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INFLUÊNCIA DA SEQÜÊNCIA DE MISTURA NAS PROPRIEDADES REOLÓGICAS DE ARGAMASSAS AVALIADA POR SQUEEZE-FLOW ANTUNES, Rubiane P. Nascimento (1); JOHN, Vanderley (2); PILEGGI, Rafael Giuliano (3) (1) Eng. Civil. Doutoranda do PCC-Poli USP. Lafarge Argamassas. Est. Flavio Beneducce, s/n. Cajamar. E-mail: [email protected] (2) Eng. Civil. Prof. Associado do PCC-Poli USP. Cx. Postal 61548. São Paulo-SP.CEP 05424- 970. E-mail: [email protected] (3) Eng. Materiais Prof. Dr. Pós-doutorando do PCC-Poli USP. Cx. Postal 61548. São Paulo- SP.CEP 05424-970. E-mail: [email protected] RESUMO É de conhecimento geral que a energia utilizada no amassamento, a quantidade de água adicionada e o tempo de mistura são fatores que exercem grande influência nas propriedades das argamassas. Por isso é cada vez mais freqüente nos canteiros de obra brasileiros a utilização de misturadores mecânicos – argamassadeiras, e, em casos mais raros, o controle do tempo de mistura e da quantidade de água utilizada. Todavia, um aspecto menos explorado é a influência da seqüência de mistura das argamassas em suas propriedades. Assim, o presente trabalho tem como objetivo avaliar a influência da seqüência da mistura no comportamento reológico das argamassas. Para tanto foi escolhido o método do squeeze-flow devido à sua grande sensibilidade às variações do comportamento reológico. O projeto experimental contemplou 4 argamassas dosadas com a finalidade de apresentar propriedades reológicas bastante variadas, a fim de simular algumas situações que podem ser encontradas nos canteiros de obra. Para uma argamassa base constante, variou-se o teor de água (13% e 15% em relação à argamassa anidra) e o teor de dispersante (0% e 0,6% em relação à massa de cimento). As seqüências de mistura utilizadas foram (P-A) adicionar a argamassa anidra à água de amassamento (NBR 13276) e (A-P) adicionar a água de amassamento à argamassa anidra (Obra). Foi observado que as diferenças na seqüência de mistura alteraram o perfil do comportamento reológico das argamassas e a acuidade dos resultados. O squeeze-flow mostrou-se viável e mais sensível que o índice de consistência para detectar variações na reologia das argamassas, o que certamente possibilitará avanços no campo das formulações. E, embora as variáveis sejam muitas, é possível formular argamassas menos sensíveis. ABSTRACT The energy applied during the mixing step of mortars and the water content are important features regarding the properties of the products. For this reason the use of mechanical mixing equipment on Brazilian building sites has grown. However, the influence of the mixing procedure on the mortars fresh properties has not been extensively investigated. Therefore, the main goal of this paper was to evaluate the VI Simpósio Brasileiro de Tecnologia de Argamassas I International Symposium on Mortars Technology Florianópolis, 23 a 25 de maio de 2005 - 158 -

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INFLUÊNCIA DA SEQÜÊNCIA DE MISTURA NAS PROPRIEDADES REOLÓGICAS DE ARGAMASSAS

AVALIADA POR SQUEEZE-FLOW

ANTUNES, Rubiane P. Nascimento (1); JOHN, Vanderley (2); PILEGGI, Rafael

Giuliano (3)

(1) Eng. Civil. Doutoranda do PCC-Poli USP. Lafarge Argamassas. Est. Flavio Beneducce, s/n. Cajamar. E-mail: [email protected]

(2) Eng. Civil. Prof. Associado do PCC-Poli USP. Cx. Postal 61548. São Paulo-SP.CEP 05424-970. E-mail: [email protected]

(3) Eng. Materiais Prof. Dr. Pós-doutorando do PCC-Poli USP. Cx. Postal 61548. São Paulo-SP.CEP 05424-970. E-mail: [email protected]

RESUMO É de conhecimento geral que a energia utilizada no amassamento, a quantidade de água adicionada e o tempo de mistura são fatores que exercem grande influência nas propriedades das argamassas. Por isso é cada vez mais freqüente nos canteiros de obra brasileiros a utilização de misturadores mecânicos – argamassadeiras, e, em casos mais raros, o controle do tempo de mistura e da quantidade de água utilizada. Todavia, um aspecto menos explorado é a influência da seqüência de mistura das argamassas em suas propriedades. Assim, o presente trabalho tem como objetivo avaliar a influência da seqüência da mistura no comportamento reológico das argamassas. Para tanto foi escolhido o método do squeeze-flow devido à sua grande sensibilidade às variações do comportamento reológico. O projeto experimental contemplou 4 argamassas dosadas com a finalidade de apresentar propriedades reológicas bastante variadas, a fim de simular algumas situações que podem ser encontradas nos canteiros de obra. Para uma argamassa base constante, variou-se o teor de água (13% e 15% em relação à argamassa anidra) e o teor de dispersante (0% e 0,6% em relação à massa de cimento). As seqüências de mistura utilizadas foram (P-A) adicionar a argamassa anidra à água de amassamento (NBR 13276) e (A-P) adicionar a água de amassamento à argamassa anidra (Obra). Foi observado que as diferenças na seqüência de mistura alteraram o perfil do comportamento reológico das argamassas e a acuidade dos resultados. O squeeze-flow mostrou-se viável e mais sensível que o índice de consistência para detectar variações na reologia das argamassas, o que certamente possibilitará avanços no campo das formulações. E, embora as variáveis sejam muitas, é possível formular argamassas menos sensíveis.

