................................... 5

2.1 Considerações gerais .................................................................................................................... 5

2.2. Argamassas térmicas ou de desempenho térmico melhorado .................................................... 5

2.2.1. Revestimentos de desempenho térmico melhorado ............................................................. 5

2.2.2. Características das argamassas de desempenho térmico melhorado .................................. 7

2.2.3. Constituintes das argamassas ............................................................................................... 8

2.5. Comportamento acústico de argamassas .................................................................................. 16

2.6. Estudos já realizados sobre argamassas de comportamento térmico melhorado ..................... 20

2.7. Síntese do capítulo ..................................................................................................................... 28

3. Caracterização do trabalho experimental ..................................................................................... 29

3.1. Considerações gerais ................................................................................................................. 29

3.2. Descrição geral do plano de ensaios .......................................................................................... 29

3.3. Caracterização dos materiais constituintes das argamassas..................................................... 31

3.3.1. Constituintes das argamassas tradicionais .......................................................................... 31

3.3.2. Argamassas industriais ........................................................................................................ 34

3.4. Produção das argamassas ......................................................................................................... 34

VIII

3.4.1. Provetes ............................................................................................................................... 35

3.5. Ensaios realizados no estado fresco .......................................................................................... 37

3.5.1. Consistência por espalhamento ........................................................................................... 37

3.5.2. Massa volúmica aparente .................................................................................................... 39

3.6. Ensaios realizados no estado endurecido .................................................................................. 40

3.6.1. Absorção sonora .................................................................................................................. 40

3.6.2. Porosidade aberta e massa volúmica aparente ................................................................... 41

3.6.3. Permeabilidade ao gás e resistividade ao fluxo de ar ......................................................... 45

3.6.4. Velocidade de propagação de ondas ultra-sónicas ............................................................. 47

3.6.5. Módulo de elasticidade dinâmico, módulo de torção e coeficiente de Poisson ................... 49

3.6.6. Resistência à compressão ................................................................................................... 54

3.6.7. Condutibilidade térmica ........................................................................................................ 56

3.6.8. Comprimento térmico e comprimento viscoso (microtomografia/lupa binocular) ................ 57

3.7. Síntese do capítulo ..................................................................................................................... 59

4. Apresentação e discussão dos resultados .................................................................................. 61

4.1. Considerações gerais ................................................................................................................. 61

4.2. Caracterização das argamassas no estado fresco .................................................................... 61


4.2.2. Consistência por espalhamento ........................................................................................... 64

4.3. Caracterização das argamassas no estado endurecido ............................................................ 65


4.3.2. Porosidade aberta ................................................................................................................ 69

4.3.3. Permeabilidade e resistividade ao fluxo de ar ..................................................................... 72

4.3.4. Velocidade de propagação das ondas ultra-sónicas ........................................................... 74

4.3.5 Módulo de elasticidade dinâmico, módulo de torção e coeficiente de Poisson .................... 78

4.3.6 Resistência à compressão .................................................................................................... 90

4.3.7. Coeficiente de condutibilidade térmica ................................................................................ 95

4.3.8. Comprimento viscoso e comprimento térmico (lupa binocular/ microtomografia) ............... 99

4.3.9. Absorção sonora ................................................................................................................ 106

4.4. Síntese dos resultados ............................................................................................................. 113

5. Modelação Acústica ...................................................................................................................... 117

IX

5.1. Considerações gerais ............................................................................................................... 117

5.2. Modelos de cálculo ................................................................................................................... 117

5.2.1. Modelo de Attenborough .................................................................................................... 117

5.2.2. Modelo de Allard-Johnson ................................................................................................. 120

5.3. Análise de sensibilidade ........................................................................................................... 121

5.3.1. Procedimento ..................................................................................................................... 121

5.3.2. Modelo de Attenborough .................................................................................................... 122

5.3.2 Modelo de Allard-Johnson .................................................................................................. 125

5.3.3 Desempenho das argamassas em estudo ......................................................................... 128

5.4. Conclusão do capítulo .............................................................................................................. 131

6. Conclusões e desenvolvimentos futuros ................................................................................... 133

6.1 Considerações finais.................................................................................................................. 133

6.2. Conclusões gerais .................................................................................................................... 133

6.3. Propostas de desenvolvimentos futuros ................................................................................... 136

Referências Bibliográficas ............................................................................................................... 137

Anexos .................................................................................................................................................... 1

Anexo A.4.1. Consistência por espalhamento ................................................................................... 2

Anexo A.4.2. Massa volúmica aparente no estado endurecido........................................................ 3

Anexo A.4.3. Porosidade aberta .......................................................................................................... 8

Anexo A.4.4. Permeabilidade e resistividade ao fluxo de ar........................................................... 11

Anexo A.4.5. Velocidade de propagação das ondas ultra-sónicas ................................................ 15

Anexo A.4.6. Módulo de elasticidade dinâmico, módulo de torção e coeficiente de Poisson .... 18

Anexo A.4.7. Resistência à compressão........................................................................................... 20

Anexo A.4.8. Porosidade aberta e volume de poros (porosimetria de mercúrio) ........................ 21

Anexo A.4.9. Absorção sonora (exemplo de relatório de ensaio) .................................................. 23

Anexo A.5.1. Curvas teóricas de Allard-Johnson para as argamassas ETrad

GC, FControlo

(1ª

produção) e IControlo

.............................................................................................................................. 27

X

Índice de figuras

Figura 2.1 – Reparação de fissuras na estrutura de nanotubos de carbono (Raki et al, 2010) ........... 12

Figura 2.2 – Igreja “Dives in Misericordia”, com propriedades de auto-limpeza, construída com betões

com NanoTiO2 (Pacheco-Torgal & Jalali, 2010) ............................................................................ 12

Figura 2.3 – Representação esquemática da estrutura do aerogel (Akimov, 2002, citado por Hanus &

Harris, 2013) ................................................................................................................................... 13

Figura 2.4 – Estrutura do aerogel de sílica observada por MEV (Dorcheh & Abbasi, 2008, citado por

Hanus & Harris, 2013) .................................................................................................................... 13

Figura 2.5 – Estrutura do aerogel de sílica observada por MEV (Dorcheh & Abbasi, 2008, citado por

Hanus & Harris, 2013) ............................................................................................................................... 13

Figura 2.6 – Agregados de cortiça expandida entre 2 e 3 mm de diâmetro (Asdrubali & Horoshenkov,

2002) .............................................................................................................................................. 14

Figura 2.7 – Estrutura miscroscópica da cortiça observada por MEV (Brás et al, 2013) ..................... 15

Figura 2.8 – Granulado de cortiça [W1] ................................................................................................ 15

Figura 2.9 – Aglomerado de cortiça [W2] .............................................................................................. 15

Figura 2.10 – Grânulos de EPS [W3] .................................................................................................... 16

Figura 2.11 – Aplicação de placa de EPS para isolamento térmico [W4] ............................................. 16

Figura 2.12 - Curvas-tipo de absorção sonora de vários materiais, em bandas de oitava (adaptado de

Neves e Sousa (2013), citado por Pedroso (2014). Legenda: MP - Materiais porosos; RH -

Ressoadores de Helmholtz; PFP - Painéis de face perfurada; PR - Painéis ressonantes. ........... 18

Figura 2.13 – Curvas de absorção sonora experimental (esq.) e calculada pelo modelo de Allard-

Johnson (dir.) obtidas por Knapen et al (2003) .............................................................................. 24

Figura 3.1 – Molde com 2 provetes cilíndricos de diâmetro 99,5 mm e espessura 40 mm .................. 31

Figura 3.2 – Molde de 4 provetes cilíndricos de diâmetro 28,5 mm e espessura 40 mm..................... 31

Figura 3.3 – Molde de 3 provetes prismáticos de 160x40x40 mm........................................................ 31

Figura 3.4 – Agregados de argila expandida ........................................................................................ 32

Figura 3.5 – Agregados de granulado de cortiça .................................................................................. 32

Figura 3.6 – Agregados de aerogel ....................................................................................................... 33

Figura 3.7 – Peneiração dos agregados ............................................................................................... 33

Figura 3.8 – Tensioactivos em pó ......................................................................................................... 33

Figura 3.9 – Éter de celulose em pó ..................................................................................................... 33

Figura 3.10 – Resina líquida com água ................................................................................................. 33

Figura 3.11 – Esquematização dos provetes cilíndricos ....................................................................... 36

Figura 3.12 – Moldagem de provetes cilíndricos de diâmetro 99,5 mm e espessura 40 mm .............. 36

Figura 3.13 – Moldagem de provetes cilíndricos de diâmetro 28,5 mm e espessura 40 mm .............. 36

Figura 3.14 – Compactação das argamassas com pilão metálico........................................................ 37

Figura 3.15 – Compactação mecânica das argamassas ...................................................................... 37

Figura 3.16 – Esquematização dos provetes prismáticos ..................................................................... 37

Figura 3.17 – Colocação da argamassa no molde troncocónico .......................................................... 38

XI

Figura 3.18 – Compactação da argamassa com o pilão ....................................................................... 38

Figura 3.19 – Compactação da argamassa através de 15 pancadas da mesa de espalhamento ....... 38

Figura 3.20 – Medição do diâmetro de espalhamento .......................................................................... 38

Figura 3.21 – Argamassa de aerogel durante a fase de mistura com formação de “espuma” ............. 39

Figura 3.22 – Retracção de argamassa com tensioactivos .................................................................. 39

Figura 3.23 – Enchimento do recipiente com a argamassa .................................................................. 40

Figura 3.24 – Pesagem do recipiente contendo a argamassa .............................................................. 40

Figura 3.25 – Esquema de tubo de impedância utilizado para obtenção do coeficiente de absorção

sonora [W5] .................................................................................................................................... 41

Figura 3.26 – Exemplo de ensaio de tubo de impedância para obtenção do coeficiente de absorção

sonora [W6] .................................................................................................................................... 41

Figura 3.27 – Ensaio de porosidade através de tubos de ensaio ......................................................... 41

Figura 3.28 – Suportes de aço inoxidável ............................................................................................. 42

Figura 3.29 – Colocação da amostra no tubo ....................................................................................... 42

Figura 3.30 – Gel de sílica..................................................................................................................... 44

Figura 3.31 – Colocação das amostras no exsicador ........................................................................... 44

Figura 3.32 – Balança para pesagem hidrostática ................................................................................ 44

Figura 3.33 – Suporte com ranhuras de escoamento de gás ............................................................... 46

Figura 3.34 – Colocação do provete no suporte ................................................................................... 46

Figura 3.35 – Fecho do suporte e ligação à mangueira de gás ............................................................ 46

Figura 3.36 – Permeâmetro PMI GP-M100A ........................................................................................ 46

Figura 3.37 – Mangueira de gás (nitrogénio) do permeâmetro............................................................. 46

Figura 3.38 – Equipamento Pundit Lab+ ............................................................................................... 48

Figura 3.39 – Transdutores de 54 kHz .................................................................................................. 48

Figura 3.40 – Transdutores de 150 kHz ................................................................................................ 48

Figura 3.41 – Aplicação de material de contacto (pasta de dentes) ..................................................... 48

Figura 3.42 – Medição do tempo de propagação das ondas ................................................................ 48

Figura 3.43 – Equipamento GrindoSonic MK5 ...................................................................................... 50

Figura 3.44 – Ensaio para obtenção da frequência de vibração à flexão ............................................. 50

Figura 3.45 – Ensaio para obtenção da frequência de vibração à torção ............................................ 50

Figura 3.46 – Ensaio para obtenção da frequência de vibração à flexão (provetes cilíndricos) .......... 52

Figura 3.47 – Ensaio para obtenção da frequência de vibração à torção (provetes cilíndricos) .......... 52

Figura 3.48 - Esquema do ensaio à tração por flexão (EN 1015-11 (CEN, 1999)) .............................. 55

Figura 3.49 – Ensaio de resistência à flexão ........................................................................................ 56

Figura 3.50 - Ensaio de resistência à compressão ............................................................................... 56

Figura 3.51 – Equipamento Isomet 2114 .............................................................................................. 56

Figura 3.52 - Ensaio de condutibilidade térmica ................................................................................... 56

Figura 3.53 – Geometria do leque de raios X (in: SkyScan, 2005, citado por Fontes, 2011) ............... 57

Figura 3.54 – Reconstrução de um objecto usando vários ângulos de rotação (in: SkyScan, 2005,

citado por Fontes, 2011) ................................................................................................................ 58

XII

Figura 3.55 – Microtomógrafo de raios-X SkyScan .............................................................................. 58

Figura 3.56 – Lupa binocular ................................................................................................................. 58

Figura 4.1 – Massa volúmica no estado fresco das argamassas com incorporação de agregados

isolantes ......................................................................................................................................... 62

Figura 4.2 – % de diferença na massa volúmica no estado fresco, relativamente à argamassa Icontrolo

,

das argamassas tradicionais .......................................................................................................... 62

Figura 4.3 – Massa volúmica no estado endurecido, pelo método hidrostático e geométrico ............. 68

Figura 4.4 – % de diferença na massa volúmica no estado endurecido, relativamente à argamassa

Icontrolo

, das argamassas tradicionais .............................................................................................. 68

Figura 4.5 – Relação entre a massa volúmica no estado endurecido e a porosidade aberta para as

argamassas de areia da 3ª e 4ª produções ................................................................................... 71

Figura 4.6 – Exemplo de gráfico Caudal vs. Pressão obtido para a argamassa ETrad

GC ...................... 73

Figura 4.7 – Exemplo de gráfico Caudal vs. Pressão obtido para a argamassa DTrad

AE ...................... 73

Figura 4.8 - Velocidade de propagação das ondas ultra-sónicas ......................................................... 75

Figura 4.9 – % de diferença na velocidade das ondas ultra-sónicas, relativamente à argamassa Icontrolo

,

das argamassas tradicionais com substituição de agregados....................................................... 75

Figura 4.10 – Relação entre a velocidade de propagação das ondas ultra-sónicas e a massa volúmica

no estado endurecido ..................................................................................................................... 77

Figura 4.11 – Relação entre os valores da velocidade de propagação das ondas ultra-sónicas para 54

kHz e para 150 kHz ........................................................................................................................ 77

Figura 4.12 – Módulo de elasticidade dinâmico das argamassas com incorporação de agregados

isolantes (1ª e 2ª produções, calculado pelo software) ................................................................. 79

Figura 4.13 – Módulo de elasticidade dinâmico das argamassas com areia (calculado pelo software)

........................................................................................................................................................ 79

Figura 4.14 – % de diferença no módulo de elasticidade dinâmico, relativamente à argamassa IControlo

,

das argamassas tradicionais com substituição de agregados (calculado pelo software) ............. 81

Figura 4.15 – Relação entre o módulo de elasticidade dinâmico (calculado pelo software) e a massa

volúmica no estado endurecido, para os provetes da 1ª e 2ª produções ...................................... 82

Figura 4.16 – Relação entre a velocidade de propagação das ondas ultra-sónicas e o módulo de

elasticidade dinâmico (calculado pelo software), para os provetes prismáticos (2ª e 4ª produções)

........................................................................................................................................................ 82

Figura 4.17 – Relação entre os valores do módulo de elasticidade dinâmico calculados através da

norma ASTM E1876-01 e do software Genemod .......................................................................... 83

Figura 4.18 – Relação entre os valores do módulo de elasticidade dinâmico dos provetes cilíndricos e

prismáticos (calculados pelo software Genemod) ......................................................................... 83

Figura 4.19 – Módulo de torção das argamassas com incorporação de agregados isolantes (1ª e 2ª

produções, calculado pelo software) .............................................................................................. 85

Figura 4.20 – Módulo de torção das argamassas com incorporação de agregados isolantes da 3ª e 4ª

produções (calculado pelo software) ............................................................................................. 85

XIII

Figura 4.21 – % de diferença no módulo de torção, relativamente à argamassa IControlo

, das

argamassas tradicionais com substituição de agregados (calculado pelo software) .................... 85

Figura 4.22 – Relação entre o módulo de elasticidade dinâmico e o módulo de torção, calculados pelo

software .......................................................................................................................................... 86

Figura 4.23 – Relação entre os valores do módulo de elasticidade dinâmico calculados através da

norma ASTM E1876-01 e do software GENEMOD ....................................................................... 86

Figura 4.24 – Coeficiente de Poisson das argamassas com incorporação de agregados isolantes.... 87

Figura 4.25 – % de diferença no coeficiente de Poisson, relativamente à argamassa IControlo

, das

argamassas tradicionais com substituição de agregados (calculado pelo software) .................... 88

Figura 4.26 – Relação entre o módulo de elasticidade dinâmico obtido experimentalmente e

calculado a partir da velocidade de propagação das ondas ultra-sónicas, para os provetes

prismáticos ..................................................................................................................................... 89

Figura 4.27 – Resistência à compressão das argamassas com incorporação de agregados isolantes

........................................................................................................................................................ 91

Figura 4.28 – % de diferença na resistência à compressão, relativamente à argamassa Icontrolo

, das

argamassas tradicionais ................................................................................................................ 91

Figura 4.29 – Relação entre a resistência à compressão e a massa volúmica no estado endurecido

das argamassas dos provetes prismáticos (2ª e 4ª produções) .................................................... 94

Figura 4.30 – Relação entre a resistência à compressão e a velocidade de propagação das ondas

ultra-sónicas dos provetes prismáticos (2ª e 4ª produções) .......................................................... 94

Figura 4.31 – Relação entre a resistência à compressão e a porosidade aparente das argamassas de

areia (4ª produção) ......................................................................................................................... 95

Figura 4.32 – Relação entre a resistência à compressão e o módulo de elasticidade dinâmico dos

provetes prismáticos (2ª e 4ª produções) ...................................................................................... 95

Figura 4.33 – Coeficiente de condutibilidade térmica das argamassas com agregados isolantes ...... 96

Figura 4.34 – Coeficiente de condutibilidade térmica das argamassas de areia .................................. 96

Figura 4.35 – % de diferença no coeficiente de condutibilidade térmica, relativamente à argamassa

IControlo

, das argamassas tradicionais com substituição de agregados ........................................... 97

Figura 4.36 – Relação entre o coeficiente de condutibilidade térmica e a massa volúmica no estado

endurecido ...................................................................................................................................... 98

Figura 4.37 – Relação entre o coeficiente de condutibilidade térmica e a velocidade de propagação

das ondas ultra-sónicas ................................................................................................................. 98

Figura 4.38 – Relação entre o coeficiente de condutibilidade térmica e o módulo de elasticidade

dinâmico ......................................................................................................................................... 99

Figura 4.39 – Relação entre o coeficiente de condutibilidade térmica e a resistência à compressão . 99

Figura 4.40 – Argamassa ATrad

AG+AE, escala 1cm:500μm (lupa binocular) ......................................... 101

Figura 4.41 – Argamassa BTrad

AG+GC, escala 1cm:250μm (lupa binocular) ........................................ 101

Figura 4.42 – Argamassa CTrad

AG, escala 1cm:250μm (lupa binocular) ............................................. 101

Figura 4.43 – Argamassa ATrad

AG+AE, escala 1cm:1mm (micro-CT) ................................................... 101

Figura 4.44 – Argamassa BTrad

AG+GC, escala 1cm:1mm (micro-CT) .................................................. 101

XIV


AG, escala 1cm:1mm (micro-CT) ......................................................... 101

Figura 4.46 – Argamassa DTrad

AE, escala 1cm:250μm (lupa binocular) .............................................. 101


AE, escala 1cm:1mm (micro-CT) ......................................................... 101

Figura 4.48 – Argamassa ETrad

GC, escala 1cm:250μm (lupa binocular) .............................................. 102


GC, escala 1cm:1mm (micro-CT) ......................................................... 102

Figura 4.50 – Argamassa FControlo

, 1ª produção, escala 1cm:250μm (lupa binocular) ........................ 102


, 1ª produção, escala 1cm:1mm (micro-CT) ................................... 102


, 3ª produção, escala 1cm:250μm (lupa binocular) ........................ 103


, 3ª produção, escala 1cm:1mm (micro-CT) ................................... 103

Figura 4.54 – Argamassa GRef

, escala 1cm:250μm (lupa binocular) .................................................. 103


, escala 1cm:1mm (micro-CT) ............................................................. 103

Figura 4.56 – Argamassa Hcontrolo

, escala 1cm:250μm (lupa binocular) .............................................. 104


, escala 1cm:1mm (micro-CT) ........................................................ 104

Figura 4.58 – Argamassa Icontrolo

, escala 1cm:250μm (lupa binocular) ............................................... 104


, escala 1cm:1mm (micro-CT) .......................................................... 104

Figura 4.60 – Argamassa JInd

GC, escala 1cm:250μm (lupa binocular) ................................................ 105


GC, escala 1cm:1mm (micro-CT) ........................................................... 105

Figura 4.62 – Argamassa KInd

EPS, escala 1cm:250μm (lupa binocular) .............................................. 105


EPS, escala 1cm:1mm (micro-CT) ......................................................... 105

Figura 4.64 – Sobreposição dos gráficos do coeficiente de absorção sonora em função da frequência

obtidos para as argamassas da 1ª produção............................................................................... 107

Figura 4.65 – Sobreposição dos gráficos do coeficiente de absorção sonora em função da frequência

obtidos para as argamassas da 3ª produção............................................................................... 108

Figura 4.66 - Sobreposição dos gráficos do coeficiente de absorção sonora em função da frequência

obtidos para todas as argamassas .............................................................................................. 110

Figura 4.67 – Relação entre a resistividade ao fluxo de ar e o coeficiente de absorção sonora médio e

máximo e NRC das argamassas da 1ª produção ........................................................................ 112

Figura 4.68 – Relação entre a resistividade ao fluxo de ar e o coeficiente de absorção sonora médio e

máximo.e NRC das argamassas da 3ª produção ........................................................................ 113

Figura 5.1 – Efeito da variação da porosidade aberta sobre a absorção sonora pelo modelo de

Attenborough (exemplo) ............................................................................................................... 122

Figura 5.2 – Efeito da variação do factor de forma sobre a absorção sonora pelo modelo de

Attenborough (φ = 15º, r= 2040 kPa.s/m

2, σ = 60%) ................................................................... 123

Figura 5.3 – Efeito da variação do factor de forma sobre a absorção sonora pelo modelo de

Attenborough (φ = 75º, r= 3990 kPa.s/m

2, σ = 50%) ................................................................... 123

Figura 5.4 – Efeito da variação da resistividade ao fluxo de ar sobre a absorção sonora pelo modelo

de Attenborough (exemplo) .......................................................................................................... 124

Figura 5.5 – Efeito da variação do ângulo dos poros sobre a absorção sonora pelo modelo de

Attenborough (exemplo) ............................................................................................................... 124

XV

Figura 5.6 – Efeito da variação do comprimento térmico sobre a absorção sonora pelo modelo de

Allard-Johnson (exemplo) ............................................................................................................ 125

Figura 5.7 – Efeito da variação do comprimento viscoso sobre a absorção sonora pelo modelo de

Allard-Johnson (exemplo) ............................................................................................................ 125

Figura 5.8 - Efeito da variação da porosidade aberta sobre a absorção sonora pelo modelo de Allard-

Johnson (Λ e r elevados, φ reduzido) .......................................................................................... 126

Figura 5.9 - Efeito da variação da porosidade aberta sobre a absorção sonora pelo modelo de Allard-

Johnson (Λ, r e φ elevados) ......................................................................................................... 126

Figura 5.10 – Efeito da variação da resistividade ao fluxo de ar sobre a absorção sonora pelo modelo

de Allard-Johnson (exemplo) ....................................................................................................... 127

Figura 5.11 – Efeito da variação do ângulo dos poros sobre a absorção sonora pelo modelo de Allard-

Johnson (exemplo) ....................................................................................................................... 127

Figura 5.12 – Comparação dos espectros de absorção sonora obtidos experimentalmente com os

previstos pelo modelo de Attenborough....................................................................................... 128


previstos pelo modelo de Attenborough para φ = 85º, sf=10, σ = 50% ....................................... 129


previstos pelo modelo de Allard-Johnson .................................................................................... 129


previstos pelo modelo de Allard-Johnson para φ = 15º e Λ = 0,30 μm, e φ = 75º e Λ = 5 μm .... 130

Figura 5.16 – Curva obtida pelo modelo de Allard-Johnson para a argamassa DTrad

AE (φ=60º, Λ = 15

μm) ............................................................................................................................................... 131

XVI

Índice de tabelas

Tabela 2.1 – Requisitos para argamassas térmicas, segundo a norma EN 998-1 (CEN, 2010) ........... 8

Tabela 2.2 – Influência dos nanomateriais sobre as argamassas de revestimento (adaptado de

Flores-Colen et al, 2014) ................................................................................................................ 12

Tabela 2.3 – Classificação de materiais absorventes segundo a norma EN 11654 (1997) ................. 18

Tabela 2.4 – Características das argamassas estudadas por Soares et al (2015) e Silva et al (2015) 21

Tabela 2.5 – Características de argamassas isolantes acústicas ........................................................ 27

Tabela 3.1 – Composição das argamassas tradicionais ....................................................................... 30

Tabela 3.2 – Distribuição granulométrica das curvas utilizadas (% de volume) ................................... 32

Tabela 3.3 – Baridade média dos agregados constituintes das argamassas tradicionais ................... 33

Tabela 3.4 – Constituintes das argamassas industriais pré-doseadas produzidas em laboratório ...... 34

Tabela 3.5 – Relação entre a massa volúmica e o espalhamento segundo a EN 1015-2 (CEN, 1998)

........................................................................................................................................................ 39

Tabela 3.6 – Número de ensaios realizados no estado endurecido ..................................................... 60

Tabela 4.1 – Massa volúmica média no estado fresco ......................................................................... 61

Tabela 4.2 – Consistência por espalhamento no estado fresco ........................................................... 64

Tabela 4.3 – Massa volúmica média no estado endurecido dos provetes cilíndricos (1ª e 3ª

produções) ..................................................................................................................................... 66

Tabela 4.4 – Massa volúmica média no estado endurecido dos provetes prismáticos (2ª e 4ª

produções) ..................................................................................................................................... 67

Tabela 4.5 – Porosidade aberta média no estado endurecido dos provetes cilíndricos (1ª e 3ª

produções) ..................................................................................................................................... 69

Tabela 4.6 – Porosidade aberta média no estado endurecido dos provetes prismáticos (2ª e 4ª

produções) ..................................................................................................................................... 70

Tabela 4.7 – Permeabilidade média no estado endurecido das argamassas ensaiadas (provetes

cilíndricos) ...................................................................................................................................... 72

Tabela 4.8 – Resistividade média no estado endurecido das argamassas de 1ª e 3ª produções

(provetes cilíndricos) ...................................................................................................................... 73

Tabela 4.9 – Velocidade de propagação de ondas ultra-sónicas, para os provetes prismáticos (2ª e 4ª

produções) ..................................................................................................................................... 75

Tabela 4.10 – Módulo de elasticidade dinâmico no estado endurecido, para os provetes cilíndricos (1ª

e 3ª produções) .............................................................................................................................. 78

Tabela 4.11 – Módulo de elasticidade dinâmico no estado endurecido, para os provetes prismáticos

(2ª e 4ª produções) ........................................................................................................................ 79

Tabela 4.12 – Módulo de torção no estado endurecido, para os provetes cilíndricos (1ª e 3ª

produções) ..................................................................................................................................... 84

Tabela 4.13 – Módulo de torção no estado endurecido, para os provetes prismáticos (2ª e 4ª

produções) ..................................................................................................................................... 84

Tabela 4.14 – Coeficiente de Poisson no estado endurecido, para os provetes cilíndricos (1ª e 3ª

produções) ..................................................................................................................................... 86

XVII

Tabela 4.15 – Coeficiente de Poisson no estado endurecido, para os provetes prismáticos (2ª e 4ª

produções) ..................................................................................................................................... 87

Tabela 4.16 – Módulo de elasticidade dinâmico obtido experimentalmente e calculado a partir da

velocidade de propagação das ondas ultra-sónicas ...................................................................... 89

Tabela 4.17 – Resistência à compressão média para as argamassas de 2ª e 4ª produções (provetes

prismáticos) .................................................................................................................................... 90

Tabela 4.18 – Coeficiente de condutibilidade térmica para os provetes cilíndricos (1ª e 3ª produção) 95

Tabela 4.19 – Comprimentos térmicos e comprimentos viscosos estimados para as argamassas .. 105

Tabela 4.20 – Espectros de absorção sonora em função da frequência, para diâmetros de 28,5 e 99,5

mm, para frequências de 100 a 800 Hz ....................................................................................... 106

Tabela 4.21 – Espectros de absorção sonora em função da frequência, para diâmetros de 28,5 e 99,5

mm, para frequências de 1000 a 6300 Hz ................................................................................... 107

Tabela 4.22 – NRC e classificação pela norma EN 11654 das argamassas analisadas à absorção

acústica (1ª e 3ª produções) ........................................................................................................ 109

Tabela 4.23 – Síntese dos resultados obtidos para os provetes prismáticos (2ª e 4ª produções) ..... 115

Tabela 4.24 – Síntese dos resultados obtidos para os provetes cilíndricos (1ª e 3ª produções) ....... 116

Tabela 5.25 – Intervalos de variação dos parâmetros a introduzir nos modelos de Attenborough e

Allard-Johnson ............................................................................................................................. 122

XVIII

Abreviaturas

APFAC – Associação Portuguesa dos Fabricantes de Argamassas de Construção

ASTM – American Society for Testing and Materials

CEN – Comité Européen de Normalisation

EN – European Standard

EPS - Expanded Polystyrene

ETIC - External Thermal Insulating system

IPQ – Instituto Português da Qualidade

ISO – International Organization for Standardization

IST – Instituto Superior Técnico

ITeCons – Instituto de Investigação e Desenvolvimento Tecnológico em Ciências da Construção

LNEC – Laboratório Nacional de Engenharia Civil

NRC – Noise Reduction Coefficient

RCCTE – Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios

REH – Regulamento de Desempenho Energético dos Edifícios de Habitação

RILEM – Réunion Internationale des Laboratoires D’Essais et de Recherches sur les Matériaux et les

Constructions

XIX

Simbologia

Alfabeto latino

Ed – módulo de elasticidade dinâmico

G – módulo de torção

Lcanal – comprimento das ligações entre os poros

m – massa

MV – massa volúmica

R – resistência ao fluxo de ar

r – resistividade ao fluxo de ar

Rc – resistência à compressão

Rs – resistência específica ao fluxo de ar

V – volume

Vm – velocidade média de propagação das ondas ultra-sónicas

Alfabeto grego

α – coeficiente de absorção sonora

αw – coeficiente de absorção sonora ponderado

δ – permeabilidade ao gás

Λ – comprimento viscoso

Λ’ – comprimento térmico

λ – condutibilidade térmica

ν – coeficiente de Poisson

σ – porosidade aberta

ϕcanal – diâmetro das ligações entre os poros

ϕporos – diâmetro dos poros

XX

1

1. Introdução

1.1. Considerações iniciais

Recentemente, as exigências de conforto térmico e acústico têm vindo a adquirir uma importância

cada vez maior na concepção e construção de edifícios. O REH (Regulamento de Desempenho

Energético dos Edifícios de Habitação), em vigor em Portugal desde 2013, é um exemplo de

legislação que impõe requisitos de conforto térmico e acústico na construção, atingidos com um

desperdício de energia tão baixo quanto possível (Veiga, 2010). Para além destas exigências, devem

ser também tidas em conta as preocupações dos próprios utilizadores; num estudo de Pereira et al

(2004), citado por Pedroso (2014), conclui-se que a maioria dos potenciais compradores e

arrendatários de fogos de habitação tem como principal factor de escolha o seu conforto acústico,

seguido apenas pela ausência de problemas de humidade.

Neste sentido, existe uma procura crescente por materiais capazes de combinar características de

isolamento térmico e acústico com uma adequada resistência mecânica. Entre estes materiais

encontram-se as argamassas de revestimento de desempenho térmico melhorado, as quais podem

ser obtidas, por exemplo, através da substituição de areia por outros agregados com características

isolantes. Estas constituem uma solução de revestimento capaz de oferecer uma baixa

condutibilidade térmica, comprometendo o mínimo possível as suas características de durabilidade e

resistência.

Apesar de alguns dos agregados leves utilizados normalmente na constituição destas argamassas

serem relativamente bem conhecidos e disponíveis no mercado (tais como a cortiça e a argila

expandida), têm vindo a surgir outros, como o nanoaerogel de sílica, cuja aplicação a argamassas de

revestimento é ainda pouco estudada. Existem também poucos estudos que abordem o

comportamento acústico de argamassas térmicas, sendo necessário analisar quais as características

físicas e mecânicas que mais influenciam o seu desempenho.

No âmbito desta dissertação, foi realizada uma campanha experimental que visa estudar o

comportamento acústico de argamassas de desempenho térmico melhorado, bem como avaliar quais

os factores que o influenciam através da introdução de agregados isolantes (argila expandida,

granulado de cortiça expandida e nanoaerogel de sílica). O trabalho experimental foi desenvolvido no

âmbito de um projecto financiado pela Fundação para a Ciência e Tecnologia (FCT), intitulado

NANORENDER – Performance of silica nanoaerogel-based renders, através do qual se pretende

estudar o comportamento do nanoaerogel de sílica e as suas aplicações em argamassas de

revestimento de paredes.

2

1.2. Objectivos e metodologia da dissertação

O objectivo desta dissertação é caracterizar o comportamento acústico de argamassas de

desempenho térmico melhorado, tanto tradicionais como industriais, tendo em conta os estudos já

realizados sobre este assunto. Desta forma, a dissertação seguiu a seguinte metodologia:

analisar experimentalmente a influência da incorporação de agregados isolantes (aerogel de

sílica, granulado de cortiça expandida, argila expandida e EPS), bem como de vários

adjuvantes (resina líquida, éter de celulose e tensioactivos em pó) na constituição de

argamassas térmicas;

caracterizar acústica, física e mecanicamente estas argamassas através de ensaios de

absorção sonora. porosidade e massa volúmica aparente, resistividade ao fluxo de ar,

velocidade de propagação de ondas ultra-sónicas, módulo de elasticidade dinâmico, módulo

de torção, coeficiente de Poisson, resistência à compressão, condutibilidade térmica,

comprimento térmico e comprimento viscoso;

relacionar o desempenho físico e mecânico das argamassas com o seu desempenho

acústico, de forma a avaliar quais são os parâmetros que mais o influenciam;

comparar os resultados obtidos através dos ensaios de absorção sonora com os previstos por

modelos teóricos existentes na literatura (Attenborough e Allard-Johnson) e avaliar a sua

sensibilidade/aplicabilidade nestas argamassas.

1.3. Estrutura da dissertação

A presente dissertação encontra-se dividida em 6 capítulos, além das referências bibliográficas e

anexos.

No capítulo 1 faz-se um enquadramento e introdução ao tema, bem como a apresentação dos

objectivos e estrutura da dissertação.

No capítulo 2 é feita uma síntese das características físicas, mecânicas e acústicas das argamassas

de desempenho térmico melhorado, bem como dos materiais isolantes e adjuvantes que as

constituem. Apresenta-se também uma recolha de estudos anteriores feitos sobre o tema, e de

características de argamassas térmicas semelhantes às desta campanha experimental produzidas

por outros autores ou disponíveis no mercado.

No capítulo 3 é descrito o trabalho experimental, passando pela descrição dos ensaios feitos no

estado fresco e endurecido, tendo em vista a caracterização acústica, física e mecânica das

argamassas.

No capítulo 4 são apresentados os resultados obtidos através dos ensaios experimentais descritos no

capítulo 3, assim como a respectiva discussão e correlação .

3

No capítulo 5 é apresentada uma explicação dos modelos previsionais acústicos (Attenborough e

Allard-Johnson) aplicados às argamassas. Em seguida, faz-se uma análise de sensibilidade destes

modelos, tendo em conta os resultados obtidos na campanha experimental, e discute-se a sua

aplicabilidade às argamassas estudadas através da comparação com os resultados do ensaio de

absorção sonora obtido experimentalmente.

No capítulo 6 estão presentes as conclusões finais da dissertação. São também sugeridas algumas

propostas para desenvolvimentos futuros, tendo em conta os resultados alcançados na campanha

experimental e através da aplicação de modelos previsionais.

No final da dissertação, são apresentadas as referências bibliográficas consultadas no âmbito deste

trabalho. Incluem-se também em anexo os resultados individuais dos ensaios realizados na

campanha experimental.

4

5

2. Estado da arte

2.1 Considerações gerais

Neste capítulo apresenta-se uma perspectiva geral sobre argamassas com características térmicas

com incorporação de agregados isolantes. Apresentam-se informações quanto às características e

requisitos destas argamassas, bem como dos materiais (agregados e adjuvantes) que se têm vindo a

aplicar na sua constituição, dando ênfase aos utilizados no âmbito da campanha experimental.

Indicam-se também alguns estudos existentes sobre argamassas de desempenho térmico

melhorado, tendo em vista a sua caracterização térmica e acústica.

2.2. Argamassas térmicas ou de desempenho térmico melhorado

2.2.1. Revestimentos de desempenho térmico melhorado

As argamassas de revestimento, especialmente as exteriores, constituem a primeira barreira contra

os agentes de degradação de uma construção, assumindo por isso, além da componente estética,

um papel de protecção; a aplicação correcta de uma argamassa aumenta efectivamente o tempo de

vida útil do suporte, encontrando-se mesmo argamassas em edifícios com centenas de anos que

continuam, ainda hoje, a desempenhar o seu papel protectivo (Brás et al, 2012; Faria, 2012). Assim,

para garantir um bom desempenho de argamassas de revestimento, estas “devem ser adequadas à

base onde são aplicadas; ter resistência mecânica suficiente; serem relativamente deformáveis, de

modo a absorverem deformações naturais a que uma estrutura está sujeita; ter impermeabilidade

suficiente; um bom comportamento aos sais; garantir um bom acabamento ao paramento revestido e

conceber uma aparência estética agradável” (Appleton (2003) citado por Melo (2014)).

O desenvolvimento de novos tipos de argamassas visa obter produtos que cumpram com eficiência

os requisitos cada vez mais severos exigidos aos revestimentos, a nível mecânico, térmico e

acústico. Para este fim, têm-se utilizado novos constituintes na sua composição e métodos de fabrico,

procurando-se manter as características físicas e mecânicas mínimas para o seu funcionamento

adequado (Frade et al, 2012).

Na década de 1990 entrou em vigor o RCCTE (Regulamento das Características de Comportamento

Térmico dos Edifícios), tendo este sido actualizado em 2006 e substituído em 2013 pelo REH

(Regulamento de Desempenho Energético dos Edifícios de Habitação (REH, 2013)). Este

regulamento impõe requisitos de conforto térmico nos edifícios novos e remodelados em Portugal,

obrigando-os a atingir condições de conforto térmico sem grandes desperdícios de energia (Veiga,

2010). Estes novos requisitos são um dos motivos que levam à procura de soluções mais eficientes

para o controlo térmico. Surgiram, por isso, as argamassas de desempenho térmico melhorado, com

o objectivo de reduzir as pontes térmicas e as trocas de calor pela envolvente vertical, contribuindo

6

assim para a eficiência energética dos edifícios. Do mesmo modo, os requisitos acústicos exigidos

pelos regulamentos europeus mais recentes, como o RRAE (2008), obrigam a revestimentos que

cumpram certos intervalos dos índices de isolamento acústico e ruídos de impacto (Frade et al, 2012;

Branco et al, 2010).

Recentemente, tem havido no sector da construção um esforço no sentido de melhorar o

comportamento térmico e a eficiência térmica dos edifícios, bem como o seu comportamento

acústico. Para atingir este objectivo, tem de existir uma procura por materiais de isolamento com

características melhoradas, tanto a nível térmico e acústico, como de impacto ambiental e energético,

e que cumpram os requisitos de desempenho cada vez mais restritos destes materiais (Labrincha et

al, 2006).

De acordo com Veiga (2012), os principais sistemas de isolamento térmico pelo exterior são os

seguintes:

revestimentos compósitos de isolamento térmico pelo exterior (ETICS);

revestimentos constituídos por painéis isolantes fixados directamente ao suporte (Vêtures);

revestimentos de fachada ventilada com isolante na caixa de ar;

revestimentos aderentes constituídos por argamassas isolantes.

Os sistemas de isolamento térmico pelo exterior têm a vantagem de não reduzir a área interior das

habitações, diminuirem o impacto das variações de temperatura e choques térmicos, minimizarem as

pontes térmicas e condensações, e melhorarem o desempenho energético dos edifícios por

diminuirem as necessidades de aquecimento/arrefecimento ao longo do ano.

As argamassas isolantes têm, no entanto, um desempenho térmico limitado e directamente

proporcional à sua espessura (entre 2 e 10 cm), desempenho este que no entanto é geralmente

inferior ao de outros sistemas de isolamento pelo exterior com uma camada de isolante (Veiga, 2012;

Frade et al, 2010).

A principal vantagem das argamassas isolantes térmicas é a redução das transferências de calor

entre o exterior e o interior de uma construção. As transferências de calor ocorrem sempre que

existem diferenças de temperatura entre dois meios, efectuando-se sempre do ambiente mais quente

para o mais frio e segundo três modos fundamentais: condução, convecção e radiação. Se se

verifirarem fenómenos de transferência de água, podem verificar-se também transferências de calor

por evaporação e condensação do vapor de água, ou através de escoamento líquido. Em edifícios

correntes podem verificar-se várias combinações entre os processos referidos, dependendo das

características do edifício e das condições envolventes (Labrincha et al, 2006). A vantagem principal

das argamassas isolantes seria minimizar estas trocas de calor, mantendo intactas as características

mecânicas e físicas associadas ao funcionamento normal do revestimento de um edifício, e com

custos mais baixos que os exigidos por um sistema de isolamento pelo exterior (Veiga, 1998).

7

Tanto quanto foi possível averiguar, as argamassas de desempenho térmico melhorado não estão

sujeitas a quaisquer requisitos ou normas que regulem o seu comportamento acústico. No entanto, o

conforto acústico de edifícios está sujeito às normas do Regulamento dos Requisitos Acústicos em

Edifícios (RRAE), em vigor em Portugal desde 2002 e revisto em 2008. A transmissão de ruído e

vibrações de elementos de construção é contemplada por várias normas europeias, como a EN 140-1

(CEN, 1997) ou a ISO 717-1 (ISO, 2013), as quais são aplicáveis a argamassas de revestimento.

Idealmente, um revestimento acústico deve maximizar a absorção sonora e minimizar a transmissão

de vibrações. Sendo as argamassas de revestimento materiais porosos, o seu desempenho acústico

é maioritariamente afectado por factores macroscópicos (porosidade, resistividade ao fluxo de ar,

deformabilidade, entre outros) e por factores microscópicos, que se prendem com a sua estrutura,

tamanho e geometria dos poros (Vigran, 2008).

O uso de argamassas de revestimento de paredes com fins de isolamento acústico é comum na

construção, existindo no mercado uma grande variedade de produtos com este propósito, algumas

das quais são apresentadas na secção 2.6. Quanto às argamassas térmicas obtidas através da

incorporação de agregados isolantes, estas podem atingir um bom desempenho acústico devido às

propriedades isolantes dos seus materiais, tanto através da absorção directa das ondas sonoras

como através da atenuação de vibrações (Ferreira et al, 2007).

2.2.2. Características das argamassas de desempenho térmico melhorado

Tal como o nome indica, a principal característica das argamassas térmicas é a sua capacidade de

isolamento, através de uma condutibilidade térmica reduzida. A condutibilidade térmica (λ) é uma

propriedade física de um material, que quantifica a “quantidade de calor que na unidade de tempo

atravessa perpendicularmente a unidade de área de uma amostra de extensão infinita, espessura

unitária e com faces planas e paralelas, quando se estabelece um gradiente de temperatura entre as

duas faces de 1 K” (Flores-Colen, 2009). A condutibilidade térmica traduz, por isso, a facilidade de

transferência de calor por um material; esta varia conforme as características do material,

nomeadamente a sua porosidade, massa volúmica, teor de humidade, estrutura interna, idade e

condições de fabrico do material, entre outras (Franco, 2007; Soon-Ching & Low, 2007; Abdou &

Budawi, 2013; Saleh, 2006).

As argamassas térmicas de revestimento constituem uma solução sustentável no que toca à

eficiência energética e conforto térmico de edifícios. Segundo Veiga (2010), são argamassas

compostas por agregados isolantes e de massa volúmica inferior a 600 kg/m3. A norma EN 998-1

(CEN, 2010) estabelece requisitos para este tipo de argamassas que vão além do coeficiente de

condutibilidade (inferior a 0,2 W/m.K). Como se observa na tabela 2.1, as argamassas térmicas (“T”)

devem também apresentar valores de resistência à compressão entre 0,4 a 5 MPa, coeficiente de

permeabilidade ao vapor de água (µ) inferior a 0,15, e absorção de água por capilaridade inferior a

8

0,40 kg/m2.min

0,5. No entanto, não são mencionados quaisquer requisitos quanto ao comportamento

acústico das argamassas nesta norma.

Tabela 2.1 – Requisitos para argamassas térmicas, segundo a norma EN 998-1 (CEN, 2010)

Argamassas térmicas (T)

Propriedades Valores Classificação

Resistência à compressão

0,4 a 5 MPa CS I a CS II

Absorção de água por capilaridade

C ≤ 0,40 kg/m2.

min0,5

W1

Coeficiente de permeabilidade ao

vapor de água n/a µ ≤ 15

Condutibilidade térmica T1 ≤ 0,1 W/(m

.K)

T2 ≤ 0,2 W/(m.K)

2.2.3. Constituintes das argamassas

2.2.3.1. Argamassas de base cimentícia

Os ligantes mais correntes em argamassas são os cimentos e as cais, podendo estas últimas ser

classificadas como cais aéreas e cais com propriedades hidráulicas. Em camadas de revestimento de

rebocos interiores, é também comum utilizar-se gesso, podendo este ser encontrado em argamassas

pré-doseadas, normalmente em conjunto com outros ligantes (Faria, 2012).

O cimento mais correntemente utilizado é o de tipo Portland, essencialmente composto por clínquer e

produzido a partir de marga calcária a temperaturas entre 1300 e 1500 ºC. Em Portugal predomina o

uso de portland composto, mas existem outros tipos de cimento, tais como o portland normal,

portland branco, cimento de alto-forno e cimento pozolânico, em que uma pequena parte do clínquer

é substituído por pozolanas (Faria, 2012; Veiga, 1998). Os cimentos correntes são classificados de

acordo com a norma EN 197-1 (CEN, 2011), em que se distinguem as respectivas composições e

requisitos físicos e mecânicos.

Os adjuvantes e adições são utilizados desde a Antiguidade para melhorar as características das

argamasass e betões. Definem-se como adjuvantes as substâncias adicionadas durante a

amassadura, em percentagens inferiores a 5% da massa do ligante, com o fim de modificar certas

propriedades dos betões e argamassas, tanto no estado sólido como fluido (Coutinho, 1973).