ABSTRACT The energy applied during the mixing step of mortars and the water content are important features regarding the properties of the products. For this reason the use of mechanical mixing equipment on Brazilian building sites has grown. However, the influence of the mixing procedure on the mortars fresh properties has not been extensively investigated. Therefore, the main goal of this paper was to evaluate the

VI Simpósio Brasileiro de Tecnologia de Argamassas I International Symposium on Mortars Technology

Florianópolis, 23 a 25 de maio de 2005

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influence of the mixing procedure on the rheological behavior of cement-based mortars through the squeeze-flow technique. A mortar formulation was prepared with distinct water (13 and 15% wt.) and dispersant contents (0 and 0,6% wt. in a dry basis of the cement content), resulting in four compositions with different rheological behaviors. Two basic mixing procedures were used: (1) adding the dry powder to the water, accordingly to the Brazilian standard (NBR 13276); and (2) adding the water to the dry mortar.

The results showed that the use of different mixing procedures caused considerable changes on the rheological behavior of the mortars, as well as, on the repeatability of the data obtained. The squeeze-flow technique was more sensitive than the traditional flow-table test when evaluating the rheological behavior of mortars.

Palavras-chave: mistura, reologia, squeeze-flow

Keywords: mixing, rheology, squeeze-flow

INTRODUÇÃO As propriedades das argamassas que constituem os revestimentos estão diretamente relacionadas com sua forma de mistura. É de conhecimento geral que a energia utilizada no amassamento, a quantidade de água adicionada e o tempo de mistura são fatores que exercem grande influência nas propriedades das argamassas. Trabalhos como os de YANG; JENNINGS, (1995), CINCOTTO, et al. (1996), HENRIQUER e CHAROLA (1996), NAKAKURA e CINCOTTO (2001), CASALI, et al. (2001), e de CARVALHO et al. (2004) são bons exemplos disto. NAKAKURA e CINCOTTO (2001) apresentaram estudo sobre a influência do tempo e forma de mistura no teor de ar incorporado às argamassas. As autoras observaram variações de até 50% nos valores encontrados devido à diferença entre os tempos de mistura empregados. De maneira semelhante CASALI, et al. (2001) também observaram a influência de diferentes tempos e energias de misturas no teor de ar incorporado, na consistência e na resistência à compressão axial de argamassas. A seqüência de mistura, ou seja, a ordem em que cada material é introduzido no equipamento de mistura, é um aspecto menos explorado. Na maioria dos casos onde é abordada, está associada à utilização de argamassas com cal ou com agregados muito absorventes. Para as argamassas com cal é comum a utilização da adição fracionada de água tanto em canteiros como em laboratório. Geralmente a cal é misturada à areia e parte da água de amassamento e deixada em repouso por algumas horas (GUIMARÃES, 1997; KOPSHITZ, et al. 1997; PAES, et al. 1999). Essas argamassas são menos sensíveis a variações no tempo de mistura (CASALI, et al. 2001; YOSHIDA, 2001). É prática comum a pré-molhagem dos agregados oriundos da reciclagem por apresentarem elevada absorção de água. Este procedimento facilita a mistura e melhora as propriedades mecânicas das argamassas (GROGOLI, 2001; MIRANDA e SELMO, 2003; MIRANDA e SELMO, 2004). Na maioria dos trabalhos citados foi utilizada a consistência, medida por meio da mesa de consistência, como parâmetro de controle tecnológico associado à natureza reológica das argamassas. Entretanto, a correlação entre ambas não é conclusiva, pois a avaliação dos pedreiros é função principalmente do teor de ar das argamassas e não do valor da consistência (CAVANI, et al. 1997). A consistência é o resultado de características reológicas como tensão de escoamento e viscosidade que variam de acordo com o teor de água, temperatura, condição de mistura

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e presença de aditivos (POWERS, 1968; CAVANI et al. 1997). E, embora a consistência meça a deformação da argamassa, não possibilita distinguir entre a contribuição da tensão de escoamento e da viscosidade não sendo eficiente para identificar a natureza reológica desse material (PILEGGI, 2001). O ensaio da mesa de consistência é também afetado por variações de densidade das argamassas, como as causadas pela introdução de diferentes teores de ar incorporado (CAVANI et al. 1997; CARVALHO et al. 2004). A utilização de métodos de ensaio que determinem com maior precisão características reológicas vem sendo considerada como passo fundamental para a evolução da tecnologia de argamassas e concretos em todo mundo (FERRARIS; LARRARD, 1998; FERRARIS, 1999, PILEGGI, 2001; FERRARIS; BROWER, 2004). O “squeeze-flow”, ou escoamento por compressão axial, vem ao encontro desta necessidade. O método consiste basicamente em medir o esforço necessário para comprimir uma suspensão entre duas placas paralelas. Esse método vem sendo cada vez mais empregado em outras áreas do conhecimento, como engenharia de alimentos e tecnologia de polímeros, e sua aplicação às argamassas está sendo introduzido pela Escola Politécnica da USP, pois apresenta resultados muito mais significativos que a consistência, é de simples execução e de baixo custo, uma vez que utiliza máquinas universais de ensaio encontradas na maioria dos laboratório de tecnologia de materiais (ÖZKAN et al. 1999; SMYRNAIOS; TSAMOPOULOS, 2001; KOLENDA et al. 2003; CARDOSO et al. 2005). Partindo do cenário exposto, o presente trabalho tem como objetivo avaliar a influência da seqüência da mistura no comportamento reológico das argamassas por meio do squeeze-flow.