Normalmente os adjuvantes são substâncias orgânicas ou, por vezes, inorgânicas, que modificam as

propriedades químicas da mistura, tal como o tempo de presa, a trabalhabilidade ou a permeabilidade

à água; entre os adjuvantes mais utilizados em argamassas de reboco destacam-se os plastificantes,

os introdutores de ar, os promotores de aderência, os retentores de água, os hidrófugos e os

fungicidas (Galvão, 2009; Veiga, 1998).

9

Por outro lado, as adições são materiais orgânicos ou inorgânicos em pó, adicionados com o

objectivo de melhorar as propriedades físicas das argamassas, especificamente a resistência

mecânica, ductilidade, módulo de elasticidade e comportamento aos sulfatos e reacções

sílica/agregados, entre outros. Utilizam-se normalmente fibras, cargas leves e pozolanas (Galvão,

2009; Veiga, 1998).

Em seguida apresentam-se os adjuvantes utilizados nesta campanha experimental.

i. Introdutores de ar

Os introdutores de ar são substâncias, normalmente orgânicas, capazes de modificar a tensão

superficial da água, sendo formados por moléculas com uma parte hidrófuga e uma parte hidrófila.

Entendem-se como tensioactivos os adjuvantes que reduzem a quantidade de água de amassadura

(plastificantes) e os que introduzem ar na mistura, sendo que o mesmo produto pode servir as duas

funções (Coutinho, 1973).

Como plastificantes, os tensioactivos têm a função de dispersar as partículas de cimento na fase

aquosa da argamassa, aumentando a sua superfície específica e facilitando a sua hidratação. A sua

finalidade é aumentar a trabalhabilidade, permitindo reduzir a quantidade de água de amassadura, e

eventualmente de ligante, o que leva a uma menor relação a/c e a uma menor retracção das

argamassas; também têm o efeito de diminuir a permeabilidade (Coutinho, 1973; Veiga, 1998).

Por outro lado, a introdução de ar na mistura permite transformar os vazios que normalmente se

formam durante a mistura em bolhas de ar esféricas, fechadas, de diâmetros entre 10 nm a 1 mm.

Este processo funciona como corte da capilaridade, o que se traduz numa diminuição da

permeabilidade e consequente impermeabilização da argamassa, uma maior resistência aos ciclos

gelo-degelo e, no caso de utilização em betões, uma maior resistência aos sulfatos. A massa

volúmica e o módulo de elasticidade são também reduzidos, o que melhora o comportamento à

retracção, embora reduza a resistência à tracção e à compressão. A dosagem óptima de

tensioactivos é muito variável, dependendo da granulometria do ligante e dos agregados, bem como

da relação a/c e do tempo de amassadura (Coutinho, 1973; Veiga, 1988).

ii. Retentores de água

Os retentores de água, normalmente sobre a forma de derivados celulósicos, são polímeros

orgânicos usados correntemente em betões e argamassas como agentes espessantes. Os retentores

de água aprisionam a água no interior da argamassa até à reacção de presa, tornando-a mais

gradual e completa, resultando num aumento de viscosidade e coesão. Este efeito é vantajoso já que

permite reduzir a segregação dos constituintes e melhorar a homegeneidade do produto endurecido.

No entanto, para um aumento da quantidade de retentores de água torna-se necessário acrescentar

também um plastificante, de modo a garantir uma boa consistência e evitar perdas de resistência à

compressão (Paiva et al, 2005; Patural et al, 2011).

10

O éter de celulose é especialmente adequado como retentor de água devido às características das

moléculas que o constituem (polisacarídeos), que actuam como estabilizantes durante o processo de

retenção. Alguns autores apontam, no entanto, o atraso na hidratação do cimento causado por estas

moléculas (Patural et al, 2011; Petit & Wirquin, 2013). De acordo com Nunes & Jacinto (2011), é

possível usar celulose em argamassas leves numa proporção de 0,05 a 1% da massa total da

mistura.

iii. Agente ligante

Os agentes ligantes utilizados mais correntemente em argamassas e betões consistem em emulsões

sintéticas, normalmente fabricadas a partir de polímeros e copolímeros orgânicos, tais como a

borracha ou a resina. Estes polímeros incluem polivinis, acrílicos e estirenos, por vezes usados em

combinação. Existem inúmeros produtos e aplicações no mercado, destacando-se a função de tapa-

juntas, reparação de elementos de betão, caldas cimentícias ou promotores de aderência (Gambhir,

2004).

As resinas são geralmente adicionadas à composição das argamassas em quantidades equivalentes

a 5 a 20% da massa de cimento, dependendo do efeito pretendido. Para quantidades superiores de

resina, esta deixa de ser classificada como um adjuvante e passa a ter a função de ligante (LNEC,

1996). Quando adicionadas à mistura, a água é consumida na reacção de hidratação do cimento,

enquanto o agente ligante faz a ligação entre os agregados, complementando assim a função do

cimento e conferindo uma maior resistência à argamassa. Têm também o efeito acrescido de facilitar

a ligação entre agregados muito heterogéneos ou de baridades muito diferentes (Gambhir, 2004;

Elsen, 2005). Por outro lado, podem melhorar as propriedades das argamassas térmicas: Fu & Chung

(1997) verificaram que a condutibilidade térmica decresce em materiais cimentícios com a introdução

de resinas de látex e celulose.

2.2.3.2. Agregados isolantes

Os agregados mais comuns em argamassas tradicionais em Portugal são areias correntes. Estas

provêm de leitos de rios ou areeiros e têm granulometrias muito variáveis, com dimensões

compreendidas entre alguns micrómetros e 5 mm (Veiga, 1998). As areias são normalmente de

natureza siliciosa, embora possam também pertencer a outras famílias mineralógicas (calcárias,

graníticas ou basálticas), resultantes de subprodutos de exploração e preparação de rochas.

Pontualmente podem também conter argila, que altera o seu comportamento à retracção (Faria,

2012).

Por outro lado, nas argamassas de desempenho térmico melhorado a areia é substituída parcial ou

integralmente por agregados com características isolantes térmicas. Um isolante térmico é aquele em

que “a relação, resistência térmica/espessura é significativamente superior à que pode ser obtida com

11

os materiais de construção correntes” (Labrincha et al, 2006). Estes materiais devem, por isso,

apresentar uma proporção de matéria sólida (condutora de calor) tão baixa quanto possível, ou seja,

a sua porosidade deve ser elevada; com efeito, os isolantes mais eficazes são aqueles que

apresentam uma estrutura celular fechada com células de dimensões reduzidas e preenchidas por

um gás de baixa condutibilidade térmica. De acordo com Bogas (2013) e as normas BS EN 13055-1

(2002) e BS EN 206-1 (2000), os agregados com uma massa volúmica inferior a 1200 kg/m3 podem

ser considerados como agregados leves, sendo geralmente utilizados para reduzir a massa volúmica

de betões e argamassas e melhorar as suas características isolantes térmicas e acústicas. Um

aspecto importante é o de que nem sempre se consegue encontrar um equilíbrio entre o desempenho

térmico e o desempenho acústico, embora isto não resulte necessariamente das características dos

materiais, mas sim da sua má aplicação nas fases de projecto e execução. (Labrincha et al, 2006;

Soares et al, 2015).

O custo e sustentabilidade ecológica do material deve também ter sido em conta. Actualmente existe

uma preocupação crescente na indústria da construção no que toca ao aproveitamento de materiais

residuais provenientes de outras indústrias, tais como a cortiça (Brás et al, 2012), ou fabricados com

o objectivo específico de melhorar o desempenho dos produtos já existentes, como é o caso do

aerogel. Em seguida apresentam-se os materiais isolantes utilizados nas argamassas deste trabalho.

i. Nanoaerogel de sílica

A nanotecnologia é utilizada para designar um conjunto de materiais cuja manipulação é feita à

escala nanométrica (<100 nm). A esta escala, as propriedades dos materiais são significativamente

alteradas e resultam num desempenho melhorado, o que se traduz em novas funcionalidades no

campo da construção, particularmente através da sua interacção com o cimento e o aço (Hanus &

Harris, 2013). Aplicando os nanomateriais a argamassas de revestimento, verifica-se uma melhoria

do seu comportamento mecânico, físico, térmico e acústico, bem como da manutenção estética e

resistência à água e purificação do ar envolvente. Entre os nanomateriais mais correntemente

utilizados encontram-se as partículas de nanosílica, os nanotubos de carbono, as nanopartículas de

dióxido de titânio e o aerogel de sílica (Flores-Colen et al, 2013).

Todos estes materiais se caracterizam por uma massa volúmica reduzida e uma nanoestrutura

porosa, a qual está associada a uma melhoria geral do desempenho das argamassas de

revestimento. Verificam-se também melhorias de durabilidade e resistência química destes

elementos. Alguns efeitos são particularmente interessantes, tais como a reparação de fendas na

estrutura dos nanotubos de carbono (figura 2.1) ou a capacidade de auto-limpeza e anti-bacteriana

das nanopartículas de dióxido de titânio (figura 2.2).

No entanto, existem alguns inconvenientes, tais como as dificuldades no processo de mistura, a

diminuição de resistência mecânica das argamassas e a toxicidade dos materiais. Além disso, o custo

associado à sua produção e o facto de serem produtos relativamente recentes e pouco estudados

12

torna-os, por enquanto, pouco utilizados na contrução. Prevê-se que a melhoria dos processos de

fabrico resolva este problema no futuro, bem como a combinação com produtos cimentícios a curto

prazo para substituir os isolantes térmicos já existentes no mercado (Kim et al, 2012).

Figura 2.1 – Reparação de fissuras na estrutura de nanotubos de carbono (Raki et al, 2010)

Figura 2.2 – Igreja “Dives in Misericordia”, com propriedades de auto-limpeza, construída com

betões com NanoTiO2 (Pacheco-Torgal & Jalali, 2010)

Na tabela 2.2 resumem-se as principais características destes materiais.

Tabela 2.2 – Influência dos nanomateriais sobre as argamassas de revestimento (adaptado de Flores-Colen et al, 2014)

Tipo % de

influência Trabalhabilidade

e mistura Resistência à

tracção Resistência à compressão

Propriedades físicas

Nanotubos de carbono

Baixa Diminuição Aumento Aumento Diminuição da

absorção capilar

Nanosílica Baixa Diminuição Aumento

Aumento aquando da produção;

diminuição em idades mais avançadas

Diminuição da permeabilidade à

água líquida

Nanopartículas de dióxido de titânio

(NanoTiO2) Baixa Diminuição Desconhecido

Aumento aquando da

produção; aos 28 dias

Foto-catalítica e de auto-limpeza

Aerogel de sílica Alta Depende do tipo

de aerogel Desconhecido Desconhecido

Diminuição da condutibilidade

térmica; aumento do tempo de

secagem, porosidade e

absorção capilar

Neste estudo produziram-se argamassas com aerogel de sílica. O aerogel é um material

nanoestruturado, descoberto nos anos 30 do século XX. Caracteriza-se por uma estrutura reticulada

(figuras 2.3 a 2.5) de partículas de sílica (SiO2) com cerca de 95% de nano-poros abertos

preenchidos com ar, o que lhes confere uma massa volúmica de apenas 3 a 500 kg/m3, bem como

boas propriedades térmicas e acústicas (condutibilidade térmica de 0,01 a 0,02 W/(m.K) e

impedância acústica de 103 a 106 kg/m2s). Este material é hidrofóbico, não reactivo e

13

incombustível, sendo no entanto frágil e de custo elevado (Kim et al, 2012; Oliveira et al, 2012;

Soares et al, 2012).

Alguns autores apontam um excelente comportamento acústico do aerogel devido às características

absorsoras da sua estrutura porosa. Quando aplicado numa camada de 40 mm, Schmidt e

Schwertfeger (1998) obtiveram coeficientes de absorção sonora que ultrapassaram os 90% para altas

frequências, enquanto Ricciardi et al (2002) atingiram um índice de redução sonora de cerca de 60

dB em camadas de aerogel com 70 mm de espessura.

Tradicionalmente, o processo de fabrico deste material envolve a secagem forçada de um gel de

sílica; através de acção capilar a componente líquida é retirada, deixando apenas as partículas

sólidas. No entanto, este processo é perigoso, devido às altas pressões e temperaturas necessárias,

e os custos associados são muito elevados, pelo que têm vindo a ser desenvolvidos processos

alternativos de fabrico, como por exemplo a secagem subcrítica (Hanus & Harris, 2013; Júlio &

Ilharco, 2014).

Figura 2.3 – Representação esquemática da estrutura do

aerogel (Akimov, 2002, citado por Hanus & Harris, 2013)

Figura 2.4 – Estrutura do aerogel de sílica observada por MEV

(Dorcheh & Abbasi, 2008, citado por Hanus & Harris, 2013)

Figura 2.5 – Estrutura do aerogel de sílica observada por MEV

(Dorcheh & Abbasi, 2008, citado por Hanus & Harris, 2013)

Os aerogeis de sílica têm uma elevada resistência à compressão (0,15 a 0,30 MPa), mas a sua

estrutura altamente porosa resulta numa massa volúmica extremamente reduzida. Pelo mesmo

motivo são também bons isolantes, uma vez que estes poros são compostos principalmente por gás,

que é um mau condutor, e este não circula facilmente através da estrutura reticulada, o que minimiza

as trocas de calor por convecção. A própria estrutura de sílica é também uma má condutora de calor,

o que contribui para as propriedades térmicas do aerogel (Hanus & Harris, 2013).

As formas mais correntes de aerogel disponíveis comercialmente são encontradas sob a forma de

aerogel granular translúcido para materiais de isolamento e de aerogel monolítico transparente. Este

último tem propriedades térmicas e ópticas melhoradas, mas é mais dispendioso, o fabrico é mais

demorado e deve ser protegido de tensões e humidades, pelo que é mais vulgar utilizar aerogel sob a

forma de grânulos (Hanus & Harris, 2013). Estes têm também a vantagem de poderem ser

combinados, em argamassas de reboco, com outros agregados isolantes.

14

ii. Argila expandida

Devido à sua disponibilidade, a argila é usado como material de construção há séculos (Kalhori et al,

2013), tendo-se aproveitado recentemente as suas propriedades para a produção de argila

expandida. Os agregados de argila expandida leve constituem um material de massa volúmica

reduzida (300 a 700 kg/m3), altamente poroso, de pH neutro e alta resistência térmica (até 1000 ºC);

estas características, aliadas a uma resistência mecânica relativamente elevada, a uma estabilidade

física e química e a um custo reduzido, tornam a argila expandida num material muito vantajoso

(Bartolini et al, 2010; Vašina et al, 2006), sendo utilizado tanto em betões como em argamassas como

forma de substituição de agregados.

A argila expandida é produzida através de cozedura a altas temperaturas (cerca de 1000 a 1250ºC)

de grânulos de argila previamente formados por moldagem ou fragmentação. Durante este processo,

dá-se uma libertação de gases que causa a formação de poros no interior do material. A gama de

temperaturas utilizada condiciona fortemente a qualidade do produto final, tendo que ser

suficientemente elevada para ocorrer a expansão da argila (Ferreira et al, 2007). O resultado é um

material com uma elevada proporção de poros semi-fechados, que podem chegar a constituir 90% do

seu volume. A estrutura porosa é formada pelos vazios entre os agregados individuais e os espaços

abertos entre o ligante e os agregados (Vašina et al, 2006). Estes vazios possibilitam uma

condutibilidade térmica reduzida (cerca de 0,10 W/m.K), graças à contribuição dos poros fechados, e

uma retenção de humidade e poluentes atmosféricos (Kalhori et al, 2013); por outro lado, os

microporos presentes na estrutura contribuem para o seu desempenho acústico, ao absorverem o

excesso de ligante que de outra forma se acumularia em redor dos macroporos (Asdrubali &

Horoshenkov, 2002).

Figura 2.6 – Agregados de argila expandida entre 2 e 3 mm de diâmetro (Asdrubali & Horoshenkov, 2002)

Existem muitas opções de argilas expandidas no mercado, podendo escolher-se a granulometria das

mesmas conforme as características pretendidas das argamassas a produzir. A dimensão e

distribuição dos agregados influencia significativamente o comportamento das argamassas, sendo

que o uso de partículas de menor dimensão conduz geralmente a uma estrutura porosa mais

fechada, uma massa volúmica e resistência à compressão mais elevadas, e também uma

condutibilidade térmica mais elevada (Silva, 2007).

15

iii. Granulado de cortiça expandida

A cortiça é um material utilizado pela Humanidade há séculos e que há muito se distinguiu em

aplicações relacionadas com a construção, especialmente nos países mediterrânicos de onde origina.

Esta é extraída da casca do sobreiro (Quercus suber L.), predominantemente encontrado em

Portugal, Espanha e Argélia. Portugal é o maior exportador de cortiça do mundo, uma área de

sobreiros de mais de 720 mil hectares e um volume correspondente a mais de 50% de toda a

produção mundial (Gil, 2007; Panesar & Shindman, 2012; Martins, 2010).

Cerca de 75% de toda a cortiça produzida, 68000 a 75000 toneladas anuais, é considerada residual

devido à dimensão reduzida dos grânulos ou à sua alta massa volúmica. A maioria provém da

produção de rolhas para garrafas (Panesar & Shindman, 2012; Brás et al, 2012). Este material pode

no entanto ser aproveitado, sob a forma de granulados e aglomerados de cortiça, para uma grande

variedade de usos na construção, dos quais um dos mais importantes é o isolamento térmico e

acústico, embora sejam também utilizados, por exemplo, como isolamentos para equipamentos

pesados, isolamentos vibráticos e em juntas de dilatação (Carvalho et al, 2012; Gil, 2007).

Figura 2.7 – Estrutura miscroscópica da cortiça observada por MEV (Brás

et al, 2013)

Figura 2.8 – Granulado de cortiça [W1]

Figura 2.9 – Aglomerado de cortiça [W2]

Microscopicamente, a cortiça é um material alveolar, cujas membranas celulares são quase

impermeáveis e estão cheias de um gás semelhante ao ar, que ocupa 85 a 90% do seu volume total,

o que confere a este material boas propriedades de isolamento. A cortiça é por isso “um material leve,

elástico e praticamente impermeável a líquidos e gases, isolante térmico e eléctrico e absorvedor

acústico e vibrático, sendo também inócuo e praticamente imputrescível, apresentando a capacidade

de ser comprimido praticamente sem expansão lateral” (Gil, 2007). Segundo o mesmo autor, possui

também uma boa resistência ao fogo, estabilidade química e biológica, baixa condutibilidade térmica

(entre 0,035 e 0,070 W/m.K) e uma massa volúmica média de 100 a 200 kg/m

3. A sua capacidade em

absorver energia pode também fazer esperar uma elevada capacidade de deformação e por

conseguinte um módulo de elasticidade reduzido (Nóvoa et al, 2004; Leal, 2012).

O granulado negro de cortiça é o nome dado aos fragmentos de cortiça de dimensões entre 0,25 e

22,4 mm, de acordo com a norma NP 114 (IPQ, 1994). Os granulados, ou regranulados, de cortiça,

são utilizados normalmente como isolamento térmico, no enchimento de espaços vazios entre

paredes, tectos e coberturas, e também na preparação de argamassas e betões leves. De acordo

com Gil (2007), o regranulado de cortiça caracteriza-se, além da granulometria referida, por uma

16

massa volúmica de 70 a 80 kg/m3 e um coeficiente de condutibilidade térmica de 0,048 W/m

.ºC. Deve

conter também um teor de humidade inferior a 10% e um teor em pó inferior a 0,4%.

A incorporação de cortiça em betões, e presumivelmente em argamassas, melhora o seu

comportamento térmico e diminui a sua massa volúmica mas piora o seu comportamento mecânico.

As propriedades mecânicas não são apenas influenciadas pela baixa massa volúmica da cortiça, mas

também pela sua interacção com o processo de hidratação do cimento (Panesar & Shindman, 2012).

iv. EPS (poliestireno expandido moldado)

O poliestireno expandido, conhecido comercialmente como “esferovite”, é um material polimérico

termoplástico, rígido e de célula fechada, cuja estrutura consiste em 98% de ar. Este é obtido a partir

da polimerização do estireno, podendo ser depois expandido através de vapor e agentes expansíveis

para formar grânulos esféricos de EPS (Madandoust et al, 2013; Labrincha et al, 2006). É

normalmente de cor branca e apresenta uma baixa condutibilidade térmica aliada a uma resistência à

compressão considerável, o que o torna num material muito utilizado como isolamento térmico,

normalmente em paredes, caixas de estores e pavimentos (Brás et al, 2013; Labrincha et al, 2006). É

também muito utilizado em sistemas de isolamento térmico pelo exterior (Veiga, 2010).

Figura 2.10 – Grânulos de EPS [W3]

Figura 2.11 – Aplicação de placa de EPS para isolamento térmico [W4]

Os grânulos de EPS são hidrófobos e têm uma massa volúmica extremamente reduzida (entre 10 e

30 kg/m3) e condutibilidade térmica de cerca de 0,04 W/(m

.K). Através do seu uso em argamassas,

espera-se uma diminuição da resistência mecânica, o aumento da relação a/c para atingir a mesma

trabalhabilidade e uma melhoria das características térmicas (Miled et al, 2004; Leal, 2012).

2.5. Comportamento acústico de argamassas

O principal objectivo na aplicação de um material isolante acústico consiste na absorção da energia

sonora. Segundo Domingues (2010), citado por Pedroso (2014), esta consiste na “dissipação de

energia sonora na superfície exposta de um material, transformando a energia acústica em calor”.

Esta absorção depende geralmente da natureza da superfície, do ângulo de incidência das ondas

sonoras e das condições de aplicação do sistema que integra o material.

17

Para caracterizar este fenómeno, recorre-se geralmente ao coeficiente de absorção sonora (α). Este

é dado pela razão entre a quantidade de energia que num certo período de tempo se dissipa na área

da superfície do material e a energia que incide nessa área (equação 2.1):

𝛼 =𝐸𝑎

𝐸𝑖

(2.1)

Em que:

Ea – quantidade de energia dissipada;

Ei – quantidade de energia incidente.

O coeficiente de absorção acústica é normalmente utilizado para caracterizar materiais de absorção

em projecto. Este é adimensional e varia entre 0 (reflector puro) e 1 (absorsor puro), ou seja, um

material com um coeficiente igual a 1 absorve a totalidade da energia incidente, pelo que é desejável

que este seja o mais elevado possível. Por vezes podem surgir valores superiores a 1, quando ocorre

difracção das ondas sonoras ao longo da fronteira do material, embora estes valores estejam

associados a erros experimentais e não devam ser considerados (Vigran, 2008). O coeficiente de

absorção sonora é também importante para calcular o tempo de reverberação, um indicador acústico

importante em projecto (Pedroso, 2014).

O Noise Reduction Coefficient (NRC) é outro indicador utilizado para avaliar o comportamento

acústico de um material. Este é definido com base na norma norte-americana ASTM C423 (ASTM,

2009) como a média aritmética dos coeficientes de absorção sonora nas bandas de frequências de

oitava de 250, 500, 1000 e 2000 Hz, arredondada a múltiplos de 0,05 (equação 2.2).

𝑁𝑅𝐶 =𝛼250𝛼500𝛼1000𝛼2000

4 (2.2)

O NRC é um indicador simples muito utilizado para comparar e avaliar o desempenho acústico de

materiais de construção, cuja função principal é dar uma ideia generalizada da absorção sonora na

gama de frequências da fala humana; no entanto, este não representa o comportamento do material

para toda a gama de frequências audíveis, pelo que deve ser utilizado com os devidos cuidados

(Pedroso, 2014). Um factor semelhante, αw, denominado coeficiente de absorção sonora ponderado,

é calculado pela norma EN 11654 (1997) através da comparação da curva de absorção sonora obtida

experimentalmente com as curvas teóricas presentes na norma. A partir deste valor os materiais

podem ser classificados numa escala de A (muito absorventes) a E (pouco absorventes). Na tabela

2.4 encontra-se a correspondência dos valores de αw com a respectiva classificação.

18

Tabela 2.3 – Classificação de materiais absorventes segundo a norma EN 11654 (1997)

αw Classe de absorção

0,90; 0,95; 1,00 A

0,80; 0,85 B

0,60; 0,65; 0,70; 0,75 C

0,30; 0,35; 0,40; 0,45; 0,50; 0,55 D

0,25; 0,20; 0,15 E

0,10; 0,05; 0,00 Sem classificação

Segundo Vigran (2008) os materiais absorsores podem dividir-se em duas categorias principais –

materiais porosos/fibrosos e materiais ressonantes (através de membrana ou de ressoadores de

Helmholtz). Estes últimos consistem normalmente em painéis de face perfurada colocados a uma

certa distância de uma superfície rígida. Ambos são utilizados em construção, por vezes em conjunto.

Os materiais porosos mais utilizados como isolantes são produtos de fibra mineral (por exemplo, a

chamada “lã de vidro”) ou espumas de plástico (Vigran, 2008). As argamassas de revestimento

podem também incluir-se nesta categoria de absorsores. Os materiais porosos podem ser também

classificados como rígidos e elásticos, considerando-se um material como sendo rígido se a sua

massa volúmica for superior a 150 kg/m3 (Neithalath et al, 2005). A partir da figura 2.12 observa-se

que os materiais porosos apresentam altos coeficientes de absorção a partir dos 500 a 1000 Hz,

embora decresçam para frequências inferiores. O efeito pode ser minimizado com o aumento da

espessura do material, ou através da modificação das suas características. A vantagem da utilização

destes materiais é, por isso, a elevada absorção para médias e altas frequências, aproximadamente

acima dos 1000 Hz. Os materiais ressonantes, por outro lado, têm um comportamento acústico numa

gama de frequências mais reduzida, com coeficientes mais elevados para baixas frequências.

Figura 2.12 - Curvas-tipo de absorção sonora de vários materiais, em bandas de oitava (adaptado de Neves e Sousa (2013), citado por Pedroso (2014). Legenda: MP - Materiais porosos; RH - Ressoadores de Helmholtz;

PFP - Painéis de face perfurada; PR - Painéis ressonantes.

19

Os materiais porosos são constituídos por duas fases – uma sólida, que forma o seu esqueleto, e

uma fluida, composta pelo ar presente no seu interior. Ao serem excitados por uma onda incidente, as

moléculas de ar da fase fluida são obrigadas a oscilar, dissipando a energia da onda. Este fenómeno

faz com que a parte da energia associada à vibração do ar seja transformada em calor, através de

perdas térmicas e viscosas, na sua viagem através dos interstícios do material. A contribuição das

perdas por fricção neste processo é determinado pelo tamanho dos poros relativamente à camada de

fronteira viscosa. Nas baixas frequências, esta fronteira tem aproximadamente as mesmas

dimensões dos poros e as perdas viscosas são elevadas, enquanto que nas altas frequências a

fronteira viscosa pode ter um tamanho muito inferior ao dos poros e a perda viscosa torna-se mais

reduzida (Pedroso, 2014). Esta relação é explicada em mais detalhe no capítulo 5, sendo quantificada

pelo modelo de Allard-Johnson através dos parâmetros de comprimento térmico e comportamento

viscoso característicos, traduzidos dos termos em inglês thermal length e viscous length,

respectivamente (Vigran, 2008). Segundo Pedroso (2014), a presença de material sólido pode

também provocar alterações na direcção de propagação das ondas, para altas frequências,

provocando perdas de energia; por outro lado, já que a velocidade das mudanças de pressão

aumenta com a frequência da onda, e os materiais porosos se caracterizam pela sua estrutura

tortuosa, a sua eficiência aumenta com a frequência, já que as perdas devido a fricção aumentam

com a velocidade da partícula.

A dissipação de energia num meio poroso, e por extensão a sua capacidade de absorção sonora, é

influenciada por diversos factores macroscópicos conjugados em modelos de previsão teóricos. Entre

estes modelos, dois dos mais utilizados são os desenvolvidos por Attenborough (1983, 1992) e por

Allard (1993) e Johnson et al (1986, 1987). Os principais parâmetros tidos em conta nestes modelos

para caracterizar o comportamento acústico de um material poroso são a porosidade aberta e a

resistividade ao fluxo de ar, sendo considerados também outros factores empíricos relacionados com

a geometria e dimensões dos poros (tortuosidade, comprimento térmico e comprimento viscoso), cujo

método de medição qualitativa é explicado no capítulo 3.

A porosidade de um material é definida como a razão entre o volume de vazios num material e o seu

volume total, sendo a absorção acústica principalmente afectada pela porosidade aberta. A

geometria, quantidade e tamanho dos poros é também determinante, bem como a existência de

poros na superfície do material, já que a dissipação da energia acústica depende das perdas por

fricção que ocorrem quando as ondas sonoras entram nos poros (Pedroso, 2014).

A resistividade ao fluxo de ar quantifica a dificuldade com que o ar penetra num material,

relativamente à área do provete. Quanto mais elevado for este parâmetro, maior será a resistência

oferecida à passagem do ar no seu interior, o que se traduz numa menor capacidade de absorver as

ondas sonoras (Vigran, 2008). Note-se que a compacidade do material não influencia directamente a

resistividade ao fluxo de ar, dependendo esta por outro lado da estrutura porosa do material (Hopkins,

2007). Allard (1993) refere valores típicos de resistividade em materiais de espuma e fibra de vidro

entre 1 e 100 kPa.s/m

2; no entanto, em argamassas de revestimento com agregados rígidos podem

20

esperar-se valores de resistividade superiores. Hopkins (2007) refere valores médios entre 20 e 300

kPa.s/m

2 para paredes de alvenaria lisas com espessuras inferiores a 200 mm.

A tortuosidade pode ser descrita simplificadamente como uma medida da desordem na estrutura do

material, fornecendo uma indicação sobre a direcção dos poros (Vigran, 2008). A tortuosidade está

relacionada com dois factores (Mafra et al, 2005):

Mudanças na direcção do fluxo do ar no interior da estrutura porosa do material: Num

material com elevada tortuosidade, o fluxo é restringido ao longo do percurso, produzindo-se

uma força de reacção contra as paredes da estrutura que por sua vez provocam uma força de

reacção correspondente.

Forças de interacção viscosas: as forças viscosas do escoamento de um fluido na estrutura

porosa são amplificadas pela tortuosidade, o que se traduz numa maior perda de energia ao

longo do percurso e numa maior absorção.

De forma geral, a uma maior tortuosidade corresponde uma maior capacidade de absorção de

energia e consequentemente de absorção das ondas. Não existem formas directas para medir a

tortuosidade, sendo esta avaliada qualitativamente no âmbito deste trabalho.

O comprimento térmico e comprimento viscoso são factores introduzidos por Johnson et al (1986)

para descrever a forma dos poros, sendo explicados em mais detalhe no capítulo 5. Neste estudo,

ambos os parâmetros foram medidos qualitativamente através das imagens obtidas através de

observação por lupa binocular e microtomografia de raios-X.

2.6. Estudos já realizados sobre argamassas de comportamento térmico

melhorado

Actualmente existe uma procura cada vez maior por argamassas de desempenho térmico melhorado

que ofereçam boas características isolantes sem comprometer a sua resistência e durabilidade,

através da introdução de agregados pouco utilizados normalmente. As argamassas de construção

podem ser classificadas segundo o local de produção: tradicionais (doseadas em obra) ou industriais

(pré-doseadas em fábrica); estes dois grupos diferem ainda nos materiais constituintes, modo de

fabrico, execução e aplicação, sendo as argamassas industriais normalmente pré-doseadas em

fábrica com diversos tipos de adjuvantes e adições, e aplicados numa única camada directamente no

suporte. No entanto, estima-se que entre 62 e 78% dos revestimentos aplicados em edifícios

correntes sejam argamassas tradicionais doseadas em obra (APFAC, 2005).

Neste capítulo apresentam-se alguns estudos, tanto no que toca a aplicações tradicionais como

industriais, que se têm vindo a desenvolver sobre argamassas de desempenho térmico melhorado.

21

i. Argamassas térmicas

Em Soares et al (2015) produziram-se argamassas tradicionais de traço 1:4 com substituição de areia

por percentagens variáveis de aerogel de sílica, granulado de cortiça e argila expandida (entre 20% e

30% em volume), de dimensões entre 0,5 mm e 2 mm, bem como uma argamassa de controlo com

areia. Foram ensaiados, entre outros parâmetros, a condutibilidade térmica, a massa volúmica

aparente (por pesagem hidrostática e através de um método com imersão em gás, com um

equipamento Geopyc) e a porosidade aberta através de pesagem hidrostática. Concluiu-se que a

incorporação de agregados leves teve o efeito de reduzir significativamente a massa volúmica e a

condutibilidade térmica, bem como de causar um aumento na porosidade aberta (de 26% na

argamassa de areia para 31 e 32% nas argamassas de granulado de cortiça e argila expandida e

40% na de aerogel).

Em Silva et al (2015), conduziu-se uma série de estudos para avaliar o comportamento mecânico de

argamassas com substituição de agregados. Produziram-se, além de uma argamassa de

referência,duas argamassas com 100% de substituição de areia por argila expandida e granulado de

cortiça e duas argamassas com alternância destes dois agregados em proporções de 60% e 40%.

Ensaiaram-se a resistência à compressão e o módulo de elasticidade dinâmico destas amostras.

Verificou-se que a introdução de agregados leves provoca uma diminuição de ambas as

características mecânicas (particularmente devido ao granulado de cortiça) existindo uma correlação

de potência entre o módulo de elasticidade dinâmico e a resistência à compressão. Na tabela 2.4

apresentam-se os valores obtidos:

Tabela 2.4 – Características das argamassas estudadas por Soares et al (2015) e Silva et al (2015)

Estudo Argamassa MV – método hidrostático

(kg/m3)

MV – Geopyc (kg/m

3)

Porosidade aberta (%)

Ed (MPa) Rc (MPa)

Soares et al (2015)

Referência 1827 2010 26 - -

Arg. com aerogel 1527 1560 40 - -

Arg. com cortiça 1528 1460 31 - -

Arg. com argila 1582 1540 32 - -

Silva et al (2015)

Referência - - - 12201 8,89

100% argila - - - 4220 1,43

100% cortiça - - - 184 0,41

60% cortiça + 40% argila

- - - 1069 2,04

40% cortiça + 60% argila

- - - 1907 2,94

Legenda: MV – massa volúmica aparente; Rc – resistência à compressão; Ed – módulo de elasticidade dinâmico

Vale (2014) e Melo (2014), em dissertações de mestrado inseridas no projecto Nanorender,

investigaram o comportamento mecânico e físico de argamassas de comportamento térmico

22

melhorado. Foram produzidas 4 argamassas industriais com quantidades variáveis de agregados de

EPS e cortiça, 2 argamassas tradicionais sem adjuvantes em que a areia foi substituída por 80% de

granulado de cortiça e 85% de EPS seguindo a curva granulométrica Mesquita, e uma argamassa de

referência com areia. O ligante utilizado nas argamassas tradicionais foi cimento portland CEM II B/L

32,5 N. Realizaram-se ensaios de resistência à compressão e à tracção por flexão, módulo de

elasticidade dinâmico, aderência ao suporte, velocidade de propagação das ondas ultra-sónicas,

coeficiente de condutibilidade térmica, massa volúmica, porosidade aparente, absorção de água e

índice de secagem, em provetes de dimensões 160x40x40 mm3, 80x70x25 mm

3, 300x300x50 mm

3, e

sobre tijolos.

Estes autores concluíram que são necessárias quantidades superiores a 70% de incorporação de

agregados isolantes em argamassas para se obter reduções significativas na condutibilidade térmica.

Com esta introdução de agregados, obtiveram-se alterações significativas no seu comportamento

físico e mecânico, embora a introdução de agregados não seja suficiente, por si só, para serem

classificadas como argamassas térmicas segundo a EN 998-1 (CEN, 2010). Através da introdução

destes agregados verificou-se uma redução na massa volúmica (Mv ≤ 863 kg/m3), no módulo de

elasticidade dinâmico (Ed ≤ 2110 MPa) e na velocidade de propagação das ondas ultra-sónicas (V ≤

2176 m/s), uma diminuição de cerca de 60% e 90% e 40%, respectivamente; uma redução na

condutibilidade térmica de cerca de 80%; uma redução na resistência à compressão (valores obtidos

entre 0,40 e 4,44 MPa); e um aumento da porosidade, embora algumas argamassas não tenham sido

ensaiadas pois o método não era adequado.

Ali (2011) analisou o comportamento mecânico de argamassas tradicionais de revestimento com

incorporação de agregados de EPS, em substituições de 40 a 85% em volume. Os agregados de

EPS usados são conhecidos comercialmente como “Addipore 55”, com dimensões entre 2 e 12 mm.

Utilizou como ligante cimento Portland de tipo I, como adjuvantes sílica de fumo (massa volúmica de

250-350 kg/m3) e um superplastificante (“Sikament 163 M”), e para a argamassa de referência areia

siliciosa com módulo de finura 3,28). O autor concluiu que a inclusão de agregados de EPS reduziu a

massa volúmica aparente no estado endurecido em cerca de 55%, para a argamassa com 85% de

substituição de volume com areia, verificando-se uma relação linear entre a quantidade de EPS na

mistura e a redução de massa volúmica. Registou também uma diminuição de cerca de 90% na

resistência à compressão, módulo de elasticidade estático e condutibilidade térmica, para a mesma

argamassa, em relação à argamassa de referência.

Em Martins (2010) produziram-se argamassas tradicionais de revestimento com introdução de três

granulometrias distintas de regranulado negro de cortiça (regranulado fino, grosso e pó de cortiça),

com inclusão de cal hidráulica e cimento em traços de 1:3 (argamassas com cal) e 0,5;0,5;3

(argamassas bastardas) e sem quaisquer adjuvantes. Foram utilizadas diferentes percentagens de

substituição de cortiça por areia, em proporções de 60 a 80%. Verificou-se que, para uma argamassa

bastarda com 80% de inclusão de cortiça, esta registou uma diminuição de cerca de 50% na massa

volúmica (944 kg/m3), 80% na resistência à compressão (2,4 MPa) e 75% na condutibilidade térmica

(0,2 W/m.K), em relação à argamassa de referência. Estes resultados indicam que o regranulado

23

negro de cortiça tem um bom desempenho térmico mas induz uma perda de resistência significativa

nas argamassas.

Brás et al (2013) ensaiaram argamassas de revestimento com subtituição de cortiça e EPS em

percentagens de 10 a 80% em volume por areia, bem como uma argamassa de referência. Utilizou-

se cimento CEM II B/L 32,5N, areia siliciosa de dimensões 0/1 mm, agregados de cortiça e EPS de

dimensões 0,5/1 e 2 mm, respectivamente, e um superplastificante (PCE). Os autores registaram

porosidades entre 20 a 30% para as argamassas com maior substituição de agregados, uma redução

da massa volúmica em 30% em relação à argamassa de referência, e uma diminuição da

condutibilidade térmica entre 60 a 75%. Quanto à resistência à compressão, registaram-se reduções

de 56 e 84% para as argamassas de 80% de EPS e cortiça, respectivamente, indicando que o efeito

de perda de resistência é mais significativo em argamassas com incorporação de cortiça.

Nepomuceno & Silva (2014) produziram argamassas tradicionais com incorporação de PCM (phase

change materials, sob a forma de argila expandida e cera de parafina, com o objectivo de avaliar o

seu comportamento térmico. Utilizaram cimento Portland CEM II B/L 32,5N como ligante, juntamente

com um superplastificante e areia fluvial de granulometria fina e média. A argila foi peneirada de

forma a conseguir uma granulometria com agregados inferiores a 4 mm. Os agregados de argila

foram em seguida impregnados com os PCM através de um processo de imersão a altas

temperaturas, seguida de secagem com ar comprimido. Produziram-se 3 argamassas com um traço

de 1:3 fazendo variar a quantidade de substituição de argila com PCM por areia. Obtiveram-se

massas volúmicas no estado endurecido perto dos 1300 kg/m3, resistências à compressão de 15

MPa, e condutibilidades térmicas de 0,5 W/(m.K), para as argamassas com maior percentagem de

substituição de agregados. Verificou-se uma diminuição significativa da massa volúmica e da

resistência à compressão, embora se tenha melhorado a condutibilidade térmica em cerca de 30 a

50% em relação às argamassas de referência produzidas.

Quanto às argamassas térmicas industriais, Gonçalves et al (2012) desenvolveram uma argamassa

industrial térmica com substituição de 70 a 80% de agregados de EPS, cimento portland branco e

adjuvantes (não especificados), com o objectivo de reduzir o coeficiente de condutibilidade térmica

para 0,07 W/m.ºC sem compremeter as suas características mecânicas e de trabalhabilidade.

Obteve-se uma argamassa com massa volúmica aparente de 250 kg/m3, módulo de elasticidade

dinâmico de 500 MPa e resistência à compressão de classe CS I (0,4 a 2,5 MPa), de acordo com a

norma EN 998-1 (CEN, 2010).

Frade et al (2012) produziram uma argamassa industrial com substituição de 70 a 80%, em volume,

de agregados de cortiça, com um cimento portland e um hidrófugo não especificados. A argamassa

apresenta uma condutibilidade térmica de 0,163 W/m.ºC, massa volúmica de 910 kg/m

3, módulo de

elasticidade de 10010 MPa, porosidade de 46,6% e resistência à compressão de 9,8 MPa.

24

ii. Comportamento acústico de argamassas

Pedroso (2014) desenvolveu um estudo com o objectivo de produzir um material isolante acústico

com incorporação de fibras vegetais. Para avaliar o seu comportamento acústico, foram aplicados

vários modelos teóricos previsionais, nos quais o parâmetro mais influente foi a resistividade ao fluxo

de ar.

Knapen et al (2003) estudaram argamassas de areia com cimento modificadas com polímeros

(acetato polivinílico), fazendo variar a quantidade de areia e polímeros em relação ao cimento.

Avaliaram-se experimentalmente a porosidade aberta, resistividade ao fluxo de ar e tortuosidade.

Foram também avaliados o comprimento viscoso (Λ) e o comprimento térmico (Λ’), através de uma

análise de sensibilidade ao modelo de Allard-Johnson, tendo-se obtido valores de Λ’ entre 200 e 500

μm, e de Λ entre 35 e 120 μm. O comprimento viscoso (Λ’) foi mais elevado em argamassas com

agregados de maiores dimensões, mas o comprimento viscoso (Λ) não foi afectado. Concluiu-se que

um aumento da tortuosidade nas argamassas estudadas levou a uma diminuição do coeficiente de

absorção sonora em frequências superiores a 2000 Hz, bem como uma diminuição da frequência em

que se regista o pico de absorção, não se registando alterações significativas em frequências mais

baixas. O aumento da porosidade aberta e a diminuição da resistividade ao fluxo de ar provocaram

também um aumento do coeficiente de absorção sonora na mesma gama de frequências. A influência

do comprimento térmico e comprimento viscoso não foi significativa, embora se tenha notado um

ligeiro aumento do coeficiente de absorção com o aumento do comprimento térmico (Λ’), bem como

um aumento da frequência em que o pico da absorção ocorre. A figura 2.13 ilustra duas curvas de

absorção obtidas neste estudo, através de medição experimental e de cálculo pelo modelo de Allard-

Johnson.

Figura 2.13 – Curvas de absorção sonora experimental (esq.) e calculada pelo modelo de Allard-Johnson (dir.) obtidas por Knapen et al (2003)

Neithalath et al (2005) relacionaram a absorção acústica com a porosidade, o volume de poros e a

estrutura porosa em betões através de um “factor estrutural”, que consiste na razão entre a

25

porosidade total e o volume de poros principais. Entre as conclusões deste estudo destaca-se o facto

de ter sido provado que um aumento no tamanho dos poros causa uma redução no coeficiente de

absorção máximo, embora não altere significativamente a frequência em que esta ocorre; isto deve-

se ao facto de, em poros de grandes dimensões, as perdas de energia devido a fricção serem baixas

e uma parte considerável das ondas que penetram na estrutura serem reflectidas. O coeficiente

máximo de absorção é também diminuído linearmente com um aumento no factor estrutural.

Verificou-se ainda que a absorção em baixas frequências é melhorada através do aumento da

relação entre as dimensões dos poros e os canais que os ligam. Note-se que neste estudo assumiu-

se uma estrutura porosa em que os poros e os canais têm uma forma aproximadamente cilíndrica, o

que é uma hipótese próxima da adoptada nesta dissertação (capítulos 4 e 5).

Branco & Godinho (2013) ensaiaram acusticamente argamassas tradicionais com incorporação de

granulado de cortiça (dimensões 3/5 e 5/10), EPS e argila expandida (dimensões 2/4 e 3/8), bem

como uma argamassa de referência. As argamassas foram produzidas sem adjuvantes, aplicadas em

lajes de pavimento e submetidas a um ensaio de transmissão de ruído por impacto baseado em

Godinho et al (2010). As amostras foram colocadas numa câmara isolada e submetidas a um

impacto, tendo-se utilizado um microfone para medir as ondas sonoras resultantes. Os autores

verificaram uma diminuição na transmissão de ruído, particularmente para as altas frequências,

embora os resultados tenham dependido fortemente da geometria e dimensões das amostras, bem

como da sua posição relativamente à fonte de impacto e microfone. Verificou-se também que o

aumento da espessura do revestimento levou a um melhor desempenho, especialmente nas altas

frequências, para todas as argamassas, mas mais notavelmente nas de agregado de cortiça.

Segundo o estudo de Vašina et al (2006), que produziram argamassas de cimento com incorporação

de argila expandida e um superplastificante, a tortuosidade e variação na distribuição do tamanho dos

poros não é significativamente alterado quando se variam as dimensões dos agregados; por outro

lado, pode ser atingido um bom desempenho acústico (atingindo-se coeficientes de absorção sonora

superiores a 0,95) se este material for utilizado em dimensões inferiores a 3,5 mm. O principal factor

impeditivo no uso destas argamassas como material isolante é a dificuldade em obter resistências

mecânicas elevadas sem afectar a proporção de poros abertos, uma das características que mais

afecta o seu comportamento acústico.

Frías et al (2011) produziram argamassas de cimento com propriedades acústicas através da

incorporação de coque de petróleo. Foi utilizado um tubo de impedância para avaliar o seu

comportamento acústico, verificando-se uma relação directa entre a porosidade aberta do material e

o seu desempenho acústico. No entanto, a este aumento de porosidade correspondeu também um

decréscimo significativo nas suas propriedades mecânicas, nomeadamente na resistência à

compressão.

No estudo de Horoshenkov e Swift (2002), avaliou-se o efeito da distribuição do tamanho dos poros

no desempenho acústico através de ensaios realizados em vários materiais granulares porosos

(neste caso, tratou-se de granulados de espuma de poliuretano, partículas de sílex aglutinadas com

26

um ligante de epoxy de borracha e partículas de vidro não aglutinadas). Ensaiaram-se a resistividade

ao fluxo de ar, desvio padrão do tamanho dos poros, porosidade e tortuosidade. Assumindo poros

cilíndricos, e através da aplicação destes parâmetros num modelo teórico baseado num estudo

anterior, concluiu-se que a distribuição do tamanho dos poros é aproximadamente log-normal.

Em seguida, na tabela 2.4, sintetizam-se as características de algumas argamassas isolantes

térmicas existentes no mercado ou produzidas por outros autores, nas quais são usados os mesmos

materiais isolantes desta dissertação ou que tenham especificamente, além de características

térmicas, uma função isolante acústica. Não foram encontradas, em Portugal, quaisquer argamassas

industriais com incorporação de aerogel, tendo-se encontrado apenas um exemplo no mercado suíço.

27

Tabela 2.5 – Características de argamassas isolantes acústicas

Argamassa Ligante Material isolante

% adição

(em volume)

Adições/ adjuvantes MV

(kg/m3)

Rc (MPa) Ed

(MPa) σ (%)

λ (W/m.°C)

α Aplicações Referência/ designação

Tradicionais

Cimento Argila

expandida s.i. Cinzas; plastificante s.i. s.i. s.i.

38 a 48

s.i. Máximo de 1,0 para 500 Hz

- Vašina et al

(2006)

Cimento Granulado de

cortiça 5 a 15

Hidróxido de cálcio/magnésio;

derivado de celulose; pó redispersível; hidrófobo em pó;

agente introdutor de ar e de controlo de

tracção

860 a 910 3,50 a 9,80

s.i. 47 0,13 a 0,23

s.i. Reabilitação / renovação de edifícios

Nunes & Jacinto (2011) - Patente

PT105937

Cal aérea Cortiça s.i. Pozolanas; silicato de

sódio; activador alcalino; fibras

250 a 1600

Variável s.i. s.i. 0,15 0,15 a 0,95

Int. e ext.; construções

novas e reabilitação

Cartaxo, F. (2007) - Patente

PT103641A

Cimento Nanoaerogel hidrofóbico

s.i. Fibras de vidro; fibras

de celulose 144 a 318

0,13 a >0,5

> 0,5 s.i. 0,015 a 0,066

0,05 a 0,23 (entre 250 e

2000 Hz) Int. e ext.

Doshi et al (2010) – patente WO

2011/066209 A2

s.i. Perlite s.i. Fibras de algodão; minerais diversos

200 a 300 s.i. s.i. s.i. s.i. 0,30 a 0,90 Int. Fellert, J. (1998) Patente WO98/

27027

Industriais

Cal hidráulica Granulado de

cortiça s.i.

Adições naturais; fibras de

polipropileno; introdutores de ar

470 ± 30 3,0 s.i. s.i. 0,08 > 0,70 (entre 600 e 1500

Hz) Int. e ext.

Catálogos e fichas

técnicas dos fabricantes


cortiça s.i. s.i. 900 0,4 a 2,5 s.i. s.i. 0,1 a 0,2 s.i. Int. e ext.


cortiça s.i. s.i. 900 ± 50 1,5 a 5,0 1000 46,6 0,1 a 0,2 s.i. Int. e ext.

Cimento Argila

expandida s.i. s.i. s.i. > 0,7 s.i. s.i. 0,16 s.i. Int. e ext.

Cal, cimento branco e ligantes

sintéticos

EPS 70 a 80 s.i. 400 ± 50 0,4 a 2,5 500 s.i. 0,07 s.i. Int. e ext.; renovação de edifícios

Cal hidráulica; cimento branco

Aerogel s.i. s.i. 220 s.i. s.i. s.i. 0,028 s.i.

Int. e ext.; construções

novas e reabilitação

Legenda: MV – massa volúmica no estado endurecido; Rc – resistência à compressão; Ed – módulo de elasticidade dinâmico; – porosidade aberta; λ – condutibilidade

térmica; α – variação do coeficiente de absorção sonora; s.i. – sem informação.

28

2.7. Síntese do capítulo

As argamassas são utilizadas com a função de revestimento na construção, tendo passado por

grandes mudanças no que toca aos materiais utilizados e à forma de mistura e aplicação ao longo

dos anos. Actualmente, com exigências ambientais e de conforto cada vez mais prementes, torna-se

necessário desenvolver argamassas de revestimento que permitam atingir um bom desempenho

térmico e acústico sem comprometer as suas características mecânicas.

As argamassas com incorporação de isolantes térmicos constituem uma boa solução de

revestimento, caracterizando-se pelos seus coeficientes de condutibilidade térmica inferiores a 0,2

W/(m.K) e massas volúmicas inferiores a 600 kg/m

3. Estes devem-se à incorporação de materiais com

características isolantes, tais como a argila expandida, o granulado de cortiça, o EPS ou o aerogel.

No entanto, as argamassas compostas por estes materiais em substituição da areia sofrem uma

perda de resistência mecânica, nomeadamente na resistência à compressão e módulo de

elasticidade, sendo necessário complementá-los com adjuvantes e/ou adições.

Não existem ainda, tanto quanto foi possível averiguar, quaisquer estudos relativos ao

comportamento acústico de argamassas de revestimento com incorporação destes agregados,

apesar de existir informação relativamente a outros materiais porosos. Por outro lado, é ainda pouco

conhecido o efeito dos adjuvantes em argamassas térmicas, tendo em conta que as argamassas com

incorporação de aerogel necessitam quase sempre do seu uso para lhes conferir coesão e boas

características mecânicas. Sendo assim, de forma a obter mais informações sobre o efeito destes

agregados e adjuvantes, e do seu impacto no comportamento acústico, foi realizada uma campanha

experimental em laboratório sobre este tipo de argamassas, conforme descrito no próximo capítulo.

29

3. Caracterização do trabalho experimental

3.1. Considerações gerais

A campanha experimental tem como objectivo principal caracterizar o comportamento acústico de

argamassas térmicas. Neste capítulo descrevem-se todas as fases associadas ao estudo das

argamassas, desde a sua produção aos ensaios realizados. O objectivo final foi recolher dados que

permitam uma calibração dos modelos de Attenborough e Allard-Johnson para estas argamassas,

bem como a sua aplicabilidade em situações reais.

Em primeiro lugar, foi feita uma selecção e caracterização dos materiais que incorporam as

argamassas, bem como os métodos utilizados na sua preparação. Em seguida, descreve-se o

processo de mistura, produção de provetes e recolha de dados sobre as argamassas no estado

fresco, especificamente os ensaios de espalhamento e a massa volúmica. Finalmente, descrevem-se

os ensaios de caracterização física, mecânica e acústica. Nos laboratórios do DECivil do IST foram

realizados ensaios para determinação da porosidade e massa volúmica aparente, permeabilidade e

resistividade ao fluxo de ar, velocidade de propagação de ondas ultra-sónicas, módulo de elasticidade

dinâmico, módulo de torção, coeficiente de Poisson, resistência à compressão, condutibilidade

térmica, comprimento térmico e comprimento viscoso, enquanto a determinação da absorção sonora

foi realizada pelo método do tubo de impedância no laboratório do ITeCons.

3.2. Descrição geral do plano de ensaios

Com esta campanha experimental pretendeu-se caracterizar acusticamente onze argamassas de

desempenho térmico melhorado. Foram produzidas duas argamassas industriais e nove argamassas

tradicionais (no contexto desta dissertação entendem-se como tradicionais as argamassas cuja

composição não é pré-doseada em fábrica). Quatro destas não tiveram qualquer incorporação de

agregados leves, de forma a servir de controlo.

As argamassas tradicionais formuladas em laboratório têm como único ligante o cimento, e como

agregados uma selecção de de cargas leves sob a forma de aerogel de sílica (AG), argila expandida

(AE) e granulado de cortiça expandida (GC), excepto as argamassas de controlo, que contêm areia

como agregado. Além de três argamassas com uma proporção de 100% de cada tipo de agregado

(CTrad

AG, DTrad

AE e ETrad

GC) foram produzidas duas em que estes foram combinados – uma argamassa

com 60% de aerogel e 40% de argila expandida (ATrad

AG+AE), e uma argamassa com 60% de aerogel e

40% de granulado de cortiça (BTrad

AG+GC). O traço volumétrico utilizado para todas as argamassas foi

de 1:4, por ser o recomendado pelo LNEC (1968), citado por Gomes et al (2005), para a camada de

base de um revestimento tradicional de base cimentícia.

As curvas granulométricas utilizadas para os agregados foram a curva granulométrica da “areia

lavada 0/2 Mesquita” (designada simplificadamente por “curva Mesquita”), no caso da areia, e a curva

própria do material, no caso dos agregados de cortiça e argila expandida (designada por “curva 2”).

30

Esta corresponde à distribuição granulométrica do material fornecido, o que permite aproveitar o

máximo de material sem o desperdiçar. No caso do aerogel, este é impossível de separar em

fracções granulométricas, já que este é demasiado frágil e o tamanho dos grânulos é muito

homogéneo.

A percentagem de substituição de agregados, granulometria e adjuvantes utilizados nas argamassas

tradicionais encontra-se na tabela 3.1. No anexo confidencial A.3.1 encontra-se a composição das

argamassas tradicionais produzidas, especificando-se a granulometria, relação a/c e utilização ou não

de adjuvantes.

Tabela 3.1 – Composição das argamassas tradicionais

Argamassas tradicionais

Agreg. isolante / % substituição (em volume)

Granulometria Adições /

adjuvantes

ATrad

AG+AE 60% aerogel + 40% argila

expandida Curva 2 Sim

BTrad

AG+GC 60% aerogel

+ 40% granulado de cortiça Curva 2 Sim

CTrad

AG 100% aerogel Curva 2 Sim

DTrad

AE 100% argila expandida Curva 2 Sim

ETrad

GC 100% granulado de cortiça Curva 2 Sim

Fcontrolo

100% areia Mesquita Sim

GRef

100% areia Mesquita Não

Hcontrolo

100% areia Curva 2 Não

Icontrolo

100% areia Curva 2 Sim

Quanto às argamassas industriais, foi produzida uma com incorporação de granulado de cortiça

(JInd

GC) e outra com incorporação de EPS (KInd

EPS).

Para cada argamassa, produziram-se 2 provetes cilíndricos com diâmetro de 28,5 mm e espessura

de 40mm, 2 provetes cilíndricos de 99,5 mm e espessura de 40 mm, e 3 provetes prismáticos de

40x400x160 mm (figuras 3.1 a 3.3). Os provetes cilíndricos foram analisados pelo ITeCons à

absorção sonora, enquanto os provetes prismáticos normalizados foram ensaiados no DECivil do IST.

Todos foram curados, dentro de sacos de polietileno, em câmara condicionada a uma temperatura de

20°C ± 2°C e humidade relativa de 65% ± 5%. A desmoldagem foi feita aos 7 dias, devido à baixa

resistência mecânica das argamassas em estudo, e analisadas aos 28 dias de idade.

As argamassas foram produzidas em quatro fases distintas: numa primeira produção as argamassas

tradicionais e industriais sob a forma de provetes cilíndricos, e numa segunda as mesmas

argamassas sob a forma de provetes prismáticos. Posteriormente, de forma a obter mais dados para

comparação, decidiu-se efectuar uma terceira produção, formada por provetes cilíndricos de quatro

argamassas de areia (uma das quais produzida anteriormente, a argamassa Fcontrolo

) e uma quarta

produção, de provetes prismáticos destas mesmas argamassas.

31

Figura 3.1 – Molde com 2 provetes cilíndricos de diâmetro 99,5 mm e

espessura 40 mm

Figura 3.2 – Molde de 4 provetes cilíndricos de diâmetro 28,5 mm e

espessura 40 mm

Figura 3.3 – Molde de 3 provetes

prismáticos de 160x40x40 mm

Tendo em conta que a curva granulométrica apresentada pelos agregados leves (granulado de

cortiça e argila expandida) é diferente da curva da argamassa de referência, foi produzida

inicialmente uma argamassa de controlo (Fcontrolo

) para avaliar a influência da curva granulométrica

nas propriedades das argamassas. No entanto, para analisar isoladamente o efeito da granulometria

e dos adjuvantes, repetiu-se a produção da argamassa Fcontrolo

e produziram-se mais duas

argamassas de controlo (uma correspondente a cada curva granulométrica, HControlo

e IControlo

) em que

se adicionou o mesmo tipo de adições para assim avaliar a influência destas nas argamassas

(independentemente dos agregados), bem como uma argamassa de referência (GRef

) de curva

Mesquita, sem qualquer adição de adjuvantes. Em resumo, têm-se as seguintes argamassas,

divididas de acordo com as respectivas produções:

1ª produção (provetes cilíndricos): argamassas ATrad

AG+AE, BTrad

AG+GC, CTrad

AG, DTrad

AE, ETrad

GC,

Fcontrolo

, JInd

GC, e KInd

EPS;

2ª produção (provetes prismáticos): argamassas ATrad

AG+AE, BTrad

AG+GC, CTrad

AG, DTrad

AE, ETrad

GC,

Fcontrolo

, JInd

GC, e KInd

EPS;

3ª produção (provetes cilíndricos): argamassas Fcontrolo

, GRef

, Hcontrolo

, e Icontrolo

;

4ª produção (provetes prismáticos): argamassas Fcontrolo

, GRef

, Hcontrolo

, e Icontrolo

.

Paralelamente à produção das argamassas realizaram-se ensaios de consistência por espalhamento

e de massa volúmica. No estado endurecido, foram realizados ensaios para determinação da

absorção sonora, porosidade e massa volúmica aparente, permeabilidade e resistividade ao fluxo de

ar, velocidade de propagação de ondas ultra-sónicas, módulo de elasticidade dinâmico, módulo de

torção, coeficiente de Poisson, resistência à compressão e comprimento térmico/viscoso. O ensaio

para determinação do coeficiente de absorção sonora em função da frequência foi realizado pelo

método do tubo de impedância, no ITeCons.

3.3. Caracterização dos materiais constituintes das argamassas

3.3.1. Constituintes das argamassas tradicionais

3.3.1.1. Areia

Para a produção da argamassa com areia utilizou-se areia lavada Mesquita com dimensão 0/2mm.

32

A areia foi peneirada de forma a obter seis fracções de diâmetros compreendidas entre os 0,063 mm

e os 2 mm. Foram adoptadas adoptadas a curva granulométrica da “areia lavada 0/2 Mesquita”,

utilizando estas seis fracções granulométricas, e a “curva 2”, semelhante à curva apresentada pelos

agregados leves (granulado de cortiça e argila expandida), para as quais se utilizaram agregados

leves com granulometrias de fracções [0,5 a 1 mm] e [1 a 2 mm], tal como indicado na tabela 3.2.

Determinou-se também a sua baridade (procedimento adaptado de NP EN 1097-3, IPQ 2002).

Tabela 3.2 – Distribuição granulométrica das curvas utilizadas (% de volume)

Designação < 0,063

mm 0,063 a

0,125 mm 0,125 a

0,250 mm 0,250 a

0,500 mm 0,500 a

1,000 mm 1,000 a

2,000 mm

Areia lavada 0/2 Mesquita

0,50 0,50 17,00 59,00 22,00 1,00

Curva 2 - - - - 17,75 82,25

3.3.1.2. Cimento

Na produção de todas as argamassas tradicionais foi utilizado cimento Portland do tipo CEM II B/L,

da classe 32,5N, uma vez que este é o mais comum na preparação de argamassas de revestimento

em Portugal.

3.3.1.3. Agregados leves

Os agregados utilizados em substituição da areia foram a argila expandida, granulado de cortiça

expandida e aerogel de sílica hidrofóbico (figuras 3.4 a 3.6).

Figura 3.4 – Agregados de argila expandida

Figura 3.5 – Agregados de granulado de cortiça

Os agregados foram peneirados (figura 3.7) de forma a obter fracções granulométricas [0,5 a 1 mm] e

[1 a 2 mm], produzindo-se assim argamassas com a “curva 2”, característica destes materiais. A

argila expandida foi deixada a secar antes da peneiração durante um período mínimo de 24 horas, a

uma temperatura constante de 100 ºC. Realizou-se um ensaio de baridade pelo mesmo processo

utilizado para a areia e o cimento. Quanto ao aerogel, este nao segue nenhuma curva granulométrica

específica, devido à fragilidade dos agregados e à sua proporção homogénea, pelo que não foi

necessário peneirar este material.

33

Figura 3.6 – Agregados de aerogel

Figura 3.7 – Peneiração dos agregados

Os resultados médios do ensaio de baridade dos vários materiais presentes nas argamassas

tradicionais, bem como dos produtos em pó constituintes das argamassas industriais, apresentam-se

na tabela 3.3. O ensaio foi repetido 3 vezes para cada material, não tendo havido compactação

durante o processo.

Tabela 3.3 – Baridade média dos agregados constituintes das argamassas tradicionais

Agregados Baridade média

(kg/m3)

Areia 1334

Granulado de cortiça expandida

52

Argila expandida 431

Aerogel hidrofóbico comercial

63

3.3.1.4. Adjuvantes

Foram utilizados três adjuvantes distintos nas argamassas tradicionais (figuras 3.8 a 3.10) –

tensioactivos, éter de celulose e resina líquida. Os tensioactivos têm a função de introduzir ar na

mistura e facilitar a mistura do aerogel com a água de amassadura, enquanto a resina líquida e o éter

de celulose evitam a segregação dos agregados e melhoram a trabalhabilidade e resistência das

argamassas.

Figura 3.8 – Tensioactivos em pó

Figura 3.9 – Éter de celulose em pó

Figura 3.10 – Resina líquida com água

34

3.3.2. Argamassas industriais

Foram produzidas duas argamassas industriais pré-doseadas, uma com agregados de EPS e outra

com granulado de cortiça. Note-se que os fabricantes das argamassas industriais não indicam as

baridades dos respectivos agregados.

Na tabela 3.4 encontra-se a constituição destas argamassas, bem como a percentagem de

substituição de agregados, tipo de aplicação recomendada e adições acrescentadas pelos

respectivos fabricantes.

Tabela 3.4 – Constituintes das argamassas industriais pré-doseadas produzidas em laboratório

Argamassa Ligante

% de substituição

(em volume)

Dimensão dos

agregados (mm)

Outros agregados

Quantidade de água por saco

(L/kg)

Adições / adjuvantes

JInd

GC Cal

hidráulica natural

Cortiça (si) ≤ 3 Terra

diatomácea/ argila

0,55

Aditivos naturais; fibras de

polipropileno; introdutores

de ar

KInd

EPS

Cal/ cimento branco e ligantes

sintéticos

70-80% EPS

1,5 a 2 Areia

(calcária e siliciosa)

0,7 Não

especificados

Legenda: si – sem informação em relação à percentagem de adição

3.4. Produção das argamassas

Como mencionado, produziram-se nove argamassas tradicionais. Na produção das argamassas com

agregados de areia a relação a/c foi obtida através de um processo de tentativa e erro, com

referência aos requisitos de consistência padronizados presentes na norma EN 1015-3 (CEN, 1998).

Quanto às argamassas com substituição de agregados, não foi possível verificar os requisitos desta

norma. Este trabalho foi realizado no âmbito de um projecto que, à data de produção das primeiras

argamassas, encontrava-se ainda numa fase de optimização. Por isso, a relação a/c e as proporções

de adjuvantes a utilizar foram obtidas por experimentação, apenas com o objectivo de se obterem

argamassas com um aspecto aceitável, mas que não correspondem às proporções óptimas. As

argamassas de aerogel, em particular, foram produzidas com uma quantidade extremamente elevada

de tensioactivos, já que sem estes não era possível misturar o aerogel, a água e o cimento numa

pasta, o que por sua vez influencia também a quantidade de água a acrescentar à mistura. Para

serem comparáveis, utilizou-se a mesma quantidade de adjuvantes em todas as argamassas e

também o mesmo método de mistura. Pelo mesmo motivo, as relações a/c utilizadas na primeira

produção foram também mantidas para todas as outras produções, ainda que estas não sejam

necessariamente as mais adequadas. Os resultados obtidos para a consistência por espalhamento,

35

por exemplo, não cumprem os requisitos da norma, já que o seu comportamento é muito variável

(muito fluidas imediatamente a seguir à produção e muito secas apenas alguns minutos depois).

3.4.1. Provetes

Para cada argamassa foram ensaiados 7 provetes: 2 provetes cilíndricos com diâmetro de 28,5mm e

espessura de 40mm, 2 provetes cilíndricos de 99,5 mm e espessura de 40 mm, e 3 provetes

prismáticos de 40x40x160 mm, cuja produção é descrita em seguida.

i. Provetes cilíndricos

Produziram-se dois provetes com diâmetro de 28,5mm e dois provetes com diâmetro de 99,5mm

(figuras 3.11 a 3.13), com o objectivo principal de serem analisados à absorção sonora. Os moldes

são formados por vários compartimentos com estes diâmetros. A produção dos provetes seguiu esta

sequência:

montagem do molde e limpeza de toda a sua superfície;

aplicação de óleo descofrante;

aplicação de uma primeira camada de argamassa em cada compartimento, até uma altura

correspondente a metade da sua capacidade;

compactação da primeira camada através de 25 pancadas de um pilão metálico normalizado

(Ø 12 mm para o molde maior e Ø 4 mm para o molde de diâmetro mais reduzido) destinado

para este efeito;

aplicação de uma segunda camada de argamassa em cada compartimento, até esta encher

completamente o molde;

compactação da segunda camada através de 25 pancadas do pilão metálico e através de 4

choques com compactador mecânico;

remoção da argamassa em excesso e alisamento da superfície do molde com o auxílio de

uma colher de pedreiro;

colocação de cada molde, dentro de um saco de polietileno, na câmara de cura durante 7

dias;

após o sétimo dia, desmoldagem dos provetes, deixando-os na câmara de cura até

perfazerem 28 dias.

36

Figura 3.11 – Esquematização dos provetes cilíndricos

Figura 3.12 – Moldagem de provetes cilíndricos de diâmetro 99,5 mm e espessura 40 mm

Figura 3.13 – Moldagem de provetes cilíndricos de diâmetro 28,5 mm e espessura 40 mm

ii. Provetes prismáticos

Os moldes normalizados são constituídos por 3 cofragens prismáticas de dimensões 160x40x40 mm3

(figura 3.16) em conformidade com a norma NP EN 196-1 (IPQ, 2006). Para a produção dos provetes

seguiu-se o seguinte procedimento:

montagem do molde e limpeza de toda a sua superfície;

aplicação de óleo descofrante;

aplicação de uma primeira camada de argamassa em cada compartimento, até uma altura

correspondente a metade da sua capacidade;

compactação da primeira camada através de 25 pancadas de um pilão de Ø 12 mm;

aplicação de uma segunda camada de argamassa em cada compartimento, até esta encher

completamente o molde;

compactação da segunda camada através de 25 pancadas do pilão metálico (figura 3.14);

nova compactação através de um compactador mecânico, submetendo o molde a 4 choques

(figura 3.15);

remoção da argamassa em excesso e alisamento da superfície do molde com o auxílio de

uma colher de pedreiro;

37

colocação de cada molde, dentro de um saco de polietileno, na câmara de cura durante 7

dias;

após o sétimo dia, desmoldagem dos provetes, deixando-os na câmara de cura até

perfazerem os 14 e os 28 dias.

Figura 3.14 – Compactação das argamassas com

pilão metálico

Figura 3.15 – Compactação mecânica das

argamassas

Figura 3.16 – Esquematização dos provetes prismáticos

3.5. Ensaios realizados no estado fresco

3.5.1. Consistência por espalhamento

A consistência da argamassa no estado fresco, avaliada com base na norma EN 1015-3 (CEN, 1999),

tem o objectivo de avaliar a fluidez e a quantidade de água presente na mistura, podendo deste modo

estimar-se a quantidade de água a adicionar de modo a que esta atinja a consistência pretendida. A

consistência é medida através do diâmetro médio que a argamassa apresenta após ter sido

desmoldada e submetida a um certo número de choques verticais.

Para o ensaio foi necessária a utilização de uma mesa de espalhamento, molde troncocónico, pilão

de compactação, espátula e uma craveira com precisão de 1 mm para a medição dos diâmetros.

Realizaram-se os seguintes passos (adaptado de EN 1015-3 (CEN, 1999)):

38

humedecimento da mesa de espalhamento e do interior do molde troncocónico com um pano

húmido;

colocação do molde no centro da mesa de espalhamento;

introdução da argamassa em duas camadas, compactando cada camada através de 10

pancadas verticais com o pilão, de forma a assegurar um enchimento uniforme do molde

(figuras 3.17 e 3.18);

Figura 3.17 – Colocação da argamassa no molde troncocónico

Figura 3.18 – Compactação da argamassa com o pilão

rasamento do excesso de argamassa do topo do molde e limpeza da mesa de espalhamento,

em especial qualquer vestígio de água junto à base do molde;

após cerca de 15 segundos, remoção do molde na vertical e aplicação de 15 pancadas na

mesa, com a frequência de uma pancada por segundo, fazendo a argamassa espalhar-se

pela mesa (figura 3.19);

medição do diâmetro de espalhamento da argamassa em duas direcções perpendiculares

(figura 3.20).

Figura 3.19 – Compactação da argamassa através de 15

pancadas da mesa de espalhamento

Figura 3.20 – Medição do diâmetro de espalhamento

Os resultados do ensaio são obtidos pela média de duas medições, em milímetros, de quaisquer

duas direcções perpendiculares do espalhamento. Para as argamassas industriais seguiu-se o valor

médio do intervalo da quantidade de água indicada pelo fabricante. Assim, sabendo a quantidade de

água de cada amassadura, foi possível calcular a relação água/cimento.

Quanto às argamassas tradicionais, a relação a/c foi determinada por tentativa e erro através da

relação entre a consistência por espalhamento e a massa volúmica no estado fresco, segundo os

39

limites da norma EN 1015-2 (CEN, 1998), conforme apresentado na tabela 3.5. Note-se que estes

limites só se aplicam às argamassas que não têm adjuvantes na sua constituição, pois estes alteram

significativamente a sua consistência. Por este motivo, no caso dos provetes cilíndricos só se

obtiveram valores para as argamassas que contêm aerogel, já que as outras, devido à introdução de

adições, não apresentavam condições para se realizarem estes ensaios, pois formavam uma mistura

com muita espuma (Figura 3.21) e só passado algum tempo em repouso é que apresentavam alguma

consistência, chegando em alguns casos a apresentar um aspecto demasiado seco (figura 3.22) se o

tempo de espera ideal fosse excedido, o que tornava o ensaio de espalhamento muito dependente do

tempo de espera entre fim da mistura e início do ensaio.

Tabela 3.5 – Relação entre a massa volúmica e o espalhamento segundo a EN 1015-2 (CEN, 1998)

Massa volúmica (kg/m3) Espalhamento (mm)

>1200 175 ± 10

> 600 a <1200 160 ± 10

> 600 a <300 140 ± 10

<300 120 ± 10

Figura 3.21 – Argamassa de aerogel durante a

fase de mistura com formação de “espuma”

Figura 3.22 – Retracção de argamassa com

tensioactivos

3.5.2. Massa volúmica aparente

O ensaio para a determinação da massa volúmica aparente foi realizado de acordo com a norma EN

1015-6 (CEN, 1998), podendo esta ser calculada pelo quociente entre a massa da argamassa em

estado fresco e o volume por ela ocupado. Foram utilizados um recipiente cilíndrico com 1 litro de

volume (figura 3.25), uma colher de pedreiro, uma balança e uma espátula. O procedimento

(adoptado de EN 1015-6 (CEN, 1998)) cumprido neste ensaio foi o seguinte:

pesagem do recipiente cilíndrico de 1L, obtendo m1;

enchimento do recipiente com a argamassa até metade da sua capacidade;

compactação da argamassa através da queda sucessiva, um total de 4 vezes, do recipiente;

enchimento do resto do recipiente com a argamassa e repetição da compactação;

rasamento do excesso da argamassa da superfície do recipiente;

pesagem do recipiente com a argamassa para obter m2 (figura 3.26).

40

Figura 3.23 – Enchimento do recipiente com a

argamassa

Figura 3.24 – Pesagem do recipiente contendo a

argamassa

A massa volúmica pode ser calculada pela equação 3.1:

𝑀𝑉 =𝑚2 − 𝑚1

𝑉 (3.1)

em que:

MV – massa volúmica aparente da argamassa no estado fresco (kg/m3)

m2 – massa do recipiente com argamassa (kg)

m1 – massa do recipiente (kg)

V – volume do recipiente (1L) (m3)

3.6. Ensaios realizados no estado endurecido

3.6.1. Absorção sonora

Uma vez que este ensaio requer equipamento especializado, os provetes utilizados foram analisados

no Laboratório do Instituto de Investigação e Desenvolvimento Tecnológico em Ciências da

Construção (ITeCons), de Coimbra.

O ensaio baseia-se no método do tubo de impedância com dois microfones, recorrendo a uma função

de transferência. Foi seguida a norma EN ISO 10534-2 (2001), recorrendo aos provetes cilíndricos. O

tubo utilizado é do tipo BK 4206, ligado a um sistema de aquisição BK Pulse e software Pulse

Material Testing Program Type 7758, e dois microfones do tipo BK 2670 (figuras 3.25 e 3.26).

Cada provete foi colocado na extremidade de um tubo de impedância. Um altifalante foi usado para

produzir uma onda estacionária dentro do tubo, a qual foi reflectida pelo provete e captada por dois

microfones colocados em posições diferentes. O ensaio é repetido para diferentes frequências de

onda (de 100 a 6300 Hz) e diâmetros do tubo (29 mm e 100 mm). O facto de se usarem dois

41

microfones permite obter uma função de pressão em função do tempo e deslocamento da onda; pode

por isso recorrer-se a uma transformada de Fourier para obter a absorção sonora em função da

frequência.

Figura 3.25 – Esquema de tubo de impedância utilizado para obtenção do coeficiente de absorção

sonora [W5]

Figura 3.26 – Exemplo de ensaio de tubo de impedância para obtenção do coeficiente de absorção

sonora [W6]

3.6.2. Porosidade aberta e massa volúmica aparente

Para estes ensaios, que têm como objectivo a determinação da porosidade e massa volúmica

aparentes, foram adoptados dois métodos: através da submersão num tubo de ensaio (figura 3.29) e

através de pesagem hidrostática depois de aplicação de vácuo com um exsicador. A utilização de

dois métodos distintos explica-se pelo facto de que alguns dos provetes, sendo constituídos por

argamassas leves, não ficariam inteiramente submersos durante o ensaio convencional (com recurso

ao exsicador), e não seria por isso possível realizar a sua pesagem hidrostática, sendo necessário

por isso recorrer a um método alternativo (figura 3.27).

Figura 3.27 – Ensaio de porosidade através de tubos de ensaio

O primeiro método consiste na medição da porosidade recorrendo a um tubo de ensaio e a

fragmentos não normalizados de cada argamassa em estudo. De forma a manter as amostras

debaixo de água, recorreu-se a um suporte de aço inoxidável (figura 3.28), utilizando-se também uma

rolha de cortiça para evitar que a água presente no tubo evaporasse durante o ensaio, o que

provocaria variações erróneas de volume. Previamente ao ensaio mantiveram-se as amostras numa

estufa a uma temperatura de 100 ± 5 °C durante 24 horas. O nível da água foi medido antes e depois

42

da imersão dos provetes, sendo a porosidade calculada através da diferença de volume em relação

ao volume inicial deslocado pela amostra. Para todas as argamassas estudadas através deste

método considerou-se aceitável um período de uma semana de repouso das amostras nos tubos até

o nível da água deixar de variar e se poder terminar o ensaio.

É preciso realçar que este processo não força a passagem de água para o interior dos provetes,

como acontece através do método alternativo com o exsicador, sendo que este processo ocorre, nos

tubos, a baixa pressão. Assim, é de esperar que a água não penetre completamente nos poros e

estes permaneçam parcialmente preenchidos por ar durante o ensaio, fornecendo resultados menos

fiáveis. Por outro lado, a escala pouco exacta dos tubos dificulta a medição dos valores do volume, o

que diminui ainda mais a fiabilidade deste método de ensaio.

Tal como com o ensaio com exsicador, apenas se consegue medir a porosidade aberta das

argamassas e não a sua porosidade total, já que os poros por onde penetra a água durante o ensaio

podem não estar ligados aos restantes poros do material.

O procedimento adoptado foi o seguinte:

enchimento do tubo de ensaio com água;

colocação do suporte dentro do tubo e medição do volume de água, que será depois

descontado ao volume inicial deslocado pela amostra;

pesagem da amostra seca, obtendo-se mseco.

colocação da amostra dentro do tubo, seguida do suporte e da rolha de cortiça, garantindo

que a amostra permanece debaixo de água (figura 3.29);

registo do volume inicial da amostra (Vi), o que corresponde ao volume da mesma sem que

esta esteja ainda impregnada de água;

verificação periódica do volume de água no tubo; o ensaio termina quando este deixar de

variar, registando-se este valor final do volume (Vf);

Figura 3.28 – Suportes de aço inoxidável

Figura 3.29 – Colocação da amostra no tubo

Com estes valores podem, então, calcular-se a porosidade aberta e massa volúmica aparente através

das equações 3.2 e 3.3:

43

𝜎 =

𝑉𝑖 − 𝑉𝑓

𝑉𝑖

× 100 (3.2)

𝑀𝑉 =𝑚𝑠𝑒𝑐𝑜

𝑉𝑖

× 1000 (3.3)

Em que:

σ – porosidade aberta (%);

MV – massa volúmica aparente (kg/m3);

Vf – volume final da amostra;

Vi – volume inicial da amostra;

mseco – massa do provete seco (g).

Paralelamente, determinaram-se os mesmos valores recorrendo a uma pesagem hidrostática depois

de submer os provetes ao vácuo com o exsicador e os provetes prismáticos de 160x40x40 mm, mais

especificamente as metades resultantes do ensaio de resistência à tracção por flexão, bem como os

cilindros de diâmetro 28,5 mm, após estes terem sido ensaiados para a absorção acústica. Note-se

que só alguns dos provetes, nomeadamente os de argamassas com areia ou argila na sua

constituição, puderam ser ensaiados através deste método, pois todos os outros flutuam na água, o

que tornou impossível realizar a pesagem hidrostática, como foi referido. Os provetes foram deixados

na estufa a uma temperatura de 100 ± 5 °C durante 24 horas. Findo este período, adopta-se o

seguinte procedimento, adaptado de RILEM/PEM25 (RILEM 1980), método usado para pedras,

cerâmicos e argamassas:

pesagem dos provetes (para determinar a massa volúmica pelo processo descrito na norma

EN 1015-10 (CEN, 1999), explicado mais à frente);

colocação dos provetes num exsicador com gel de sílica durante uma hora, de forma a

arrefecerem sem ganho de humidade (figura 3.30);

retirada dos provetes do exsicador e pesagem dos mesmos, obtendo-se o valor da sua

massa seca, mseco.

colocação dos provetes, novamente, no exsicador (figura 3.31), estando este agora ligado a

uma bomba de vácuo, a uma pressão de 20 mmHg, durante 24 horas. A diminuição gradual

da pressão no interior do exsicador leva a uma extracção do ar no seu interior. Para este

processo é necessário um isolamento adequado na tampa do exsicador, pelo que se aplica

uma camada de vaselina nesta ligação;

introdução de água no exsicador, após ter sido retirado o ar, e mantendo o vácuo no interior,

através de uma válvula ligada ao exterior, até os provetes ficarem completamente submersos.

Este processo dura um mínimo de 15 minutos, tendo o cuidado de não deixar a água atingir o

nível da válvula ligada à bomba;

44

após 24 horas de imersão dos provetes, fim do funcionamento da bomba e abertura da

torneira de água, deixando os provetes imersos durante mais 24 horas;

extracção dos provetes do exsicador e pesagem num suporte imerso (figura 3.32), suspenso

numa balança de precisão 0,001g, para obter a massa de imersão, mimerso;

limpeza dos provetes com um pano absorvente de forma a retirar a água em excesso, e

pesagem para obter a massa saturada, msaturado.

Figura 3.30 – Gel de sílica

Figura 3.31 – Colocação das

amostras no exsicador

Figura 3.32 – Balança para

pesagem hidrostática

Com estes valores podem ser, então, calculados os valores da porosidade aberta (σ) e massa

volúmica aparente (MV), respectivamente, através das equações 3.4 e 3.5:

𝜎 =𝑚𝑠𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑑𝑜 − 𝑚𝑠𝑒𝑐𝑜

𝑚𝑠𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑑𝑜 − 𝑚𝑖𝑚𝑒𝑟𝑠𝑜

× 100 (3.4)

𝑀𝑉 =𝑚𝑠𝑒𝑐𝑜

𝑚𝑠𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑑𝑜 − 𝑚𝑖𝑚𝑒𝑟𝑠𝑜

× 1000 (3.5)

Em que:

σ – porosidade aberta (%);


msaturado – massa do provete saturado (g);

mseco – massa do provete seco (g);

mimerso – massa do provete imerso (g).

A massa volúmica foi também determinada pelo princípio geométrico, de acordo com a norma EN

1015-10 (CEN, 1999), cujo procedimento se explica em seguida:

medição das dimensões reais de cada provete com uma craveira, uma vez que estes

apresentam quase sempre algum esfarelamento; a largura e a espessura são medidas 3

vezes, considerando-se que o valor final é a média destas 3 medições;

após secagem dos provetes, pesagem dos mesmos numa balança com precisão de 0,01g.

45

Após se medirem os provetes, o seu volume pode ser calculado multiplicando as dimensões obtidas,

como descrito na equação 3.6:

V = c × l × e (3.6)

Em que:

V – volume dos provetes (m3);

c – comprimento médio dos provetes (m);

l – largura média dos provetes (m);

e – espessura média dos provetes (m).

Com o valor do volume e da massa, pode então calcular-se a massa volúmica, através da equação

3.7:

MV =m

V (3.7)

Onde:

MV – massa volúmica (kg/m3);

m – massa dos provetes (kg);

V – volume dos provetes (m3).

Paralelamente à realização desta dissertação, fez-se um estudo de porosimetria das argamassas em

estudo na Universidade Nova de Lisboa, permitindo medir a porosidade aberta e volume de poros. Os

resultados encontram-se no anexo A.4.8.

3.6.3. Permeabilidade ao gás e resistividade ao fluxo de ar

A resistividade ao fluxo de ar é um dos parâmetros mais importantes para caracterizar o

comportamento acústico de um material. É definida como a razão entre o diferencial de pressões de

uma amostra e a velocidade do ar que nele circula (Allard, 1993).

A permeabilidade ao gás e a resistividade ao fluxo de ar foram determinadas com recurso a um

permeâmetro PMI GP-M100A e ao software associado (Capwin) no Laboratório de Mineralogia e

Petrologia do Instituto Superior Técnico (LAMPIST) (figura 3.36). Este equipamento permite obter,

através da penetração de nitrogénio gasoso, a permeabilidade de materiais sólidos porosos, pelo que

esta grandeza foi também ensaiada. Quanto à resistividade, foi calculada através dos valores

determinados em cada ensaio das pressões, caudais e viscosidade do gás que atravessa o material.

46

O equipamento exige o uso de provetes cilíndricos para este ensaio. O teste baseia-se na medição

do diferencial de pressões nas duas extremidades do provete, quando este é submetido à passagem

de um volume conhecido de um gás através dele (neste caso, nitrogénio). Ensaiaram-se os provetes

cilíndricos da 1ª e 3ª produções (após terem sido reduzidos às dimensões apropriadas – diâmetro de

4,5 cm e espessura de 2 cm) já que estes foram os provetes ensaiados à absorção acústica. O

procedimento adoptado foi o seguinte:

colocação dos provetes cilíndricos, de espessura entre 1 a 2 cm e diâmetro de 4,45 a 4,50

cm, no suporte do permeâmetro (figuras 3.33 e 3.34);

fecho do suporte e colocação de peça metálica com uma abertura de diâmetro conhecido,

através do qual o gás penetra no provete (figura 3.35);

Figura 3.33 – Suporte com

ranhuras de escoamento de gás

Figura 3.34 – Colocação do

provete no suporte

Figura 3.35 – Fecho do suporte e

ligação à mangueira de gás

ligação da mangueira do gás (nitrogénio) ao suporte do provete (figura 3.37);

início do ensaio através do software associado ao permeâmetro, sendo a pressão e o caudal

ao longo do ensaio controlados automaticamente pelo mesmo.

Figura 3.36 – Permeâmetro PMI GP-

M100A

Figura 3.37 – Mangueira de gás

(nitrogénio) do permeâmetro

A permeabilidade é medida directamente pelo permeâmetro, sendo expressas em Darcys (d). A

resistividade pode ser obtida em função da viscosidade do gás, neste caso o nitrogénio, e a

permeabilidade, através da equação 3.8 (método 1):

47

𝑟 =𝜇

δ (3.8)

Em que:

μ – viscosidade do gás (N.s/m

2);

δ – permeabilidade ao ar (m2).

A resistência do fluxo de ar R, resistência específica ao fluxo de ar Rs, e a resistividade ao fluxo de ar

r podem também ser obtidas pelas equações 3.9 a 3.11 (Vigran, 2008) – método 2:

𝑅 =

𝛥𝑃

𝑞𝑣

(3.9)

𝑅𝑠 = 𝑅 × 𝑆

(3.10)

𝑟 =

𝑅𝑠

𝑑

(3.11)

Onde:

R – resistência ao fluxo de ar (N.s/m

5);

ΔP – diferença de pressões entre as duas faces do provete (Pa);

qv – velocidade do fluxo de ar que circula no provete (m3/s);

Rs – resistência específica ao fluxo de ar (N.s/m

3);

S – área do provete (m2);

r – resistividade ao fluxo de ar (N.s/m

4, ou kPa

.s/m

2) ;

d – espessura do provete na direcção do fluxo de ar (m).

Para um provete pode então ser obtida o valor de r. Note-se que a pressão e o caudal de gás

aplicado variam ao longo do ensaio, considerando-se para efeitos de cálculo a pressão e o caudal

médios registados.

3.6.4. Velocidade de propagação de ondas ultra-sónicas

O ensaio foi realizado em provetes prismáticos com idade de 28 dias, seguindo a norma EN 12504-4

(CEN, 2004). Esta norma refere-se a betão, mas é aplicável também a argamassas. Foi utilizado o

equipamento da marca Proceq Pundit Lab+ (figura 3.38), com transdutores de frequência de 54 kHz

e 150 kHz (figuras 3.39 e 3.40), e pasta de dentes vulgar como material de contacto.

48

Figura 3.38 – Equipamento Pundit

Lab+

Figura 3.39 – Transdutores de 54

kHz

Figura 3.40 – Transdutores de

150 kHz

De acordo com a norma, o ensaio pode ser realizado pelo método directo, semi-directo e indirecto; foi

apenas utilizado o método directo, em que os transdutores são aplicados em faces opostas da

amostra a ensaiar. O procedimento adoptado é apresentado em seguida (adaptado de EN 12504-4

(CEN, 2004)):

antes do ensaio, calibrar o aparelho com uma barra de calibração própria para este efeito,

com um tempo de propagação conhecido (25μs). Faz-se coincidir este valor com aquele que

é mostrado pelo aparelho;

aplicação de material de contacto (neste caso, pasta de dentes) nos transdutores, e

posicionamento destes em cada extremidade do provete a ensaiar, assegurando o contacto

completo entre os transdutores e o provete (figura 3.41);

registo de 3 medições do tempo de propagação das ondas (μs) para cada provete (figura

3.42);

no final de cada ensaio, limpeza da pasta de dentes em excesso nos provetes e nos

transdutores.

Figura 3.41 – Aplicação de material de contacto

(pasta de dentes)

Figura 3.42 – Medição do tempo de

propagação das ondas

O tempo de propagação das ondas de cada provete corresponde à média das 3 medições. Com este

valor, calculou-se a velocidade de propagação das ondas ultra-sónicas nos provetes através da

equação 3.12:

𝑉 =𝐿

𝑇 (3.12)

Em que:

49

V – velocidade de propagação das ondas (m/s);

L – comprimento do provete (mm);

T – tempo de propagação das ondas (μs).

3.6.5. Módulo de elasticidade dinâmico, módulo de torção e coeficiente de

Poisson

O módulo de elasticidade dinâmico foi obtido de acordo com o especificado na norma ASTM E1876-

01 (ASTM, 2006). Este ensaio baseia-se na leitura da frequência de ressonância do modo de

vibração à flexão e à torção; foi utilizado o equipamento GrindoSonic MK5 “Industrial” (figura 3.43),

composto por um sensor e um sistema electrónico que captam as vibrações introduzidas pelo choque

de uma baqueta de peso normalizado.

Ensaiaram-se os provetes prismáticos rectangulares e os provetes cilíndricos de 99,5 mm de

diâmetro, tendo sido ensaiados aos 28 dias.

O procedimento seguido para a obtenção da frequência de ressonância do modo de vibração à flexão

nos provetes prismáticos foi o seguinte (adaptado de E1876-01 (ASTM, 2006) e do manual de

instruções do aparelho):

apoiar o provete nos pontos nodais fundamentais, a uma distância 0,224L de cada extremo

(sendo L o comprimento do provete);

pôr o sensor em contacto com o provete numa das faces laterais (figura 3.44), alinhado com

o suporte;

atingir o provete com a baqueta no centro da face superior do provete e registar o resultado.

O teste é repetido até se obterem 5 leituras consecutivas que não distem mais de 1% umas das

outras. O valor da frequência de ressonância é a média destas 5 medidas.

Para a obtenção da frequência de ressonância do modo de vibração à torção, utilizou-se o seguinte

procedimento (adaptado de E1876-01 (ASTM, 2006) e do manual de instruções do aparelho):

apoiar o provete ao longo do seu comprimento e atravessado transversalmente sobre os

suportes;

pôr o sensor em contacto com o provete na face superior (figura 3.45), alinhado com o

suporte, aproximadamente a uma distância de 0,25L da extremidade do provete;

atingir o provete com a baqueta na face superior, sobre os pontos nodais de flexão e junto à

aresta do provete, e registar o resultado.