PROCESSO DE MISTURA DAS ARGAMASSAS Misturar é uma operação que visa a redução ou eliminação de heterogeneidades em um material composto por meio de ação mecânica, que também pode uniformizar a temperatura ou aumentar o rendimento de um processo. Basicamente, dois processos físicos atuam durante a mistura: (a) intensivo e (b) extensivo (YANG; JENNINGS, 1995). (a) mistura intensiva (dispersão) - é eficiente para reduzir a quantidade de aglomerados1 de partículas ligados por tensão superficial que podem ser rompidos quando a tensão hidrodinâmica excede a resistência das ligações entre os mesmos. Uma mistura intensiva proporciona tensão de cisalhamento pontual alta mesmo que a taxa de cisalhamento global do fluido não seja elevada. É a melhor alternativa para dispersar pós-coesivos como o cimento. Os moinhos de rolo, moinhos de bola e misturadores por extrusão são exemplos desse processo (YANG; JENNINGS, 1995; DEMEYRE, 2004). (b) mistura extensiva – é a incorporação de fases miscíveis pela deformação do fluido devido ao deslocamento relativo entre suas partículas. Isso resulta no aumento da área de interface dos componentes diminuindo as heterogeneidades. Esse processo é governado pelo histórico de cisalhamento da pasta cuja homogeneidade é função da relação entre a tensão fornecida pelo misturador e a resistência dos aglomerados presentes. A mistura em argamassadeiras empregadas em laboratório é extensiva (YANG; JENNINGS, 1995; DEMEYRE, 2004). A escolha da forma de mistura depende da natureza dos componentes a serem misturados. Numa mistura ideal, a pasta de cimento (ou argamassa) deve estar isenta de aglomerados e todas as partículas envoltas em água; assim a mistura tende a exibir baixa 1 Neste trabalho os aglomerados são as estruturas tridimensionais de partículas.

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viscosidade facilitando sua utilização (YANG; JENNINGS, 1995). Uma pasta homogênea pode ser obtida por um processo que forneça tensão suficiente para quebrar os aglomerados. Simplificadamente pode-se dizer que a viscosidade das suspensões depende essencialmente de dois fatores: a (i) concentração de sólidos e o (ii) teor máximo de partículas que o fluido pode suportar (Vsm) (OLIVEIRA et al. 2000). A concentração máxima de sólidos sofre influência de todos os fatores que afetam as características reológicas das suspensões2. Portanto, pode-se esperar que suspensões contendo partículas aglomeradas entre si apresentem valor baixo de Vsm e, por conseguinte, maior viscosidade relativa. Já as suspensões dispersas de maneira adequada apresentam menor viscosidade relativa devido ao seu maior valor de Vsm (OLIVEIRA et al. 2000). Assim pode-se dizer que a viscosidade relativa varia de forma inversa à presença de aglomerados na pasta (argamassa) (YANG; JENNINGS, 1995). Quanto menor a viscosidade, maior será a facilidade para a argamassa recobrir as superfícies a serem revestidas. Os aglomerados ocorrem devido à atuação da força de atração que existe entre as partículas conhecida como força de van der Waals. A intensidade dessa força depende principalmente da distância entre as partículas (CALLISTER, 2002). A distância entre as partículas de cimento sofre variações antes mesmo do início da mistura com a água devido à presença da umidade relativa do ar. A umidade influencia a força de atração de partículas de três maneiras: (a) pode ser adsorvida à superfície e alterar a energia superficial, (b) pode alterar a condutividade da superfície e com isso sua carga eletrostática e (c) pode se condensar nas regiões capilares aumentando a área de contato entre as partículas. As moléculas de água são inicialmente adsorvidas na superfície e formam uma monocamada que aumenta a força de van der Waals, pois diminuem as micro-irregularidades da superfície e por sua vez a distância entre as partículas. Esta monocamada pode ser considerada como parte da superfície da partícula (NOKHODCHI, 2005). Com o início da adição da água de amassamento outros aglomerados vão se formando devido ao crescimento das forças de van der Waals e à formação de um filme líquido na superfície das partículas - camada adsorvida de ligação - que aumenta o diâmetro das mesmas (Figura 1). Quando diversas partículas com o filme líquido estão próximas aumentam as forças de adesão entre elas devido ao efeito da capilaridade. Com maior área de contato, e conseqüente aumento das forças de superfície, a atração entre as partículas aumenta impedindo seu afastamento relativo (OLIVEIRA et al. 2000; PILEGGI, 2001; NOKHODCHI, 2005). À medida que mais água é adicionada, ou que esta esteja melhor distribuída no sistema, aumenta a quantidade de partículas recobertas pela camada de ligação. Ao atingir um teor crítico, isto é, teor de água suficiente para a formação de pontes entre as partículas (pontes de ligação) (HARNBY; et al. apud PILEGGI, 2001) ocorre um grande aumento na resistência ao cisalhamento devido à geração de forças capilares de atração entre as partículas (Figura 2). Isto leva ao aumento do esforço (torque) necessário para o cisalhamento (PILEGGI, 2001).

2 Como: (a) características físicas das partículas (tamanho, distribuição granulométrica, densidade, formato, área superficial específica, rugosidade superficial), (b) tipo de interação das partículas (forças atrativas que causam aglomeração são o motivo principal da existência do fenômeno), (c) características do meio líquido (viscosidade, densidade); e (d) temperatura (PILEGGI, 2001).

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Figura 1 - Resistência teórica à tração em função dos diversos mecanismos de aglomeração e tamanho das partículas (HARNBY et al. 1992 e CHULIA et al. 1994, apud PILEGGI, 2001)

Figura 2 - Representação esquemática das camadas adsorvidas de ligação e das pontes de ligação entre duas partículas (laranja) imersas em meio líquido (PILEGGI, 2001). Nota: azul claro: líquido de recobrimento das superfícies e afastamento entre as partículas. azul escuro: líquido de preenchimento entre os vazios das partículas. Assim, quando houver água suficiente para recobrir a superfície das partículas e para preencher os vazios entre elas (porosidade) o teor crítico é atingido – condição de tensão máxima. “A partir desta condição, qualquer quantidade de água adicionada ao material provoca o aumento da distância entre as partículas -desaparecimento das pontes de ligação- e a resistência ao cisalhamento diminui instantaneamente”. Com toda água adicionada o material é mantido sob agitação até tornar-se homogêneo e estável com relação ao seu estado de dispersão, podendo ser em seguida aplicado (PILEGGI, 2001).

Influência da seqüência de adição de água A energia necessária para quebrar os aglomerados citados anteriormente pode ser diminuída em função da distribuição granulométrica e da seqüência de adição de água. Os agregados3 atuam como misturadores intensivos sobre a matriz, pois ajudam a quebrar mais rapidamente os aglomerados (POWERS, 1968; WILLIAMS et al. 1999). Isto facilita a distribuição homogênea da água entre as partículas, atingindo-se mais rapidamente o teor crítico de água. Assim, quanto maior o número de partículas acima de 0,1 mm, maior esse efeito (PILEGGI, 2001; YANG; JENNINGS, 1995).