50

Figura 3.43 – Equipamento

GrindoSonic MK5

Figura 3.44 – Ensaio para obtenção

da frequência de vibração à flexão

Figura 3.45 – Ensaio para obtenção

da frequência de vibração à torção

O módulo de elasticidade dinâmico de uma peça rectangular, aplicável aos provetes em estudo, é

calculado pela equação 3.13 (ASTM, 2006):

𝐸𝑑 = 0,9465 ×𝑚𝑓𝑓

2

𝑏×

𝐿3

𝑡3× 𝑇1 (3.13)

Em que:

Ed – módulo de elasticidade dinâmico (Pa);

m – massa do provete (g);

b – largura do provete (m);

L – comprimento do provete (mm);

t – espessura do provete (mm);

ff – frequência fundamental de ressonância do modo de vibração à flexão (Hz);

T1 – factor correctivo para o modo de flexão fundamental que tem em conta a espessura finita do

provete e o coeficiente de Poisson. O factor T1 pode ser calculado pela equação 3.14:

𝑇1 = 1 + 6,585(1 + 0,0752𝜇 + 0,8109𝜇2) (

𝑡

𝐿)

2

− 0,868 (𝑡

𝐿)

4

− (8,340(1 + 0,2023𝜇 + 2,173𝜇2 (

𝑡𝐿

)4

1,000 + 6,338(1 + 0,1408𝜇 + 1,536𝜇2) (𝑡𝐿

)2)

(3.14)

Onde μ é o coeficiente de Poisson.

Como à partida não se sabe o valor do coeficiente de Poisson, este é obrigatoriamente um processo

iterativo. Partiu-se do método descrito na norma ASTM E1876-01, que consiste em calcular, em

primeiro lugar, o módulo de torção para o modo de vibração à torção (equação 3.15):

𝐺 =4𝐿𝑚𝑓𝑡

2

𝑏𝑡(

𝐵

1 + 𝐴) (3.15)

Onde:

51

G – módulo de torção (Pa)

ft – frequência fundamental de ressonância do modo de vibração à torção (Hz);

𝐵 =𝑏/𝑡 + 𝑡/𝑏

4 (𝑡𝑏

) − 2,52 (𝑡𝑏

)2

+ 0,21 (𝑡𝑏

)6

(3.16)

A – factor de correcção empírico dependente da relação largura/espessura, dado pela equação 3.17:

𝐴 =0,5062 − 0,8776 (

𝑏𝑡

) + 0,3504 (𝑏𝑡

)2

− 0,0078 (𝑏𝑡

)3

12,03 (𝑏𝑡

) + 9,892 (𝑏𝑡

)2 (3.17)

Obtido o módulo de torção G, pode calcular-se em seguida o módulo de elasticidade E através da

equação 3.13. Em seguida, calcula-se o coeficiente de Poisson através da equação 3.18:

𝜇 =𝐸𝑑

2𝐺− 1 (3.18)

Em que:

μ – coeficiente de Poisson;


G – módulo de torção (Pa).

Com este primeiro valor do coeficiente de Poisson, pode repetir-se o processo, calculando-se novos

valores de Ed, G e μ até se obterem valores com um erro menor que 2% para o coeficiente de

Poisson e, logicamente, para os módulos de elasticidade e de torção.

Quanto aos provetes cilíndricos, estes devem ter uma proporção diâmetro-espessura entre quatro e

vinte, sendo o cálculo do módulo de elasticidade, módulo de torção e coeficiente de Poisson

efectuado em função deste parâmetro. O procedimento para obter a frequência de ressonância à

flexão foi o seguinte, adaptado da mesma norma ASTM E1876-01 e do manual de instruções do

equipamento:

apoiar o provete, através de pequenos pedaços de plástico ou de espuma, num círculo nodal

cujo diâmetro se situa a 0,681R do centro, sendo R o raio do provete;

pôr o sensor em contacto com a face exterior do provete;

atingir o provete com a baqueta (figura 3.58) no centro da face superior do provete e registar

o resultado.

52

O teste é repetido até se obterem 3 leituras consecutivas que não distem mais de 1% umas das

outras. O valor da frequência de ressonância é a média destas 3 leituras. Na prática, já que estes

valores variam muito mais do que os obtidos com os provetes prismáticos, foi necessário em alguns

casos apoiar os provetes numa camada de esponja (figura 3.46).

Para a obtenção da frequência de ressonância do modo de vibração à torção, utilizou-se o seguinte

procedimento (ASTM, 2006):

apoiar o provete ao longo do seu diâmetro, de maneira a que estes apoios formem um ângulo

de 90º entre si, ou seja, ao longo das suas linhas nodais;

pôr o sensor em contacto com a face exterior do provete;

atingir o provete junto à extremidade da face superior (fig 3.47), de forma a que o ponto de

contacto forme um ângulo de 45º com o ponto onde está localizado o sensor.

Mais uma vez, o teste é repetido até se obterem 3 leituras consecutivas idênticas, sendo o valor da

frequência de ressonância de torção a média destas 3 leituras.

Figura 3.46 – Ensaio para obtenção da frequência de

vibração à flexão (provetes cilíndricos)

Figura 3.47 – Ensaio para obtenção da frequência

de vibração à torção (provetes cilíndricos)

O módulo de elasticidade dinâmico, coeficiente de Poisson e módulo de torção de um provete

cilíndrico, de acordo com a norma ASTM E1876-01, dependem da geometria do provete e das

frequências de ressonância de flexão e torção. Em primeiro lugar calcula-se o coeficiente de Poisson.

Este depende das proporções t/r e ff /ft (em que t é a espessura do provete, r é o seu raio, e tf e tt são

as frequências fundamentais de ressonância do modo de vibração à flexão e vibração,

respectivamente). Para cada par de valores, o coeficiente de Poisson é interpolado através de valores

experimentais apresentados na norma ASTM E1876-01.

Em seguida, calcula-se o módulo de elasticidade dinâmico, o qual corresponde à média entre dois

valores independentes calculados para cada uma das frequências de ressonância (equações 3.19 a

3.21):

E1 = [37,6991ft2D2m(1 − μ2)]/(K1

2t3) (3.19)

𝐸2 = [37,6991𝑓𝑓2𝐷2𝑚(1 − 𝜇2)]/(𝐾2

2𝑡3) (3.20)

𝐸 = (𝐸1 + 𝐸2)/2 (3.21)

53

Em que:

E1 – 1º cálculo do módulo de elasticidade dinâmico;

E2 – 2º cálculo do módulo de elasticidade dinâmico;

ft – frequência fundamental de ressonância do modo de vibração à torção (Hz);

ff – frequência fundamental de ressonância do modo de vibração à flexão (Hz);

D – diâmetro do provete (mm);

m – massa do provete (g);

μ – coeficiente de Poisson;

K1 – factor geométrico de torção;

K2 – factor geométrico de flexão;

t – espessura do provete (mm);

E – módulo de elasticidade dinâmico (Pa).

Os factores geométricos de torção e de flexão, K1 e K2, são por sua vez interpolados através da

proporção t/r e do coeficiente de Poisson, de entre um conjunto de valores experimentais

apresentados na norma ASTM E1876-01.

Por fim, o módulo de torção pode ser calculado através da equação 3.22:

G =𝐸𝑑

2(1 + μ) (3.22)

Em que:

G – módulo de torção (Pa).


μ – coeficiente de Poisson.

Os valores do módulo de elasticidade, módulo de torção e coeficiente de Poisson foram também

obtidos, tanto para os provetes prismáticos como para os cilíndricos, através do software específico

do aparelho de ensaio (Genemod), o que permite fazer uma comparação com os resultados obtidos

através das equações fornecidas pela norma.

54

3.6.6. Resistência à compressão

A determinação da resistência à compressão foi realizada paralelamente aos ensaios de tracção por

flexão e do módulo de elasticidade estático. Os ensaios de resistência à compressão e à tracção por

flexão foram levados a cabo com recurso a um equipamento Seidner Form+Test (modelo 505/200/10

DM1) com uma célula de carga de 10 kN e 200 kN respectivamente, enquanto o ensaio de

determinação do módulo de elasticidade foi realizado através do equipamento Spider8 e do software

Catman Express 4.0. Utilizaram-se provetes prismáticos de 160x40x40mm, tendo estes sido os

últimos ensaios dada a sua destrutibilidade.

No entanto, devido a uma anomalia no software associado ao Spider8, as leituras dos ensaios da

resistência à flexão por tracção e módulo de elasticidade estático não foram consideradas fiáveis,

pelo que não se apresentam os resultados destes ensaios.

A determinação do módulo de elasticidade estático baseia-se na leitura em tempo real, por um

deflectómetro ligado ao respectivo software, da força e do deslocamento provocados por uma prensa

de flexão. O resultado é um gráfico força-deslocamento, com um declive aproximadamente linear; o

valor máximo da força registada servirá para calcular a tensão resistente à tracção por flexão do

provete. O módulo de elasticidade estático pode então ser calculado como o quociente entre a tensão

provocada pela prensa e o deslocamento verificado pelo deflectómetro (equação 3.23):

𝐸 =𝜎

𝜀 (3.23)

Em que:

E – módulo de elasticidade estático (Pa);

σ – tensão (Pa);

ε – deformação (%).

O procedimento foi adoptado da norma EN 1015-11 (CEN,1999), sendo descrito da seguinte maneira:

posicionar o deflectómetro, ligado ao computador, no suporte inferior da prensa – esta

posição corresponde a um deslocamento nulo;

através do software, calibrar e zerar o deflectómetro;

colocar o provete no suporte, composto por dois apoios cilíndricos (figuras 3.48 e 3.49),

posicionando as faces laterais da moldagem do provete sobre os rolos de suporte;

iniciar a recolha de dados no software e ao mesmo tempo iniciar a compressão do provete

com a prensa, fazendo subir lentamente o suporte de encontro à célula de carga;

continuar o ensaio até se verificar a rotura no provete.

55

Figura 3.48 - Esquema do ensaio à tração por flexão (EN 1015-11 (CEN, 1999))

Além de corresponder ao valor máximo do gráfico força-deslocamento, a força máxima aplicada ao

provete antes da rotura é mostrada pelo equipamento. A resistência à tracção por flexão pode ser

então calculada através da equação 3.24:

𝑅𝑡 =𝐹𝑡 × 𝑙

𝑏 × 𝑑2 (3.24)

Em que:

Rt – tensão de rotura à flexão (MPa);

Ft – carga máxima aplicada (kN);

l – distância entre os apoios da máquina (100 mm);

b – largura do provete (mm);

d – espessura do provete (mm).

Os provetes sujeitos à acção da prensa de flexão ficam partidos em duas partes iguais. Uma destas

partes é aproveitada para a realização do ensaio de compressão. O procedimento é adaptado de EN

1015-11 (CEN,1999):

colocar o provete no suporte posicionando as faces laterais da moldagem do provete sobre o

suporte;

iniciar a compressão do provete com a prensa, fazendo subir lentamente o suporte de

encontro à célula de carga (figura 3.50);

continuar o ensaio até se verificar a rotura no provete, registando a força máxima aplicada.

Pode então calcular-se a tensão de resistência à compressão pela equação 3.25:

56

𝑅𝑐 =𝐹𝑐

𝐴𝑐

(3.25)

Em que:

Rc – tensão de rotura à compressão (MPa);

Fc – carga máxima aplicada (kN);

Ac – área da secção comprimida (mm2).

Figura 3.49 – Ensaio de resistência à flexão

Figura 3.50 - Ensaio de resistência à compressão

3.6.7. Condutibilidade térmica

O ensaio de determinação da condutibilidade térmica foi realizado com o equipamento Isomet 2114

(figura 3.51), seguindo o manual de instruções do equipamento . O ensaio é realizado através de uma

sonda de superfície colocado sobre a superfície do provete, que analisa a resposta térmica do

material para os impulsos térmicos que esta lhe transmite.

Os ensaios foram realizados nos provetes cilíndricos de diâmetro 99,5 mm. A superfície dos provetes

deve ser o mais plana possível, de forma a maximizar o contacto destes com a sonda. De forma a

minimizar o efeito da variação da temperatura e humidade ambiente, estes foram embrulhados em

película aderente antes do ensaio e colocados sobre uma placa de EPS (figura 3.52).

Figura 3.51 – Equipamento Isomet 2114

Figura 3.52 - Ensaio de condutibilidade térmica

57

3.6.8. Comprimento térmico e comprimento viscoso (microtomografia/lupa

binocular)

A determinação do comprimento térmico e do comprimento viscoso, que influenciam o

comportamento acústico de materiais porosos segundo Johnson et al (1987) podem ser estimadas

visualmente, medindo as dimensões dos poros e das ligações entre os mesmos. Para tal, foi feita a

captura de imagens da estrutura porosa das argamassas em estudo.

Segundo Maurício et al (2012) e Fontes (2011), a microtomografia de raios X (micro-CT) é uma

metodologia de ensaio não destrutiva que permite efectuar estudos de microscopia qualitativa e

quantitativa tridimensional (3D) de objectos sem que seja necessário qualquer tipo de preparação

especial físico-mecânica ou de tratamento químico da amostra. Esta técnica possibilita o estudo

pormenorizado da amostra, tanto à superfície como no seu interior, não se obtendo informações

sobre a sua composição quantitativa mas sim sobre a sua estrutura e textura, distuinguindo-se

diferenças visuais desde que o objecto seja constituído por fases com propriedades contrastantes aos

raios X.

Resumidamente, a técnica consiste em tirar várias radiografias visuais à amostra, que após serem

tratados pelo software associado ao equipamento, permitem construir modelos tridimensionais do

objecto a analisar. A fonte de raios X é fixa, pelo que a amostra roda sobre um suporte no interior do

aparelho, em torno do seu eixo vertical, de forma a obter imagens de todos os ângulos (figura 3.53):

Figura 3.53 – Geometria do leque de raios X (in: SkyScan, 2005, citado por Fontes, 2011)

O número de imagens obtido depende da velocidade de rotação da amostra e da sua rotação total,

sendo que quanto mais imagens forem obtidas, maior será a definição do objecto reconstruído (figura

3.54). A amostra tem também de ter dimensões tais que esta seja totalmente abrangida pelos raios X

incidentes. Note-se que convém que a amostra seja o mais pequena possível, já que isto possibilita

que ela seja colocada muito próxima da fonte de raios X e assim obter imagens de resolução muito

maior.

Após a aquisição das imagens, filtra-se o ruído resultante do processo de aquisição e escolhe-se uma

secção representativa da amostra. Em seguida é feita uma conversão das imagens originais em

imagens binárias, correspondentes a componentes de interesse (por exemplo, interstícios,

agregados, ligante, etc.). A escolha de secções a analisar e componentes a analisar é a etapa que

58

mais condiciona os resultados obtidos e depende fortemente da resolução utilizada. Por fim, obtêm-

se modelos tridimensionais que permitem visualizar os diferentes componentes em análise.

Figura 3.54 – Reconstrução de um objecto usando vários ângulos de rotação (in: SkyScan, 2005, citado por

Fontes, 2011)

No âmbito de estudos futuros, esta técnica tem relevância especial para o estudo qualitativo da

tortuosidade das argamassas, uma vez que esta característica não pode ser ensaiada directamente,

bem como da porosidade (aberta e fechada), comparando-a com os valores quantitativos obtidos

experimentalmente.

O ensaio foi realizado no Laboratório de Mineralogia e Petrologia do IST (LAMPIST), pertencente ao

Centro de Petrologia e Geoquímica do IST (CEPGIST). Utilizou-se um sistema SkyScan 1172 (figura

3.55), o qual permite uma resolução máxima de cerca de 2 μm. Utilizaram-se amostras retiradas dos

provetes cilíndricos da 1ª produção (figura 3.56).

Paralelamente, observaram-se os mesmos provetes através de uma lupa binocular ligada a uma

máquina fotográfica (figura 3.56).

Figura 3.55 – Microtomógrafo de raios-X SkyScan

Figura 3.56 – Lupa binocular

59

3.7. Síntese do capítulo

Foram produzidas nove argamassas tradicionais, quatro das quais de controlo, e duas argamassas

industriais, num total de onze argamassas de desempenho térmico melhorado. Para cada argamassa

foram produzidos dois provetes cilíndricos com diâmetro de 28,5 mm e espessura de 40 mm, 2

provetes cilíndricos de 99,5 mm e espessura de 40mm, e 3 provetes prismáticos de 40x400x160 mm.

A argamassa foi caracterizada no estado fresco e no estado endurecido.

Os ensaios no estado fresco foram realizados imediatamente após a produção das argamassas,

determinando-se a consistência por espalhamento e a massa volúmica. A caracterização no estado

endurecido foi realizada aos 28 dias de idade, tendo sido feitos ensaios para a determinação da

absorção sonora, porosidade e massa volúmica aparente, resistividade ao fluxo de ar, velocidade de

propagação de ondas ultra-sónicas, módulo de elasticidade dinâmico, módulo de torção, coeficiente

de Poisson, resistência à compressão, condutibilidade térmica e comprimento térmico e viscoso.

Na tabela 3.6 apresenta-se o número de ensaios realizados no estado endurecido. Não se

contabilizam os ensaios no estado fresco, já que estes foram realizados imediatamente à produção

das argamassas.

60

Tabela 3.6 – Número de ensaios realizados no estado endurecido

Argamassas

Ensaios α MV – mét. geométrico

MV – mét. hidrostático

MV – mét. tubos

σ – mét. hidrostático

σ – mét. tubos

MT δ; r V Ed; G; ν Rc λ

Norma EN

10534-2 EN 1015-10 EN 1015-10 - EN 1015-10 - - -

EN 12504-4

ASTM E1876-01

EN 1015-11

-

Tradic.

ATrad

AG+AE

Nº de ensaios

4 3 0 2 0 2 1 3 18 10 6 2

BTrad

AG+GC 4 3 0 2 0 2 1 3 18 10 6 2

CTrad

AG 4 3 0 2 0 2 1 3 18 10 6 2

DTrad

AE 4 3 3 2 3 2 1 3 18 10 6 2

ETrad

GC 4 3 0 2 0 2 1 3 18 10 6 2

Fcontrolo

8 6 6 4 6 4 2 6 36 20 12 4

GRef

4 3 3 2 3 2 1 3 18 10 6 2

Hcontrolo

4 3 3 2 3 2 1 3 18 10 6 2

Icontrolo

4 3 3 2 3 2 1 3 18 10 6 2

Indust. J

IndGC 4 3 0 2 0 2 1 3 18 10 6 2

KInd

EPS 4 3 0 2 0 2 1 4 18 10 6 2

Total de ensaios 48 36 20 24 20 24 12 36 216 220 70 24

Legenda: α – coeficiente de absorção sonora; MV – massa volúmica; σ – porosidade aberta; MT – microtomografia; δ – permeabilidade; r – resistividade ao fluxo de ar; V – velocidade de propagação das ondas ultra-sónicas; Ed – módulo de elasticidade dinâmico; G – módulo de torção; ν – módulo de Poisson; Rc – resistência à compressão); λ –

condutibilidade térmica

61

4. Apresentação e discussão dos resultados


Neste capítulo apresentam-se e analisam-se os resultados obtidos na campanha experimental no

sentido de avaliar as características que influenciam o seu comportamento acústico das argamassas

de comportamento térmico melhorado. Procurou-se também correlacionar os resultados obtidos entre

os vários ensaios de forma a caracterizar de forma completa estas argamassas e tirar conclusões

sobre os métodos de ensaio. Sempre que possível, os resultados são comparados com os obtidos

por outros autores.

4.2. Caracterização das argamassas no estado fresco


A massa volúmica aparente foi determinada para todas as argamassas imediatamente a seguir à

produção. Os resultados médios obtidos para cada uma das produções são apresentados na tabela

4.1. Note-se que para a primeira produção (provetes cilíndricos) não se ensaiou a massa volúmica no

estado fresco de algumas argamassas.

Tabela 4.1 – Massa volúmica média no estado fresco

Argamassas

Massa volúmica média (kg/m3)

1ª prod. (prov. cilínd.)

2ª prod. (prov. prism.)



Todas as produções

DP (kg/m

3)

CV (%)

Trad.

ATrad

AG+AE * 677 699 n. p. n. p. 688 15 2

BTrad

AG+GC * 645 564 n. p. n. p. 605 58 10

CTrad

AG * 555 759 n. p. n. p. 657 144 22

DTrad

AE * n. e. 750 n. p. n. p. 750 - -

ETrad

GC * n. e. 541 n. p. n. p. 541 - -

Fcontrolo

* 1213 1244 1213 1334 1251 57 5

GRef

n. p. n. p. 2053 2053 2053 0 0

Hcontrolo

n. p. n. p. 2516 2089 2302 302 13

Icontrolo

* n. p. n. p. 1522 1484 1503 27 2

Ind. J

IndGC n. e. 930 n. p. n. p. 930 - -

KInd

EPS n. e. 632 n. p. n. p. 632 - -

Legenda: DP – desvio padrão; CV – coeficiente de variação; n.e. – argamassa não ensaiada; n. p. – argamassa

não produzida; * - argamassa com adjuvantes.

Os valores médios da massa volúmica no estado fresco não apresentam variações muito

significativas, podendo considerar-se um valor médio entre todas as produções. A maior variação

62

deu-se na argamassa CTrad

AG, com 100% de aerogel, sendo que o seu comportamento aquando da

produção foi bastante influenciado pela actuação dos adjuvantes.

Em seguida apresentam-se também um gráfico síntese com as massas volúmicas médias no estado

fresco de todas as argamassas (figura 4.1) e da diminuição da massa volúmica média das

argamassas tradicionais com substituição de agregados em relação à argamassa Icontrolo

(figura 4.2),

uma vez que esta, além de ter areia na sua constituição, tem também a mesma curva granulométrica

(curva 2) e a mesma quantidade de adjuvantes, sendo assim directamente comparáveis.

Figura 4.1 – Massa volúmica no estado fresco das argamassas com incorporação de agregados isolantes

Figura 4.2 – Diferença na massa volúmica no estado fresco, relativamente à argamassa Icontrolo

, das argamassas

tradicionais

Os valores da massa volúmica no estado fresco variam entre 541 e 759 kg/m3 para as argamassas

com substituição de agregados, entre 1213 e 2516 kg/m3 para as argamassas de controlo, e entre

382 e 930 kg/m3 para as argamassas industriais térmicas. De modo geral, a introdução de agregados

isolantes nas argamassas provoca uma redução entre 50 a 64% na sua massa volúmica no estado

fresco, em relação à argamassa de areia Icontrolo

.

677 645 555

1213 699

564 759 750

541

1244

930

632 1213

2053

2516

1522

1334

2053 2089

1484

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

A B C D E F G H I J K

Mas

sa v

olú

mic

a (k

g/m

3)

Argamassa

1ª Produção

2ª Produção

3ª Produção

4ª Produção

-54% -60%

-56% -50%

-64% -70%

-60%

-50%

-40%

-30%

-20%

-10%

0%

A B C D E

Dim

inu

ição

da

mas

sa v

olú

mic

a

Argamassas

63

Em relação às argamassas industriais, o valor da massa volúmica da argamassa KInd

EPS encontra-se

cerca de 40 a 80% acima do intervalo indicado pelo fabricante (350-450 kg/m3). Quanto à argamassa

JInd

GC, o fabricante não especifica o valor esperado da massa volúmica no estado fresco. Vale (2014)

obteve, para argamassas industriais semelhantes com substituição de agregados de EPS e de

cortiça, valores de massa volúmica de 563 e 896 kg/m3, respectivamente, o que se encontra próximo

dos valores ensaiados.

Quanto às argamassas tradicionais, as argamassas de areia foram as que registaram valores mais

elevados de massa volúmica, como seria de esperar. A argamassa de referência, GRef

, com um valor

de 2053 kg/m3, é semelhante ao obtido noutros estudos. Vale (2014) obteve, para uma argamassa

com o mesmo traço (1:4) e curva granulométrica, um valor de 2105 kg/m3. Arromba (2011) e

Gonçalves (2010), com o mesmo traço de 1:4 mas com curvas granulométricas desconhecidas,

obtiveram valores mais próximos, de 2056 e 2034 kg/m3, respectivamente. A argamassa de controlo

Hcontrolo

, com o mesmo traço e granulometria da curva 2 (ver capítulo 3), apresenta um valor

semelhante para os provetes prismáticos (2089 kg/m3), embora um pouco mais elevado para os

provetes cilíndricos (2516 kg/m3).

As argamassas de areia com adjuvantes, Fcontrolo

e Icontrolo

, apresentam valores mais baixos do que as

respectivas argamassas sem adjuvantes, como também seria de esperar, visto estes serem

introdutores de ar. A argamassa Icontrolo

(1522 e 1484 kg/m3) regista um decréscimo de cerca de 40 a

65% em relação aos valores da argamassa Hcontrolo

, também produzida com a curva 2, sem

adjuvantes. Quanto à argamassa Fcontrolo

, os valores obtidos para as argamassas da 1ª e 2ª

produções (1213 e 1244 kg/m3) e da 3ª e 4ª produções (1213 e 1334 kg/m

3) são bastante inferiores

aos da massa volúmica da argamassa GRef

, com a mesma curva Mesquita, provavelmente devido ao

acréscimo de adjuvantes na mistura, verificando-se uma diminuição de cerca de 50 a 60%.

As restantes argamassas tradicionais, por conterem adjuvantes na sua constituição, não são

directamente comparáveis com estudos anteriores. No entanto, verifica-se que, de um modo geral, o

efeito combinado da substituição de agregados com a presença de adjuvantes faz diminuir a sua

massa volúmica no estado fresco em relação às argamassas de controlo. É expectável que isto

aconteça já que os adjuvantes introduzem ar na mistura, reduzindo a compacidade das argamassas.

Martins (2010) previu, para argamassas com 100% de substituição de agregados de argila

expandida, uma massa volúmica de cerca de 900 kg/m3, um valor mais elevado em relação ao valor

obtido para a argamassa DTrad

AE (750 kg/m3), que no entanto tem adjuvantes na sua constituição,

ligante de cimento em vez de cimento e cal hidráulica, e uma curva granulométrica diferente.

Para uma argamassa com substituição de 70 a 80% de agregados de cortiça, Melo (2014) e Vale

(2014) obtiveram uma massa volúmica no estado fresco de 1016 kg/m3, o que representa quase o

dobro em relação ao obtido para a argamassa ETrad

GC (541 kg/m3). No entanto, estas não contêm

adjuvantes na sua mistura, e o facto de 20 a 30% dos seus agregados serem areia faz com que a sua

massa volúmica seja superior.

64

Por último, as argamassas que contêm aerogel na sua composição (ATrad

AG+AE , BTrad

AG+GC e CTrad

AG)

apresentam massas volúmicas entre 555 e 759 kg/m3. Os valores obtidos para a argamassa

ATrad

AG+AE, em particular (677 e 699 kg/m3), encontram-se relativamente próximos da argamassa de

argila (DTrad

AE) com um valor de 750 kg/m3, o que pode indicar que a argila tem uma maior influência

na massa volúmica no estado fresco.

4.2.2. Consistência por espalhamento

Os valores médios obtidos para o ensaio de consistência por espalhamento encontram-se na tabela

4.2. Os resultados individuais de cada ensaio são apresentados no anexo A.4.1 (para a 1ª produção,

não foram registados os resultados individuais, tendo-se calculado a média imediatamente após a

medição).

Salienta-se o facto de algumas das argamassas não apresentarem condições para serem ensaiadas

devido ao efeito dos adjuvantes, em especial os adjuvantes, que fizeram variar a consistência das

argamassas muito rapidamente após a produção, passando de um estado extremamente fluido a um

estado seco em poucos minutos. Este efeito fez também variar muito a consistência entre produções

semelhantes, como se observa nas argamassas da 1ª e 2ª produções.

Tabela 4.2 – Consistência por espalhamento no estado fresco

Argamassa

Espalhamento médio (mm)

DP (mm)

CV (%) 1ª prod. (prov. cilínd.)




Todas as produções

Tradic.

ATrad

AG+AE * 126 205 n. p. n. p. 166 56 34

BTrad

AG+GC * 137 185 n. p. n. p. 161 34 21

CTrad

AG * 139 174 n. p. n. p. 157 25 16

DTrad

AE * n.e. 122 n. p. n. p. 122 - -

ETrad

GC * n. e. 121 n. p. n. p. 121 - -

Fcontrolo

* n. e. 109 178 176 154 39 25

GRef

n. p. n. p. 168 168 168 -

Hcontrolo

* n. p. n. p. 182 178 180 3 2

Icontrolo

* n. p. n. p. 175 160 168 11 6

Indust. J

IndGC n. e. 103 n. p. n. p. 103 - -

KInd

EPS n. e. 108 n. p. n. p. 108 - -

Legenda: DP – desvio padrão; CV – coeficiente de variação; n. p. – argamassa não produzida; n. e. – argamassa

não ensaiada; * - argamassa com adjuvantes.

Como se verifica pela tabela, os valores de espalhamento variam significativamente entre as

diferentes produções, obtendo-se coeficientes de variação elevados, devido sobretudo ao efeito dos

adjuvantes.

Os valores de espalhamento das argamassas tradicionais de areia sem adjuvantes e das argamassas

industriais encontram-se dentro dos intervalos previstos na norma EN 1015-2 (CEN, 1998), de acordo

65

com as suas massas volúmicas. A relação a/c destas argamassas foi encontrada por tentativa e erro

até se obter um espalhamento que cumprisse os valores da norma.

Em relação às argamassas industriais, a argamassa com agregados de EPS (HInd

EPS) apresenta um

valor de espalhamento ligeiramente superior, e por conseguinte, uma melhor trabalhabilidade, em

relação à de cortiça (GInd

GC), com uma diferença de cerca de 6 mm, embora esta diferença não seja

significativa em relação à incerteza associada ao ensaio (±10 mm). Isto pode dever-se ao facto de o

granulado de cortiça ter uma capacidade de absorção de água superior à dos agregagos de EPS

(Brás et al, 2013), à diferença entre as adições/adjuvantes presentes nas argamassas ou à relação

a/c recomendada pelos fabricantes.

As restantes argamassas não podem ser directamente comparadas com estudos anteriores, dada a

utilização de adjuvantes que alteram significativamente a trabalhabilidade, em especial os adjuvantes.

As argamassas de areia podem servir de referência neste caso, verificando-se que a utilização de

adjuvantes leva a um decréscimo no espalhamento de cerca de 54 mm no caso das argamassas com

a curva Mesquita (108 mm para Fcontrolo

e 162 mm para GRef

) e a um acréscimo de 18 mm para as

argamassas com a curva 2 (178 mm para Hcontrolo

e 160 mm para Icontrolo

). No entanto, é de notar que a

trabalhabilidade das argamassas com adjuvantes varia muito rapidamente após a produção, podendo

uma argamassa muito fluida perder a sua trabalhabilidade entre as medições.

Quanto às restantes argamassas, verifica-se de modo geral que as argamassas com aerogel foram

as que apresentaram um maior espalhamento, o que poderá ser atribuído à utilização de adjuvantes.

Esta observação pode indicar a necessidade de um melhor ajuste na quantidade ou tipo de

adjuvantes a utilizar nas argamassas sem aerogel.

4.3. Caracterização das argamassas no estado endurecido


Tal como referido no capítulo 3, não foi possível determinar a massa volúmica de todas as

argamassas com recurso ao exsicador, uma vez que algumas delas ficariam a flutuar e não se

poderia realizar a sua pesagem hidrostática. A massa volúmica foi, por isso, determinada a partir do

método da pesagem hidrostática apenas quando tal foi possível, ou seja, para as argamassas de

areia e argila expandida. Foram ainda obtidas massas volúmicas através do método geométrico e do

método dos tubos, embora com apenas uma amostra de cada argamassa, devido à duração muito

longa destes ensaios.

Os valores médios da massa volúmica aparente encontram-se presentes nas tabelas 4.3 e 4.4 e

figura 4.3 para as argamassas tradicionais e industriais ensaiadas. No anexo A.4.2 encontram-se os

resultados individuais de cada ensaio. Na figura 4.4 mostra-se a percentagem de diminuição da

66

massa volúmica em relação à argamassa Icontrolo

, uma vez que esta contém a mesma curva

granulométrica (curva 2) e adjuvantes que as argamassas com substituição de agregados.

Como forma de sintetizar os valores obtidos, considerou-se que o método mais fiável de obtenção da

massa volúmica foi o hidrostático, seguido do geométrico e por fim do método dos tubos.

Tabela 4.3 – Massa volúmica média no estado endurecido dos provetes cilíndricos (1ª e 3ª produções)

Argamassas

Mét. Geométrico

Mét. Hidrostático Mét. Tubos MV média

considerada (kg/m

3) MV média

(kg/m3)

MV média (kg/m

3)

DP (kg/m

3)

CV (%)

MV média (kg/m

3)

Trad.

ATrad

AG+AE * 690 n.e. n.e. n.e. 767 690

BTrad

AG+GC * 528 n.e. n.e. n.e. 637 528

CTrad

AG * 508 n.e. n.e. n.e. 519 508

DTrad

AE * 718 801 n/a n/a 1607 801

ETrad

GC * 491 n.e. n.e. n.e. 669 491

FControlo

* (1ª produção) 1187 1586 n/a n/a 2260 1586

FControlo

* (3ª produção) 1593 1690 69 4 2571 1690

GRef

1710 1906 49 3 2359 1906

Hcontrolo

1741 1937 35 2 2226 1937

Icontrolo

* 1584 1864 106 6 2428 1864

Indust. J

IndGC 699 n.e. n.e. n.e. 765 699

KInd

EPS 382 n.e. n.e. n.e. 399 382

Legenda: MV – massa volúmica; DP – desvio-padrão; CV – coeficiente de variação; n. e. – argamassa não

ensaiada; n.p. – argamassa não produzida; n/a – não aplicável; * - argamassa com adjuvantes.

Os resultados obtidos pelos vários métodos variam significativamente. Pode observar-se pelas

tabelas 4.3 e 4.4 que os métodos mais fiáveis são o hidrostático, em primeiro lugar, e em seguida o

geométrico, por se tratarem de ensaios normalizados e devido aos baixos coeficientes de variação

obtidos. Por outro lado, o método dos tubos de ensaio é o menos fiável, dada a penetração da água a

baixa pressão nos provetes e a medição do volume pouco exacta através da escala dos tubos. Além

disso, utilizou-se apenas uma amostra de cada argamassa, pelo que o ensaio não pode ser tão

representativo. Observa-se também que os valores obtidos pelos outros dois métodos são, de modo

geral, mais coerentes entre si.

67

Tabela 4.4 – Massa volúmica média no estado endurecido dos provetes prismáticos (2ª e 4ª produções)

Argamassas

Mét. Geométrico Mét. Hidrostático Mét. Tubos MV média considerada

(kg/m3) MV média (kg/m

3) DP (kg/m

3) CV (%) MV média (kg/m

3) DP (kg/m

3) CV (%) MV média (kg/m

3)

Tradicional

ATrad

AG+AE * 565 4 1 n.e. n.e. n.e. 1011 565

BTrad

AG+GC * 457 6 1 n.e. n.e. n.e. 472 457

CTrad

AG * 465 4 1 n.e. n.e. n.e. 465 465

DTrad

AE * 669 21 3 825 63 8 1285 825

ETrad

GC * 408 3 1 n.e. n.e. n.e. 755 408

FControlo

(2ª produção) * 1312 22 2 1354 23 2 2355 1354

FControlo

(4ª produção) * 1516 12 1 1609 68 4 2390 1609

GRef

1836 12 1 1876 15 1 2157 1876

Hcontrolo

1872 35 2 1920 25 1 2276 1920

Icontrolo

* 1787 13 1 1952 34 2 2297 1952

Industrial J

IndGC 708 7 1 n.e. n.e. n.e. 798 708

KInd

EPS 436 3 1 n.e. n.e. n.e. 455 436

Legenda: MV – massa volúmica; DP – desvio-padrão; CV – coeficiente de variação; n. e. – argamassa não ensaiada; n.p. – argamassa não produzida; * - argamassa com

adjuvantes.

68

Figura 4.3 – Massa volúmica no estado endurecido, pelo método hidrostático e geométrico

Figura 4.4 – Diferença na massa volúmica no estado endurecido, relativamente à argamassa Icontrolo

, das argamassas tradicionais

A massa volúmica da argamassa de referência (GRef

) no estado endurecido (1836 a 1876 kN/m3)

encontra-se ligeiramente abaixo da obtida por Vale (2014), valor de 2105 kg/m3 e dos apresentados

por Arromba (2011) e Gonçalves (2010), que obtiveram também valores de 2056 kg/m3 e 2023 kg/m

3,

respectivamente, para argamassas de areia do rio. As restantes argamassas de areia apresentam

valores muito aproximados da de referência, tanto as que incluem adjuvantes na sua constituição

como as que não os incluem. A argamassa Icontrolo

, no entanto, por ter sido produzida com introdutores

de ar e uma curva granulométrica com agregados mais grossos, deveria ser menos compacta e por

isso ter uma massa volúmica inferior à de referência, o que se verifica para o método geométrico

(1584 e 1787 kg/m3). A argamassa F

controlo, com a mesma curva granulométrica que a argamassa de

referência mas com introdutores de ar, apresenta também valores de massa volúmica inferiores.

A argamassa industrial de EPS, KInd

EPS, com uma massa volúmica entre 382 e 455 kg/m3, ficou

também próxima dos valores apresentados por Vale (2014) e Melo (2014), que obtiveram um valor de

690 528 508

801

491

1586

699

382

565 457 465 825

408

1354

708 436

1690 1906 1937 1864

1609

1876 1920 1952

0

500

1000

1500

2000

2500


Mas

sa v

olú

mic

a (k

g/m

3)

Argamassa

1ª Produção

2ª Produção

3ª Produção

4ª Produção

-63%

-72%

-73% -57%

-74% -71%

-77% -76%

-58%

-79% -90%

-80%

-70%

-60%

-50%

-40%

-30%

-20%

-10%

0%

A B C D E

Dim

inu

ição

da

mas

sa v

olú

mic

a

Argamassas

Provetes cilíndricos

Provetes prismáticos

69

432 kg/m3. No entanto, a massa volúmica situa-se acima do intervalo indicado pelo fabricante, de 200

a 300 kg/m3. Por outro lado, a argamassa industrial de cortiça (J

IndGC), com valores de cerca de 700 a

800 kg/m3, apresenta valores muito superiores quer aos do fabricante (440 a 500 kg/m

3) quer aos de

Vale (2014) e Melo (2014), que obtiveram 642 kg/m3 pelo método geométrico e 691 kg/m

3 pelo

método hidrostático.

A massa volúmica obtida para as argamassas de argila e de cortiça são muito díspares entre os

métodos de ensaio considerados e entre produções distintas. A massa volúmica da argamassa

DTrad

AE, obtida pelo método geométrico e pelo método hidrostático, que se julgam mais fiáveis, varia

entre 669 e 825 kg/m3, ou seja, um desvio de 156 kg/m

3. Flores-Colen (2009) refere também um

intervalo de variação de 150 kg/m3

para argamassas de reboco, através de um estudo de mercado.

Para a argamassa de cortiça, ETrad

GC, a massa volúmica varia entre 408 e 669 kg/m3, o que se situa

muito abaixo do valor obtido por Vale (2014), de 855 kg/m3, para uma argamassa com substituição de

80% de cortiça, embora a diferença possa ser explicada pela utilização de adjuvantes, que

introduzem ar na mistura. As argamassas de aerogel apresentam valores semelhantes entre si,

tendo-se obtido os valores mais elevados para a argamassa com aerogel e argila expandida

(ATrad

AG+AE), entre 565 e 767 kg/m3, o que se situa próximo dos valores obtidos para a argamassa com

100% de argila expandida (ETrad

GC).

4.3.2. Porosidade aberta

Nas tabelas 4.5 e 4.6 encontram-se os resultados obtidos para ambos os métodos de ensaio no

estado endurecido. No anexo A.4.3 encontram-se os resultados individuais de cada ensaio.

Tabela 4.5 – Porosidade aberta média no estado endurecido dos provetes cilíndricos (1ª e 3ª produções)

Legenda: DP – desvio-padrão; CV – coeficiente de variação; n. e. – argamassa não ensaiada; n.p. – argamassa

não produzida; n/a – não aplicável; * - argamassa com adjuvantes

Argamassas

Mét. Hidrostático Mét. Tubos Porosidade média

considerada (%)

Porosidade média (%)

DP (%) CV (%) Porosidade média (%)

Trad.

ATrad

AG+AE * n.e. n.e. n.e. 18,4 18,4

BTrad

AG+GC * n.e. n.e. n.e. 10,0 10,0

CTrad

AG * n.e. n.e. n.e. 15,0 15,0

DTrad

AE * 56,0 n/a n/a 10,0 56,0

ETrad

GC * n.e. n.e. n.e. 23,3 23,3

Fcontrolo

(1ª produção) * 37,9 n/a n/a 7,1 37,9

Fcontrolo

(3ª produção) * 33,8 3,0 7,6 11,1 33,8

GRef

24,0 3,7 15,5 22,7 24,0

Hcontrolo

24,7 3,0 12,2 16,7 24,7

Icontrolo

* 26,3 5,4 20,7 16,7 26,3

Indust. J

IndGC n.e. n.e. n.e. 31,8 31,8

KInd

EPS n.e. n.e. n.e. 25,9 25,9

70

Tabela 4.6 – Porosidade aberta média no estado endurecido dos provetes prismáticos (2ª e 4ª produções)

Argamassas

Mét. Hidrostático Mét. Tubos Porosidade média

considerada (%)

Porosidade média (%)

DP (%) CV (%) Porosidade média (%)

Trad.

ATrad

AG+AE * n.e. n.e. n.e. 26,7 26,7

BTrad

AG+GC * n.e. n.e. n.e. 30,0 30,0

CTrad

AG * n.e. n.e. n.e. 18,8 18,8

DTrad

AE * 58,1 4,6 7,8 25,0 58,1

ETrad

GC * n.e. n.e. n.e. 30,7 30,7

Fcontrolo

(2ª produção) * 47,5 0,8 1,7 25,0 47,5

Fcontrolo

(4ª produção) * 36,3 2,7 7,4 10,0 36,3

GRef

25,6 1,3 5,0 78,6 25,6

Hcontrolo

24,5 1,3 5,3 21,4 24,5

Icontrolo

* 23,6 1,2 5,2 7,7 23,6

Indust. J

IndGC n.e. n.e. n.e. 50,0 50,0

KInd

EPS n.e. n.e. n.e. 16,7 16,7

Legenda: DP – desvio-padrão; CV – coeficiente de variação; n. e. – argamassa não ensaiada; n.p. – argamassa

não produzida; n/a – não aplicável; * - argamassa com adjuvantes

A porosidade foi determinada, tal como a massa volúmica, através do método hidrostático e do

método dos tubos, quando possível. Os provetes cilíndricos da primeira produção ensaiados foram os

de diâmetro 28,5 mm, aproveitando-se o facto de as suas dimensões permitirem que estes pudessem

ser colocados quase intactos dentro dos tubos.

A porosidade das argamassas com substituição de agregados encontra-se compreendida entre os

10,0% e os 58,1%. O valor obtido para a argamassa FControlo

da 2ª produção, pelo método dos tubos

(25%), situa-se próximo do obtido por Melo (2014) e Brás (2013), embora estes autores tenham

analisado argamassas sem adjuvantes e com outro traço volumétrico (1:3). No entanto, a porosidade

medida através de pesagem hidrostática com exsicador situa-se nos 44,3%, o que indica que este

método precisa de análise para boas correlações, pelo que seria de considerar um ensaio alternativo

(por exemplo, através de análise de isotérmicas) para tentar determinar com maior rigor a massa

volúmica e o volume de poros. O mesmo acontece para a argamassa de argila, DTrad

AE, com valores

bastante díspares de porosidade para cada método. A argamassa industrial de cortiça JInd

GC, no

entanto, foi analisada por Melo (2014), apresentando um valor de 47,5%, próximo dos 50% obtidos.

Brás (2013) analisou uma argamassa industrial de EPS semelhante à deste estudo, com 80% de

substituição de agregados de EPS, obtendo uma porosidade de 20%, próxima dos 16,7% obtidos.

Este valor mais baixo, que não seria expectável, pode estar relacionado com o método de ensaio,

nomeadamente com a forma de saturação das amostras também dificultada pela existência de

agregados hidrofóbicos, como o EPS ou o aerogel, que resultou numa argamassa com uma

porosidade de 18,75% (argamassa CTrad

AG).

71

As restantes argamassas com substituição de agregados não são directamente comparáveis devido à

utilização de adjuvantes na sua composição. No entanto, a argamassa de cortiça ETrad

GC, com um

valor de porosidade de 31%, encontra-se relativamente próximo dos obtidos por Melo (2014) e Brás

(2013), de 37,5% e 26% respectivamente.

Quanto às argamassas de areia da 3ª e 4ª produções, a sua porosidade varia entre os 23,6 e 33,8%,

não se registando diferenças significativas entre elas nos resultados obtidos através do método

hidrostático. No entanto, para a argamassa Fcontrolo

, que apresenta uma porosidade muito superior à

das restantes argamassas de areia, os provetes cilíndricos analisados através do método hidrostático

registam uma porosidade relativamente próxima, tendo-se obtido 37,9 e 33,8%, respectivamente.

Registam-se também valores muito inconstantes através do método dos tubos, com a argamassa

GRef

a atingir 78,6% de porosidade aparente e valores entre 8 e 21% para as outras argamassas de

areia.

Ao contrário do que seria de esperar, dada a variação de adjuvantes e curvas granulométricas entre

argamassas, a porosidade é semelhante para as argamassas GRef

, Hcontrolo

e Icontrolo

. A argamassa

Icontrolo

, em particular, deveria registar uma porosidade superior à das restantes, dada a sua

granulometria com menos agregados finos e introdutores de ar. No entanto, a presença de vazios na

mistura pode não se traduzir necessariamente em maiores valores de porosidade aberta se os poros

não se encontrarem interconectados.

Flores-Colen (2009) correlacionou a porosidade com a massa volúmica através de um ajustamento

em potência, sugerindo que a compacidade da argamassa é tanto maior quanto menor for a sua

porosidade. Melo (2014) encontrou também uma relação de potência entre estes dois parâmetros

para argamassas semelhantes às deste estudo. No entanto, não se obteve qualquer correlação com

a massa volúmica no estado endurecido para as argamassas com substituição de agregados. Apenas

se verificou uma correlação linear para as argamassas de areia da 3ª e 4ª produções, como mostra a

figura 4.5 (R2 de 0,967 e 0,996 para os provetes cilíndricos e prismáticos, respectivamente,

considerando os resultados pelo método hidrostático).

Figura 4.5 – Relação entre a massa volúmica no estado endurecido e a porosidade aberta para as argamassas de areia da 3ª e 4ª produções

y = -24,077x + 2504,1 R² = 0,9666

y = -26,392x + 2565 R² = 0,9962

0

500

1000

1500

2000

2500

0,00 10,00 20,00 30,00 40,00

Mas

sa v

olú

mic

a (k

g/m

3)

Porosidade aparente (%)

Provetescilíndricos

Provetesprismáticos

72

Os valores obtidos pelos ensaios de porosimetria, que têm em conta a porosidade e a distribuição

dos poros (anexo A.4.8), permitiram obter valores mais elevados de porosidade aberta em

comparação com os métodos utilizados nesta dissertação. Estes resultados indicam que os métodos

hidrostáticos utilizados têm alguma incerteza associada.