3 Neste trabalho são considerados agregados as partículas superiores a 0,1mm de dimensão máxima.

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Utilizando um reômetro rotativo, PILEGGI (2001) discute a influência da seqüência da adição de água no comportamento reológico e propriedades finais de concretos refratários4. Segundo o autor, quanto maior o teor de finos presente mais acentuada é a diferença entre dosar toda água em uma única etapa ou dosá-la fracionada. Quando a água foi adicionada de forma direta, em uma única etapa, o torque encontrado para a transposição do teor crítico foi baixo e não apresentou correlação com a granulometria do concreto. Para a adição fracionada a transposição do teor crítico causou picos elevados nos valores de torque. Esses picos apresentaram relação direta com a distribuição granulométrica do sistema. Quanto maior o teor de finos maior o valor do torque medido. A adição direta de água na mistura foi menos eficiente que a adição fracionada, pois o misturador não foi capaz de fornecer energia suficiente para romper os aglomerados presentes. A eficiência na quebra dos aglomerados, em conjunto com a ação estabilizante dos dispersantes, determina o estado de aglomeração do material, tendo conseqüências diretas sobre o seu comportamento reológico. Porém, a forma de adição de água, embora afete a eficiência da mistura, não alterou o comportamento reológico dos sistemas estudados (PILEGGI, 2001).

Seqüências usuais de adição de água O procedimento de mistura empregado nos laboratórios difere do comumente empregado nos canteiros de obra. A NBR 13276/02, semelhante à ASTM C 305, determina que a seqüência de mistura das argamassas para os ensaios laboratoriais obedeça às seguintes etapas: (a) verter na cuba toda a água a ser utilizada; (b) verter toda argamassa anidra na cuba em 30 segundos; (c) misturar na velocidade 1 durante 30 segundos; (d) revolver a argamassa com uma espátula para evitar a presença de grumos durante 60 segundo e (e) misturar na velocidade 1 durante 30 segundos5. Segundo YANG; JENNINGS (1995) sem uma dispersão prévia do pó esta velocidade e tempo de misturas não fornecem energia suficiente ao sistema para romper todos os aglomerados. Com o auxílio de um microscópio eletrônico de varredura ambiental e um reômetro, os autores constataram que quanto maior a presença de aglomerados na pasta menor o intervalo de tempo necessário para a pasta atingir o valor máximo da tensão de cisalhamento. Na grande maioria dos canteiros as argamassas são misturadas manualmente e comumente de acordo com o seguinte roteiro: (a) a argamassa anidra é colocada na masseira; (b) é acrescentada cerca de 90 % da água fixada; (c) primeira mistura; (d) ajusta-se da trabalhabilidade pela adição de mais água ou argamassa anidra; (e) segunda mistura até chegar à trabalhabilidade desejada. A seqüência é semelhante à “fracionada” descrita por PILEGGI (2001). Quando o teor de água não é fixado, a subjetividade do critério de adição de água gera uma heterogeneidade ainda maior. Os pedreiros mais experientes trazem consigo, ainda que de forma empírica, o conceito do teor crítico de água e deixam para fazer o ajuste final da trabalhabilidade com uma adição final. Esta forma de mistura é um pouco mais cansativa pelo aumento da tensão superficial entre as partículas gerada pela utilização de um teor de água próximo ao crítico. O cansaço ou o despreparo do oficial pedreiro pode fazer com que adicione mais água para facilitar a homogeneização, ao invés de empregar mais energia para quebrar os aglomerados e distribuir melhor a água previamente adicionada. Esta forma de mistura é

4 Concretos refratários apresentam distribuição granulométrica próxima à das argamassas. 5 Este intervalo de tempo pode ser estendido ou abreviado caso a embalagem da argamassa industrializada traga alguma recomendação para tanto.

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ainda menos eficiente que a anterior (YANG; JENNINGS 1995). Embora exista uma grande tradição em ambas as formas de mistura, uma mesma argamassa obtida nos dois casos pode apresentar características reológicas muito diferentes entre si.

SQUEEZE-FLOW (Escoamento por Compressão Axial) O squeeze-flow, ou escoamento por compressão axial, consiste em medir o esforço necessário para comprimir um corpo-de-prova cilíndrico de uma suspensão entre duas placas paralelas (Figura 3). O princípio fundamental do método de squeeze-flow está baseado no fato que a deformação efetiva do material comprimido entre as placas ocorre por cisalhamento radial quando a razão entre o diâmetro e a espessura da amostra for elevada (D/h >> 5). Razões inferiores levam ao surgimento de tensões de compressão (PILEGGI et al. 2004). Existem diferentes configurações para o aparato de ensaio. Em cada uma delas as componentes do atrito e do escorregamento entre a amostra e a placa de aplicação de carga ou a base exercem influência na distribuição de tensões (PILEGGI et al. 2004). Para o presente trabalho foi escolhida a arquitetura apresentada na Figura 3. Nesta arquitetura, a área sob carregamento permanece constante, mas a área submetida aos fenômenos de escorregamento e atrito entre a base e a amostra é variável.

Figura 3 – Esquema da arquitetura do ensaio de squeeze-flow: início e fim (PILEGGI et al. 2004).

Onde: D = diâmetro do punção (placa superior) = diâmetro da amostra; h0 = distância inicial entre o punção e a base (placa inferior) = altura inicial da amostra; h = altura da amostra variável em função do deslocamento do punção superior O carregamento durante o ensaio é realizado por compressão simples controlada por deslocamento que é a forma mais freqüentemente empregada (ÖZKAN et al. 1999; KOLENDA et al. 2003). A simplicidade operacional associada à grande quantidade de informações fornecidas provavelmente justifica este fato (PILEGGI et al. 2004). Neste ensaio, a deformação da amostra decorre do deslocamento relativo entre as placas, sendo possível variar tanto a taxa de deslocamento (ex.: mm/s), como a extensão do deslocamento (ex.: mm). Como conseqüência, resultados de carga x deslocamento em função do tempo constituem a resposta experimental (PILEGGI et al. 2004; CARDOSO et al. 2005).

EXPERIMENTO Para determinar a influência da seqüência de mistura das argamassas nas propriedades reológicas foi concebido o experimento a seguir.

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Planejamento do Experimento As características das argamassas no estado fresco foram alteradas em função da variação de dois fatores: (a) teor de água de amassamento e (b) teor de aditivo dispersante. A escolha dos teores para os fatores teve como critério a utilização de argamassas aplicáveis como revestimento de paredes, segundo avaliação prática de um pedreiro6. A Tabela 1 apresenta os teores utilizados e o resumo da configuração do experimento:

Tabela 1 – Resumo da configuração do experimento

Combinações Mistura Pó na Água

Mistura Água no Pó

Dispersante (0%)2 1P-A 1A-P Teor de água (13%)1 Dispersante (0,6%) 2P-A 2A-P

Dispersante (0%) 3P-A 3A-P Teor de água (15%) Dispersante (0,6%) 4P-A 4A-P

1: teor de água de amassamento em relação à massa total de argamassa anidra 2: teor de aditivo dispersante em relação à massa de cimento da argamassa

As argamassas foram preparadas a partir de um único lote de matéria prima. O teor de aglomerantes e a distribuição granulométrica foram mantidos constantes. As determinações com o squeeze-flow foram repetidas três vezes.

Materiais, Equipamentos e Métodos Utilizados Os materiais utilizados no preparo das argamassas estudadas foram: (a) cimento Portland CP II F 32 (NBR 11578); (b) cal hidratada tipo CH I (NBR 7175); (c) filer calcário com finura inferior a 0,075mm; (d) areia proveniente de rocha calcária britada com grãos de 0,1 mm a 1,2 mm; (e) areia quartzosa com grãos de 0,1 mm a 0,6 mm; (f) aditivo incorporador de ar à base de laurilsulfato de sódio; (g) aditivo dispersante à base de lignosulfonato de sódio. O dispersante, por ser um aditivo fornecido no estado líquido, foi adicionado à água de amassamento e misturado durante 180 segundos na argamassadeira antes de sua adição a argamassa. Essa etapa foi adotada para possibilitar a ação do aditivo7 sem alterar o tempo de mistura efetivo das argamassas. A mistura foi feita em uma argamassadeira de bancada HOBART com 300 rpm. Os ensaios de squeeze-flow foram realizados com o auxílio de uma máquina de ensaio universal INSTRON modelo 5569. As propriedades das argamassas foram avaliadas segundo os ensaios descritos na Tabela 2.

Tabela 2 – Ensaios realizados Propriedade Método

Densidade do pó picnometria

Consistência da argamassa ASTM C230 Densidade da pasta NBR 13278

Teor de ar incorporado à argamassa NBR 13278 – Gravimétrico

Comportamento reológico Squeeze-flow

6 As argamassas com os diversos níveis foram aplicadas na parede por um profissional habilitado e experiente, ou seja, passaram por todas as etapas da execução de um revestimento: lançamento, sarrafeamento, desempeno e feltragem. 7 O intervalo de 180 segundos foi informado pelo fabricante do aditivo.

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Seqüência P-A: pó na água A seqüência de mistura P-A é a mesma descrita na NBR 13276/02. Consistiu em (a) verter na cuba toda a água a ser utilizada; (b) verter toda argamassa anidra na cuba em 30 segundos e (c) misturar na velocidade 1 durante 60 segundos. Após a mistura verificava-se se ainda havia argamassa anidra aderida ao fundo da cuba com o auxílio de uma espátula. A Figura 4 traz os intervalos de tempo das etapas.

Figura 4 – Duração das etapas da Seqüência P-A de mistura

Seqüência A-P: água no pó A seqüência de mistura A-P consiste em adicionar a água de amassamento fracionadamente à argamassa anidra vertida previamente na cuba da argamassadeira. A água foi adicionada com auxílio de um funil tipo pêra com torneira dosadora, com a argamassadeira ligada na velocidade 1 (mistura 1). Na primeira adição vertia-se metade da água durante 37 segundos. Completados os 50 s da mistura 1 desligava-se a argamassadeira e verificava-se com a espátula se ainda havia argamassa anidra aderida ao fundo da cuba. Em seguida acionava-se novamente a argamassadeira na velocidade 1 e complementava-se a quantidade de água de amassamento em 37 segundos. A argamassadeira permanecia em operação até completarem-se os 60 s do tempo da mistura 2. O tempo total de mistura, ou seja mistura 1 + mistura 2, foi de 110 segundos. A Figura 5 apresenta as etapas descritas com os respectivos intervalos de tempo para cada uma.

Figura 5 – Duração das etapas da Seqüência A-P de mistura

Tempo de espera As argamassas foram ensaiadas após 15, 30, 45 e 60 minutos de seu preparo. Os copos-de-prova permaneceram cobertos por um pano úmido para diminuir a evaporação durante os intervalos entre os ensaios. A variação do tempo de espera visa simular o tempo em que a argamassa permanece na masseira esperando até o momento de utilização em obra.

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Procedimento de ensaio de Squeeze-flow Após a mistura das argamassas o procedimento de ensaio do squeeze-flow foi o seguinte:

• Posicionou-se o molde cilíndrico de PVC (φ = 101,6 mm e h = 15 mm) no centro da base circular de inox (φ = 150 mm) com o auxílio de um gabarito;

• Preencheu-se o molde de PVC em camadas com o auxílio de uma espátula de modo a evitar que fiquem vazios entre as camadas, rasou-se com a espátula em sentidos opostos. Moldou-se os 4 corpos-de-prova simultaneamente;

• Posicionou-se a base de inox com o corpo-de-prova na prensa e retirou-se o molde. Os demais corpos-de-prova permaneceram cobertos por um pano úmido para evitar a saída de água para o meio;

• Após 15 minutos da mistura da argamassa, aplicou-se a carga de compressão com deslocamento controlado com uma taxa de -0,1 mm/s até 0,1 mm. Manteve-se o deslocamento interrompido por 30 s, voltou-se a aplicar a taxa de -0,1 mm/s até atingir 1,5 mm. Manteve-se o deslocamento interrompido por 30 s e voltou-se ao deslocamento de -0,1 mm/s até chegar a 2,5 mm. Manteve-se o deslocamento interrompido por mais 30 s. O ensaio foi finalizado quando o deslocamento máximo de 2,5 mm foi atingido ou quando se chegou a capacidade máxima da célula de carga (1 kN). A Figura 6 é um exemplo do ensaio e o seu plano de carregamento está resumido na Figura 7.