4.3.3. Permeabilidade e resistividade ao fluxo de ar

Os valores para a permeabilidade e resistividade das argamassas encontram-se nas tabelas 4.7 e

4.8. As resistividades apresentadas foram calculadas em função da viscosidade e permeabilidade

média (método 1) e em função da permeabilidade, diferença de pressões, caudal e geometria do

provete (método 2), respectivamente, tal como explicado no capítulo 3. Apenas se ensaiaram os

provetes cilíndricos da 1ª e 3ª produções, ou seja, aqueles que foram analisados à absorção acústica.

Os resultados individuais de cada ensaio encontram-se no anexo A.4.4.

Os ensaios baseiam-se no aumento gradual de pressão e de caudal de nitrogénio aplicado na

amostra, registando-se periodicamente estes valores de forma automática pelo software do

permeâmetro; no entanto, este aumento nem sempre origina medições suficientes para se considerar

que o ensaio é representativo. As figuras 4.6 e 4.7 mostram dois gráficos obtidos para as argamassas

de 100% de cortiça e 100% de argila, respectivamente. No primeiro, observa-se um gráfico com

tendência, já que se obtiveram medições suficientes para se considerar que o ensaio foi confiável. No

segundo caso, apenas se obtiveram duas medições, pelo que os valores obtidos acarretam alguma

incerteza. No entanto, os valores de permeabilidade e resistividade ao fluxo de ar são coerentes com

os coeficientes de absorção sonora obtidos, como se verá mais à frente.

Tabela 4.7 – Permeabilidade média no estado endurecido das argamassas ensaiadas (provetes cilíndricos)

Argamassa Permeabilidade

média (d) DP (d) CV (%)

Tradicional

ATrad

AG+AE 64,0 10,28 16,07

BTrad

AG+GC 4,7 0,03 0,62

CTrad

AG 11,2 0,43 3,83

DTrad

AE 114,9 6,54 5,70

ETrad

GC 76,6 0,88 1,15

Fcontrolo

(1ª produção) 109,0 50,72 46,54

Fcontrolo

(3ª produção) 199,5 85,66 42,94

GRef

36,9 14,26 38,61

Hcontrolo

254,0 45,65 17,97

Icontrolo

212,9 55,64 26,13

Industrial

JInd

GC 4,3 0,19 4,49

KInd

EPS 3,5 0,56 15,73

Legenda: DP – desvio-padrão; CV – coeficiente de variação

73

Tabela 4.8 – Resistividade média no estado endurecido das argamassas de 1ª e 3ª produções (provetes cilíndricos)

Argamassa

Método 1 Método 2 Resistividade

média (kPa

.s/m

2)

Resistividade média

(kPa.s/m

2)

Resistividade média

(kPa.s/m

2)

DP (kPa

.s/m

2)

CV (%)

Tradicional

ATrad

AG+AE 285,1 292,1 41,05 14,06 288,6

BTrad

AG+GC 3854,6 4350,8 77,28 1,78 4102,7

CTrad

AG 1625,5 1762,1 80,00 4,54 1693,8

DTrad

AE 158,7 150,6 7,23 4,80 154,7

ETrad

GC 238,1 239,5 4,97 2,07 238,8

Fcontrolo

(1ª produção) 167,4 187,5 66,78 35,61 177,4

Fcontrolo

(3ª produção) 106,9 167,1 60,92 36,45 129,3

GRef

493,7 727,4 159,44 21,92 610,5

Hcontrolo

71,8 120,0 17,49 14,58 95,9

Icontrolo

85,7 152,2 34,66 22,77 118,9

Industrial J

IndGC 4249,0 4785,1 263,70 5,51 4517,0

KInd

EPS 5165.5 5391,8 927,36 17,20 5278,7

Legenda: DP – desvio-padrão; CV – coeficiente de variação

Figura 4.6 – Exemplo de gráfico Caudal vs. Pressão obtido para a argamassa E

TradGC

Figura 4.7 – Exemplo de gráfico Caudal vs. Pressão obtido para a argamassa D

TradAE

As argamassas industriais (JInd

GC e KInd

EPS) são as que apresentam valores mais baixos de

permeabilidade ao ar. As argamassas de aerogel, CTrad

AG, e aerogel com cortiça, BTrad

AG+GC, têm

também valores reduzidos, entre 4,7 d a 11,22 d, embora a argamassa de aerogel e argila expandida,

ATrad

AG+AE, apresente um valor mais elevado, de cerca de 64 d. Este valor encontra-se próximo do da

argamassa de 100% de cortiça, ETrad

GC, de 76,6 d, o que leva a crer que os agregados de cortiça têm

mais influência sobre a permeabilidade ao ar do que os agregados de aerogel. Por outro lado, as

argamassas de argila expandida DTrad

AE e de areia FControlo

(curva mesquita com adjuvantes) são as

que apresentam valores mais elevados de permeabilidade, com 114,91 d, e 108,9 d (1ª produção) e

74

199,5 d (3ª produção), respectivamente, o que indica que a presença do aerogel de sílica contribui

pouco para o aumento da permeabilidade em relação à argila e à areia. Isto pode dever-se à

hidrofobicidade do aerogel e à influência da matriz cimentícia das argamassas. A sua composição

com adjuvantes, que as tornam mais porosas, também não garante que a sua estrutura facilite a

penetração de ar. Note-se, no entanto, que a presença de adjuvantes nas argamassas de areia e de

cortiça as tornam mais porosas, podendo afectar o seu comportamento face à penetração do ar.

As argamassas de areia apresentam valores de permeabilidade entre 109,0 e 254,0 d, com excepção

da argamassa GRef

, com uma permeabilidade de 36,9 d. Comparativamente às outras argamassas de

controlo, este valor mas reduzido pode ser explicado por não ter adjuvantes na sua constituição, o

que diminui a quantidade de vazios no seu interior, e de ter uma curva granulométrica com maior

percentagem de agregados finos, o que contribui também para reduzir os vazios. No entanto, os

resultados de porosidade da argamassa GRef

foram semelhantes aos das restantes argamassas de

areia, o que indica que além do volume de poros na estrutura é também preciso considerar a

geometria e as ligações entre os poros (conectividade da rede).

Como a resistividade ao fluxo de ar é um indicador da dificuldade com que um fluido, neste caso o

nitrogénio, atravessa um material, este indicador é inversamente proporcional à permeabilidade ao ar,

pelo que as argamassas com maior permeabilidade são as que apresentam menor resistividade,

tanto para o primeiro método como para o segundo. Os valores são relativamente próximos entre os

dois métodos (com diferenças entre 2% e 11% nas argamassas com incorporação de agregados

leves, e 30 a 45% nas argamassas de areia); a diferença reside na forma de cálculo e na influência

da matriz cimentícia das argamassas. Pelo primeiro método só se considera, além da

permeabilidade, a viscosidade do gás (nitrogénio) que atravessa as amostras, o qual é constante.

Pelo segundo considera-se também a pressão do gás e o seu caudal, que são variáveis ao longo do

ensaio. No entanto, será necessário relacionar a resistividade com as restantes propriedades em

estudo através da aplicação de modelos teóricos, o que será apresentado no capítulo 5.

Por último, tentou relacionar-se a resistividade ao fluxo de ar com a massa volúmica e com a

porosidade aparente. Seria expectável que materiais mais densos, ou seja, com maior massa

volúmica, oferecessem uma resistência maior à passagem de ar pelo material; por outro lado, uma

porosidade elevada poderia oferecer uma resistência menor, embora apenas se os poros se

encontrassem interconectados. Obtiveram-se correlações lineares inferiores a 0,35 da resistividade

ao fluxo de ar com a massa volúmica e a porosidade aberta.

4.3.4. Velocidade de propagação das ondas ultra-sónicas

Na tabela 4.9 e figura 4.8 encontram-se os resultados dos ensaios realizados com o equipamento

PUNDIT relativos à velocidade de propagação das ondas ultra-sónicas, para os provetes prismáticos

(2ª e 4ª produções) e sondas de 54kHz e 150kHz, respectivamente. Os resultados individuais de cada

ensaio encontram-se no anexo A.4.5. Na figura 4.9 apresenta-se a percentagem de diminuição da

velocidade das ondas em relação à argamassa de areia Icontrolo (curva 2 com adjuvantes).

75

Tabela 4.9 – Velocidade de propagação de ondas ultra-sónicas, para os provetes prismáticos (2ª e 4ª produções)

Argamassas 54 kHz 150 kHz

Vm (m/s) DP (m/s) CV (%) Vm (m/s) DP (m/s) CV (%)

Tradicional

ATrad

AG+AE 1647 20 1 1421 355 22

BTrad

AG+GC 1290 12 1 1281 16 1

CTrad

AG 1165 32 3 936 57 2

DTrad

AE 1938 125 6 1985 75 3

ETrad

GC 922 22 2 766 56 8

FControlo

(2ª produção) 1832 101 5 1716 86 5

FControlo

(4ª produção) 2169 89 4 2136 70 3

GRef

2962 20 1 2967 18 1

Hcontrolo

2952 56 2 2774 62 2

Icontrolo

3146 88 3 3082 119 4

Industrial J

IndGC 1551 12 1 1490 12 1

KInd

EPS 1427 10 1 1390 10 1

Legenda: Vm – velocidade média de propagação das ondas ultra-sónicas; DP – desvio-padrão; CV – coeficiente

de variação

Figura 4.8 - Velocidade de propagação das ondas ultra-sónicas

Figura 4.9 – Diferença na velocidade das ondas ultra-sónicas, relativamente à argamassa Icontrolo

, das argamassas tradicionais com substituição de agregados

1647 1290 1164

1938

922

1832 2169

2962 2952 3146

1551 1427

1421 1281 936

1985

766

1716

2136

2967

2774 3082

1490 1389

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

A B C D E F (2ªProd)

F (4ªProd)

G H I J K

Ve

loci

dad

e (

m/s

)

Argamassas

54 kHz

150 kHz

-48%

-59% -63%

-38%

-71%

-54% -58%

-70%

-36%

-75% -80%

-60%

-40%

-20%

0%

A B C D E

Dim

inu

ição

de

ve

loci

dad

e

Argamassas

54 kHz

150 kHz

76

Observa-se que para as argamassas tradicionais de areia os valores de velocidade variam entre 1832

m/s a 3146 m/s (sonda de 54 kHz) e entre 1716 m/s a 3082 m/s (sonda de 150 kHz). Para as

argamassas com substituição de agregados estes valores variam dos 922 m/s a 1938 m/s, para a

sonda de 54 kHz, e dos 936 m/s aos 1985 m/s, para a sonda de 150 kHz. As argamassas industriais

situam-se entre 1427 m/s e 1551 m/s, para a sonda de 54 kHz, e entre 1389 m/s e 1490 m/s, para a

sonda de 150 kHz. No geral as argamassas tradicionais de areia apresentam valores mais elevados

de velocidade, o que corresponde ao esperado por estas argamassas terem uma massa volúmica

maior e por isso serem mais compactas.

Os valores de velocidade, obtidos com o transdutor de 54 kHz, das argamassas industriais de cortiça

GInd

GC (1551 m/s) e de EPS, HInd

EPS (1427 m/s) situam-se próximos dos obtidos por Vale (2014), que

obtiveram para argamassas de composição semelhante valores de velocidade de 1461 m/s e 1412

m/s, respectivamente. O mesmo autor obteve também, para uma argamassa de areia de referência,

uma velocidade de propagação de 3285 m/s, o que se encontra próximo das velocidades da

argamassa GRef

, com 2962 e 2967 m/s. Esta argamassa não contém quaisquer adjuvantes na sua

constituição. Em relação à argamassa Hcontrolo

, também sem adjuvantes mas com a curva 2 em vez da

curva Mesquita, o valor é semelhante quando medido com o transdutor de 54 kHz (2952 m/s) mas um

pouco mais baixo quando medido com o transdutor de 150 kHz (2774 m/s), o que indica que uma

curva granulométrica com menos finos pode fazer com que o material seja menos compacto e, deste

modo, diminuir a velocidade de propagação das ondas ultra-sónicas. Por outro lado, em relação à

argamassa de areia com adjuvantes e curva Mesquita, Fcontrolo

, os valores obtidos (entre 1716 e 2169

m/s) são muito inferiores aos da argamassa GRef

, o que pode dever-se à actuação dos adjuvantes,

que introduzem ar, e aumentam o índice de vazios, na mistura. No entanto, a argamassa Icontrolo

, com

velocidades de 3082 e 3146 m/s, registou valores 7 a 11% mais altos do que a argamassa Hcontrolo

,

com a mesma curva granulométrica, apesar da presença de adjuvantes na mistura.

As argamassas com substituição de agregados mostram valores de velocidade, de modo geral, mais

baixos que os das argamassas de referência. A figura 4.9 mostra a relação entre as velocidades

obtidas para as diferentes argamassas. Todas as argamassas verificaram uma diminuição na

velocidade de propagação de ondas ultra-sónicas bastante significativa em relação à argamassa

Icontrolo

(de areia, curva 2, e com adjuvantes), entre cerca de 36 a 75%. A argamassa com granulado

de cortiça ETrad

GC, em particular, foi a que registou uma maior diminuição no valor da velocidade das

ondas ultra-sónicas, de 71 a 75%, com uma velocidade de propagação entre 766 e 922 m/s, o que

indica que este agregado reduz significativamente a compacidade da argamassa. Vale (2014) obteve

um valor de 1674 m/s, embora para uma argamassa com 80% de substituição de cortiça e sem

adjuvantes. Nota-se também uma diminuição muito acentuada em relação à argamassa industrial de

cortiça, GInd

GC, que no entanto inclui proporções diferentes de adjuvantes, ligante e agregados, bem

como curva granulométrica e relação a/c.

A argamassa de argila, DTrad

AE, apresenta os valores mais elevados de velocidade entre as

argamassas com substituição de agregados, com velocidades entre os 1938 e os 1985 m/s, mais de

duas vezes superiores às da argamassa de cortiça e próximos da argamassa Fcontrolo

, com agregados

77

de areia. As argamassas de aerogel apresentam uma diminuição de cerca de 50 a 60% na

velocidade de propagação de ultra-sons, em relação à argamassa Icontrolo

, sendo a argamassa CTrad

AG,

com 100% de substituição de areia por aerogel, a que regista um maior decréscimo. Por outro lado, a

argamassa ATrad

AG+AE, com 60% de aerogel e 40% de argila expandida, é a que apresenta os valores

mais elevados de velocidade entre as três argamassas de aerogel. A presença de argila expandida

na mistura faz com que estes valores sejam mais elevados.

Os valores da velocidade de propagação de ondas ultra-sónicas podem ser relacionados com os da

massa volúmica no estado endurecido, uma vez que ambas dependem das características do

material em estudo; materiais de coesão mais fraca terão também velocidades de propagação mais

baixas e vice-versa (Magalhães et al, 2003). A figura 4.10 mostra a relação entre a massa volúmica

no estado endurecido e a velocidade aparente média (usaram-se as massas volúmicas obtidas pelo

método hidrostático para as argamassas de areia e argila, e pelo método geométrico para as

restantes, bem como a média das velocidades obtidas através dos transdutores de 54 kHz e 150

kHz). Obteve-se uma elevada correlação linear, com R2=0,88, entre a velocidade de propagação de

ultra-sons e a massa volúmica no estado endurecido.

Para a porosidade aparente e a resistividade ao fluxo de ar, a correlação linear foi de 0,43 e de 0,55,

respectivamente, o que indica que estes parâmetros não estão directamente relacionados, embora os

parâmetros relacionados tenham sido obtidos entre argamassas de produções diferentes.

Podem ainda relacionar-se os valores obtidos entre os dois transdutores, como mostra a figura 4.11.

Figura 4.10 – Relação entre a velocidade de propagação das ondas ultra-sónicas e a massa

volúmica no estado endurecido

Figura 4.11 – Relação entre os valores da velocidade de propagação das ondas ultra-sónicas para 54 kHz e

para 150 kHz

Verifica-se que é um método legítimo obter a média dos valores de velocidade entre as duas

frequências, já que se obteve um valor de correlação linear de 0,987%, entre ambas as produções

analisadas. Uma vez que a frequência das duas sondas é diferente, uma delas poderia ter uma maior

sensibilidade e por isso ser mais adequada para a granulometria de certas argamassas mas, como se

verifica, os valores obtidos para as duas sondas são semelhantes.Os transdutores com frequência de

y = 0,796x - 442,77 R² = 0,8846

0

500

1000

1500

2000

2500

0 2000 4000

Mas

sa v

olú

mic

a m

éd

ia

(kg/

m3)

Velocidade média de propagação das ondas (m/s)

y = 1,0292x - 144,02 R² = 0,9868

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

0 1000 2000 3000 4000

Vm

par

a 1

50

kH

z

Vm para 54 kHz

78

150 kHz são mais pequenos, pelo que também são mais adequados na análise de provetes

reduzidos. Verifica-se, no entanto, que em média os valores obtidos com esta sonda são cerca de 5%

menores que com a sonda de 54 kHz.

4.3.5 Módulo de elasticidade dinâmico, módulo de torção e coeficiente de

Poisson

4.4.6.1. Módulo de elasticidade dinâmico

Nas tabelas 4.10 e 4.11 e figuras 4.12 e 4.13 apresentam-se os valores do módulo de elasticidade

dinâmico, tanto os calculados seguindo directamente as equações na norma ASTM E1876-01 (ASTM,

2006) como através do software do equipamento, sendo que os resultados individuais das

frequências de ressonância podem ser encontrados no anexo A.4.6. Note-se que, em alguns casos,

não foi possível obter valores plausíveis através do cálculo pela norma, já que estas se encontram

calibradas para uma gama de frequências que recai fora das obtidas para estas argamassas. No

caso dos provetes cilíndricos, apenas se ensaiou um dos provetes de cada argamassa, de forma a

conservar o outro para o ensaio de permeabilidade/resistividade ao ar; o impacto da baqueta iria

alterar a sua superfície e comprometer este ensaio, sobretudo nas argamassas mais frágeis.

Tabela 4.10 – Módulo de elasticidade dinâmico no estado endurecido, para os provetes cilíndricos (1ª e 3ª produções)

Argamassa

Ed (MPa)

ASTM E1876-01

Software

Tradicional

ATrad

AG+AE 1413 1334

BTrad

AG+GC 471 481

CTrad

AG 536 550

DTrad

AE 1271 1287

ETrad

GC 381 416

FControlo

(1ª produção) 1741 1684

FControlo

(3ª produção) 9827 9930

GRef

10050 10049

Hcontrolo

10149 10031

Icontrolo

8493 8678

Industrial J

IndGC 1192 1186

KInd

EPS 370 371

Legenda: Ed - módulo de elasticidade dinâmico

79

Tabela 4.11 – Módulo de elasticidade dinâmico no estado endurecido, para os provetes prismáticos (2ª e 4ª produções)

Argamassa

ASTM E1876-01 Software

Ed (MPa) DP

(MPa) CV (%) Ed (MPa)

DP (MPa)

CV (%)

Tradicional

ATrad

AG+AE 2388 1435 60 787 64 8

BTrad

AG+GC 1323 1557 118 427 21 5

CTrad

AG 349 37 11 342 36 10

DTrad

AE 1605 31 2 1581 34 2

ETrad

GC 258 27 10 250 26 11

FControlo

(2ª produção) 2633 265 10 2595 261 10

FControlo

(4ª produção) 5620 180 3 5536 176 3

GRef

12841 383 3 12765 476 4

Hcontrolo

13466 1634 12 13247 1600 12

Icontrolo

14548 761 5 14326 747 5

Industrial J

IndGC 1279 17 1 1254 15 1

KInd

EPS 582 22 4 572 22 4

Legenda: Ed - módulo de elasticidade dinâmico; DP – desvio-padrão; CV – coeficiente de variação

Figura 4.12 – Módulo de elasticidade dinâmico das argamassas com incorporação de agregados isolantes (1ª e 2ª produções, calculado pelo software)

Figura 4.13 – Módulo de elasticidade dinâmico das argamassas com areia (calculado pelo software)

1334

481 550

1287

416

1186

371

787

427 342

1581

250

1254

572

0

500

1000

1500

2000

A B C D E J K

Mó

du

lo d

e e

last

icid

ade

d

inâm

ico

mé

dio

(M

Pa)

Argamassa

1ª Produção

2ª Produção

1684 2595

9930 10049 10031 8678

5536

12765 13247 14326

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

F G H I

Mó

du

lo d

e e

last

icid

ade

d

inâm

ico

mé

dio

(M

Pa)

Argamassa

1ª produção

2ª produção

3ª Produção

4ª Produção

80

O módulo de elasticidade dinâmico varia, em média, entre 250 e 2388 MPa para as argamassas

tradicionais com substituição de agregados, e entre 370 e 1279 MPa para as argamassas industriais,

enquanto para as argamassas de areia se situam entre 1712 a 14548 MPa. No entanto, verificam-se

algumas diferenças de valores entre provetes de produções diferentes; isto pode ficar a dever-se às

condições de produção, ou ao tempo de espera entre o fim de mistura e o início da aplicação nos

moldes, pois como descrito anteriormente algumas argamassas sofreram ao longo do processo de

produção alterações significativas no grau de trabalhabilidade. O método de cálculo tem também

influência nos resultados, considerando-se que os valores obtidos através do software próprio do

equipamento são mais fiáveis em relação aos calculados pela norma ASTM E1876-01; no caso

específico dos provetes cilíndricos, foi ainda necessário interpolar valores a partir das tabelas que

constam na norma, o que aumenta o grau de incerteza associado a este método. A própria vibração

da mesa em que o ensaio é realizado pode interferir com a frequência de ressonância durante o

ensaio. Por último, a diferença entre os métodos de ensaio para os provetes cilíndricos e para os

provetes prismáticos também terá influenciado os valores obtidos. De um modo geral, as frequências

de ressonância são mais consistentes nos ensaios dos provetes prismáticos, pelo que se considera

que o módulo de elasticidade é também mais fiável através deste método. No entanto, a modelação

acústica foi realizada com base nos valores obtidos para os provetes cilíndricos, já que foram estes

os ensaiados à absorção sonora.

O módulo de elasticidade está relacionado com a capacidade do reboco em absorver deformações,

sendo menor quando esta capacidade for maior (Flores-Colen, 2009). O facto de as argamassas

serem menos rígidas (ou seja, terem um módulo de elasticidade menor) particularmente as

argamassas com substituição de agregados, pode estar indirectamente relacionado com o seu

desempenho acústico, já que uma argamassa pouco rígida tem uma maior capacidade para absorver

a energia mecânica aplicada. Ou seja, quanto maior for o seu módulo de elasticidade, maior será a

proporção das ondas incidentes reflectida pelo material e menor será a absorção acústica esperada.

Em relação às argamassas industriais, os valores obtidos para a argamassa JInd

GC (371 a 577 MPa)

encontram-se próximos do indicado pelo fabricante (500 MPa), apesar de se verificar alguma

discrepância entre os valores das várias produções. A argamassa KInd

EPS apresenta valores de 572 a

582 MPa. Vale (2014) obteve valores de 1160 MPa e 620 MPa para as argamassas de cortiça e EPS,

respectivamente, o que indica os provetes normalizados se encontram numa gama de valores

comparável.

Em relação à argamassa de areia com adjuvantes da curva Mesquita Fcontrolo

, os valores obtidos

(1614 a 9930 MPa) são muito diferentes entre produções distintas e situam-se muito aquém dos

valores obtidos para argamassas de composição semelhante. A argamassa GRef

apresenta valores

entre 10049 e 12765 MPa, um pouco mais reduzidos que os obtidos por Vale (2014), que registou um

módulo de elasticidade de 15140 MPa para uma argamassa semelhante. No entanto, a relação a/c de

0,80 utilizada por este autor, inferior à relação de 1,10 para a argamassa GRef

, pode explicar a

diferença de resultados. Ali (2011) obteve um módulo de elasticidade de 15500 MPa para uma

argamassa de areia, que contudo contém vários adjuvantes não utilizados na argamassa em estudo

81

(sílica de fumo e plastificantes), bem como uma granulometria diferente e uma massa volúmica

superior à da argamassa GRef

. Note-se também a diferença significativa entre os valores das

argamassas GRef

(sem adjuvantes na sua constituição) e Fcontrolo

(com adjuvantes), ambas da curva

Mesquita – o efeito de introdução de ar na mistura pode explicar os valores reduzidos da argamassa

Fcontrolo

. As argamassas da curva 2, no entanto (Hcontrolo

e Icontrolo

), com valores de 13247 a 13466 MPa

e 14326 a 14548 MPa, respectivamente, para os provetes da 4ª produção, encontram-se próximos do

obtido por Ali (2011), que obteve um valor de 15500 MPa, mas para o módulo estático e não o

dinâmico e para argamassas cuja granulometria contém mais agregados finos que as argamassas

deste estudo. Note-se que a argamassa Hcontrolo

foi produzida com uma relação a/c de 0,95, um pouco

inferior à relação a/c da argamassa de referência GRef

(1,10), o que embora não constitua uma

diferença excessiva poderia explicar a diferença de valores do módulo de elasticidade entre estas

duas argamassas. No entanto, as argamassas Fcontrolo

e Icontrolo

, ambas com adjuvantes na sua

constituição, embora de curvas granulométricas diferentes, apresentam a mesma relação a/c (0,40),

verificando-se uma diferença considerável entre os seus módulos de elasticidade.

Para as argamassas de aerogel, verifica-se que, apesar da incerteza nestes resultados, a introdução

de outros agregados na mistura promove um aumento do módulo de elasticidade, passando de 342-

550 MPa a 787-2388 MPa no caso da formulação 60% aerogel e 40% argila expandida, e 427-481

MPa para a formulação 60% aerogel e 40% cortiça.

A argamassa de argila expandida, DTrad

AE, apresenta um valor de 1271 a 1605 MPa, o que significa

que esta é a argamassa que regista uma menor diminuição do módulo de elasticidade dinâmico em

relação às argamassas de areia. Tal pode ser explicado pela baridade aproximada dos dois

agregados. Quanto à argamassa de cortiça, é a que regista uma maior diminuição no módulo de

elasticidade em relação à de areia, apresentando valores de 250 a 416 MPa, o que representa uma

diminuição de cerca de 95 a 162%, como se pode observar pela figura 4.14.

Figura 4.14 – Diferença no módulo de elasticidade dinâmico, relativamente à argamassa IControlo

, das argamassas tradicionais com substituição de agregados (calculado pelo software)

A massa volúmica pode ser relacionada com o módulo de elasticidade dinâmico, como se pode

observar na figura 4.15. Considerou-se a massa volúmica no estado endurecido obtida através pelo

-85% -94% -94%

-85% -95%

-156% -160% -161% -147%

-162% -180%

-160%

-140%

-120%

-100%

-80%

-60%

-40%

-20%

0%

A B C D E

Dim

inu

ição

do

mó

d.

ela

stic

idad

e

Argamassas



82

método hidrostático e, no caso das argamassas em que tal não foi possível, pelo método geométrico;

o módulo de elasticidade considerado foi o obtido através do software para todas as argamassas.

Obtiveram-se coeficientes de correlação linear de 0,90 e 0,96 para os provetes cilíndricos e

prismáticos, respectivamente. Conclui-se que o módulo de elasticidade é muito influenciado pela

massa volúmica; para argamassas mais compactas, ou seja, com massa volúmica elevada, estas

tendem a ser também mais rígidas, o que se traduz num módulo de elasticidade superior. Vale (2014)

e Flores-Colen (2009) também relacionaram estas características através de ajustamentos de

potência, obtendo correlações superiores a 90%.

Figura 4.15 – Relação entre o módulo de elasticidade dinâmico (calculado pelo software) e a massa volúmica no

estado endurecido, para os provetes da 1ª e 2ª produções

A velocidade de propagação das ondas ultra-sónicas pode também ser relacionada com o módulo de

elasticidade dinâmico, obtendo-se um coeficiente de correlação de potência de 0,94 (figura 4.16). A

velocidade de propagação considerada foi a média entre as obtidas para as sondas de 54 e 150 kHz.

Vale (2014) e Flores-Colen (2009) também relacionaram estas grandezas, obtendo correlações de

potência superiores a 0,70.

Figura 4.16 – Relação entre a velocidade de propagação das ondas ultra-sónicas e o módulo de elasticidade dinâmico (calculado pelo software), para os provetes prismáticos (2ª e 4ª produções)

y = 0,0018x2,0298 R² = 0,9005

y = 0,0004x2,2736 R² = 0,9607

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

0,00 1000,00 2000,00 3000,00Mó

du

lo d

e e

last

icid

ade

din

âmic

o

Massa volúmica (kg/m3)



Power(Provetescilíndricos)Power(Provetesprismáticos)

y = 8E-09x3,4979 R² = 0,9426

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500

Mó

du

lo d

e e

last

icid

ade

d

inâm

ico


83

Não se encontrou uma correlação forte entre o módulo de elasticidade dinâmico e a porosidade

aparente; os coeficientes de correlação obtidos foram inferiores a 0,60. Por último, os valores

calculados através das equações presentes na norma ASTM E1876-01 apresentam uma correlação

linear muito elevada (cerca de 0,99) com os calculados pelo software Genemod do equipamento

Grindosonic MK5 “Industrial” (figura 4.17), apesar de se considerarem mais fiáveis os valores

calculados pelo software. Obteve-se também uma correlação linear de 0,83 entre os valores obtidos

para os provetes cilíndricos e prismáticos (figura 4.18). Apenas se regista uma diferença significativa

entre os valores obtidos para a argamassa FControlo

, entre a 3ª e 4ª produções (os valores obtidos

passam de cerca de 9800 a 9900 MPa para 5500 a 5600 MPa, o que pode ficar a dever-se à variação

do comportamento da argamassa aquando da mistura, através da actuação dos adjuvantes).

Figura 4.17 – Relação entre os valores do módulo de elasticidade dinâmico calculados através da norma

ASTM E1876-01 e do software Genemod

Figura 4.18 – Relação entre os valores do módulo de elasticidade dinâmico dos provetes cilíndricos e prismáticos (calculados pelo software Genemod)

4.4.6.2. Módulo de torção

Os valores do módulo de torção encontram-se nas tabelas 4.12 e 4.13, e figuras 4.19 e 4.20. Os

resultados individuais de cada ensaio podem ser consultados no anexo A.4.6.

É possível verificar que, de um modo geral, o coeficiente de torção segue a mesma tendência que o

módulo de elasticidade dinâmico. Tal como acontece para o módulo de elasticidade dinâmico, o

módulo de torção é tanto maior quanto menor for a capacidade de deformação das argamassas, pelo

que os valores mais elevados se verificam nas argamassas sem substituição de agregados. As

argamassas de aerogel e de cortiça são as que registam um maior decréscimo em relação às

argamassas de areia (figura 4.21). Note-se que tanto o módulo de torção como o coeficiente de

Poisson são características que, apesar de não afectarem directamente a absorção acústica das

argamassas, intervêm no cálculo iterativo do módulo de elasticidade.

y = 1,0031x - 142,65 R² = 0,9944

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

0 10000 20000

Ed c

alcu

lad

o p

elo

so

fwar

e (

MP

a)

Ed calculado pela norma ASTM E1876-01 (MPa)

y = 1,1762x - 35,033 R² = 0,8299

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

0 5000 10000 15000Ed d

os

pro

vete

s p

rism

átic

os

(MP

a)

Ed dos provetes cilíndricos (MPa)

84

Quanto às argamassas industriais, os fabricantes não fornecem nenhuma indicação quanto ao

módulo de torção nas respectivas fichas técnicas dos produtos.

Tabela 4.12 – Módulo de torção no estado endurecido, para os provetes cilíndricos (1ª e 3ª produções)

Argamassa

G (MPa)

ASTM E1876-01

Software

Tradicional

ATrad

AG+AE 606 559

BTrad

AG+GC 198 201

CTrad

AG 217 222

DTrad

AE 550 556

ETrad

GC 162 178

FControlo

(1ª produção) 762 736

FControlo

(3ª produção) 4164 4222

GRef

4313 4325

Hcontrolo

4479 4381

Icontrolo

3686 3764

Industrial J

IndGC 504 500

KInd

EPS 152 151

Legenda: G – módulo de torção

Tabela 4.13 – Módulo de torção no estado endurecido, para os provetes prismáticos (2ª e 4ª produções)

Argamassa


G (MPa) DP

(MPa) CV (%)

G (MPa) DP

(MPa) CV (%)

Tradicional

ATrad

AG+AE 343 14 4 288 85 29

BTrad

AG+GC 152 50 33 152 50 33

CTrad

AG 141 15 11 117 27 23

DTrad

AE 734 91 12 734 91 12

ETrad

GC 99 7 7 99 7 7

FControlo

(2ª produção) 1247 121 10 1247 121 10

FControlo

(4ª produção) 2541 43 2 2541 43 2

GRef

5394 187 3 3563 1506 42

Hcontrolo

5713 584 10 5713 584 10

Icontrolo

6436 270 4 6436 270 4

Industrial J

IndGC 511 6 1 515 5 1

KInd

EPS 248 10 4 248 10 4

Legenda: G – módulo de torção; DP – desvio-padrão; CV – coeficiente de variação; n.p. – argamassa não

produzida

85

Figura 4.19 – Módulo de torção das argamassas com incorporação de agregados isolantes (1ª e 2ª produções, calculado pelo software)

Figura 4.20 – Módulo de torção das argamassas com incorporação de agregados isolantes da 3ª e 4ª produções (calculado pelo software)

Figura 4.21 – % de diferença no módulo de torção, relativamente à argamassa IControlo


Como se mostra na figura 4.22, o módulo de torção apresenta uma correlação bastante significativa

com o módulo de elasticidade dinâmico, tendo-se obtido um R2 de aproximadamente 0,96 entre estes

dois parâmetros.

559

201 222

556

178

500

151

288

152 117

734

99

515

248

0

200

400

600

800

A B C D E J K

Mó

du

lo d

e t

orç

ão

mé

dio

(M

Pa)

Argamassa

1ª Produção

2ª Produção

736 1247

4222 4325 4381 3764

2541

3563

5713 6436

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

F G H I

Mó

du

lo d

e t

orç

ão m

éd

io

(MP

a)

Argamassa

1ª Produção

2ª Produção

3ª Produção

4ª Produção

-85%

-95% -94%

-85%

-95% -96% -98% -98%

-89%

-98% -100%

-95%

-90%

-85%

-80%

-75%

A B C D E

% d

e d

imin

uiç

ão d

o m

ód

. to

rção

Argamassas



86

Tal como o módulo de elasticidade, os valores do módulo de torção calculados através da norma

ASTM E1876-01 relacionam-se fortemente com os calculados pelo software Genemod, com um

coeficiente de correlação de cerca de 0,97 entre os dois métodos de cálculo (figura 4.23).

Figura 4.22 – Relação entre o módulo de elasticidade dinâmico e o módulo de torção, calculados pelo

software

Figura 4.23 – Relação entre os valores do módulo de elasticidade dinâmico calculados através da norma

ASTM E1876-01 e do software GENEMOD

4.4.6.3. Coeficiente de Poisson

Os valores obtidos para o coeficiente de Poisson encontram-se nas tabelas 4.14 e 4.15 e

esquematizados na figura 4.24. Os resultados individuais de cada ensaio encontram-se no anexo

A.4.6.

Tabela 4.14 – Coeficiente de Poisson no estado endurecido, para os provetes cilíndricos (1ª e 3ª produções)

Argamassa

ν ( - )

ASTM E1876-01

Software

Tradicional

ATrad

AG+AE 0,166 0,193

BTrad

AG+GC 0,190 0,197

CTrad

AG 0,234 0,237

DTrad

AE 0,156 0,157

ETrad

GC 0,174 0,170

FControlo

(1ª produção) 0,142 0,144

FControlo

(3ª produção) 0,180 0,176

GRef

0,165 0,167

Hcontrolo

0,133 0,145

Icontrolo

0,152 0,153

Industrial J

IndGC 0,182 0,185

KInd

EPS 0,222 0,225

Legenda: ν – coeficiente de Poisson

y = 0,407x + 36,742 R² = 0,9637

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

0 5000 10000 15000 20000

Mó

du

lo d

e t

orç

ão (

MP

a)

Módulo de elasticidade dinâmico (MPa)

y = 0,9395x + 29,927 R² = 0,9703

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

0 2000 4000 6000 8000G c

alcu

lad

o p

elo

so

fwar

e (

MP

a)

G calculado pela norma ASTM E1876-01 (MPa)

87

Tabela 4.15 – Coeficiente de Poisson no estado endurecido, para os provetes prismáticos (2ª e 4ª produções)

Argamassa


ν ( - ) DP ( - ) CV (%)

ν ( - ) DP ( - ) CV (%)

Tradicional

ATrad

AG+AE 2,429 2,000 82 0,178 0,106 60

BTrad

AG+GC 5,309 8,903 168 0,200 0,088 44

CTrad

AG 0,243 0,159 66 0,276 0,130 47

DTrad

AE 0,103 0,125 121 0,087 0,120 139

ETrad

GC 0,301 0,088 29 0,267 0,088 33

FControlo

(2ª produção) 0,056 0,008 14 0,040 0,007 18

FControlo

(4ª produção) 0,106 0,017 6 0,089 0,016 18

GRef

0,191 0,015 8 0,254 0,080 31

Hcontrolo

0,177 0,030 17 0,158 0,029 19

Icontrolo

0,130 0,013 10 0,113 0,013 11

Industrial J

IndGC 0,251 0,018 7 0,218 0,002 1

KInd

EPS 0,173 0,012 7 0,155 0,012 8

Legenda: ν – coeficiente de Poisson; DP – desvio-padrão; CV – coeficiente de variação; n.p. – argamassa não

produzida

Figura 4.24 – Coeficiente de Poisson das argamassas com incorporação de agregados isolantes

Para betão, o coeficiente de Poisson varia normalmente entre 0,15 e 0,25, adoptando-se um valor

médio de 0,20 para argamassas (Appleton & Costa, 2002). Segundo o estudo de Flores-Colen

(2009), um valor de 0,30 foi determinado para argamassas cimentícias, uma vez que as argamassas

são mais deformáveis que o betão. Os valores obtidos situam-se entre 0,155 e 0,251 para as

argamassas industriais e entre 0,040 e 0,301 para as argamassas tradicionais (figura 4.24). De um

modo geral, as argamassas de areia e de argila apresentam valores um pouco inferiores às restantes,

o que indica uma menor capacidade de deformação transversal. A argamassa de argila expandida,

DTrad

AE, apresenta, tal como as argamassas de areia, coeficientes de Poisson reduzidos, o que pode

0,19 0,20

0,24

0,16 0,17

0,14

0,17

0,23

0,18

0,28

0,09

0,27

0,04

0,22

0,16 0,18 0,17

0,15 0,15

0,09

0,25

0,16

0,11

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30


Co

efi

cie

nte

de

Po

isso

n (

- )

Argamassa

1ª Produção

2ª Produção

3ª Produção

4ª Produção

88

dever-se, tal como no caso dos módulos de elasticidade e de torção, à baridade semelhante da areia

e da argila expandida. De facto, esta foi a única argamassa com substituição de agregados a registar

uma diminuição no coeficiente de Poisson em relação à argamassa de areia Icontrolo

; as restantes

apresentam, em média, um coeficiente mais elevado, o que indica uma maior capacidade de

deformação, particularmente a argamassa de 100% aerogel (CTrad

AG) e 100% cortiça (ETrad

GC) para os

provetes prismáticos, como se observa pela figura 4.25.

Figura 4.25 – % de diferença no coeficiente de Poisson, relativamente à argamassa IControlo


Alguns valores calculados pela norma são muito superiores aos obtidos pelo software do

equipamento, o que indica que para algumas frequências de ressonância e geometrias do provete

esta pode ser menos adequada para calcular o coeficiente de Poisson. Pelo mesmo motivo, já que os

módulos de elasticidade e de torção dependem do coeficiente de Poisson, estes valores são também

afectados.

Conhecendo o coeficiente de Poisson e a massa volúmica de um material, o módulo de elasticidade

dinâmico pode ser calculado a partir dos valores da velocidade de propagação das ondas ultra-

sónicas, através da equação 4.26, apresentada na norma BS 1881-203 (BSI (1986), citado por

Flores-Colen, 2009):

𝐸𝑑𝑉 = 𝑉2𝑀𝑉

(1 + ν)(1 − 2ν)

1 − ν

(4.26)

Em que:

EdV – módulo de elasticidade dinâmico extrapolado a partir da velocidade de propagação (MPa);

V – velocidade de propagação das ondas ultra-sónicas (km/s);


ν – coeficiente de Poisson.

26% 29%

55%

3% 11%

58% 77%

144%

-23%

136%

-50%

0%

50%

100%

150%

200%

A B C D E% d

e d

imin

uiç

ão d

o c

oe

f.

Po

isso

n

Argamassas

ProvetescilíndricosProvetesprismáticos

89

Comparando os valores do módulo de elasticidade com os obtidos através deste método (tabela

4.16), verifica-se que os valores calculados através deste método são, no geral, superiores aos

obtidos experimentalmente, obtendo-se no entanto uma correlação linear de 0,99, como se observa

pela figura 4.26.

Tabela 4.16 – Módulo de elasticidade dinâmico obtido experimentalmente e calculado a partir da velocidade de propagação das ondas ultra-sónicas

Argamassa Ed (MPa)

experimental (software)

Ed (MPa) calculado a partir de Vm

Tradicional

ATrad

AG+AE 787 1227

BTrad

AG+GC 427 680

CTrad

AG 342 405

DTrad

AE 1581 2532

ETrad

GC 250 234

Fcontrolo

(2ª produção) 2595 4116

Fcontrolo

(4ª produção) 5536 6903

GRef

12765 13345

Hcontrolo

13247 14431

Icontrolo

14326 16831

Industrial J

IndGC 1254 1437

KInd

EPS 572 815

Legenda: Ed - módulo de elasticidade dinâmico; Vm – velocidade média de propagação das ondas ultra-sónicas

Figura 4.26 – Relação entre o módulo de elasticidade dinâmico obtido experimentalmente e calculado a partir da velocidade de propagação das ondas ultra-sónicas, para os provetes prismáticos

Em resumo, verifica-se que quanto menos compacta for a argamassa, maior será a capacidade de

deformação que esta pode suportar, o que leva a uma diminuição dos módulos de elasticidade e de

torção e a um aumento do coeficiente de Poisson. Este efeito verifica-se mais obviamente nas

argamassas com introdução de agregados isolantes, especificamente as argamassas com

substituição de 100% de cortiça (ETrad

GC), 100% aerogel (CTrad

AG), e 60% aerogel+40% cortiça

(BTrad

AG+GC), em que se observa uma diminuição de cerca de 94 a 162% do módulo de elasticidade

y = 1,0905x + 367,7 R² = 0,9917

0

5000

10000

15000

20000

0 5000 10000 15000 20000

Mó

du

lo d

e e

last

icid

ade

ca

lcu

lad

o (

MP

a)

Módulo de elasticidade experimental (MPa)

90

dinâmico, uma diminuição de 94 a 98% no módulo de torção, e um aumento de 29 a 144% no

coeficiente de Poisson.

4.3.6 Resistência à compressão

Os valores médios de resistência à compressão, para os provetes normalizados (2ª e 4ª produções),

encontram-se na tabela 4.17 e figura 4.27. Podem também observar-se as diminuições observadas

na resistência à compressão das argamassas tradicionais com substituição de agregados em relação

à argamassa de areia Icontrolo

na figura 4.28.

Devido a uma anomalia no equipamento de medição, que pode ter afectado os resultados desta

propriedade, apresentam-se também os valores esperados de resistência à compressão usando a

correlação entre o módulo de elasticidade dinâmico e a resistência à compressão, obtida por Soares

et al (2015), segundo o qual a resistência à compressão pode ser relacionada com o módulo de

elasticidade dinâmico através da equação 4.27:

𝑅𝑐 = 0,0364 × 𝐸𝑑0,5832

(4.27)

Em que Rc é a resistência à compressão (MPa) e Ed é o módulo de elasticidade dinâmico (MPa).

Neste caso utilizaram-se os valores de Ed obtidos para os provetes prismáticos calculados pelo

software Genemod.

Os resultados individuais de cada ensaio podem ser encontrados no anexo A.4.7.

Devido à mesma anomalia no equipamento Spider8, não foi possível obter os valores da resistência à

flexão e do módulo de elasticidade estático.

Tabela 4.17 – Resistência à compressão média para as argamassas de 2ª e 4ª produções (provetes prismáticos)

Argamassa Rc média

(MPa) DP (MPa) CV (%)

Rc correcção (MPa)

Classif. EN 998-1*

Tradicional

ATrad

AG+AE 0,68 0,18 27 1,78 CS I

BTrad

AG+GC 0,70 0,08 11 1,24 CS I

CTrad

AG 0,34 0,05 14 1,09 n. c.

DTrad

AE 1,66 0,11 6 2,67 CS II

ETrad

GC 0,39 0,08 21 0,91 n.c.

Fcontrolo

(2ª prod.) 0,40 0,13 32 3,57 CS I

Fcontrolo

(4ª prod.) 3,04 1,01 33 5,55 CS II

GRef

9.96 0,27 3 9,03 CS IV

Hcontrolo

8,45 1,72 20 9,23 CS IV

Icontrolo

10,73 0,52 5 9,66 CS IV

Industrial J

IndGC 2,02 0,29 15 2,33 CS II

KInd

EPS 0,78 0,46 58 1,48 CS I

Legenda: DP – desvio padrão; CV – coeficiente de variação; n.p. – argamassa não produzida; n.c. – não

classificável segundo a norma EN 998-1; correcção de Rc de acordo com Soares et al, 2015; * - classificação

tendo em conta os valores medidos de Rc (1ª coluna)

91

Figura 4.27 – Resistência à compressão das argamassas com incorporação de agregados isolantes

Figura 4.28 – Diferença na resistência à compressão, relativamente à argamassa Icontrolo

, das argamassas

tradicionais

De um modo geral, as argamassas têm a classificação CS I e CS II segundo a norma EN 998-1

(CEN, 2010), apresentando valores de resistência à compressão entre 0,34 e 1,66 no caso das

argamassas tradicionais e entre 0,78 e 2,02 no caso das argamassas industriais (as argamassas

CTrad

AG (0,34 MPa) e ETrad

GC (0,39 MPa) têm, na verdade, valores um pouco mais baixos do que o

mínimo estipulado na norma, de 0,40 MPa, pelo que não podem ser classificadas em nenhuma das

categorias da norma EN 998-1). Todas as argamassas apresentam também valores inferiores aos

esperados com base no módulo de elasticidade dinâmico, segundo Soares et al (2015), embora a

relação obtida nesse estudo possa não ser aplicável dada a presença de introdutores de ar na

mistura, bem como as diferentes relações a/c utilizadas.

Para as argamassas industriais, os valores de resistência à compressão da argamassa JInd

GC (2,02

MPa) e da argamassa KInd

EPS (0,78 MPa) encontram-se próximos das indicações fornecidas pelos

fabricantes (3,0 MPa e classe CS I, respectivamente), embora ligeiramente mais baixos. Vale (2014)

obteve, para argamassas semelhantes, valores de 2,10 MPa e 1,25 MPa, o que indica que estas

possuem resistências comparáveis embora a constituição da argamassa em questão seja

ligeiramente diferente, por se tratar de outra formulação de argamassa da mesma marca. A

resistência da argamassa JInd

GC é superior face à da argamassa KInd

EPS, o que é expectável devido à

0,68 0,70 0,34 1,66

0,39 0,40

3,04

9,96

8,45

10,73

2,02 0,78

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

A B C D E F (2ªProd)

F (4ªProd)

G H I J K

Re

sist

ên

cia

à co

mp

ress

ão

(MP

a)

Argamassa

-94% -93%

-97%

-85%

-96% -100%

-95%

-90%

-85%

-80%

-75%

A B C D E

Dim

inu

ição

da

resi

st.

à co

mp

ress

ão

Argamassas

92

melhor capacidade de resistência dos agregados de cortiça em relação ao EPS e ainda à

incorporação de fibras que melhoram o seu comportamento mecânico, particularmente em termos de

tracção e fendilhação, mas que podem ter influenciado os resultados.

Quanto às argamassas tradicionais, obteve-se para a argamassa FControlo

um valor de apenas 0,40

MPa para a segunda produção, e de 3,04 MPa para a quarta produção, ambas inferiores aos valores

esperados com base no seu módulo de elasticidade. No entanto, para as restantes argamassas de

areia, os valores de resistência à compressão foram muito superiores. A argamassa de referência

GRef

(curva Mesquita, sem adjuvantes) apresenta um valor de resistência de 9,96 MPa, para a qual

Vale (2014) obteve um valor de 16,14 MPa, embora para um traço 1:3 e não 1:4. As argamassas cuja

granulometria segue a curva 2, Hcontrolo

e Icontrolo

, apresentam valores de 8,43 e 10,73 MPa, que as

colocam, juntamente com a argamassa GRef

, na classe de resistência CS IV segundo a norma EN

998-1. O coeficiente de variação da resistência à compressão obtida para a argamassa Hcontrolo

não

permite concluir sobre o efeito da ausência de adjuvantes em relação à argamassa Icontrolo

.

As argamassas com incorporação de aerogel obtiveram valores de resistência de 0,34, 0,68 e 0,70

MPa respectivamente para as argamassas CTrad

AG, BTrad

AG+GC e ATrad

AG+AE. Verifica-se que, para uma

mistura com 100% de substituição de agregados por aerogel hidrofóbico, a resistência é inferior à das

argamassas de areia, verificando-se no entanto um aumento para perto de 0,70 quando se adiciona

40% de cortiça ou argila expandida a 60% de aerogel. A diferença pode dever-se às propriedades de

resistência mecânica destes agregados em relação ao aerogel (mais frágil).

Em relação à argamassa de argila, DTrad

AE, verifica-se um acréscimo significativo em relação à

argamassa de areia Fcontrolo

. Uma vez que ambas foram produzidas com os mesmos adjuvantes, a

diferença poderá residir nas características próprias da argila expandida, da granulometria distinta

entre argamassas ou na relação a/c utilizada. Em relação à argamassa Icontrolo

, a diferença é ainda

maior, apesar de ambas as argamassas terem a mesma curva granulométrica e presença de

adjuvantes na mistura. Já a argamassa de cortiça, ETrad

GC, apresenta um valor de resistência (0,39

MPa) muito próximo ao da argamassa de areia Fcontrolo

(0,40 MPa). No entanto, a dose de adjuvantes

foi a mesma para as duas argamassas e pode estar mais bem ajustada para uma utilização em

argamassas com agregados leves do que para uma argamassa com agregados correntes. Brás et al.

(2013) verificaram uma diminuição de 84% na resistência à compressão de argamassas com

substituição de 70-80% de agregados de cortiça, em relação a argamassas de areia; o valor obtido

(3,9 a 6,4 MPa) foi superior ao da argamassa ETrad

GC, mas esta última difere na utilização de

adjuvantes que alteram o comportamento mecânico da argamassa, em particular os adjuvantes, ao

introduzir ar na mistura, os quais não foram utilizados em nenhuma das argamassas desse estudo.

Vale (2014) obteve um valor de resistência à compressão de 2,08 MPa, para uma substituição de

80% de agregados de cortiça; este valor é superior ao obtido neste estudo, embora mais uma vez

seja de notar a diferença nos adjuvantes utilizados. Nota-se ainda uma redução significativa de

resistência na argamassa tradicional de cortiça ETrad

GC (0,39 MPa) em relação à argamassa industrial

de cortiça JInd

GC (2,02 MPa), embora seja de notar que podem existir diferenças consideráveis na

93

proporção e tipo de adjuvantes, ligante e agregados, incluindo a curva granulométrica utilizada, bem

como na relação água/ligante.

A utilização de adjuvantes na formulação destas argamassas reduz, de modo geral, a resistência em

todas as argamassas relativamente aos valores correntes obtidos neste estudo, apesar das

diferenças entre agregados e das suas proporções na composição das argamassas nem sempre as

tornarem directamente comparáveis. Observa-se ainda que as argamassas industriais produzidas

obtiveram valores de resistência à compressão superiores às tradicionais, com excepção da

argamassa de argila expandida DTrad

AE.

Por último, segundo a norma EN 998-1 (CEN, 2010), os valores de resistência à compressão de

argamassas de revestimento no estado endurecido devem situar-se nas classes CS I ou CS II, isto é,

devem ter valores compreendidos entre 0,4 e 5 MPa. Como se observa pelos resultados obtidos, as

argamassas cumprem estes requisitos (excepto as argamassas CTrad

AG e CTrad

AG), podendo-se incluir

as argamassas ATrad

AG+AE, BTrad

AG+GC, CTrad

AG, ETrad

GC, FControlo

e KInd

EPS na classe CS I e as

argamassas DTrad

AE e JInd

GC na classe CS II. Isto indica que é possível melhorar o comportamento

térmico das argamassas conseguindo respeitar as imposições normativas para este tipo de

argamassas, neste caso a sua resistência à compressão. As argamassas Hcontrolo

e Icontrolo

, por outro

lado, apresentam uma resistência muito superior, sendo classificadas como CS IV de acordo com

esta norma. Através da argamassa de referência, em comparação com a argamassa de controlo

FControlo

é possível identificar uma elevada influência das adjuvantes na resistência mecânica, sendo

assim importante definir com rigor qual a dosagem e tipo de adjuvantes para cada formulação de

argamassa.

Segundo Magalhães et al. (2003), os materiais menos compactos são os que apresentam menores

valores de velocidade de propagação, em comparação com os materiais mais compactos (com maior

massa volúmica aparente), o que traduz também numa menor resistência mecânica e menor módulo

de elasticidade. É então possível relacionar os valores da resistência à compressão com os da massa

volúmica aparente, velocidade de propagação das ondas ultra-sónicas, porosidade aparente e

módulo de elasticidade dinâmico (figuras 4.29 a 4.32).

Pela figura 4.29 verifica-se que existe uma elevada correlação de potência, com R2=0,65 e 0,96, entre

a massa volúmica e a resistência à compressão obtida experimentalmente e corrigida,

respectivamente. As massas volúmicas consideradas foram as obtidas pelo método hidrostático e

pelo método geométrico no caso das argamassas com substituição de agregados. Existe também,

como se observa pela figura 4.30, uma correlação em potência de 0,81 e 0,94 entre a velocidade de

propagação das ondas ultra-sónicas e a resistência à compressão obtida experimentalmente e

corrigida, respectivamente. Neste caso a velocidade das ondas considerada foi a média entre a das

sondas de 54 e 150 kHz. Esperava-se que existisse uma correlação significativa entre estes

parâmetros, já que uma argamassa compacta (com maior velocidade e maior massa volúmica)

deveria, em princípio, resistir a uma força aplicada superior à de uma argamassa menos compacta.

Vale (2014) e Flores-Colen (2009) também relacionaram estes parâmetros com a resistência à

94

compressão através de ajustamentos de potência. No entanto as argamassas tradicionais com

substituição de agregados produzidas por Vale (2014) não obtiveram coeficientes de correlação

significativos, devido em parte ao tamanho reduzido da amostra.

Figura 4.29 – Relação entre a resistência à compressão e a massa volúmica no estado endurecido das argamassas dos provetes prismáticos (2ª e 4ª

produções)

Figura 4.30 – Relação entre a resistência à compressão e a velocidade de propagação das ondas ultra-sónicas

dos provetes prismáticos (2ª e 4ª produções)

Não se encontraram correlações significativas entre a resistência à compressão e a porosidade

aberta nem a resistividade no conjunto das argamassas. No entanto, tendo em conta apenas as

argamassas de areia da 4ª produção, o coeficiente de correlação linear da resistência à compressão

com a porosidade ultrapassou 0,92 (figura 4.31), o que indica que para argamassas correntes a sua

porosidade afecta negativamente a resistência à compressão; para as restantes, é possível que os

agregados sejam, por si próprios, muito frágeis, e o efeito da porosidade seja desprezável por

comparação. No entanto, a elevada correlação obtida pode dever-se ao tamanho reduzido da

amostra. Obtiveram-se também correlações lineares elevadas da resistência com o módulo de

elasticidade dinâmico (figura 4.32), já que em argamassas mais resistentes a sua capacidade de

deformação é também menor, traduzindo-se em módulos de elasticidade mais elevados.

y = 3E-05x1,626 R² = 0,6544

y = 0,0004x1,3184 R² = 0,9561

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

0 1000 2000 3000

Re

sist

ên

cia

à co

mp

ress

ão (

MP

a)

Massa volúmica média (kg/m3)

Rc experimental

Rc corrigido

Power (Rc experimental)

Power (Rc corrigido)

y = 1E-09x2,823 R² = 0,8125

y = 7E-07x2,0396 R² = 0,9425

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

0 1000 2000 3000 4000

Re

sist

ên

cia

à co

mp

ress

ão (

MP

a)


Rc experimental

Rc corrigido

Power (Rc experimental)

Power (Rc corrigido)

95

Figura 4.31 – Relação entre a resistência à compressão e a porosidade aparente das argamassas

de areia (4ª produção)

Figura 4.32 – Relação entre a resistência à compressão e o módulo de elasticidade dinâmico dos

provetes prismáticos (2ª e 4ª produções)

4.3.7. Coeficiente de condutibilidade térmica

Os resultados obtidos para a condutibilidade térmica no estado seco apresentam-se na tabela 4.18 e

figuras 4.33 e 4.34, tendo-se ensaiado apenas os provetes cilíndricos, tanto em condições normais de

temperatura e humidade relativa como após estes terem sido submetidos a um processo de

secagem.

Tabela 4.18 – Coeficiente de condutibilidade térmica para os provetes cilíndricos (1ª e 3ª produção)

Argamassas λ [W/(m.K)] λ seca [W/(m.K)]

Tradicional

ATrad

AG+AE 0,14 0,08

BTrad

AG+GC 0,10 0,08

CTrad

AG 0,09 0,07

DTrad

AE 0,16 0,14

ETrad

GC 0,10 0,08

Fcontrolo

(1ª produção) 0,35 0,30

Fcontrolo

(3ª produção) 1,22 1,23

GRef

1,54 1,44

Hcontrolo

1,63 1,48

Icontrolo

1,12 1,11

Industrial J

IndGC 0,16 0,13

KInd

EPS 0,08 0,07

Legenda: λ – coeficiente de condutibilidade térmica; λ seca – coeficiente de condutibilidade térmica no estado

seco; n. e. – argamassa não ensaiada; n.p. – argamassa não produzida

y = -0,564x + 23,556 R² = 0,9278

y = -0,3201x + 17,169 R² = 0,9986

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

0 10 20 30 40Re

sist

ên

cia

à co

mp

ress

ão (

MP

a)

Porosidade aparente (%)

Rc experimental

Rc corrigido

Linear (Rc experimental)

Linear (Rc corrigido) y = 0,0007x + 0,1339 R² = 0,9619

y = 0,0006x + 1,3422 R² = 0,9828

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

0 5000 10000 15000 20000Re

sist

ên

cia

à co

mp

ress

ão (

MP

a)

Mód. elasticidade dinâmico (MPa)

Rc experimental

Rc corrigido

Linear (Rc experimental)

Linear (Rc corrigido)

96

Figura 4.33 – Coeficiente de condutibilidade térmica das argamassas com agregados isolantes

Figura 4.34 – Coeficiente de condutibilidade térmica das argamassas de areia

Para as argamassas com substituição de agregados isolantes, o coeficiente de condutiblidade

térmica varia entre 0,084 e 0,163, em condições de temperatura ambiente, e entre 0,071 e 0,141,

após secagem dos provetes. Para argamassas de areia este situa-se entre 1,124 e 1,634 e entre

1,106 e 1,481 para condições de temperatura ambiente e após secagem, respectivamente (não

contando com os valores baixos obtidos para a 1ª produção da argamassa Fcontrolo

. Para todas as

argamassas, excepto a 3ª produção da argamassa Fcontrolo

, registou-se uma diminuição do coeficiente

de condutibilidade térmica após a secagem dos provetes. Registou-se também uma forte diminuição

da condutibilidade térmica das argamassas com substituição de agregados em relação às

argamassas de areia, sendo estas classificadas como argamassas térmicas pelos seus coeficientes

inferiores a 0,20 W/(m.K), de acordo com a norma EN 998-1 (CEN, 2010). A figura 4.35 apresenta a

diminuição da condutibilidade nas argamassas tradicionais em relação à argamassa de areia Icontrolo

,

com a mesma dose de adjuvantes e curva granulométrica.

0,14

0,10 0,09

0,16

0,10

0,16

0,08 0,08 0,08 0,07

0,14

0,08

0,13

0,07

0,00

0,02

0,04

0,06

0,08

0,10

0,12

0,14

0,16

0,18

A B C D E J K

λ (W

/m.K

)

Argamassa

λ cond. normais

λ cond. Secas

0,35

1,22

1,54 1,63

1,12

0,30

1,23

1,44 1,48

1,11

0,00

0,20

0,40

0,60

0,80

1,00

1,20

1,40

1,60

1,80

F (1ª Prod) F (3ª Prod) G H I

λ (W

/m.K

)

Argamassa

λ cond. normais

λ cond. Secas

97

Figura 4.35 – Diferença no coeficiente de condutibilidade térmica, relativamente à argamassa IControlo

, das argamassas tradicionais com substituição de agregados

A argamassa industrial de EPS KInd

EPS obteve um valor de 0,071 W/m.K no estado seco, o que é

praticamente idêntico ao valor indicado pelo fabricante (0,07 W/m.K). Quanto à argamassa JInd

GC, o

fabricante não indica qualquer valor, sendo este (0,13 W/m.K) no entanto próximo do obtido por Vale

(2014) e Melo (2014) para uma argamassa semelhante, de 0,14 W/m.K.

As argamassas com incorporação de aerogel (ATrad

AG+AE , BTrad

AG+GC e CTrad

AG) apresentam valores de

condutibilidade muito próximos entre si para o estado seco, possivelmente devido ao efeito isolante

do aerogel, registando também as maiores diminuições na condutibilidade térmica em relação à

argamassa Icontrolo

. A argamassa de cortiça, ETrad

GC, com uma diminuição entre 91 e 92% do

coeficiente de condutibilidade térmica em relação à argamassa Icontrolo

, obteve valores semelhantes

aos das argamassas de aerogel. Brás et al (2013) registaram uma diminuição de 75% para

argamassas com substituição de agregados de cortiça em relação a uma argamassa tradicional; Vale

(2014) e Melo (2014) obtiveram também uma diminuição de cerca de 80%. No entanto, as

argamassas destes estudos não foram produzidas com os adjuvantes, nomeadamente os

introdutores de ar, utilizados nesta campanha experimental, que melhoram o comportamento térmico

das argamassas no geral.

A argamassa de argila, DTrad

AE, foi a que registou os maiores valores de condutibilidade térmica entre

as argamassas com substituição de agregados. No entanto, para o estado seco, esta argamassa

apresenta uma condutibilidade térmica muito inferior às de areia, registando um decréscimo de 86 a

87% em relação à argamassa Icontrolo

.

Quanto às argamassas de areia, Vale (2014) e Melo (2014) obtiveram, para provetes secos, valores

de 1,34 e 1,30 W/m.K, próximos do obtido para a argamassa de referência GRef (1,44 W/m.K). Esta

argamassa tem uma curva granulométrica diferente da da argamassa Hcontrolo

(ambas sem

adjuvantes), mas esta registou um coeficiente de condutibilidade muito próximo, 1,48 W/m.K, o que

indica que a curva granulométrica neste caso não teve uma influência muito significtiva na

condutibilidade. As duas outras argamassas de areia, com adjuvantes, tiveram coeficientes mais

-87%

-91% -92%

-86%

-91% -92% -93%

-93%

-87%

-92% -94%

-92%

-90%

-88%

-86%

-84%

-82%

-80%

A B C D E

Dim

inu

ição

da

con

du

tib

ilid

ade

Argamassas

λ cond. normais

λ cond. secas

98

reduzidos – 1,23 e 1,11 W/m.K respectivamente para as argamassas Fcontrolo

e Icontrolo

, devido à

porosidade acrescida introduzida pelos introdutores de ar. A argamassa Fcontrolo

, no entanto, teve

valores muito diferentes de condutibilidade térmica entre a 1ª e a 3ª produções, o que pode ficar a

dever-se às condições de mistura ou ao tempo de espera entre o fim de mistura e o início da

aplicação nos moldes, que provocaram, em algumas argamassas, alterações significativas no grau de

trabalhabilidade.

Pela figura 4.36 observa-se uma correlação de potência com R2 superior a 0,90 entre a massa

volúmica no estado endurecido (valores obtidos pelo método hidrostático e geométrico) e a

condutibilidade térmica. Verifica-se que as argamassas leves, ou seja, com menor massa volúmica,

são também as que apresentam menores coeficientes de condutibilidade. Vale (2014) e Melo (2014)

também obtiveram correlações de potência significativas entre a massa volúmica e a condutibilidade

térmica em argamassas leves, embora sem o uso de adjuvantes.

Pelas figuras 4.37, 4.38 e 4.39 verificam-se também correlações elevadas entre a condutibilidade

térmica e a velocidade das ondas ultra-sónicas, o módulo de elasticidade dinâmico e a resistência À

compressão. De facto, as argamassas menos compactas e com menor capacidade de deformação

são aquelas com menores massas volúmicas e com maior quantidade de vazios, pelo que a

condutibilidade térmica é elevada.

Figura 4.36 – Relação entre o coeficiente de condutibilidade térmica e a massa volúmica no estado

endurecido

Figura 4.37 – Relação entre o coeficiente de condutibilidade térmica e a velocidade de propagação

das ondas ultra-sónicas

y = 9E-07x1,8625 R² = 0,9188

y = 3E-07x1,9823 R² = 0,905

0,00

0,20

0,40

0,60

0,80

1,00

1,20

1,40

1,60

1,80

0,00 1000,00 2000,00 3000,00

λ (W

/m.K

)

Massa volúmica (kg/m3)

λ cond. normais

λ cond. secas

Power (λ cond. normais)

Power (λ cond. secas)

y = 1E-09x2,6037 R² = 0,793

y = 3E-10x2,7612 R² = 0,7754

0,00

0,20

0,40

0,60

0,80

1,00

1,20

1,40

1,60

1,80

0 2000 4000

λ (W

/m.K

)

Vm (m/s)

λ cond. normais

λ cond. secas

Power (λ cond. normais)

Power (λ cond. secas)

99

Figura 4.38 – Relação entre o coeficiente de condutibilidade térmica e o módulo de elasticidade

dinâmico

Figura 4.39 – Relação entre o coeficiente de condutibilidade térmica e a resistência à compressão

Não se verificou uma correlação significativa entre a condutibilidade térmica e a porosidade aberta,

quer a medida em condições normais de temperatura quer após a secagem dos provetes, tendo-se

obtido coeficientes de regressão linear inferiores a 0,20. No entanto, a condutibilidade térmica

depende sobretudo da porosidade fechada e não da porosidade aberta. Não se obteve também uma

correlação significativa com a resistividade ao fluxo de ar, tendo-se verificado um R2 inferior a 0,40.

4.3.8. Comprimento viscoso e comprimento térmico (lupa binocular/

microtomografia)

Para a obtenção das imagens através destes dois métodos apenas se analisaram os provetes

cilíndricos, ou seja, os da 1ª e 3ª produções, os mesmos que foram ensaiados à absorção sonora.

Note-se, no entanto, que as imagens obtidas através da microtomografia de raios X nem sempre são

visualmente representativas, já que como foi explicado no capítulo 3 o método de obtenção das

imagens depende do tamanho da amostra, resolução/filtros utilizados e perícia do utilizador; alguns

poros, por exemplo, podem ser confundidos com agregados, ou não terem dimensões ou contraste

suficiente para se distinguirem do ligante.

Quanto ao comprimento viscoso e comprimento térmico, estes foram obtidos através da medição das

dimensões dos poros e das suas ligações. Estes foram avaliados apenas qualitativamente, dado que

são muito irregulares e de dimensões muito variáveis. Numa primeira aproximação considerou-se que

estes são esféricos em todos os casos, apesar de claramente terem geometrias muito diferentes. No

entanto, os valores do comprimento térmico e comprimento viscoso serão sujeitos a uma análise de

sensibilidade no capítulo 5, em que se fazem variar os parâmetros utilizados nos modelos de

Attenborough e Allard-Johnson para obter a melhor aproximação às curvas de absorção sonora

ensaiadas experimentalmente. Pelo mesmo motivo, as ligações entre os poros consideram-se

y = 0,0001x + 0,0167 R² = 0,9715

y = 0,0001x - 0,0051 R² = 0,9857

0,00

0,20

0,40

0,60

0,80

1,00

1,20

1,40

1,60

1,80

0 5000 10000 15000

λ (W

/m.K

)

Ed (MPa)

λ cond. normais

λ cond. secas

Linear (λ cond. normais) Linear (λ cond. secas)

y = 0,1366x + 0,1125 R² = 0,7702

y = 0,1305x + 0,0931 R² = 0,7616

0,00

0,20

0,40

0,60

0,80

1,00

1,20

1,40

1,60

1,80

0,00 5,00 10,00 15,00

λ (W

/m.K

)

Rc (MPa)

λ cond. normais

λ cond. secas

Linear (λ cond. normais)

Linear (λ cond. secas)

100

também aproximadamente cilíndricas. Estas simplificações são idênticas às admitidas por Neithalath

et al (2005), embora estes autores tenham admitido poros cilíndricos e não esféricos.

O comprimento térmico (Λ’) é igual a 2V/A, em que V é o volume de poros e A é a área de poros do

material (Vigran, 2008), tal como referido em mais detalhe no capítulo 5. Admitindo poros esféricos,

em que o seu volume é igual a 𝑉 =4

3∗ 𝜋 ∗ (

𝜙

2)

3

e a área é igual a 𝐴 = 𝜋 ∗ 𝜙2 , sendo ϕ o diâmetro dos

poros, então o comprimento térmico é igual a:

𝛬′ =𝜙𝑝𝑜𝑟𝑜𝑠

3 (4.28)

Por outro lado, o comprimento viscoso Λ está relacionado com a geometria das ligações entre os

poros. Admitindo canais cilíndricos de diâmetro ϕ e comprimento L, em que a sua área é igual a

𝐴 = 𝐿 ∗ 𝜙 ∗ 𝜋, o comprimento viscoso é igual a:

𝛬 =𝐿 𝜙𝑐𝑎𝑛𝑎𝑙

𝜙𝑝𝑜𝑟𝑜𝑠2

𝛬′ (4.29)

No caso de algumas argamassas em que a estrutura porosa é muito fechada, admitiu-se que o

comprimento térmico é muito superior ao viscoso (tal como referido no capítulo 2), já que as

passagens entre os poros são muito estreitas. Neste caso, admitiu-se como primeira aproximação

que o comprimento viscoso corresponde a um centésimo do comprimento térmico, ainda que esta

hipótese venha a ser analisada através de modelos teóricos no capítulo 5.

Em seguida apresenta-se uma descrição resumida do aspecto de cada argamassa, tendo em conta

as imagens obtidas, a partir das quais se mediram as dimensões médias dos poros para obter o

comprimento viscoso e comprimento térmico. Todas as imagens foram obtidas no Laboratório de

Mineralogia e Petrologia do IST (LAMPIST) pela aluna de mestrado Mónica Gominho.

Argamassa ATrad

AG+AE, BTrad

AG+GC e CTrad

AG (figuras 4.40 a 4.45): Observa-se uma matriz

cimentícia a ligar os poros. Estes têm uma forma irregular e as ligações entre eles são muito

reduzidas ou quase imperceptíveis, pelo que se considerou que o comprimento viscoso é

aproximadamente um centésimo do comprimento térmico. Seria de esperar que a porosidade

aberta fosse reduzida, dado que as ligações entre os poros são reduzidas, o que se verifica,

com valores entre 10 e 18,4% (embora obtidos através do método dos tubos, o que acarreta

alguma incerteza). Pelo mesmo motivo a resistividade ao fluxo de ar deveria ser elevada,

dada a dificuldade oferecida à passagem de ar pela estrutura. No entanto, apesar da

estrutura semelhante, a argamassa de aerogel e argila expandida (ATrad

AG+AE) apresenta um

valor de resistividade muito inferior ao das outras duas argamassas – 289 kPa.s/m

2, em

contraste com os 4103 e 1694 kPa.s/m

2 obtidos para as argamassas B

TradAG e C

TradAG,

respectivamente.

101

Figura 4.40 – Argamassa A

TradAG+AE, escala 1cm:500μm

(lupa binocular)

Figura 4.41 – Argamassa B

TradAG+GC, escala 1cm:250μm

(lupa binocular)


AG, escala 1cm:250μm (lupa

binocular)

Figura 4.43 – Argamassa A

TradAG+AE, escala 1cm:1mm

(micro-CT)

Figura 4.44 – Argamassa B

TradAG+GC, escala 1cm:1mm

(micro-CT)


AG, escala 1cm:1mm (micro-CT)

Argamassa DTrad

AE (figuras 4.46 e 4.47): Os agregados de argila expandida parecem unidos

por uma pequena quantidade de ligante nas extremidades, o que faz com que os poros sejam

compostos pelos espaços entre os agregados. Os canais entre os poros são irregulares e

praticamente indistinguíveis dos próprios poros. Por simplificação, admitiu-se que o diâmetro

das ligações entre os poros corresponde a um terço do diâmetro dos poros, enquanto que o

seu comprimento é metade do diâmetro dos poros. Para esta argamassa esperar-se-ia uma

alta porosidade e baixa resistividade ao fluxo de ar, o que se verifica, tendo-se obtido valores

de 56% para a porosidade aberta e 155 kPa.s/m

2 para a resistividade.


AE, escala 1cm:250μm (lupa binocular)


AE, escala 1cm:1mm (micro-CT)

Argamassa ETrad

GC (figuras 4.48 e 4.49): Os agregados encontram-se fortemente envolvidos

pelo ligante, pelo que os poros são pequenos, de geometria irregular e na sua maioria

102

isolados, pelo que se considerou que o comprimento viscoso é aproximadamente um

centésimo do comprimento térmico. Para esta argamassa a porosidade aberta deveria ser

média a reduzida, o que se verifica, com um valor de porosidade de 23,3%. A resistividade ao

fluxo de ar é também relativamente reduzida, 239 kPa.s/m

2, o que indica que, apesar de os

poros não se encontrarem completamente interconectados, a ligação entre eles é

suficientemente significativa para não impedir a passagem do ar.


GC, escala 1cm:250μm (lupa binocular)


GC, escala 1cm:1mm (micro-CT)

Argamassa FControlo

(figuras 4.50 a 4.53): A estrutura desta argamassa é semelhante à da de

argila expandida, observando-se os agregados unidos por uma pequena quantidade de

ligante. No entanto, o provete da 3ª produção apresenta uma quantidade de ligante superior

ao da 1ª produção, possivelmente devido ao efeito dos adjuvantes aquando da mistura. Os

poros consistem no espaço entre os agregados e encontram-se muito interconectados, sendo

difícil distinguir os poros das suas ligações; utilizou-se o mesmo critério que para a

argamassa de argila expandida e admitiram-se as mesmas dimensões dos poros para ambas

as produções. Seria de esperar uma alta porosidade aberta e uma baixa resistividade, o que

se verifica, com valores de porosidade de cerca de 34 a 38%, e resistividade de 129 a 177

kPa.s/m

2.


, 1ª produção, escala 1cm:250μm (lupa binocular)


, 1ª produção, escala 1cm:1mm (micro-CT)

103


, 3ª produção, escala 1cm:250μm (lupa binocular)


, 3ª produção, escala 1cm:1mm (micro-CT)

Argamassa GRef

(figuras 4.54 e 4.55): Uma vez que não se utilizaram quaisquer adjuvantes

(em particular introdutores de ar) na composição desta argamassa, observa-se uma presença

mais significativa de ligante em relação à argamassa FControlo

. Os poros são mais irregulares e

de dimensões mais variáveis. A porosidade é também mais reduzida (24%) e a resistividade

mais elevada (611 kPa.s/m

2) em relação à argamassa F

Controlo.


, escala 1cm:250μm (lupa binocular)


, escala 1cm:1mm (micro-CT)

Argamassa Hcontrolo

(figuras 4.56 e 4.57): Em relação às duas argamassas de areia

mencionadas anteriormente, esta contém menos agregados finos, devido à utilização de uma

curva granulométrica diferente. Os poros são, por isso, maiores, embora não seja possível

distinguir visualmente as ligações entre eles, pelo que se admite que o comprimento viscoso

corresponde a um centésimo do comprimento térmico. Pelo mesmo motivo, a porosidade

aberta é muito semelhante à da argamassa GRef

(24,7%), apesar de os poros terem maiores

dimensões. A resistividade, no entanto, é a mais baixa das argamassas ensaiadas, com

apenas 96 kPa.s/m

2.

104





Argamassa Icontrolo

(figuras 4.58 e 4.59): Esta argamassa foi produzida com a mesma curva

granulométrica que a argamassa Hcontrolo

, mas com a adição de adjuvantes. O efeito dos

introdutores de ar resultou numa estrutura mais porosa e mais interconectada. A porosidade

aberta (26,3%) é ligeiramente superior à da argamassa Hcontrolo

mas inferior à da argamassa

FControlo

, também com adjuvantes mas com uma curva granulométrica com mais agregados

finos; seria expectável que o efeito dos agregados finos na argamassa FControlo

resultasse

numa porosidade aberta inferior, o que não se verifica (observa-se o mesmo para a massa

volúmica). A resistividade ao fluxo de ar da argamassa Icontrolo

é relativamente reduzida e

próxima da resistividade da argamassa FControlo

, tendo obtido 119 kPa.s/m

2.





Argamassas JInd

GC e KInd

EPS (figuras 4.60 a 4.63): Para ambas as argamassas observam-se

poros reduzidos e uma matriz de ligante compacta a unir os agregados. Por não se

conseguirem observar as ligações entre os poros, considerou-se que o comprimento viscoso

é um centésimo do comprimento térmico. A porosidade é reduzida (26 e 32%) e a

resistividade é elevada em ambos os casos, já que a matriz compacta oferece resistência à

passagem de ar (4517 e 5279 kPa.s/m

2, respectivamente).

105


GC, escala 1cm:250μm (lupa binocular)


GC, escala 1cm:1mm (micro-CT)


EPS, escala 1cm:250μm (lupa binocular)


EPS, escala 1cm:1mm (micro-CT)

O diâmetro dos poros e dos canais, bem como o comprimento térmico e viscoso estimado para as

argamassas, encontra-se na tabela 4.19:

Tabela 4.19 – Comprimentos térmicos e comprimentos viscosos estimados para as argamassas

Argamassa Φporos (μm) Φcanal (μm) Lcanal (μm) Λ’ (μm) Λ (μm)

Tradicional

ATrad

AG+AE 450 n/a n/a 150 1,5

BTrad

AG+GC 450 n/a n/a 150 1,5

CTrad

AG 450 n/a n/a 150 1,5

DTrad

AE 150 50 75 50 8,5

ETrad

GC 300 n/a n/a 100 1,0

FControlo

(1ª produção) 300 100 150 100 16,5

FControlo

(3ª produção) 300 100 150 100 16,5

GRef

300 n/a n/a 100 1,0

Hcontrolo

300 n/a n/a 100 1,0

Icontrolo

600 200 300 200 33,5

Industrial J

IndGC 300 n/a n/a 100 1,0

KInd

EPS 300 n/a n/a 100 1,0

Legenda: Φporos – diâmetro estimado dos poros; Φcanal – diâmetro estimado dos canais entre os poros; Lcanal –

comprimento estimado dos canais entre os poros; Λ’ – comprimento térmico; Λ – comprimento viscoso

(aproximado); n/a – dimensão impossível de estimar visualmente

106

Através de uma estimativa semelhante, Neithalath et al (2005) obtiveram valores de cerca de 2 a 5

mm para o diâmetro e comprimento dos poros em betões de porosidade melhorada, ou seja, cerca de

10 vezes mais do que os obtidos neste estudo. No entanto, o estudo incidiu sobre betões produzidos

com agregados e adjuvantes diferentes. Knapen et al (2003) obtiveram valores da mesma ordem de

grandeza dos obtidos neste estudo (Λ’ entre 200 e 500 μm e Λ entre 35 e 120 μm) para argamassas

de areia, através do ajuste das curvas de absorção sonora experimentais ao modelo de Allard-

Johnson. As argamassas estudadas por estes autores incorporaram polímeros (acetato polivinílico).

4.3.9. Absorção sonora

Nas tabelas 4.20 e 4.21 encontram-se os resultados da absorção sonora, com os valores médios

obtidos para ambos os diâmetros do tubo de impedância utilizados no ensaio. Um exemplo de

relatório de ensaio pode ser consultado no anexo A.4.9.

A absorção acústica foi ensaiada em duas fases: primeiro as argamassas A a F (tradicionais) e J e K

(industriais); posteriormente, de forma a obter mais dados para comparação, ensaiaram-se as

argamassas F a I (tradicionais), de areia, uma das quais (FControlo

) repetida.

Em relação à 1ª produção, ou seja, argamassas com adjuvantes ATrad

AG+AE, BTrad

AG+GC, CTrad

AG, DTrad

AE,

ETrad

GC, Fcontrolo

, JInd

GC, e KInd

EPS, a partir dos valores acima referidos, produziu-se o gráfico que

relaciona a frequência com o coeficiente de absorção sonora para cada uma das argamassas,

apresentada na figura 4.64. Verificou-se, para todas as argamassas, uma tendência crescente para o

coeficiente de absorção sonora, até frequências na ordem dos 315 a 1000 Hz.

Tabela 4.20 – Espectros de absorção sonora em função da frequência, para diâmetros de 28,5 e 99,5 mm, para frequências de 100 a 800 Hz

Argamassa Frequência (Hz)

100 125 160 200 250 315 400 500 630 800

Tradicional

ATrad

AG+AE 0,04 0,04 0,05 0,08 0,11 0,15 0,18 0,16 0,14 0,13

BTrad

AG+GC 0,03 0,03 0,04 0,06 0,08 0,11 0,11 0,09 0,07 0,08

CTrad

AG 0,03 0,04 0,04 0,05 0,05 0,06 0,05 0,05 0,06 0,08

DTrad

AE 0,05 0,04 0,05 0,08 0,10 0,13 0,21 0,30 0,48 0,72

ETrad

GC 0,07 0,06 0,08 0,13 0,17 0,24 0,35 0,46 0,48 0,41

FControlo

(1ª produção) 0,07 0,08 0,13 0,19 0,26 0,34 0,44 0,52 0,56 0,54

FControlo

(3ª produção) 0,07 0,06 0,11 0,11 0,12 0,12 0,11 0,11 0,13 0,16

GRef

0,04 0,03 0,05 0,07 0,07 0,07 0,07 0,06 0,06 0,07

Hcontrolo

0,00 0,02 0,06 0,07 0,09 0,10 0,09 0,08 0,11 0,13

Icontrolo

0,02 0,04 0,07 0,09 0,13 0,18 0,26 0,39 0,58 0,69

Industrial J

IndGC 0,03 0,01 0,03 0,04 0,05 0,07 0,13 0,17 0,12 0,09

KInd

EPS 0,03 0,02 0,03 0,05 0,07 0,11 0,16 0,15 0,10 0,08

107

Tabela 4.21 – Espectros de absorção sonora em função da frequência, para diâmetros de 28,5 e 99,5 mm, para frequências de 1000 a 6300 Hz

Argamassa Frequência (Hz)

1000 1250 1600 2000 2500 3150 4000 5000 6300

Tradicional

ATrad

AG+AE 0,13 0,14 0,16 0,16 0,17 0,19 0,23 0,24 0,16

BTrad

AG+GC 0,08 0,10 0,13 0,14 0,15 0,16 0,18 0,22 0,17

CTrad

AG 0,10 0,12 0,15 0,15 0,17 0,18 0,22 0,27 0,25

DTrad

AE 0,80 0,64 0,44 0,38 0,41 0,57 0,58 0,56 0,60

ETrad

GC 0,32 0,27 0,23 0,23 0,25 0,29 0,37 0,45 0,43

FControlo

(1ª produção) 0,48 0,39 0,30 0,30 0,32 0,35 0,40 0,43 0,37

FControlo

(3ª produção) 0,20 0,24 0,30 0,30 0,29 0,27 0,25 0,22 0,19

GRef

0,08 0,10 0,14 0,14 0,14 0,13 0,16 0,16 0,12

Hcontrolo

0,15 0,17 0,21 0,23 0,25 0,25 0,23 0,21 0,25

Icontrolo

0,59 0,39 0,28 0,31 0,36 0,35 0,30 0,26 0,18

Industrial J

IndGC 0,08 0,08 0,09 0,10 0,10 0,11 0,14 0,21 0,10

KInd

EPS 0,08 0,09 0,10 0,11 0,12 0,13 0,18 0,28 0,21

Figura 4.64 – Sobreposição dos gráficos do coeficiente de absorção sonora em função da frequência obtidos para as argamassas da 1ª produção

Observando a sobreposição dos gráficos da figura 4.64, verifica-se, para todas as argamassas, um

aumento da absorção sonora com a frequência. À excepção da argamassa CTrad

AG, todas as

amostras apresentam um pico de absorção sonora entre as bandas de frequência de oitavas de 400

e 1000Hz. Três destes picos são claramente superiores aos das restantes – a de 100% argila

(DTrad

AE), a de areia (FControlo

) e a de 100% cortiça (ETrad

GC). A argamassa DTrad

AE apresenta um

coeficiente de absorção na ordem dos 0,80 para frequências de 1000 Hz, com uma redução até aos

0,40 para frequências perto dos 2000 Hz. A argamassa de areia Fcontrolo

apresenta também uma

absorção sonora elevada, atingindo o seu pico nas bandas de terços de oitava de 500 e 630 Hz. O

facto de esta argamassa apresentar coeficientes de absorção superiores ao das argamassas com

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

10

0

12

5

16

0

20

0

25

0

31

5

40

0

50

0

63

0

80

0

10

00

12

50

16

00

20

00

25

00

31

50

40

00

50

00

63

00

Co

eficie

nte

de a

bso

rçã

o

Frequência (Hz)

ATradAG+AE

BTradAG+GC

CTradAG

DTradAE

ETradGC

Fcontrolo

JIndGC

KIndEPS

108

agregados leves não era esperado, o que pode ficar a dever-se à formulação das argamassas,

nomeadamente ao efeito dos adjuvantes que terão induzido alterações na estrutura porosa da

argamassa (a porosidade medida foi elevada), ao método de mistura, ou a uma possível deterioração

dos provetes aquando do seu transporte. No entanto, não se trata de uma argamassa de

desempenho térmico elevado e a trabalhabilidade e aplicação não a tornam uma alternativa viável às

argamassas correntes.

Efectuando uma comparação de desempenhos com base no indicador NRC (Noise Reduction

Coefficient), conclui-se que as argamassas Fcontrolo

e DTrad

AE apresentam NRC=0,40, enquanto que a

argamassa ETrad

GC apresenta NRC=0,30. A argamassa ATrad

AG+AE apresenta NRC=0,15 e as restantes

apresentam NRC=0,10. Usando o sistema de classificações da norma europeia EN 11654 (1997),

conclui-se que as argamassas DTrad

AE, Fcontrolo

e ETrad

GC são classificadas como materiais tipo pouco

absorventes (classificação E numa escala de A a E), enquanto as restantes argamassas não

obtiveram classificação (ou seja, trata-se de materiais primordialmente reflectores).

Apesar de não serem esperadas classificações superiores a D (materiais absorventes), os valores

relativamente baixos obtidos para os coeficientes de absorção sonora nas argamassas industriais e

de agregados de aerogel ficaram aquém dos resultados esperados. De facto, as características

físicas dos agregados utilizados nestas argamassas permitiam esperar obter coeficientes de

absorção sonora significativamente superiores aos obtidos; por outro lado, para as argamassas

industriais, o fabricante indica valores máximos de absorção próximos de 0,70. Observa-se também

que as argamassas que contêm aerogel não apresentam uma melhoria significativa do seu

comportamento acústico em relação às restantes, tanto para a 100% aerogel como para as

argamassas em que se misturaram aerogel + cortiça ou argila expandida.

Em seguida ensaiaram-se as argamassas de controlo e de referência, de areia (Fcontrolo

, GRef

, Hcontrolo

,

e Icontrolo

). Os resultados apresentam-se na figura 4.65:

Figura 4.65 – Sobreposição dos gráficos do coeficiente de absorção sonora em função da frequência obtidos para as argamassas da 3ª produção

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

10

0

12

5

16

0

20

0

25

0

31

5

40

0

50

0

63

0

80

0

10

00

12

50

16

00

20

00

25

00

31

50

40

00

50

00

63

00

Coeficie

nte

de a

bsorç

ão

Frequência (Hz)

Fcontrolo

GRef

Hcontrolo

Icontrolo

109

Através do gráfico observa-se que a argamassa Icontrolo

(curva 2, com adjuvantes) é a que obtém um

melhor desempenho acústico, com um pico de absorção de cerca de 0,70. As restantes argamassas

apresentam picos de absorção entre 0,16 a 0,30. Esta diferença é significativa e não era esperada,

tendo em conta que se tratam de argamassas com os mesmos agregados, embora com curvas

granulométricas diferentes e diferenças na utilização de adjuvantes. Seria de esperar que as

argamassas com adjuvantes, ou seja, com maior introdução de ar na mistura, obtivessem melhores

desempenhos, assim como as da curva 2, que por possuírem menos agregados finos na sua

composição, teriam uma maior porosidade. Verifica-se que a argamassa com estas duas

características é de facto a que obtém maiores coeficientes de absorção, embora a diferença em

relação às restantes argamassas de areia seja muito elevada. Esta diferença é mais acentuada nas

bandas de terços de oitava de 315 a 1250 Hz.

Recorrendo ao indicador NRC, verifica-se que as argamassas GRef

e Hcontrolo

apresentam valores de

0,10 e 0,15, tendo um comportamento reflector (sem classificação segundo a norma EN 11654),

enquanto as argamassas Fcontrolo e I

controlo apresentam valores de 0,20 e 0,35, ou seja, pouco

absorventes (classificação E), o que as coloca ao mesmo nível de desempenho que as argamassas

de cortiça, areia (da 1ª produção) e argila expandida (tabela 4.22):

Tabela 4.22 – NRC e classificação pela norma EN 11654 das argamassas analisadas à absorção acústica (1ª e 3ª produções)

Argamassas NRC

( - ) αw

( - ) Classif. EN

11654

Tradicional

ATrad

AG+AE 0,15 0,05 n. c.

BTrad

AG+GC 0,10 0,10 n. c.

CTrad

AG 0,10 0,10 n. c.

DTrad

AE 0,40 0,20 E

ETrad

GC 0,30 0,20 E

Fcontrolo

(1ª produção) 0,40 0,20 E

Fcontrolo

(3ª produção) 0,20 0,20 E

GRef

0,10 0,10 n. c.

Hcontrolo

0,15 0,10 n. c.

Icontrolo

0,35 0,20 E

Industrial J

IndGC 0,10 0,10 n. c.

KInd

EPS 0,10 0,10 n. c.

Legenda: E – material pouco absorvente segundo a norma EN 11654; n.c. – argamassa não

classificada pelo indicador NRC

Pode ainda observar-se a sobreposição das curvas obtidas para as argamassas de areia da 3ª

produção com as das restantes (1ª produção), como mostra a figura 4.66.

110

Figura 4.66 - Coeficiente de absorção sonora em função da frequência para todas as argamassas

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3150 4000 5000 6300

Co

efi

cie

nte

de a

bso

rção

Frequência (Hz)

ATradAG+AE

BTradAG+GC

CTradAG

DTradAE

ETradGC

Fcontrolo (1a produção)


GRef

Hcontrolo

Icontrolo

JIndGC

KIndEPS

111

Através do gráfico observa-se que a argamassa DTrad

AE foi a que obteve melhor desempenho acústico

tendo em conta o valor de pico da absorção. No entanto a argamassa Fcontrolo

da 3ª produção registou

uma diminuição da absorção sonora em relação à da 1ª produção, o que pode dever-se às condições

inconstantes de produção, nomeadamente ao efeito rápido de secagem após a mistura, devido ao

efeito dos adjuvantes, ou devido à degradação dos provetes durante o transporte.

Tendo assumido que as argamassas em estudo são materiais porosos, seria expectável que se

obtivessem, de um modo geral, curvas em que o coeficiente de absorção aumenta significativamente

com a frequência, tal como referido no capítulo 2 (figura 2.12). No entanto este efeito não se verificou,

embora algumas das argamassas, como é o caso das argamassas com aerogel e industriais,

demonstrem um ligeiro crescimento da absorção para frequências elevadas. Os picos de absorção

das argamassas de argila, cortiça e areia com tensioactivos obtidos na gama de 400 a 1000 Hz, que

atingiram coeficientes de absorção entre 0,45 e 0,80, fazem com que estas apresentem um

desempenho muito diferente do que seria esperado para meios porosos.

Este ensaio pode ter sido fortemente influenciado pelo estado dos provetes, que por serem muito

frágeis ficaram um pouco danificados durante o transporte. Se a superfície dos provetes não for

perfeitamente plana, pode criar-se um espaço entre o provete e a superfície da sonda; este funciona

como uma caixa de ressonância, alterando os valores de pico de absorção, particularmente para as

gamas baixas e médias de frequências, como acontece por exemplo para a argamassa de argila

DTrad

AE, que atinge um coeficiente de absorção sonora máximo para os 1000 Hz. O mesmo efeito

pode acontecer devido à existência de poros muito grandes na superfície dos provetes, ou pelo facto

de a sua superfície ser rugosa.