Figura 6 – Instron com o aparato para a realização dos ensaios de squeeze-flow.

Figura 7 - Plano do ensaio de squeeze-flow

• Repetiu-se o procedimento descrito para os intervalos de tempo 30, 45 e 60 minutos.

corpo-de-prova

base

pistão

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Page 11: TC034 Artigo 2 Reologia

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Influência da Seqüência de Mistura avaliada por meio da Consistência Foi utilizada a consistência para avaliar a influência da seqüência de mistura no comportamento das argamassas por ser esse método de ensaio prática corrente nas pesquisas brasileiras. As argamassas misturadas conforme a seqüência P-A (pó na água) apresentaram consistência maior que as misturadas conforme a seqüência A-P (água no pó) (Figura 8). Os índices de consistência da seqüência P-A foram, em média, 15 % inferiores aos da seqüência A-P. Com o passar do tempo, independente da seqüência de mistura, o índice de consistência apresentou tendência de queda linear com excelentes coeficientes de correlação (R2).

y = -0,4753x + 139,63R2 = 0,9533

y = -0,3929x + 188,37R2 = 0,9981

100

120

140

160

180

200

220

240

260

280

300

0 10 20 30 40 50 60 70

Tempo de espera (min)

Ind.

Con

sist

ênci

a (m

m)

1P-A1A-PLinear (1P-A)Linear (1A-P)

(a) 1 (13%H2O; sem dispersante)

y = -1,6933x + 222,72R2 = 0,9589

y = -1,3031x + 237,55R2 = 0,9988

100

120

140

160

180

200

220

240

260

280

300

0 10 20 30 40 50 60 70

Tempo de espera (min)

Ind.

Con

sist

ênci

a (m

m)

2P-A2A-PLinear (2P-A)Linear (2A-P)

(b) 2 (13%H2O; com dispersante)

y = -0,4133x + 187,85R2 = 0,9951

y = -0,51x + 217,38R2 = 0,9152

100

120

140

160

180

200

220

240

260

280

300

0 10 20 30 40 50 60 70

Tempo de espera (min)

Ind.

Con

sist

ênci

a (m

m)

3P-A3A-PLinear (3P-A)Linear (3A-P)

(c) 3 (15%H2O; sem dispersante)

y = -1,3702x + 282,05R2 = 0,9986

y = -0,1806x + 30,635R2 = 0,9753

100

120

140

160

180

200

220

240

260

280

300

0 10 20 30 40 50 60 70

Tempo de espera (min)

Ind.

Con

sist

ênci

a (m

m)

4P-A4A-PLinear (4P-A)Linear (4A-P)

(d) 4 (15%H2O; com dispersante)

Figura 8 – Influência da seqüência de mistura no índice de consistência em função do tempo de espera.

A Figura 9 mostra que a consistência obtida pela seqüência P-A apresenta correlação linear com seqüência A-P (R2 = 0,9057) independente do tempo de espera. Portanto, uma medida pode ser estimada facilmente a partir da outra.

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Page 12: TC034 Artigo 2 Reologia

y = 0,678x + 83,854R2 = 0,9057

100

120

140

160

180

200

220

240

260

280

300

100 120 140 160 180 200 220 240 260 280

P-A: Índice de consist. (mm)

A-P

: índ

ice

de c

onsi

st. (

mm

)

1(13%H2O; sem)2(13%H2O; com)3(15%H2O; sem)4(15%H2O; com)

15

30

45

60

15

30

45

60

15

3045

601530

4560

Figura 9 – Correlação entre os índices de consistência das seqüências de mistura em função do tempo de espera. Entretanto, pela teoria de processo de mistura apresentada não se esperava que tipos de misturas diferentes resultassem em comportamentos reológicos similares. Estas informações aparentemente antagônicas são conseqüência do conceito utilizado para determinar a consistência por meio da mesa. O índice de consistência obtido na mesa de consistência é um ensaio dinâmico onde a energia é fornecida ao sistema por meio de golpes (quedas) que provocam o escoamento do material (HACKLEY; FERRARIS, 2001). Quando da remoção do molde de argamassa, ocorre algo semelhante ao “slump test” (ensaio de abatimento), pois a argamassa escoa até que seja atingido o equilíbrio entre a tensão de escoamento e a tensão de cisalhamento proveniente da atuação do seu peso próprio (SCHOWALTER; CHRISTENSEN, 1998; FERRARIS, 1999). Desta forma o espalhamento inicial varia basicamente em função da tensão de escoamento da argamassa ensaiada. A partir deste ponto, por meio dos golpes, é fornecida energia ao sistema para que a argamassa escoe por menos de 1 segundo. Desprezando eventuais contribuições da massa da mesa, a energia (Epotencial) fornecida à argamassa é função da altura de queda da mesa (h), da massa da amostra (m) e da aceleração da gravidade (g) (Equação 1).

hgmE potencial ⋅⋅= Equação 1

A cada golpe, parte da energia é consumida para ultrapassar a tensão de escoamento (deformação elástica). O restante é consumido durante o escoamento da argamassa por sua viscosidade plástica que é uma medida indireta da capacidade da suspensão de dissipar energia (OLIVEIRA et al. 2000). Com a diminuição da energia disponível no sistema, a tensão de cisalhamento atuante se iguala novamente à tensão de escoamento, fazendo com que a argamassa entre em repouso. Com o passar do tempo, a coesão do sistema é aumenta, (a) pela evaporação da água disponível para a lubrificação, (b) pela diminuição do teor de ar e (c) pela formação dos produtos da hidratação do cimento. Estes fatores levam ao incremento da tensão de escoamento e da viscosidade plástica que, por sua vez, causam a diminuição do espalhamento, já que a energia fornecida ao sistema não varia8 (Figura 8).