Podem comparar-se os resultados da absorção sonora com os dos restantes ensaios (os valores

considerados são os apresentados na secção 4.4 (Síntese dos Resultados).

Quanto à massa volúmica no estado endurecido de cada argamassa, verifica-se que esta tem pouca

influência nos resultados do coeficiente de absorção sonora. Para os valores médios dos coeficientes

de absorção sonora, obteve-se um coeficiente de correlação linear com a massa volúmica na ordem

de 0,30, enquanto para os coeficientes de absorção máximos o coeficiente de correlação linear foi

inferior.

A porosidade aberta deveria ser, em princípio, um dos factores que mais influenciam o

comportamento acústico de um material de revestimento. No entanto, obteve-se uma correlação entre

os valores de porosidade aberta e de coeficiente de absorção obtidos inferior a 0,50. A argamassa de

argila, DTrad

AE, que obteve os maiores valores de absorção sonora, registou os valores mais elevados

de porosidade (56%); a argamassa de areia FControlo

, cujo desempenho foi apenas superado pela

argamassa de argila, apresentou valores de porosidade ligeiramente mais reduzidos, entre 34 a 38%.

Por outro lado, a argamassa industrial de cortiça, JInd

GC, com uma porosidade semelhante, apresenta

um fraco desempenho acústico. No entanto, o método de ensaio adoptado para medir a porosidade

nas argamassas leves levanta dúvidas quanto à fiabilidade dos resultados. Realizaram-se ainda

ensaios para determinação da porosidade aberta e volume de poros através de porosimetria de

112

mercúrio, que podem ser consultados no anexo A.4.8. No entanto, ao relacionar estes resultados com

os coeficientes de absorção e NRC, obtiveram-se coeficientes de correlação inferiores a 0,50, o que

indica que estes, isoladamente, não são suficientes para descrever o comportamento acústico das

argamassas.

Como já foi referido, a porosidade aberta não é suficiente para explicar os valores da absorção

sonora, já que esta depende também da forma dos poros e da tortuosidade (Allard, 1993).

Observa-se que as argamassas com maior absorção sonora, ou seja, as de argila (DTrad

AE), areia

(FControlo

e Icontrolo

) e cortiça (ETrad

GC), são, como esperado, as que apresentam menor resistividade ao

fluxo de ar. Efectivamente, os coeficientes de correlação entre a absorção sonora e a resistividade ao

fluxo de ar, para uma aproximação de potência, foram de aproximadamente 0,80 e 0,60,

respectivamente para os coeficientes médios e máximos, como se verifica na figura 4.67. A

correlação com o NRC foi também de 0,60. Comprova-se assim que este parâmetro é o indicador

físico mais adequado do desempenho acústico destes materiais de revestimento. Note-se, no

entanto, que a correlação da resistividade com a absorção sonora foi um pouco mais baixa nas

argamassas de areia (cerca de 0,41 a 0,63). Destas argamassas as únicas que registaram melhorias

no desempenho acústico foram as que contêm adjuvantes (FControlo

e IControlo

), entre os quais os

introdutores de ar, o que indica que estes influenciam significativamente a capacidade de absorção

das argamassas em estudo. De qualquer forma, no desenvolvimento dos modelos teóricos de

previsão do desempenho acústico destas argamassas será sempre necessário relacionar a

resistividade ao fluxo de ar com as restantes propriedades em estudo.

Figura 4.67 – Relação entre a resistividade ao fluxo de ar e o coeficiente de absorção sonora médio e máximo e NRC das argamassas da 1ª produção

Não se verifica nenhuma correlação significativa da absorção sonora com a condutibilidade térmica,

quer a medida em condições normais de temperatura quer após a secagem dos provetes. Em ambos

os casos, obtiveram-se coeficientes de regressão linear inferiores a 0,40. De facto, enquanto que as

condutibilidades térmicas reduzidas dependem da porosidade com célula fechada, a absorção sonora

depende da porosidade com célula aberta e elevada tortuosidade (Arenas & Crocker, 2010).

y = 1,559x-0,33 R² = 0,801

y = 1,8473x-0,25 R² = 0,621

y = 1,9957x-0,263 R² = 0,6343

0,00

0,10

0,20

0,30

0,40

0,50

0,60

0,70

0,80

0,90

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000

Coef.

absorç

ão s

onora

Resistividade ao fluxo de ar (kPa.s/m2)

Coef. absorçãomédio

Coef. absorçãomáximo

NRC

Power (Coef.absorção médio)

Power (Coef.absorção máximo)

Power (NRC)

113

Figura 4.68 – Relação entre a resistividade ao fluxo de ar e o coeficiente de absorção sonora médio e máximo.e NRC das argamassas da 3ª produção

A velocidade das ondas ultra-sónicas, por medir indirectamente a coesão de um material, pode dar

uma indicação do seu comportamento acústico. Seria de esperar que as argamassas com maiores

velocidades, ou seja, as argamassas mais compactas, fossem aquelas que obtêm os menores

valores de absorção sonora. No entanto, apesar de estes valores serem coerentes com os da massa

volúmica, resistência à compressão e módulo de elasticidade dinâmico, obtiveram-se coeficientes de

correlação inferiores a 0,24 com o coeficiente de absorção sonora.

Os módulos de elasticidade dinâmico, de torção e coeficiente de Poisson e a resistência à

compressão são coerentes entre si. Apesar de não afectarem directamente a capacidade de

absorção sonora, foram também relacionados com estes valores; no entanto a correlação não é

significativa, sendo que em todos os casos o coeficiente de correlação não excede 0,43.

Conclui-se que, apesar de a absorção sonora não apresentar uma correlação forte com nenhum dos

outros factores individuais, pode mesmo assim verificar-se uma relação que terá de ser modelada de

uma forma mais complexa. Esta relação será examinada no capítulo 5.

4.4. Síntese dos resultados

Em relação ao desempenho acústico, as argamassas que registaram maiores valores de absorção

sonora foram a de argila expandida (DTrad

AE), areia (Icontrolo e F

controlo) e granulado de cortiça (E

TradGC).

Não era esperado um bom desempenho acústico das argamassas de areia, o que se deve aos

adjuvantes utilizados (em particular os introdutores de ar, ao alterarem a estrutura porosa das

argamassas), às condições dos ensaios ou ainda à deterioração dos provetes aquando do seu

transporte para o laboratório onde estes foram realizados, o que faz com que a superfície dos

provetes não seja suficientemente plana e possam causar os picos de absorção sonora observados

para as argamassas referidas. Obtiveram-se também valores relativamente baixos para os

y = 3,2462x-0,461 R² = 0,4097

y = 1,3797x-0,418 R² = 0,5272

y = 1,3298x-0,395 R² = 0,5247

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,0 1000,0

Coef.

absorç

ão s

onora

Resistividade ao fluxo de ar (kPa.s/m2)

Coef. Absorção médio

Coef. Absorção máximo

NRC

Power (Coef. Absorçãomédio)Power (Coef. Absorçãomáximo)Power (NRC)

114

coeficientes de absorção sonora nas argamassas industriais e de agregados de aerogel de sílica, que

pelas suas características físicas fariam esperar valores mais elevados, apesar de se ter observado

um aumento da absorção sonora com a frequência, o que era esperado em meios porosos.

As características físicas que mais deviam influenciar o comportamento acústico em meios porosos

são a massa volúmica, a porosidade aberta e a resistividade ao fluxo de ar. No entanto, apenas se

registou uma correlação elevada da absorção sonora com a resistividade, pelo que este é o indicador

mais adequado para caracterizar o desempenho acústico destas argamassas com base no estudo

experimental desenvolvido. Obteve-se uma fraca correlação entre a absorção sonora e a massa

volúmica e a porosidade, sendo os valores obtidos, no entanto, fortemente influenciados pelos

adjuvantes utilizados na formulação das argamassas e pelo método de ensaio adoptado para a

avaliação da porosidade, já que os valores de porosidade aberta foram mais elevados quando se

recorreu à técnica do porosímetro de mercúrio, embora também não se tenham obtido correlações

significativas destes valores com a absorção sonora e ambos os métodos tenham uma elevada

incerteza associada. A porosidade aberta pode também ter alguma influência no comportamento

acústico das argamassas em estudo quando conjugada com os restantes parâmetros através de

modelos teóricos, o que será feito no capítulo seguinte. Será também avaliada a influência do

comprimento térmico e viscoso estimados visualmente através de observação com lupa binocular e

microtomografia de raios-X.

Verifica-se também que a introdução de agregados isolantes altera significativamente o

comportamento físico e mecânico das argamassas em estudo. A utilização destes agregados teve o

efeito de reduzir a massa volúmica no estado endurecido, velocidade das ondas ultra-sónicas e

módulo de elasticidade dinâmico e de torção, e de aumentar o coeficiente de Poisson – ou seja, as

argamassas térmicas apresentam uma menor compacidade e maior capacidade de deformação. A

condutibilidade térmica foi também reduzida, o que indica tratarem-se de argamassas com boas

características de isolamento térmico. No entanto, registou-se também uma perda significativa de

resistência à compressão. O comportamento físico e mecânico das argamassas em estudo foi

também influenciado, em grande parte, pela utilização de adjuvantes, em particular os introdutores de

ar, ao reduzirem a compacidade das argamassas.

Os resultados obtidos podem ser sintetizados nas tabelas 4.23 e 4.24. Consideraram-se os

resultados que apresentam menos variações e que tenham sido obtidos através dos métodos de

ensaio mais fiáveis, quando possível. Assim, para todas as produções, os resultados da massa

volúmica considerados são os obtidos pelo método hidrostático para as argamassas de areia e argila,

e pelo método geométrico para as restantes; os do módulo de elasticidade, módulo de torção e

coeficiente de Poisson, calculados através do software Genemod; velocidade das ondas ultra-sónicas

para a sonda de 54 kHz; coeficiente de condutibilidade térmica; porosidade através do método

hidrostático para as argamassas de areia e argila, e através do método dos tubos para as restantes;

resistividade ao fluxo de ar obtida através da média dos dois métodos de cálculo. Estes valores serão

também os considerados no capítulo 5 (modelação acústica).

115

Tabela 4.23 – Síntese dos resultados obtidos para os provetes prismáticos (2ª e 4ª produções)

Argamassa MV

(kg/m3)

σ (%) Rc

(MPa)

Ed

(MPa)

G

(MPa) ν Vm (m/s)

Tradicional

ATrad

AG+AE * 565 26,7 0,68 787 288 0,178 1647

BTrad

AG+GC * 457 30,0 0,70 427 152 0,200 1290

CTrad

AG * 465 18,8 0,34 342 117 0,276 1165

DTrad

AE * 825 58,1 1,66 1581 734 0.087 1938

ETrad

GC * 408 30,7 0,39 250 99 0,267 922

Fcontrolo

(2ª produção) * 1354 47,5 0,40 2595 1247 0,040 1832

Fcontrolo

(4ª produção) * 1609 36,3 3,04 5536 2541 0,089 2169

GRef

1876 25,6 9.96 12765 3563 0,254 2962

Hcontrolo

1920 24,5 8,45 13247 5713 0,158 2952

Icontrolo

* 1952 23,6 10,73 14326 6436 0,113 3146

Industrial J

IndGC 708 50,0 2,02 1254 515 0,218 1551

KInd

EPS 436 16,7 0,78 572 248 0,155 1427

Legenda: MV – massa volúmica obtida pelo método hidrostático e geométrico; – porosidade aberta; fc –

resistência à compressão; Ed – módulo de elasticidade dinâmico, G – módulo de torção, ν – coeficiente de

Poisson, calculados através do software; Vm – velocidade média de propagação das ondas ultra-sónicas; * -

argamassa com adjuvantes

116

Tabela 4.24 – Síntese dos resultados obtidos para os provetes cilíndricos (1ª e 3ª produções)

Argamassa MV

(kg/m3)

σ (%) λseca

(W/(m·K))

Ed

(MPa)

G

(MPa) ν δ (d)

r

(kPa.s/m

2)

Λ’ (μm) Λ (μm) αmax αmed NRC

Tradicional

ATrad

AG+AE * 690 18,4 0,08 1334 559 0,193 64,0 289 150 1,5 0,24 0,14 0,14

BTrad

AG+GC * 528 10,0 0,08 481 201 0,197 4,7 4103 150 1,5 0,22 0,11 0,11

CTrad

AG * 508 15,0 0,07 550 222 0,237 11,2 1694 150 1,5 0,27 0,11 0,11

DTrad

AE * 801 56,0 0,14 1287 556 0,157 114,9 155 50 8,5 0,80 0,38 0,38

ETrad

GC * 491 23,3 0,08 416 178 0,170 76,6 239 100 1,0 0,48 0,28 0,28

Fcontrolo

(1ª produção) * 1586 37,9 0,30 1684 736 0,144 109,0 177 100 16,5 0,56 0,34 0,34

Fcontrolo

(3ª produção) * 1690 33,8 1,23 9930 4222 0,176 199,5 129 100 16,5 0,30 0,18 0,18

GRef

1906 24,0 1,44 10049 4325 0,167 36,9 611 100 1,0 0,16 0,09 0,09

Hcontrolo

1937 24,7 1,48 10031 4381 0,145 254,0 96 100 1,0 0,25 0,14 0,14

Icontrolo

* 1864 26,3 1,11 8678 3764 0,153 212,9 119 200 33,5 0,69 0,29 0,29

Industrial J

IndGC 699 31,8 0,13 1186 500 0,185 4,3 4517 100 1,0 0,28 0,11 0,11

KInd

EPS 382 25,9 0,07 371 151 0,225 3,5 5279 100 1,0 0,21 0,09 0,09

Legenda: MV – massa volúmica obtida pelo método hidrostático e geométrico; – porosidade aberta; λ – condutibilidade térmica; Ed – módulo de elasticidade dinâmico, G –

módulo de torção, ν – coeficiente de Poisson, calculados através do software; δ – permeabilidade ao ar; r – resistividade ao fluxo de ar; Λ’ – comprimento térmico; Λ –

comprimento viscoso; αmax – coeficiente de absorção sonora máximo; αmed – coeficiente de absorção sonora médio; NRC – Noise Reduction Coefficient; * - argamassa com

adjuvantes

117

5. Modelação Acústica


Neste capítulo recorre-se aos modelos de Attenborough (1983, 1992) e Allard-Johnson (1986, 1987,

1993) para analisar o comportamento acústico das argamassas em estudo, com base nos resultados

experimentais. Como foi discutido no capítulo 4, os resultados obtidos para a absorção acústica não

são directamente correlacionados com as características físicas dos materiais em estudo, sendo por

isso necessário recorrer a modelos teóricos através dos quais se possa prever o seu comportamento

acústico.

Em primeiro lugar é feita uma análise de sensibilidade aos parâmetros que mais influenciam os

modelos, seguida da sua comparação com os valores obtidos experimentalmente.

5.2. Modelos de cálculo

A modelação acústica apresentada neste trabalho baseia-se em modelos teóricos para meios

porosos utilizados num campo muito vasto de aplicações, desde a geologia à medicina. Para

materiais porosos, é comum utilizar como base o modelo sugerido por Delany e Bazley (1970), a

partir do qual surgiram outros modelos posteriores, como o de Attenborough e Allard-Johnson. O

modelo de Delaney-Bazley tem como parâmetros apenas a espessura do material e a resistividade

ao fluxo de ar, conseguindo-se assim obter uma previsão da absorção sonora em função da

frequência.

Os modelos previsionais desenvolvidos a partir do modelo de Delaney-Bazley são adaptáveis a

materiais com diferentes características e com mais ou menos parâmetros a introduzir no cálculo.

Neste estudo considerou-se adequado escolher modelos representativos e de utilização comum em

meios porosos, já que se tratam de materiais ainda pouco estudados, e também que permitissem

incluir os parâmetros que foram analisados experimentalmente. Foram adoptados, por isso, os

modelos de Attenborough (1983, 1992) e de Allard-Johnson (1986, 1987, 1993), que no entanto não

foram ainda muito utilizados para descrever o comportamento acústico de argamassas. Em seguida

apresenta-se cada um destes modelos.

5.2.1. Modelo de Attenborough

Além dos dois parâmetros principais considerados pelo modelo de Delany-Bazley (espessura e

resistividade ao fluxo de ar) alguns modelos consideram também outros parâmetros como a

tortuosidade (ks) para descrever a estrutura do material. De forma resumida, a tortuosidade fornece

informação sobre a direcção dos poros no interior do material (Vigran, 2008); por outras palavras,

quanto mais irregular forem os canais formados pelos poros de um material, maior é a sua

118

tortuosidade. Assumindo poros rectilíneos, a tortuosidade depende do ângulo formado entre os poros

e a superfície exterior do material (equação 5.1):

ks =1

𝑐𝑜𝑠2(𝜑) (5.1)

Em que:

ks – tortuosidade;

φ – ângulo entre os poros e a superfície.

Por exemplo, num material em que os poros são cilíndricos e estes fazem um ângulo de 45º com a

superfície, pode assumir-se, simplificadamente, uma tortuosidade igual a 2.

No entanto, são necessários mais parâmetros para caracterizar a absorção sonora de um material.

Attenborough (1983, 1992) introduziu um factor de forma dos poros (pore shape factor, sf) para

descrever a geometria dos poros. Este não pode ser medido directamente, sendo necessário ajustar

iterativamente o modelo aos resultados obtidos. De acordo com este modelo podem calcular-se a

densidade efectiva (ρeff) e módulo de massa dinâmico (Keff), como se mostra nas equações 5.2 e 5.3:

ρ𝑒𝑓𝑓 = 𝜌0ks

1

⌊1 −2

𝑠𝐴√−𝑗

𝐽1(√𝑃𝑟𝑠𝐴√−𝑗

𝐽0(√𝑃𝑟𝑠𝐴√−𝑗⌋

(5.2)

K𝑒𝑓𝑓 =

𝛾𝑃0

⌊1 + (𝛾 − 1)2

𝑠𝐴√−𝑗

𝐽1(√𝑃𝑟𝑠𝐴√−𝑗

𝐽0(√𝑃𝑟𝑠𝐴√−𝑗⌋

(5.3)

Em que:

ρeff – densidade efectiva;

Keff – módulo de massa dinâmico (Pa);

ρ0 – massa volúmica do ar (≈1,204 kg/m3);

γ – constante adiabática do ar (≈1,4);

P0 – pressão atmosférica (Pa);

J0 e J1 – funções de Bessel;

Pr – número de Prandtl.

sA – parâmetro que depende do factor de forma dos poros, de acordo com a equação 5.4:

s𝐴 =1

𝑠𝑓

√8𝜔𝜌0ks

𝑟𝜎 (5.4)

119

Em que:

sf - factor de forma dos poros;

ω – frequência angular (Hz);

r – resistividade ao fluxo de ar (Pa.s/m

2);

σ – porosidade.

O número de Prandtl nas equações 5.2 e 5.3 é dado por μ⋅cp/κ. Este número é uma constante que

descreve a relação entre o coeficiente de viscosidade de um fluido, μ, a condutibilidade térmica κ, e o

calor específico cp. Para o ar, Pr é aproximadamente igual a 0,71. A frequência angular, ω, da

equação 5.4, corresponde simplesmente a 2.π

.f, sendo f a frequência a considerar (em Hz).

Em materiais porosos, a impedância característica Zc e o coeficiente de propagação Γ são usados

para descrever o seu comportamento mecânico. A impedância característica Zc é um parâmetro que

quantifica a resistência à propagação de uma onda num meio poroso, dependendo da densidade e do

módulo de massa do meio em que a onda se propaga (Allard, 1993). Pode ser calculada através da

equação 5.5:

Zc = √K𝑒𝑓𝑓 ρ𝑒𝑓𝑓 (5.5)

O coeficiente de propagação é uma função complexa, também calculada em função da densidade e

módulo de massa do meio, dependendo ainda da frequência angular. Este traduz a perda de energia

durante a propagação de uma onda, podendo ser calculada pela equação 5.6 (Vigran, 2008):

𝛤 = jω√ρ𝑒𝑓𝑓

K𝑒𝑓𝑓

(5.6)

Podem ainda calcular-se a impedância característica do ar, Z0, através da massa volúmica do ar e da

velocidade do som no ar à temperatura ambiente, como mostra a equação 5.7 (Allard & Champoux,

1992):

Z0 = 𝜌0𝑐0 (5.7)

Em que:

c0 – velocidade do som no ar (≈334 m/s).

Em seguida pode calcular-se a impedância Z, de acordo com a equação 5.8 (Delany & Bazley, 1970):

Z = Z𝑐coth (𝛤𝑑) (5.8)

120

Através da qual se pode calcular o factor de reflexão complexo Ra (equação 5.9):

R𝑎 =𝑍 − Z0

𝑍 + Z0

(5.9)

Finalmente, pode calcular-se o coeficiente de absorção sonora α pela equação 5.10:

𝛼 = 1 − |R𝑎|2 (5.10)

5.2.2. Modelo de Allard-Johnson

Neste modelo, o factor de forma dos poros sf, presente no modelo de Attenborough, é substituído por

dois outros parâmetros – o comprimento viscoso (viscous length, Λ) e o comprimento térmico (thermal

length, Λ’). Estas quantidades podem ser definidas pelas equações 5.11 e 5.12, respectivamente

(Johnson et al, 1987):

2

Λ=

∮ 𝑣𝑖2

𝑠(𝑟𝑤)𝑑𝑆

∫ 𝑣𝑖2(𝑟)𝑑𝑉

𝑉

(5.11)

2

Λ′=

𝐴

V (5.12)

Em que vi é a velocidade de um fluido na superfície dos poros sem considerar o efeito da viscosidade.

O integral de área refere-se à superfície de interface entre as paredes internas dos poros e o fluido

que circula no seu interior (por exemplo, o ar). O comprimento térmico corresponde à razão entre a

superfície interna total dos poros e o seu volume (Vigran, 2008). Isto significa que Λ e Λ’ têm o

mesmo valor em poros simples, enquanto que o valor de Λ será muito inferior ao de Λ’ quando as

ligações entre os poros forem pequenas, tal como se ilustra na figura 5.1:

Figura 5.1 – Relação entre Λ e Λ’ (Vigran, 2008)

Nenhum destes parâmetros foi medido directamente neste estudo, tendo-se apenas estimado valores

através de microtomografia de raios-X e lupa binocular, tal como descrito nos capítulos 3 e 4.

De acordo com o modelo de Allard-Johnson, a densidade e módulo de massa podem ser calculados

pelas equações 5.13 e 5.14, respectivamente:

121

ρ𝑒𝑓𝑓 = 𝜌0ks [1 +𝑟𝜎

jω𝜌0𝑘𝑠𝐺𝑗(ω)] (5.13)

K𝑒𝑓𝑓 =

𝛾𝑃0

𝛾 − (𝛾 − 1) ⌊1 +8𝜇

𝑗𝑃𝑟ω𝜌0Λ′2 𝐺𝑗′(𝑃𝑟, ω)⌋

−1 (5.14)

Em que as funções Gj(ω) e Gj’(Pr, ω) são calculadas através das equações 5.15 e 5.16:

𝐺𝑗(ω) = [1 + 𝑗4𝑘𝑠

2𝜇𝜌0ω

𝑟2Λ2𝜎2]

12

(5.15)

𝐺𝑗′(𝑃𝑟, ω) = [1 + 𝑗Λ′

2𝜌0ωPr

16𝜇]

12

(5.16)

Calculando ρeff e Keff, podem obter-se Zc e Γ através das equações 5.5 e 5.6, e em seguida α através

das equações 5.7 a 5.10.

De acordo com os modelos apresentados, os parâmetros relevantes para caracterizar o

comportamento acústico nas argamassas em estudo são a resistividade ao fluxo de ar, a porosidade

aberta e o ângulo dos poros com a superfície, além do factor de forma (modelo de Attenborough) e do

comprimento térmico e viscoso (modelo de Allard-Johnson).

5.3. Análise de sensibilidade

5.3.1. Procedimento

Em primeiro lugar, foi necessário efectuar uma análise de sensibilidade aos modelos utilizados, com o

objectivo de perceber como estes são afectados pelos parâmetros introduzidos.

Tendo em conta os resultados experimentais apresentados no capítulo 4 (tabela 4.24), obtidos para

os provetes cilíndricos – ou seja, aqueles que foram ensaiados acusticamente – verifica-se que os

valores da porosidade aberta (obtidos pelos métodos de pesagem hidrostática) variam entre

aproximadamente 10 e 56% e a resistividade varia entre 96 e 5279 kPa.s/m

2. Por outro lado, o

comprimento térmico e viscoso estimados variam entre 50 e 200 μm e entre 1,0 e 33,5 μm,

respectivamente. Quanto aos parâmetros não medidos directamente, considerou-se um intervalo de

variação do factor de forma (sf) entre 0,01 e 10, e para o ângulo φ de que depende a tortuosidade um

intervalo entre 15º e 75º, já que estes valores são consistentes com os apresentados por Vigran

(2008). A temperatura admitida foi constante e correspondeu àquela a que os ensaios foram

realizados (24 ºC), enquanto a espessura foi a mesma dos provetes ensaiados (40 mm). Os

intervalos de variação considerados encontram-se sintetizados na tabela 5.1. Salienta-se que existem

122

outros parâmetros medidos experimentalmente que não estão presentes nestes modelos, razão pela

qual não são aqui avaliados.

Tabela 5.25 – Intervalos de variação dos parâmetros a introduzir nos modelos de Attenborough e Allard-Johnson

Parâmetro Valor mínimo Valor máximo Incremento

r (kPa.s/m

2) 90 5300 n + 650

σ (%) 10 60 n + 10

sf 0,01 10 4n

φ 15 75 n + 15

Λ’ (μm) 50 200 n + 50

Λ (μm) 1 32 2n

Legenda: r – resistividade ao fluxo de ar; – porosidade aberta obtido por pesagem hidrostática; sf – factor de

forma; φ – ângulo entre os poros e a superfície exterior; Λ’ – comprimento térmico; Λ – comprimento

viscoso

5.3.2. Modelo de Attenborough

i. Variação da porosidade aberta

A porosidade aberta não parece influenciar significativamente os resultados deste modelo. Como se

observa pelas figuras 5.1, a absorção sonora não regista grandes variações quando se fixam os

restantes parâmetros, quaisquer que estes sejam, encontrando-se as curvas de absorção

sobrepostas. A figura 5.3 constitui apenas um exemplo do comportamento das curvas obtidas,

através da qual se observa um aumento do coeficiente de absorção sonora com o aumento da

frequência.

Figura 5.1 – Efeito da variação da porosidade aberta sobre a absorção sonora pelo modelo de Attenborough (exemplo)

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

Co

efi

cie

nte

de a

bso

rção

Frequência (Hz)

σ=10%

σ=20%

σ=30%

σ=40%

σ=50%

σ=60%

φ = 45º r =2690 kPa.s/m2 sf=2,56

123

ii. Variação do factor de forma

Como se observa pelas figuras 5.2 e 5.3, o factor de forma causa variações significativas no

coeficiente de absorção sonora para valores inferiores a 0,16. Verifica-se, de um modo geral, que o

aumento do factor de forma causa uma diminuição da absorção sonora quando este varia entre 0,16

e 0,64, sendo este efeito apenas evidente para frequências a partir dos 500 Hz. Não se observou

uma grande influência da porosidade aberta nem da resistividade sobre o efeito da variação do factor

de forma. No entanto o aumento do ângulo dos poros com a superfície exterior (φ) tem o efeito de

diminuir a absorção para todos os valores do factor de forma (figura 5.2).

Figura 5.2 – Efeito da variação do factor de forma sobre a absorção sonora pelo modelo de Attenborough (φ = 15º, r= 2040 kPa

.s/m

2, σ = 60%)

Figura 5.3 – Efeito da variação do factor de forma sobre a absorção sonora pelo modelo de Attenborough (φ = 75º, r= 3990 kPa

.s/m

2, σ = 50%)

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

Co

efic

ien

te d

e ab

sorç

ão

Frequência (Hz)

sf=0,01

sf=0,04

sf=0,16

sf=0,64

sf=2,56

sf=10

φ = 15º r= 2040 kPa.s/m2 σ = 60%

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

Co

efi

cie

nte

de a

bso

rção

Frequência (Hz)

sf=0,01

sf=0,04

sf=0,16

sf=0,64

sf=2,56

sf=10

φ = 75º r =3990 kPa.s/m2 σ = 50%

124

iii. Variação da resistividade ao fluxo de ar

Quanto à resistividade ao fluxo de ar, também não se obteve um efeito significativo sobre a absorção

sonora, o que é não era esperado tendo em conta que este parâmetro foi o mais condicionante de

acordo com a campanha experimental. A figura 5.4 ilustra uma das curvas obtidas ao variar a

resistividade, através da qual se observa um aumento do coeficiente de absorção sonora com a

frequência.

Figura 5.4 – Efeito da variação da resistividade ao fluxo de ar sobre a absorção sonora pelo modelo de Attenborough (exemplo)

iv. Variação do ângulo dos poros com a superfície

Por outro lado, o parâmetro com mais influência foi o ângulo dos poros, como se observa pela figuras

5.5. Verificou-se que um aumento do ângulo, e por conseguinte da tortuosidade, corresponde a uma

diminuição significativa no coeficiente de absorção sonora obtido.

Figura 5.5 – Efeito da variação do ângulo dos poros sobre a absorção sonora pelo modelo de Attenborough (exemplo)

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

Co

efi

cie

nte

de

abso

rção

Frequência (Hz)

r=90 kPa.s/m2r=740 kPa.s/m2r=1390 kPa.s/m2r=2040 kPa.s/m2r=2690 kPa.s/m2r=3340 kPa.s/m2r=3990 kPa.s/m2r=4640 kPa.s/m2r=5300 kPa.s/m2

φ= 45º σ = 50% sf = 10

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

50

63

80

10

0

12

5

16

0

20

0

25

0

31

5

40

0

50

0

63

0

80

0

10

00

12

50

16

00

20

00

25

00

31

50

40

00

50

00

63

00

Co

efic

ien

te d

e ab

sorç

ão

Frequência (Hz)

φ=15º

φ=30º

φ=45º

φ=60º

φ=75º

σ = 50% r = 2690 kPa.s/m2 sf = 10

125

5.3.2 Modelo de Allard-Johnson

i. Variação do comprimento térmico/comprimento viscoso

O comprimento térmico não tem uma influência significativa sobre a absorção sonora, como se

observa pela figura 5.6. No entanto, o aumento do comprimento viscoso faz aumentar o coeficiente

de absorção sonora, notando-se uma maior tendência neste efeito com o aumento da frequência,

mas apenas para valores da resistividade ao fluxo de ar reduzidos (figura 5.7). É também de realçar

que não se obteve qualquer efeito ao ajustar a relação entre o comprimento viscoso e o comprimento

térmico, o que pode significar que este último parâmetro não tem uma influência muito significativa

neste modelo. A tendência obtida para o comprimento viscoso pode significar que, em materiais em

que a estrutura porosa tem características que facilitam a passagem de ar (ou seja, resistividade ao

fluxo de ar reduzida), a absorção sonora é influenciada maioritariamente pela perda de energia das

ondas devido ao efeito viscoso nas paredes dos poros.

Figura 5.6 – Efeito da variação do comprimento térmico sobre a absorção sonora pelo modelo de Allard-Johnson (exemplo)

Figura 5.7 – Efeito da variação do comprimento viscoso sobre a absorção sonora pelo modelo de Allard-Johnson (exemplo)

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

50

63

80

10

0

12

5

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20

0

25

0

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5

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50

0

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80

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00

12

50

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20

00

25

00

31

50

40

00

50

00

63

00

Co

efic

ien

te d

e ab

sorç

ão

Frequência (Hz)

Λ'=50 μm

Λ'=100 μm

Λ'=150 μm

Λ'=200 μm

φ= 45º σ = 60% r = 90 kPa.s/m2 Λ=2 μm

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

50

63

80

10

0

12

5

16

0

20

0

25

0

31

5

40

0

50

0

63

0

80

0

10

00

12

50

16

00

20

00

25

00

31

50

40

00

50

00

63

00

Co

efic

ien

te d

e ab

sorç

ão

Frequência (Hz)

Λ=1 μm

Λ=2 μm

Λ=4 μm

Λ=8 μm

Λ=16 μm

Λ=32 μm

φ= 45º σ = 60% r = 90 kPa.s/m2 Λ’=150 μm

126

ii. Variação da porosidade aberta

A porosidade aberta influencia negativamente a absorção sonora, mas apenas para valores elevados

do comprimento viscoso (superiores a Λ=16 μm), verificando-se também mais significativamente

quando a resistividade ao fluxo de ar é elevada (r = 5300 kPa.s/m

2), tal como se ilustra na figura 5.8.

Isto pode significar que, em argamassas cuja estrutura porosa dificulta a passagem de ar, a

porosidade e a forma dos poros assumem uma importância acrescida na sua absorção sonora. O

ângulo dos poros com a superfície altera o andamento da curva apenas quando este parâmetro,

juntamente com o comprimento viscoso, são elevados (φ = 75º), como se observa na figura 5.9.

Figura 5.8 - Efeito da variação da porosidade aberta sobre a absorção sonora pelo modelo de Allard-Johnson (Λ e r elevados, φ reduzido)

Figura 5.9 - Efeito da variação da porosidade aberta sobre a absorção sonora pelo modelo de Allard-Johnson (Λ, r e φ elevados)

iii. Variação da resistividade ao fluxo de ar

Quanto à resistividade ao fluxo de ar, verificou-se que o seu aumento provoca uma diminuição no

coeficiente de absorção sonora, sendo este efeito particularmente pronunciado para valores elevados

do comprimento viscoso (Λ=32 μm) e valores reduzidos do ângulo dos poros com a superfície (φ=

15º), como se mostra na figura 5.10.

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

50

63

80

10

0

12

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20

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5

40

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50

0

63

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80

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10

00

12

50

16

00

20

00

25

00

31

50

40

00

50

00

63

00

Co

efic

ien

te d

e ab

sorç

ão

Frequência (Hz)

σ = 10%

σ = 20%

σ = 30%

σ = 40%

σ = 50%

σ = 60%

φ= 15º r = 5300 kPa.s/m2 Λ’=100 μm Λ=32 μm

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

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10

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12

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12

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20

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25

00

31

50

40

00

50

00

63

00

Co

efic

ien

te d

e ab

sorç

ão

Frequência (Hz)

σ = 10% σ = 20% σ = 30% σ = 40% σ = 50% σ = 60%

φ= 75º r = 5300 kPa.s/m2 Λ’=100 μm Λ=32 μm

127

Figura 5.10 – Efeito da variação da resistividade ao fluxo de ar sobre a absorção sonora pelo modelo de Allard-Johnson (exemplo)

iv. Variação do ângulo dos poros com a superfície

Por fim, o ângulo dos poros com a superfície também demonstrou ter influência sobre a absorção

sonora, sendo esta menor quando o ângulo é maior, tal como acontece no modelo de Attenborough.

O efeito é mais pronunciado para valores baixos da resistividade (r = 90 kPa.s/m

2) e valores elevados

do comprimento viscoso (Λ=32 μm), como se observa na figura 5.11.

Figura 5.11 – Efeito da variação do ângulo dos poros sobre a absorção sonora pelo modelo de Allard-Johnson (exemplo)

Em suma, verifica-se que os parâmetros com mais influência nos modelos adoptados são o ângulo

dos poros com a superfície (e, por extensão, a tortuosidade) e o comprimento viscoso (no modelo de

Allard-Johnson).

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

50

63

80

10

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0

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12

50

16

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20

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25

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50

40

00

50

00

63

00

Co

efi

cie

nte

de

abso

rção

Frequência (Hz)

r=90 kPa.s/m2r=740 kPa.s/m2r=1390 kPa.s/m2r=2040 kPa.s/m2r=2690 kPa.s/m2r=3340 kPa.s/m2r=3990 kPa.s/m2r=4640 kPa.s/m2r=5300 kPa.s/m2

φ= 15º σ = 50% Λ’=100 μm Λ=32 μm

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

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0

12

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16

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20

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25

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31

5

40

0

50

0

63

0

80

0

10

00

12

50

16

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20

00

25

00

31

50

40

00

50

00

63

00

Co

efic

ien

te d

e ab

sorç

ão

Frequência (Hz)

φ=15º

φ=30º

φ=45º

φ=60º

φ=75º

σ = 50% r = 90 kPa.s/m2 Λ’=100 μm Λ=32 μm

128

5.3.3 Desempenho das argamassas em estudo

De forma a comparar o comportamento acústico esperado das argamassas com os valores obtidos

experimentalmente, foi necessário fazer algumas simplificações iniciais.

Alguns dos parâmetros do modelo de Attenborough têm uma influência reduzida na absorção sonora,

como foi referido anteriormente, pelo que se considerou, simplificadamente, que estes são

constantes, nomeadamente a porosidade aberta, que se considerou de 50% para todas as

argamassas, e o factor de forma, cujo valor foi fixado em 10, já que este demonstrou as menores

variações quanto à sua análise de sensibilidade.

A resistividade teve também pouca influência no comportamento acústico neste modelo, pelo que se

admitiu um valor intermédio de 150 kPa.s/m2 para as argamassas A

TradAG+AE, B

TradAG+GC, D

TradAE,

ETrad

GC, Fcontrolo

, GRef

, Hcontrolo

, e Icontrolo

. Para as restantes, cuja resistividade obtida experimentalmente

foi mais elevada, admitiu-se um valor de 3000 kPa.s/m2. Uma vez que o parâmetro mais sensível no

modelo de Attenborough é o ângulo dos poros, este foi variado iterativamente até obter uma

aproximação às curvas experimentais. Inicialmente admitiu-se um valor de 75º para todas as

argamassas. As curvas obtidas para as duas diferentes resistividades foram praticamente idênticas,

não se aproximando dos valores do coeficiente de absorção sonora de nenhuma das argamassas

(figura 5.12). No entanto, o andamento da curva obtida aproxima-se do esperado para materiais

porosos, tal como apresentado na figura 2.12 do capítulo 2, bem como do andamento obtido para as

curvas experimentais das argamassas industriais e de aerogel.

Figura 5.12 – Comparação dos espectros de absorção sonora obtidos experimentalmente com o previsto pelo modelo de Attenborough para φ = 75º

Ao fazer variar a porosidade aberta e a resistividade ao fluxo de ar, não se obteve qualquer alteração

no comportamento da curva teórica. A alteração do factor de forma levou à obtenção de curvas muito

inconstantes, pelo que não se alterou o valor de sf=10 admitido inicialmente. No entanto, o aumento

0

0,1

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0,3

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Co

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de

ab

sorç

ão

Frequência (Hz)

ATradAG+AE

BTradAG+GC

CTradAG

DTradAE

ETradGC

Fcontrolo (1aprodução)Fcontrolo (3aprodução)GRef

Hcontrolo

Icontrolo

JIndGC

KIndEPS

Attenborough

129

do valor do ângulo dos poros com a superfície até cerca de 85% permitiu obter uma curva

relativamente próxima da obtida experimentalmente para as argamassas de aerogel, industriais e de

areia (ATrad

AG+AE, BTrad

AG+GC, CTrad

AG, Fcontrolo

(3ª produção), Hcontrolo

, GRef

, JInd

GC e KInd

EPS), como se

mostra na figura 5.13, o que poderá ser equivalente a uma tortuosidade superior face à admitida

inicialmente. As restantes argamassas (com incorporação de areia, cortiça e argila expandida) não

foram simuladas pois não são reproduzidas pelos parâmetros do modelo, o que poderá estar

associado às condições dos ensaios experimentais.

Figura 5.13 – Comparação dos espectros de absorção sonora obtidos experimentalmente com os previstos pelo modelo de Attenborough para φ = 85º, sf=10, σ = 50%

Quanto ao modelo de Allard-Johnson, admitiram-se os mesmos parâmetros que no modelo de

Attenborough, com valores para o comprimento térmico e viscoso de 100 e 1 μm, respectivamente. A

curva obtida correspondeu agora a valores muito menores de absorção, como se mostra na figura

5.14.

Figura 5.14 – Comparação dos espectros de absorção sonora obtidos experimentalmente com os previstos pelo modelo de Allard-Johnson para φ = 75º, Λ’ = 100 μm e Λ = 1 μm

0,00

0,10

0,20

0,30

0,40

0,50

0,60

0,70

0,80

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1,00

Co

efi

cie

nte

de

ab

sorç

ão

Frequência (Hz)

Attenborough

ATradAG+AE

BTradAG+GC

CTradAG

Fcontrolo (3aprodução)GRef

Hcontrolo

JIndGC

KIndEPS

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

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0,8

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00

Co

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cie

nte

de

ab

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ão

Frequência (Hz)

ATradAG+AE

BTradAG+GC

CTradAG

DTradAE

ETradGC



GRef

Hcontrolo

Icontrolo

JIndGC

KIndEPS

Allard-Johnson

130

Os principais factores de variação neste modelo são o ângulo dos poros e o comprimento viscoso, tal

como demonstrado anteriormente. Sendo assim, podem fazer-se variar estes valores até obter curvas

aproximadas às experimentais, considerando os mesmos valores de resistividade e porosidade

admitidos inicialmente (r = 150 kPa.s/m2, σ = 30%). Para as argamassas A

TradAG+AE, B

TradAG+GC,

CTrad

AG, Fcontrolo

(3ª produção), JInd

GC e KInd

EPS, obteve-se uma boa aproximação com φ = 15º e Λ =

0,30 μm, e com φ = 75º e Λ = 5 μm, como se mostra na figura 5.15. Poder-se-iam ter obtido curvas

mais aproximadas para cada argamassa apenas através da variação combinada destes dois

parâmetros.

Figura 5.15 – Comparação dos espectros de absorção sonora obtidos experimentalmente com os previstos pelo modelo de Allard-Johnson para φ = 15º e Λ = 0,30 μm, e φ = 75º e Λ = 5 μm

Para as argamassas de argila expandida, cortiça e areia com adjuvantes (DTrad

AE, ETrad

GC, Fcontrolo

e

Icontrolo

), por apresentarem picos de absorção diferentes das restantes, tentou-se fazer um ajuste da

curva obtida pelo modelo de Allard-Johnson de forma a obter valores para o ângulo dos poros e

comprimento viscoso. A porosidade aberta, resistividade ao fluxo de ar e comprimento térmico não

tiveram uma influência significativa neste processo, pelo que se admitiram valores semelhantes aos

experimentais para cada uma das argamassas, apresentados na tabela 4.24. Não foi possível obter

um ajuste que explicasse os picos de absorção destas argamassas nas médias frequências,

reforçando a provável influência das condições de ensaio.

Na figura 5.16 apresenta-se a curva obtida para a argamassa de argila expandida (DTrad

AE), estando

as restantes presentes no anexo A.5.1.

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0,1

0,2

0,3

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Co

efi

cie

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de

ab

sorç

ão

Frequência (Hz)

ATradAG+AE

BTradAG+GC

CTradAG

GRef

Hcontrolo

JIndGC

KIndEPS

Allard-Johnson - φ=15º, Λ=0,30μm Allard-Johnson - φ=75º, Λ=5μm

131

Figura 5.16 – Curva obtida pelo modelo de Allard-Johnson para a argamassa DTrad

AE (φ=60º, Λ = 15 μm)

comparativamente à curva experimental

5.4. Conclusão do capítulo

Em relação aos modelos previsionais de Attenborough e Allard-Johnson, apresentados neste

capítulo, concluiu-se que a porosidade aberta, resistividade ao fluxo de ar, factor de forma e

comprimento térmico têm uma influência limitada sobre o comportamento acústico das argamassas

em estudo, enquanto o comprimento viscoso e o ângulo dos poros com a superfície (e por

conseguinte a tortuosidade) demonstraram ser os parâmetros mais sensíveis. Verificou-se que um

aumento do factor de forma, da resistividade ao fluxo de ar e do ângulo dos poros (e por isso da

tortuosidade) conduz a uma diminuição dos coeficientes de absorção sonora obtidos pelo modelo de

Attenborough. Verificou-se também que, além da diminuição verificada por estes factores, a

porosidade aberta tem o mesmo efeito no modelo de Allard-Johnson, enquanto que por sua vez o

aumento do comprimento viscoso faz aumentar a absorção sonora e o comprimento térmico não tem

qualquer efeito. Note-se que o efeito da variação destes parâmetros é válido para as argamassas em

estudo; podiam ter-se analisado também, por exemplo, o efeito da variação da temperatura e da

espessura dos provetes. A variação dos vários parâmetros foi também efectuada tendo como

referência os valores obtidos experimentalmente, o que apenas é válido para as argamassas

estudadas.

Quanto à validade dos modelos para prever o comportamento acústico das argamassas, verificou-se

que ambos obtiveram curvas de absorção relativamente próximas das experimentais através do

ajuste da tortuosidade e comprimento viscoso, mas que não foram suficientes para prever com

exactidão o comportamento acústico das argamassas, particularmente as de argila, cortiça e areia, ou

seja, aquelas que obtiveram picos de absorção muito elevados nas médias frequências, o que poderá

estar relacionado com as condições de ensaio. As curvas calculadas para as argamassas de aerogel

e industriais tiveram um comportamento semelhante ao obtido experimentalmente, verificando-se um

aumento do coeficiente de absorção sonora com a frequência, apesar de os valores experimentais

obtidos serem mais baixos do que os teóricos.

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0,1

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0,4

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1

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de

ab

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Frequência (Hz)

DTradAE

Allard-Johnson

132

133

6. Conclusões e desenvolvimentos futuros

6.1 Considerações finais

Esta dissertação teve objectivo a avaliação experimental do comportamento acústico de argamassas

de desempenho térmico melhorado. Para tal, foram realizados ensaios, em laboratório, que incidiram

no estado fresco sobre a massa volúmica e espalhamento das argamassas, e no estado endurecido

sobre a massa volúmica, porosidade aberta, permeabilidade e resistividade ao fluxo de ar, velocidade

de propagação de ondas ultra-sónicas, módulo de elasticidade dinâmico, módulo de torção,

coeficiente de Poisson, resistência à compressão, condutibilidade térmica, comprimento térmico e

comprimento viscoso. Para a avaliação do desempenho acústico procedeu-se à realização de

ensaios para a determinação do coeficiente de absorção sonora. Em paralelo ao desenvolvimento

desta dissertação realizaram-se também ensaios de porosimetria de mercúrio. Através desta

campanha experimental chegaram-se a diversas conclusões, que se apresentam de seguida.

6.2. Conclusões gerais

De um modo geral, o comportamento acústico, físico e mecânico das argamassas de desempenho

térmico melhorado em estudo foi fortemente influenciado pela incorporação de agregados isolantes,

bem como pela utilização de adjuvantes.

Todas as argamassas com substituição de areia por agregados isolantes térmicos podem ser

classificadas como argamassas térmicas segundo a EN 998-1 (CEN, 2010), já que o seu coeficiente

de condutibilidade térmica é inferior a 0,20 W/m.K. A massa volúmica sofreu também uma redução

em todas estas argamassas, passando a registar valores próximos de 700 kg/m3 (argamassas de

argila DTrad

AE e cortiça ETrad

GC) e entre cerca de 400 e 500 kg/m3 (argamassas com aerogel e

industriais de cortiça e EPS). Por comparação, as argamassas de controlo com areia, com e sem

adjuvantes, registaram condutibilidades térmicas entre cerca de 1,10 e 1,50 W/m.K e massas

volúmicas na ordem dos 1350 a 1950 kg/m3.

Ainda segundo a norma EN 998-1 (CEN, 2010), as argamassas térmicas classificam-se como CS I e

CS II, ou seja, as suas resistências à compressão estão compreendidas entre os 0,4 e 5 MPa. Neste

estudo as argamassas com substituição de areia por agregados isolantes térmicos obtiveram

resistências entre 0,3 e 2 MPa, pelo que se verifica que o comportamento mecânico é fortemente

afectado pela incorporação de quantidades significativas de agregados isolantes. No entanto o efeito

dos introdutores de ar utilizados na composição das argamassas não é desprezável, uma vez que

introduzem vazios na mistura e diminuem a sua resistência. Numa das argamassas de controlo com

adjuvantes, o valor obtido foi muito inferior à da referência, sendo significativo o efeito dos adjuvantes

neste caso.

134

Verificou-se uma diminuição do módulo de elasticidade dinâmico (tendo-se obtido valores entre 250 e

2400 MPa, aproximadamente) e do módulo de torção, bem como um aumento do coeficiente de

Poisson, nas argamassas com substituição de areia por agregados leves, em relação às argamassas

de controlo, o que indica que se tratam de argamassas menos compactas e com uma maior

capacidade de deformação. A velocidade de propagação das ondas ultra-sónicas sofreu também uma

redução em relação às argamassas de controlo, situando-se ente 900 e 1900 m/s, aproximadamente.

Estes valores, associados às massas volúmicas reduzidas das argamassas térmicas, demonstram a

influência da baridade dos agregados isolantes e da incorporação dos introdutores de ar utilizados,

que fazem aumentar os vazios na sua composição.

No que se refere ao comportamento acústico das argamassas, verificou-se que ocorreu um pico de

absorção entre as frequências de 400 e 1000 Hz para quase todas as argamassas, sendo que

algumas delas exibiram uma absorção sonora claramente superior às restantes. A argamassa com

100% de substituição de areia por agregados de argila expandida foi a que registou um melhor

desempenho acústico, atingindo um coeficiente máximo de absorção sonora de cerca de 0,80. A

argamassa com 100% de substituição de cortiça obteve também um desempenho superior ao das

restantes argamassas, atingindo um coeficiente máximo de cerca de 0,50. No entanto, verificou-se

que duas das argamassas de areia, com diferentes curvas granulométricas e adjuvantes, obtiveram

também um desempenho acústico superior ao das restantes argamassas com agregados leves, o

que não era esperado. De facto, as argamassas industriais e com incorporação de agregados de

aerogel tiveram um desempenho abaixo do esperado, tendo atingido coeficientes de absorção

inferiores a 0,30. O desempenho obtido para estas argamassas poderá ter sido afectado pelo

processo de mistura, que causa uma maior sensibilidade na presença de adjuvantes. Por outro lado,

os ensaios podem também ter sido influenciados pela deterioração dos provetes devido ao seu

transporte ou pelas condições em que os ensaios foram realizados, ao criar um efeito de ressonância

que poderá explicar os picos de absorção obtidos para as argamassas de argila, cortiça e areia com

tensioactivos.

Tendo em conta o comportamento acústico normalmente obtido em materiais porosos, seria de

esperar um aumento da absorção sonora com o aumento da frequência, em que a absorção máxima

é atingida para as frequências mais elevadas. No entanto, apenas algumas das argamassas

obtiveram este comportamento, nomeadamente as de aerogel e as industriais; as argamassas de

argila, cortiça e areia com adjuvantes, que registaram os valores mais elevados do coeficiente de

absorção, atingiram um pico em frequências médias, registando a partir daí uma diminuição da

absorção com a frequência.

Efectuando uma classificação das argamassas tendo como base o indicador NRC (Noise Reduction

Coefficient) com base na norma ASTM C423 e a classificação presente na norma europeia EN

11654, estas obtiveram, de forma geral, um desempenho equivalente ao esperado por materiais

pouco absorventes e materiais reflectores, o que fica aquém do esperado tendo em conta as

características isolantes acústicas dos agregados utilizados.

135

Uma vez que a absorção sonora é afectada pela dificuldade com que o ar atravessa um material,

foram realizados ensaios de resistividade ao fluxo de ar e porosidade aberta, dois dos parâmetros

mais citados como influentes na literatura disponível sobre o tema. Verificou-se que, para todas as

argamassas, o seu desempenho acústico está fortemente ligado à resistividade ao fluxo de ar, tendo-

se obtido uma correlação de potência entre a resistividade e o coeficiente de absorção sonora médio

de aproximandamente 0,80. Conclui-se que uma resistividade baixa ao fluxo de ar leva a um aumento

da absorção sonora, já que a penetração facilitada das ondas sonoras no material leva à sua melhor

absorção. Obtiveram-se valores entre cerca de 100 e 250 kPa.s/m2 para as argamassas com argila,

cortiça e areia, sendo estas as que registaram um melhor comportamento acústico. As restantes

argamassas, com uma absorção inferior, mostraram valores entre os 600 e os 5300 kPa.s/m2. É

significativo, no entanto, que à excepção das argamassas de areia com adjuvantes, as restantes

argamassas de areia obtiveram também valores de resistividade ao fluxo de ar reduzidos, sem que o

seu comportamento acústico tenha sido significativamente melhorado. Mais uma vez a influência dos

adjuvantes pode explicar estas diferenças, particularmente durante a fase de mistura, já que fizeram

com que se criasse um efeito muito rápido de secagem que poderá ter levado a uma certa

inconstância entre produções distintas.

Por outro lado, não se encontrou uma correlação forte da absorção sonora com a porosidade aberta.

Este é, em princípio, um dos factores com mais influência sobre o comportamento acústico de

materiais porosos, mas o método de ensaio utilizado para as argamassas leves impediu a obtenção

de valores consistentes com os obtidos para a absorção sonora. Por outro lado, a porosidade aberta

e volume de poros obtidos através de um ensaio de porosimetria de mercúrio não permitiu obter

correlações significativa com a absorção sonora. Também não se obtiveram correlações directas

entre a absorção sonora e as restantes características físicas e mecânicas ensaiadas, apesar de

estas poderem influenciar o comportamento acústico das argamassas de uma forma mais complexa,

sendo necessário analisá-las recorrendo a modelos teóricos.

Outros factores que influenciam a absorção acústica são a tortuosidade e o comprimento térmico e

viscoso, os quais constituem parâmetros do modelo de Allard-Johnson. No entanto, estes factores

foram apenas avaliados qualitativamente nas argamassas em estudo através de observação de

imagens obtidas com lupa binocular e microtomografia de raios-X. Estimaram-se valores para o

comprimento viscoso entre 50 e 200 μm, e para o comprimento térmico entre 1,0 e 33,5 μm. Através

de uma observação visual da estrutura porosa das argamassas, verificou-se que, de um modo geral,

nos casos em que esta é mais fechada, a porosidade aberta é mais reduzida e a resistividade ao

fluxo de ar é mais elevada, o que é consistente com o esperado.

Foi feita uma análise dos resultados obtidos recorrendo aos modelos previsionais de Attenborough e

de Allard-Johnson. Verificou-se que os parâmetros com mais influência nestes modelos são a

tortuosidade e o comprimento viscoso. As curvas teóricas obtidas pelos modelos não corresponderam

às obtidas experimentalmente no que toca aos valores da absorção sonora. No entanto, foi possível

verificar que, de um modo geral, as curvas de absorção previstas por ambos os modelos seguem a

136

tendência do que seria esperado em meios porosos, em que a absorção sonora aumenta com a

frequência, o que também acontece nas argamassas de aerogel e industriais.

Em geral, verificou-se que as argamassas de desempenho térmico melhorado podem vir a constituir

uma solução de isolamento acústico, através de uma escolha cuidadosa dos agregados e dos

adjuvantes que as constituem. Através desta dissertação foi possível observar uma tendência para

uma melhoria do comportamento acústico em argamassas com argila expandida e introdutores de ar,

sendo este principalmente influenciado pela resistividade ao fluxo de ar. No entanto, o

comportamento acústico de materiais porosos é um tema complexo e dependente de muitos factores,

pelo que são necessários mais estudos para avaliar a sua influência no desempenho destas

argamassas.

6.3. Propostas de desenvolvimentos futuros

As argamassas estudadas nesta dissertação, bem como os agregados isolantes e adjuvantes

utilizados, podem ser ainda alvo de novos estudos experimentais, já que o seu comportamento

acústico e os factores que o influenciam são ainda pouco conhecidos. Nesse sentido, de forma a dar

continuidade ao estudo desenvolvido neste trabalho, propõem-se os seguintes desenvolvimentos:

Validação dos ensaios de porosidade aberta através de técnicas de ensaio mais avançadas;

Avaliação da influência das dimensões e da curva granulométrica dos agregados isolantes no

comportamento acústico das argamassas com desempenho térmico melhorado;

Estudo da influência dos adjuvantes e de adições no comportamento acústico de argamassas

térmicas;

Caracterização de argamassas de desempenho térmico melhorado com outros tipos de

materiais isolantes, como os PCM (phase change materials) e diferentes tipos de

aerogel/nanomateriais;

Estudo da influência do tipo de ligante, podendo-se produzir argamassas com os mesmos

agregados utilizados nesta dissertação mas recorrendo, por exemplo, a cal, com diferentes

traços e relações a/c;

Avaliação da influência do método e tempo de mistura das argamassas;

Caracterização reológica, química e microestrutural das argamassas térmicas e a sua

influência no comportamento acústico;

Caracterização acústica das argamassas térmicas recorrendo a outros ensaios, avaliando-se

a transmissão de ruído por vibração, o tempo de reverberação e índice de redução sonora,

bem como a tortuosidade e comprimento térmico e viscoso;

Avaliação da aplicabilidade de outros modelos teóricos às argamassas de desempenho

térmico melhorado.

137

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http://benchmarkfoam.com/

http://www.eac.ufsm.br/

http://www.cidaut.es/es/ensayos-acustica-y-vibraciones

1

Anexos

2

Anexo A.4.1. Consistência por espalhamento

Tabela A.4.1.1 – Resultados individuais da consistência por espalhamento das argamassas da 2ª produção (provetes prismáticos)

Argamassa D1 (mm) D2 (mm) D3 (mm) Espalhamento médio (mm)

DP (mm) CV (%)

Tradic.

ATrad

AG+AE 196 213 206 205 8,5 4,2

BTrad

AG+GC 181 187 188 186 3,8 2,0

CTrad

AG 174 174 174 174 0,2 0,1

DTrad

AE 122 122 122 122 0,4 0,3

ETrad

GC 122 118 122 121 2,3 1,9

Fcontrolo

108 108 110 109 1,1 1,0

Indust. J

IndGC 101 104 103 103 1,3 1,3

KInd

EPS 106 110 109 108 1,8 1,6

Legenda: Di – diâmetro do espalhamento; DP – desvio-padrão; CV – coeficiente de variação.

Tabela A.4.1.2 – Resultados individuais da consistência por espalhamento das argamassas da 3ª produção (provetes cilíndricos)


DP (mm) CV (%)

Tradic.

Fcontrolo

178 178 177 178 0,5 0,3

GRef

168 169 - 168 1,0 0,6

Hcontrolo

179 173 184 182 2,6 1,4

Icontrolo

177 173 174 175 1,5 0,9


Tabela A.4.1.3 – Resultados individuais da consistência por espalhamento das argamassas da 4ª produção (provetes prismáticos)


DP (mm) CV (%)

Tradic.

Fcontrolo

176 177 174 176 1,7 1,0

GRef

168 169 - 168 1,0 0,6

Hcontrolo

177 175 183 178 4,2 2,4

Icontrolo

157 161 163 160 3,2 2,0


3

Anexo A.4.2. Massa volúmica aparente no estado endurecido

Tabela A.4.2.4 – Resultados individuais da massa volúmica aparente no estado endurecido das argamassas da 1ª produção, pelo método geométrico (provetes cilíndricos)

Argamassa m (g) V (m3) MV (kg/m

3)

Tradicional

ATrad

AG+AE 216,68 0,00031 689,71

BTrad

AG+GC 165,99 0,00031 528,36

CTrad

AG 159,55 0,00031 507,86

DTrad

AE 225,53 0,00031 717,88

ETrad

GC 154,26 0,00031 491,02

Fcontrolo

372,75 0,00031 1186,48

Industrial J

IndGC 219,49 0,00031 698,64

KInd

EPS 120,00 0,00031 381,96

Legenda: m – massa; V – volume; MV – massa volúmica aparente; DP – desvio-padrão; CV – coeficiente de

variação.

Tabela A.4.1.5 – Resultados individuais da massa volúmica aparente no estado endurecido das argamassas da 2ª produção, pelo método geométrico (provetes prismáticos)

Argamassa Provete m (g) V (m3) MV (kg/m

3)

MV média (kg/m

3)

DP (kg/m3) CV (%)

Tradic.

ATrad

AG+AE

1 143,91 0,00026 562,15

565,20 4,06 0,72 2 144,29 0,00026 563,63

3 145,87 0,00026 569,80

BTrad

AG+GC

1 115,29 0,00026 450,35

456,85 5,79 1,27 2 118,13 0,00026 461,45

3 117,44 0,00026 458,75

CTrad

AG

1 118,61 0,00026 463,32

464,52 4,27 0,92 2 118,01 0,00026 460,98

3 120,13 0,00026 469,26

DTrad

AE

1 171,23 0,00026 668,87

668,61 20,98 3,13 2 165,78 0,00026 647,58

3 176,48 0,00026 689,38

ETrad

GC

1 103,14 0,00025 405,42

408,41 3,45 0,84 2 104,35 0,00026 407,62

3 104,86 0,00026 412,19

Fcontrolo

1 329,17 0,00026 1285,82

1311,67 22,41 1,71 2 339,37 0,00026 1325,66

3 338,82 0,00026 1323,52

Indust.

JInd

GC

1 180,14 0,00025 708,10

707,64 6,60 0,93 2 178,29 0,00025 700,83

3 181,64 0,00025 713,99

KInd

EPS

1 111,21 0,00026 434,41

436,13 3,08 0,78 2 111,18 0,00026 434,30

3 112,56 0,00026 439,69


variação.

4

Tabela A.4.2.3 – Resultados individuais da massa volúmica aparente no estado endurecido das argamassas da 3ª produção, pelo método geométrico (provetes cilíndricos)

Argamassa m (g) V (m3) MV (kg/m

3)

Tradicional

Fcontrolo

229,22 0,00056 1593,47

GRef

240,61 0,00055 1710,44

Hcontrolo

252,15 0,00060 1741,44

Icontrolo

243,21 0,00064 1583,86


variação.

Tabela A.4.2.4 – Resultados individuais da massa volúmica aparente no estado endurecido das argamassas da 4ª produção, pelo método geométrico (provetes prismáticos)

Argamassa Provete m (kg) V (m3) MV (kg/m

3)

MV média (kg/m

3)

DP (kg/m3) CV (%)

Tradic.

FControlo

1 390,64 0,00026 1525,94

1515,95 11,85 0,78 2 388,88 0,00026 1519,06

3 384,73 0,00026 1502,85

GRef

1 467,15 0,00026 1824,80

1835,94 12,40 0,68 2 469,43 0,00026 1833,71

3 473,42 0,00026 1849,30

Hcontrolo

1 469,34 0,00026 1833,36

1871,63 35,40 1,89 2 480,85 0,00026 1878,32

3 487,22 0,00026 1903,20

Icontrolo

1 454,06 0,00026 1773,67

1787,34 13,16 0,74 2 457,84 0,00026 1788,44

3 460,78 0,00026 1799,92


variação.

Tabela A.4.2.5 – Resultados individuais da massa volúmica aparente no estado endurecido das argamassas da 1ª produção, pelo método hidrostático (provetes cilíndricos)

Argamassa mseco (g)

msaturado (g)

mimerso (g)

MV (kg/m3)

Tradicional D

TradAE 15,98 27,14 7,20 801,40

Fcontrolo

30,29 37,52 18,42 1585,86

Legenda: m – massa; MV – massa volúmica aparente.

5

Tabela A.4.1.6 – Resultados individuais da massa volúmica aparente no estado endurecido das argamassas da 2ª produção, pelo método hidrostático (provetes prismáticos)

Argamassa Provete mseco (g)

msaturado (g)

mimerso (g)

MV (kg/m

3)

MV média (kg/m

3)

DP (kg/m

3)

CV (%)

Tradic.

DTrad

AE

1 33,33 57,58 15,86 798,90

824,57 62,67 7,60 2 59,93 99,87 22,92 778,82

3 51,69 82,46 24,77 896,00

Fcontrolo

1 65,09 88,48 39,82 1337,65

1353,76 22,78 1,68 2 114,37 153,55 70,06 1369,86

Legenda: m – massa; MV – massa volúmica aparente; DP – desvio-padrão; CV – coeficiente de variação.

Tabela A.4.2.7 – Resultados individuais da massa volúmica aparente no estado endurecido das argamassas da 3ª produção, pelo método hidrostático (provetes cilíndricos)


msaturado (g)

mimerso (g)

MV (kg/m

3)

MV média (kg/m

3)

DP (kg/m

3)

CV (%)

Tradic.

FControlo

1 37,00 45,03 22,48 1640,80

1689,04 69,50 4,11 2 80,85 95,71 49,22 1739,08

GRef

1 43,87 48,69 26,09 1941,15

1906,49 49,02 2,57 2 92,73 105,9 56,36 1871,82

Hcontrolo

1 41,78 46,58 25,28 1961,50

1936,58 35,24 1,82 2 96,52 110,05 59,56 1911,67

Icontrolo

1 39,94 44,57 23,97 1938,83

1863,64 106,35 5,71 2 73,63 86,05 44,88 1788,44


Tabela A.4.2.8 – Resultados individuais da massa volúmica aparente no estado endurecido das argamassas da 4ª produção, pelo método hidrostático (provetes prismáticos)


msaturado (g)

mimerso (g)

MV (kg/m

3)

MV média (kg/m

3)

DP (kg/m

3)

CV (%)

Tradic.

FControlo

1 44,58 54,39 27,24 1641,99

1608,73 67,97 4,22 2 49,62 62,30 29,88 1530,54

3 36,86 44,38 22,09 1653,66

GRef

1 79,31 89,7 47,65 1886,09

1875,69 14,70 0,78 2 40,85 46,66 24,76 1865,30

Hcontrolo

1 61,00 68,76 36,97 1918,84

1919,77 25,04 1,30 2 72,50 81,18 43,91 1945,26

3 46,30 52,62 28,19 1895,21

Icontrolo

1 77,2 86,69 46,97 1943,61

1951,68 33,55 1,72 2 43,37 48,23 26,42 1988,54

3 53,13 59,95 32,32 1922,91


6

Tabela A.4.2.9 – Resultados individuais da massa volúmica aparente no estado endurecido das argamassas da 1ª produção, pelo método dos tubos (provetes cilíndricos)

Argamassa mseco (g) Vi (mL) MV (kg/m3)

Tradicional

ATrad

AG+AE 13,35 17,40 767,24

BTrad

AG+GC 6,37 10,00 637,00

CTrad

AG 6,23 12,00 519,17

DTrad

AE 13,28 12,00 1606,67

ETrad

GC 10,03 15,00 668,67

Fcontrolo

15,82 7,00 2260,00

Industrial J

IndGC 8,42 11,00 765,45

KInd

EPS 4,31 10,80 399,07


variação.

Tabela A.4.2.60 – Resultados individuais da massa volúmica aparente no estado endurecido das argamassas da 2ª produção, pelo método dos tubos (provetes prismáticos)

Argamassa mseco (g) V (mL) MV (kg/m3)

MV média (kg/m

3)

Tradicional

ATrad

AG+AE 7,58 7,50 1010,67

BTrad

AG+GC 4,72 10,00 472,00

CTrad

AG 4,28 8,00 535,00

DTrad

AE 2,57 2,00 1285,00

ETrad

GC 3,36 4,00 840,00

754,55 3,68 5,50 669,09

Fcontrolo

9,42 4,00 2355,00

Industrial J

IndGC 6,38 8,00 797,50

KInd

EPS 2,73 6,00 455,00


variação.

Tabela A.4.2.11 – Resultados individuais da massa volúmica aparente no estado endurecido das argamassas da 3ª produção, pelo método dos tubos (provetes cilíndricos)

Argamassa m (g) V (mL) MV (kg/m3)

Tradicional

Fcontrolo

23,14 9,00 2571,11

GRef

25,95 11,00 2359,09

Hcontrolo

26,71 12,00 2225,83

Icontrolo

29,13 12,00 2427,50


variação.

7


Argamassa m (g) V (mL) MV (kg/m3)

Tradicional

Fcontrolo

11,95 5,00 2390,00

GRef

15,10 7,00 2157,14

Hcontrolo

15,93 7,00 2275,71

Icontrolo

14,93 6,50 2296,92


variação.

8

Anexo A.4.3. Porosidade aberta

Tabela A.4.3.1 – Resultados individuais da porosidade aberta das argamassas da 1ª produção, pelo método hidrostático (provetes cilíndricos)

Argamassa mseco (g)

msaturado (g)

mimerso (g)


Tradicional D

TradAE 15,98 27,14 7,20 55,97

Fcontrolo

30,29 37,52 18,42 37,85

Legenda: m – massa.

Tabela A.4.3.2 – Resultados individuais da porosidade aberta das argamassas da 2ª produção, pelo método hidrostático (provetes prismáticos)


msaturado (g)

mimerso (g)


Por. aberta média (%)

DP (%)

CV (%)

Tradic.

DTrad

AE

1 33,33 57,58 15,86 58,13

58,08 4,55 7,84 2 59,93 99,87 22,92 62,61

3 51,69 82,46 24,77 53,51

Fcontrolo

1 65,09 88,48 39,82 48,07

47,50 0,81 1,70 2 114,37 153,55 70,06 46,93


Tabela A.4.3.3 – Resultados individuais da porosidade aberta das argamassas da 3ª produção, pelo método hidrostático (provetes cilíndricos)


msaturado (g)

mimerso (g)



DP (%)

CV (%)

Tradic.

FControlo

1 37,00 45,03 22,48 35,61

33,79 2,58 7,63 2 80,85 95,71 49,22 31,96

GRef

1 43,87 48,69 26,09 21,33

23,96 3,72 15,52 2 92,73 105,9 56,36 26,58

Hcontrolo

1 41,78 46,58 25,28 22,54

24,67 3,01 12,22 2 96,52 110,05 59,56 26,80

Icontrolo

1 39,94 44,57 23,97 22,48

26,32 5,44 20,66 2 73,63 86,05 44,88 30,17


9

Tabela A.4.3.4 – Resultados individuais da porosidade aberta das argamassas da 4ª produção, pelo método hidrostático (provetes prismáticos)


msaturado (g)

mimerso (g)



DP (%)

CV (%)

Tradic.

FControlo

1 44,58 54,39 27,24 36,13

36,33 2,69 7,41 2 49,62 62,30 29,88 39,11

3 36,86 44,38 22,09 33,74

GRef

1 79,31 89,7 47,65 24,71

25,62 1,29 5,03 2 40,85 46,66 24,76 26,53

Hcontrolo

1 61,00 68,76 36,97 24,41

24,52 1,29 5,28 2 72,50 81,18 43,91 23,29

3 46,30 52,62 28,19 25,87

Icontrolo

1 77,2 86,69 46,97 23,89

23,62 1,22 5,18 2 43,37 48,23 26,42 22,28

3 53,13 59,95 32,32 24,68


Tabela A.4.3.5 – Resultados individuais da porosidade aberta das argamassas da 1ª produção, pelo método dos tubos (provetes cilíndricos)

Argamassa ΔV (mL) Vi (mL) Porosidade aberta (%)

Tradicional

ATrad

AG+AE 3,20 17,40 18,39

BTrad

AG+GC 1,00 10,00 10,00

CTrad

AG 1,80 12,00 15,00

DTrad

AE 1,20 12,00 10,00

ETrad

GC 3,50 15,00 23,33

Fcontrolo

0,50 7,00 7,14

Industrial J

IndGC 3,50 11,00 31,8

KInd

EPS 2,80 10,80 25,9


variação.

Tabela A.4.3.6 – Resultados individuais da porosidade aberta das argamassas da 2ª produção, pelo método dos tubos (provetes prismáticos)



Tradicional

ATrad

AG+AE 2,00 7,50 26,67

BTrad

AG+GC 3,00 10,00 30,00

CTrad

AG 1,50 8,00 18,75

DTrad

AE 0,50 2,00 25,00

ETrad

GC 1,00 4,00 25,00

30,68 2,00 5,50 36,36

Fcontrolo

1,00 4,00 25,00

Industrial J

IndGC 4,00 8,00 50,00

KInd

EPS 1,00 6,00 16,67


variação.

10

Tabela A.4.2.11 – Resultados individuais da porosidade aberta das argamassas da 3ª produção, pelo método dos tubos (provetes cilíndricos)


Tradicional

Fcontrolo

1,00 9,00 11,11

GRef

2,50 11,00 22,73

Hcontrolo

2,00 12,00 16,67

Icontrolo

2,00 12,00 16,67


variação.



Tradicional

Fcontrolo

0,50 5,00 10,00

GRef

5,50 7,00 78,57

Hcontrolo

1,50 7,00 21,43

Icontrolo

0,50 6,50 7,69


variação.

11

Anexo A.4.4. Permeabilidade e resistividade ao fluxo de ar

Tabela A.4.4.7 – Resultados individuais permeabilidade e cálculo da restistividade ao fluxo de ar (método 1) das argamassas da 1ª produção (provetes cilíndricos)

Argamassa Ensaio B (d) B médio

(d) DP (d) CV (%)

μ

(mN.s/m

2)

r (kPa

.s/m

2)

Tradic.

ATrad

AG+AE

1 73,20

63,98 10,28 16,07

0,018

285,05 2 54,87

3 55,29

4 72,58

BTrad

AG+GC

1 4,70

4,73 0,03 0,62 3854,64 2 4,73

3 4,76

CTrad

AG

1 11,45

11,22 0,43 3,83 1625,49 2 10,72

3 11,49

DTrad

AE

1 113,73

114,91 6,54 5,70 158,72 2 109,03

3 121,96

ETrad

GC

1 76,37

76,61 0,88 1,15 238,06 2 75,88

3 77,60

Fcontrolo

1 167,51

108,98 50,72 46,54 167,36 2 81,36

3 78,06

Indust.

JInd

GC

1 4,44

4,29 0,19 4,49 4248,96 2 4,36

3 4,07

KInd

EPS

1 2,71

3,53 0,56 15,73 5165,51 2 3,75

3 3,93

4 3,73

Legenda: B – permeabilidade ao ar; DP – desvio-padrão; CV – coeficiente de variação; μ – viscosidade do

nitrogénio; r – resistividade ao fluxo de ar.

12

Tabela A.4.4.2 – Resultados individuais do cálculo da restistividade ao fluxo de ar (método 2) das argamassas da 1ª produção (provetes cilíndricos)

Argamassa Ensaio ΔP (Pa) Δqv

(cm3)

r (kPa.s/m

2)

r média (kPa

.s/m

2)

DP (kPa

.s/m

2)

CV (%)

Tradic.

ATrad

AG+AE

1 245,26 74,30 262,49

292,07 41,05 14,06 2 607,91 147,08 328,68

3 602,88 147,02 326,09

4 211,25 66,92 251,04

BTrad

AG+GC

1 4256,07 76,91 4400,66

4350,78 77,28 1,78 2 4090,27 74,09 4389,92

3 3653,17 68,17 4261,76

CTrad

AG

1 1651,66 72,92 1801,11

1762,11 80,00 4,54 2 2070,63 98,59 1670,08

3 1626,75 71,27 1815,13

DTrad

AE

1 83,34 83,99 157,81

150,63 7,23 4,80 2 85,84 90,57 150,74

3 84,81 94,09 143,35

ETrad

GC

1 233,09 76,07 243,67

239,51 4,97 2,07 2 224,74 74,20 240,86

3 196,41 66,74 234,01

Fcontrolo

1 122,03 87,79 110,54

187,51 66,78 35,61 2 219,33 157,10 222,04

3 108,30 74,91 229,95

Indust.

JInd

GC

1 4057,69 70,33 4587,80

4785,13 263,70 5,51 2 4502,63 76,46 4682,97

3 4821,57 75,41 5084,63

KInd

EPS

1 5082,75 68,97 7234,54

5391,80 927,36 17,20 2 3953,01 56,83 5531,53

3 3632,49 54,73 5277,59

4 4217,50 62,50 5366,28



13

Tabela A.4.4.3 – Resultados individuais permeabilidade e cálculo da restistividade ao fluxo de ar (método 1) das argamassas da 3ª produção (provetes cilíndricos)

Argamassa Ensaio B (d) B médio

(d) DP (d) CV (%)

μ

(mN.s/m

2)

r (kPa

.s/m

2)

Tradic.

Fcontrolo

1 117,05

199,48 85,66 42,94

0,018

91,43 2 288,04

3 193,35

GRef

1 23,82

36,95 14,26 38,61 493,65 2 52,13

3 34,89

Hcontrolo

1 228,78

36,95 14,26 38,61 71,82 2 226,43

3 306,64

Icontrolo

1 228,26

212,90 55,64 26,13 85,67 2 259,24

3 151,19



Tabela A.4.4.4 – Resultados individuais do cálculo da restistividade ao fluxo de ar (método 2) das argamassas da 3ª produção (provetes cilíndricos)

Argamassa Ensaio ΔP (Pa) Δqv

(cm3)

r (kPa.s/m

2)

r média (kPa

.s/m

2)

DP (kPa

.s/m

2)

CV (%)

Tradic.

Fcontrolo

1 123,90 85,53 230,39

167,14 60,92 36,45 2 115,21 168,34 108,85

3 160,65 157,53 162,19

GRef

1 325,02 75,96 680,50

727,42 159,44 21,92 2 253,41 67,54 596,70

3 964,44 169,48 905,05

Hcontrolo

1 81,15 107,17 120,43

119,97 17,49 14,58 2 63,33 73,39 137,23

3 102,31 159,12 102,26

Icontrolo

1 95,91 103,78 146,99

152,18 34,66 22,77 2 99,17 130,98 120,41

3 99,33 83,52 189,15



14

Exemplos de gráficos Caudal vs. Pressão para as argamassas estudadas

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8

Flo

w in

CC

/SE

C.

PRESSURE (PSI)

FLOW RATE VS PRESSURE

AG60 CORT40:

0

20

40

60

80

100

120

140

160

0 0,002 0,004 0,006 0,008 0,01 0,012 0,014 0,016 0,018 0,02

Flo

w in

CC

/SE

C.

PRESSURE (PSI)


ARGILA100:

0

20

40

60

80

100

120

140

160

0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09

Flo

w in

CC

/SE

C.

PRESSURE (PSI)


AG60 ARG40:

15

Anexo A.4.5. Velocidade de propagação das ondas ultra-sónicas

Tabela A.4.5.1 – Resultados individuais da velocidade de propagação das ondas ultra-sónicas das argamassas da 2ª produção (provetes prismáticos) – sonda de 54 kHz

Argamassa Provete L (mm) T1 (μs) T2 (μs) T3 (μs) Tmédio (μs)

V (m/s) Vmédio (m/s)

DP (m/s)

CV (%)

ATrad

AG+AE

1 160 97,1 97,4 98,2 97,6 1639,9

1646,6 20,4 1,2 2 160 97,7 98,1 98,6 98,1 1630,4

3 160 96,9 95,4 95,2 95,8 1669,6

BTrad

AG+AE

1 160 125,1 125,7 124,9 125,2 1277,6

1290,4 11,8 0,9 2 160 122,7 122,9 123,4 123,0 1300,8

3 160 124,6 123,6 123,1 123,8 1292,8

CTrad

AG

1 160 133,1 132,7 133,9 133,2 1200,9

1164,5 32,0 2,7 2 160 138,6 143,4 134,7 138,9 1151,9

3 160 141,2 140,4 139,2 140,3 1140,7

DTrad

AE

1 160 77,1 77,7 76,9 77,2 2071,6

1937,9 124,6 6,4 2 160 87,9 88,4 86,7 87,7 1825,1

3 160 82,1 81,6 86,7 83,5 1916,9

ETrad

GC

1 159 176,1 178,1 177,7 177,3 896,8

922,2 22,0 2,4 2 160 170,4 170,4 171,9 170,9 936,2

3 159 170,4 169,2 171,4 170,3 933,5

Fcontrolo

1 160 82,7 81,6 83,1 82,5 1940,2

1832,2 101,1 5,5 2 160 87,6 87,7 88,9 88,1 1816,8

3 160 91,9 91,6 92,4 92,0 1739,8

JInd

GC

1 160 102,4 101,7 101,2 101,8 1562,4

1550,8 12,1 0,8 2 160 102,2 104,2 103,7 103,4 1538,2

3 160 101,9 102,6 102,9 102,5 1551,7

KInd

EPS

1 160 112,9 112,6 113,2 112,9 1417,2

1426,9 10,0 0,7 2 160 111,2 111,7 111,1 111,3 1437,1

3 160 112,4 111,9 112,2 112,2 1426,4

Legenda: L – distância percorrida pelas ondas ultra-sónicas; Ti – tempo que as ondas demoram a percorrer os

provetes; V – velocidade de propagação das ondas ultra-sónicas; DP – desvio-padrão; CV – coeficiente de

variação.

16




DP (m/s)

CV (%)

ATrad

AG+AE

1 160 100,9 99,9 99,2 99,55 1013,6

1420,8 355,4 25,0 2 160 101,2 101,9 100,6 101,23 1580,5

3 160 95,9 96,4 95,4 95,90 1668,4

BTrad

AG+AE

1 160 125,9 126,6 126,2 126,23 1267,5

1281,4 16,1 1,3 2 160 124,1 125,7 125,9 125,23 1277,6

3 160 122,4 122,7 124,4 123,17 1299,1

CTrad

AG

1 160 171,7 172,2 171,4 171,80 999,4

936,3 56,6 6,0 2 160 173,9 173,6 174,4 173,97 919,7

3 160 178,6 179,1 181,7 179,80 889,9

DTrad

AE

1 160 76,9 77,6 77,9 77,47 2065,4

1985,3 74,9 3,8 2 160 84,2 83,1 83,1 83,47 1916,9

3 160 81,4 80,6 81,2 81,07 1973,7

ETrad

GC

1 159 206 203 205 204,67 776,9

765,9 56,4 7,4 2 160 203 229 249 227,00 704,8

3 159 202 185,9 196,7 194,87 815,9

Fcontrolo

1 160 92,6 95,2 95,9 94,57 1691,9

1716,3 86,1 5,0 2 160 86,9 87,9 90,1 88,30 1812,0

3 160 98,1 97,6 96,1 97,27 1645,0

JInd

GC

1 160 106,4 106,2 106,1 106,23 1496,7

1489,6 12,3 0,8 2 160 107,4 107,2 108,7 107,77 1475,4

3 160 106,1 107,4 105,2 106,23 1496,7

KInd

EPS

1 160 115,4 117,1 115,7 116,07 1378,5

1389,5 10,5 0,8 2 160 115,2 115,1 114,9 115,07 1390,5

3 160 114,6 115,2 113,2 114,33 1399,4



variação.

17




DP (m/s)

CV (%)

Fcontrolo

1 160 70,4 70,6 70,4 70,5 2270,6

2169,4 88,7 4,1 2 160 75,7 74,7 74,7 75,0 2132,4

3 160 75,7 76,1 76,2 76,0 2105,3

GRef

1 160 54,4 54,8 54,1 54,4 2939,4

2961,8 20,0 0,7 2 160 53,9 53,7 53,6 53,7 2977,7

3 160 53,6 54,2 53,9 53,9 2968,5

Hcontrolo

1 160 55,6 54,6 54,7 55,0 2910,9

2951,5 55,8 1,9 2 160 53,6 54,4 55,9 54,6 2928,6

3 160 52,9 53,4 52,9 53,1 3015,1

Icontrolo

1 160 50,9 51,2 51,6 51,2 3123,0

3146,4 87,5 2,8 2 160 49,2 48,9 49,9 49,3 3243,2

3 160 52,6 51,9 51,7 52,1 3073,0



variação.




DP (m/s)

CV (%)

Fcontrolo

1 160 72,2 74,4 70,4 72,33 2211,98

2135,8 70,3 3,3 2 160 77,6 76,7 77,2 77,17 2073,43

3 160 75,2 75,1 75,9 75,40 2122,02

GRef

1 160 53,6 53,4 53,7 53,57 2986,93

2967,3 18,5 0,6 2 160 54,2 53,6 54,1 53,97 2964,79

3 160 54,1 54,4 54,2 54,23 2950,22

Hcontrolo

1 160 56,2 56,1 56,4 56,23 2845,29

2773,9 62,0 2,2 2 160 57,4 58,9 58,7 58,33 2742,86

3 160 59,1 57,9 58,6 58,53 2733,49

Icontrolo

1 160 55,6 51,6 51,9 53,03 3016,97

3081,9 119,1 3,9 2 160 49,1 49,6 50,4 49,70 3219,32

3 160 53,4 53,9 52,2 53,17 3009,40



variação.

18

Anexo A.4.6. Módulo de elasticidade dinâmico, módulo de torção e

coeficiente de Poisson

Tabela A.4.6.1 – Resultados individuais das frequências de ressonância das argamassas da 1ª produção (provetes cilíndricos)

Argamassa massa

(g) Frequência de flexão (kHz)

Frequência de torção (kHz)

Tradicional

ATrad

AG+AE 83,68 3,45 2,31

BTrad

AG+GC 62,27 2,57 1,72

CTrad

AG 69,90 2,93 1,91

DTrad

AE 88,69 3,57 2,46

ETrad

GC 62,54 2,36 1,61

Fcontrolo

146,82 2,84 1,97

Industrial J

IndGC 102,15 3,67 2,49

KInd

EPS 52,48 2,78 1,83

Tabela A.4.6.2 – Resultados individuais das frequências de ressonância das argamassas da 2ª produção (provetes prismáticos)

Argamassa Provete massa



Tradicional

ATrad

AG+AE

1 143,91 1,60 2,25

2 144,29 1,66 2,28

3 145,87 1,54 2,18

BTrad

AG+GC

1 115,29 1,29 1,81

2 118,13 1,31 1,81

3 117,44 1,33 1,30

CTrad

AG

1 118,61 1,19 1,53

2 118,01 1,10 1,54

3 120,13 1,19 1,67

DTrad

AE

1 171,23 2,11 3,10

2 165,78 2,09 2,83

3 176,48 2,08 3,08

ETrad

GC

1 103,14 1,01 1,38

2 104,35 1,08 1,40

3 104,86 1,10 1,47

Fcontrolo

1 329,17 1,85 2,71

2 339,37 2,01 2,93

3 338,82 1,89 2,75

Industrial

JInd

GC

1 180,14 1,83 2,47

2 178,29 1,82 2,46

3 181,64 1,82 2,46

KInd

EPS

1 111,21 1,53 2,12

2 111,18 1,56 2,18

3 112,56 1,58 2,19

19

Tabela A.4.6.3 – Resultados individuais das frequências de ressonância das argamassas da 3ª produção (provetes cilíndricos)

Argamassa massa



Fcontrolo

229,67 6,25 4,25

GRef

231,18 6,14 4,20

Hcontrolo

266,29 6,41 4,47

Icontrolo

255,30 6,61 4,60

Tabela A.4.6.4 – Resultados individuais das frequências de ressonância das argamassas da 4ª produção (provetes prismáticos)

Argamassa Provete m (kg) Frequência de flexão (kHz)


Tradic.

FControlo

1 390,64 2,64 3,74

2 388,88 2,57 3,69

3 384,73 2,60 3,72

GRef

1 467,15 3,53 4,89

2 469,43 3,55 4,87

3 473,42 3,61 5,00

Hcontrolo

1 469,34 3,44 4,79

2 480,85 3,59 5,03

3 487,22 3,80 5,21

Icontrolo

1 454,06 3,76 5,34

2 457,84 3,94 5,54

3 460,78 3,86 5,46

20

Anexo A.4.7. Resistência à compressão

Tabela A.4.7.1 – Resultados individuais da resistência à compressão das argamassas da 2ª produção (provetes prismáticos)

Argamassa Provete Fc (kN) Ac (m2) Rc (MPa)

Rc média (MPa)

DP (MPa)

CV (%)

Tradicional

ATrad

AG+AE

1 1,12 0,0016 0,70

0,68 0,18 26,77 2 1,35 0,0016 0,85

3 0,78 0,0016 0,49

BTrad

AG+GC

1 1,02 0,0016 0,64

0,70 0,08 11,34 2 1,26 0,0016 0,79

3 1,07 0,0016 0,67

CTrad

AG

1 0,57 0,0016 0,36

0,34 0,05 14,48 2 0,46 0,0016 0,29

3 0,61 0,0016 0,38

DTrad

AE 1 2,53 0,0016 1,58

1,66 0,11 6,41 2 2,77 0,0016 1,73

ETrad

GC

1 0,53 0,0016 0,33

0,39 0,08 20,69 2 0,77 0,0016 0,48

3 0,57 0,0016 0,36

Fcontrolo

1 0,47 0,0016 0,30

0,40 0,13 31,86 2 0,86 0,0016 0,54

3 0,58 0,0016 0,36

Industrial

JInd

GC

1 3,22 0,0016 2,01

2,02 0,29 14,50 2 2,77 0,0016 1,73

3 3,70 0,0016 2,32

KInd

EPS 1 1,35 0,0016 0,85

0,78 0,46 58,28 2 1,15 0,0016 0,72

Legenda: Fc – força de compressão máxima aplicada; Ac – área da secção comprimida; Rc – resistência à

compressão; DP – desvio-padrão; CV – coeficiente de variação.

Tabela A.4.7.2 – Resultados individuais da resistência à compressão das argamassas da 4ª produção (provetes prismáticos)

Argamassa Provete Fc (kN) Ac (m2) Rc (MPa)

Rc média (MPa)

DP (MPa)

CV (%)

Tradicional

Fcontrolo

1 5,92 0,0016 3,70

3,04 1,01 33,39 2 2,99 0,0016 1,87

3 5,66 0,0016 3,54

GRef

1 16,29 0,0016 10,18

9,96 0,27 2,72 2 15,45 0,0016 9,66

3 16,05 0,0016 10,03

Hcontrolo

1 10,46 0,0016 6,54

8,45 1,72 20,35 2 14,31 0,0016 8,94

3 15,79 0,0016 9,87

Icontrolo

1 16,53 0,0016 10,33

10,73 0,52 4,80 2 18,10 0,0016 11,31

3 16,88 0,0016 10,55

Legenda: Fc – força de compressão máxima aplicada; Ac – área da secção comprimida; Rc – resistência à

compressão; DP – desvio-padrão; CV – coeficiente de variação.

21

10 1 0.1 0.010.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

log

Dif

fere

nti

al I

ntr

usi

on

(m

L.g

-1)

Pore size diameter (m)

LUM.60

-EC.40

LUM.60

-GEC.40

Anexo A.4.8. Porosidade aberta e volume de poros (porosimetria de

mercúrio)

Tabela A.4.8.1 – Porosidade aberta e volume de poros obtidos através de porosimetria de mercúrio

Argamassa Porosidade aberta (%)

Volume de poros (cm

3.g

-1)

Tradic.

ATrad

AG+AE 66,93 0,439

BTrad

AG+GC 70,17 0,295

CTrad

AG 69,97 0,501

DTrad

AE 51,20 0,041

ETrad

GC 73,57 0,061

Fcontrolo

(1ª produção) n. e. 0,019

Fcontrolo

(3ª produção) n. e. n. e.

GRef

n. e. 0,020

Hcontrolo

n. e. 0,017

Icontrolo

n. e. 0,011

Indust. J

IndGC n. e. n. e.

KInd

EPS n. e. n. e.

Legenda: n.e. – ensaio não realizado

Figura A.4.8.1 – Distribuição de poros através de porosimetria de mercúrio. Legenda: LUM.60 GEC.40 = BTrad

AG+GC;

LUM.60 GEC.40 = ATrad

AG+EC; LUM.100 = CTrad

AG

10 20 30 40 500

2

4

6

8

10

12

14

16

18

dV

/dlo

g(D

) (c

m3.g

-1.n

m-1

)

BJH

(nm)

LUM.60

-GEC.40

LUM.60

-EC.40

LUM.100

22

10 1 0.1 0.010.00

0.02

0.04

0.06

log

Dif

fere

nti

al I

ntr

usi

on

(m

L.g

-1)


Figura A.4.8.1 – Distribuição de poros através de porosimetria de mercúrio. Legenda: LUM.100 = CTrad

AG; GEC100

= ETrad

GC; EC100 = DTrad

AE.

10 1 0.1 0.010.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2lo

g D

iffe

renti

al I

ntr

usi

on (

mL

.g-1

)


LUM.100

GEC.100

EC.100

23

Anexo A.4.9. Absorção sonora (exemplo de relatório de ensaio)

24

25

26

27

Anexo A.5.1. Curvas teóricas de Allard-Johnson para as

argamassas ETradGC, FControlo (1ª produção) e IControlo

Figura A.5.1.1 – Curva obtida pelo modelo de Allard-Johnson para a argamassa ETrad

GC (φ=65º, Λ=10 μm)

Figura A.5.1.2 – Curva obtida pelo modelo de Allard-Johnson para a argamassa FControlo

da 1ª produção (φ=70º,

Λ=10 μm)

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

Co

efi

cie

nte

de

ab

sorç

ão

Frequência (Hz)

ETradGC

Allard-Johnson

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

Co

efi

cie

nte

de

ab

sorç

ão

Frequência (Hz)


Allard-Johnson

28

Figura A.5.1.3 – Curva obtida pelo modelo de Allard-Johnson para a argamassa IControlo

da 1ª produção (φ=75º,

Λ=30 μm)

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

Co

efi

cie

nte

de

ab

sorç

ão

Frequência (Hz)

Icontrolo

Allard-Johnson

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Comportamento acústico de argamassas de …...Comportamento acústico de argamassas de desempenho térmico melhorado Pedro Miguel Simões Afonso Dissertação para obtenção do Grau