8 Desprezamos aqui o efeito da perda de água na variação da massa da amostra.

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Page 13: TC034 Artigo 2 Reologia

Assim, a taxa de crescimento da área de espalhamento no ensaio de consistência é função da tensão de escoamento (τ0) e da viscosidade plástica (ηpl). O modelo de Bingham é normalmente aceito para explicar o comportamento reológico de argamassas (FERRARIS, 1999) e relaciona essas duas grandezas e a taxa de cisalhamento (γ) à tensão de cisalhamento (τ) (Equação 2):

plηγττ ⋅+= 0 Equação 2

Conclui-se então que se pode obter o mesmo espalhamento na mesa de consistência para argamassas com diferentes reologias. Para tanto, basta que haja uma compensação entre a tensão de escoamento e a viscosidade plástica. Uma vez que o comportamento reológico das argamassas depende fundamentalmente destas duas grandezas e, como a mesa de consistência não é capaz de dissociá-las em suas medidas, os resultados obtidos não podem ser utilizados para avaliar de forma eficaz o comportamento reológico das argamassas (PILEGGI, 2001; KOEHLER, FOWLER, 2003). Isto justifica a reduzida sensibilidade da influência da seqüência de mistura observada na Figura 9, pois um aumento na viscosidade plástica pode compensar uma eventual redução na tensão de escoamento. Diante do exposto, pode-se concluir que a consistência é um método empírico quantitativo que pode ser usado apenas como parâmetro de controle do comportamento reológico de uma argamassa para uma condição particular de contorno, fato corroborado por KOEHLER, FOWLER (2003). Assim, esse método não foi sensível o suficiente para avaliar o fenômeno em estudo sendo necessária a aplicação de outro conceito de medida, o squeeze-flow.

Influência da Seqüência de Mistura avaliada por meio do Squeeze-flow A seqüência P-A (pó na água) apresentou valores de carga máxima, em média, 11,4 vezes maior que a seqüência A-P (água no pó). A diferença entre as ordens de grandeza pode ser observada na Figura 10 e na Figura 11 que apresentam os gráficos carga x deslocamento para as argamassas estudadas 15 e 60 minutos após seu preparo, isto é, com tempo de espera de 15 e 60 minutos. A tendência observada se repetiu para os demais tempos de espera estudados (30 e 45 minutos). Vale ressaltar que para a seqüência P-A diversas vezes foi atingida a capacidade máxima da célula de carga (1 kN) antes de chegar ao deslocamento máximo de 2,5 mm estipulado no plano do ensaio. Os valores destes casos foram utilizados apenas para expressar a diferença na ordem de grandeza e não como valor absoluto, que certamente seria superior a 1 kN.

- 170 -

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0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

0 0,5 1 1,5 2 2,5

Deslocamento (mm)

Car

ga (N

)

15 min

15 min

15 min

1P-A(13%H2O; sem dispersante)

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

0 0,5 1 1,5 2 2,5

Deslocamento (mm)

Car

ga (N

)

15 min15 min15 min

1A-P(13%H2O; sem dispersante)

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

0 0,5 1 1,5 2 2,5

Deslocamento (mm)

Car

ga (N

)

15 min

15 min

15 min

2P-A(13%H2O; com dispersante)

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

0 0,5 1 1,5 2 2,5

Deslocamento (mm)

Car

ga (N

)

15 min

15 min-1

15 min-2

2A-P(13%H2O; com dispersante)

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

0 0,5 1 1,5 2 2,5

Deslocamento (mm)

Car

ga (N

)

15 min15 min15 min

3P-A(15%H2O; sem dispersante)

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

0 0,5 1 1,5 2 2,5

Deslocamento (mm)

Car

ga (N

)

15 min

15 min-2

15 min-3

3A-P(15%H2O; sem dispersante)

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

0 0,5 1 1,5 2 2,5

Deslocamento (mm)

Car

ga (N

)

15 min

15 min

15 min

4P-A(15%H2O; com dispersante)

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

0 0,5 1 1,5 2 2,5

Deslocamento (mm)

Car

ga (N

)

15 min

15 min

15 min

4A-P(15%H2O; com dispersante)

Figura 10 – Comparação entre tipos de mistura para a mesma argamassa: carga x deslocamento para 15 min de tempo de espera.

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0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

0 0,5 1 1,5 2 2,5

Deslocamento (mm)

Car

ga (N

)

60 min60 min60 min

1P-A(13%H2O; sem dispersante)

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

0 0,5 1 1,5 2 2,5

Deslocamento (mm)

Car

ga (N

)

60 min60 min60 min

1A-P(13%H2O; sem dispersante)

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

0 0,5 1 1,5 2 2,5

Deslocamento (mm)

Car

ga (N

)

60 min60 min60 min

2P-A(13%H2O; com dispersante)

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

0 0,5 1 1,5 2 2,5

Deslocamento (mm)

Car

ga (N

)

60 min

60 min-160 i

2A-P(13%H2O; com dispersante)

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

0 0,5 1 1,5 2 2,5

Deslocamento (mm)

Car

ga (N

)

60 min

60 min

60 min

3P-A(15%H2O; sem dispersante)

0

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200

300

400

500

600

700

800

900

1000

0 0,5 1 1,5 2 2,5

Deslocamento (mm)

Car

ga (N

)

60 min

60 min-2

60 min-3

3A-P(15%H2O; sem dispersante)

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

0 0,5 1 1,5 2 2,5

Deslocamento (mm)

Car

ga (N

)

60 min

60 min

60 min

4P-A(15%H2O; com dispersante)

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

0 0,5 1 1,5 2 2,5

Deslocamento (mm)

Car

ga (N

)

60 min

60 min

60 min

4A-P(15%H2O; com dispersante)

Figura 11 – Comparação entre tipos de mistura para a mesma argamassa: carga x deslocamento para 60 min de tempo de espera. A provável causa para essa variação tão acentuada é a diferença entre a eficiência de mistura de cada seqüência.

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Page 16: TC034 Artigo 2 Reologia

A seqüência P-A foi o resultado de uma mistura extensiva. Essa mistura distribuiu de forma menos eficiente a água no sistema e não foi capaz de fornecer energia suficiente para romper todos os aglomerados (heterogeneidades) presentes (Figura 12 (a)) levando ao aumento da viscosidade plástica da pasta (suspensão). Isso diminuiu a lubrificação entre os agregados possibilitando o surgimento das forças de atrito e o conseqüente aumento da resistência ao cisalhamento do sistema (YANG; JENNINGS, 1995; OLIVEIRA et al. 2000). Dessa forma, a carga de compressão se elevou rapidamente, mesmo para pequenos deslocamentos (Figura 10 e Figura 11). A seqüência A-P possibilitou que a argamassadeira, um misturador extensivo, atuasse durante a primeira etapa da mistura como semi-intensivo. Ao fornecer apenas parte da água, possibilitou-se que a sua distribuição fosse mais efetiva e envolvesse maior quantidade de partículas dando lugar ao surgimento das pontes líquidas e ao aumento das forças de van der Waals. Este estado de tensões permitiu que a aplicação pelo misturador de uma elevada força de cisalhamento pontual simulando um misturador intensivo e rompendo os aglomerados (Figura 12 (b)) (YANG; JENNINGS, 1995). Dessa forma a viscosidade das argamassas diminuiu e, por conseguinte, a resistência ao cisalhamento. Com a adição do complemento da água de amassamento o teor crítico foi ultrapassado e os planos de cisalhamento da argamassa voltam a se deslocar em relação uns aos outros com facilidade (PILEGGI, 2001). Assim, a viscosidade da seqüência A-P foi inferior a da seqüência P-A e com isso foi possível atingir o deslocamento total estipulado de 2,5 mm com cerca de, em média, 13 % da carga utilizada na seqüência P-A (Figura 10 e Figura 11).

(a) Seqüência P-A

(b) Seqüência A-P

Figura 12 – Representação esquemática da presença de aglomerados de partículas em função da seqüência de mistura. Outro fator importante é que na configuração de experimento a energia de mistura não foi mantida constante. O tempo total de mistura da seqüência P-A foi 45 % inferior ao da seqüência A-P. Assim, além do efeito de misturador “semi-intensivo”, obtido com o fracionamento da água, foi fornecida mais energia ao sistema durante a seqüência A-P. Todavia, a ordem de grandeza da redução no valor da carga de compressão máxima (~87 %) dificilmente pode ser explicada apenas pelo incremento no tempo de mistura. As variações na relação cargas x deslocamento observadas em função do tempo de espera podem estar vinculadas à cinética de endurecimento das argamassas. Nos ensaios realizados aos 15 minutos (Figura 10) foi possível observar que as argamassas com maior teor de água (15 %: 3P-A, 3A-P, 4P-A e 4A-P) foram menos sensíveis à variação da seqüência de mistura. A elevada quantidade de água dessas argamassas foi suficiente para que, nos minutos iniciais, a viscosidade de ambas as seqüências de mistura fossem iguais. Todavia, com o passar do tempo (Figura 11) a

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Page 17: TC034 Artigo 2 Reologia

influência da presença dos aglomerados passou a ser detectável pelo squeeze-flow resultando na elevação das cargas de compressão para pequenos deslocamentos. Considerando constantes a evaporação do sistema e a eliminação das bolhas de ar incorporado, a alteração na cinética de consolidação pode ser atribuída à quantidade de aglomerados presentes na argamassa. Quanto maior a sua presença, mais rápido ocorrerá a consolidação (YANG; JENNINGS, 1995). Isso explica porque as argamassas com mesma combinação de fatores, misturadas conforme a seqüência A-P, não apresentaram o mesmo crescimento brusco da relação carga x deslocamento observado quando misturadas conforme a seqüência P-A. Na Figura 10 e na Figura 11 também podem ser observadas as dispersões entre as três repetições do mesmo ensaio para cada combinação estudada. Para avaliar a influência da seqüência de mistura na dispersão dos resultados foram comparados os desvios-padrão entre as cargas de compressão máximas das 3 repetições para um deslocamento de 1 mm9 para cada combinação (Figura 13).

0

1

10

100

1000

0 10 20 30 40 50 60 70

Tempo de espera (min)

Des

v. P

ad. C

arga

max

. em

1m

m (N

)

Linear (1P-A) Linear (2P-A)Linear (3P-A) Linear (4P-A)Linear (1A-P) Linear (2A-P)Linear (3A-P) Linear (4A-P)

Figura 13 – Desvio Padrão das cargas máximas entre as 3 determinações para um deslocamento de 1 mm em função do tempo de espera. Na Figura 13 nota-se que os maiores desvios-padrão foram observados para as combinações com 13 % de água misturadas conforme a seqüência P-A (1P-A e 2P-A). Para as combinações com 15 % de água misturadas conforme a seqüência P-A (3P-A e 4P-A) e as demais combinações misturadas conforme a seqüência A-P (1A-P, 2A-P, 3A-P e 4A-P) não se pode concluir que houve diferença significativa entre as variâncias. Assim, pode-se afirmar que as argamassas com 13 % de água foram mais sensíveis à seqüência de mistura que as argamassas com 15 % de água. E, embora nem todas as regressões lineares tenham apresentado boas correlações (Figura 13), foi possível inferir que existiu uma tendência de crescimento dos desvios-padrão com o passar do tempo de espera para ambos os teores de água. Este foi mais um indicativo de que a aglomeração interferiu na cinética de endurecimento. Assim, é provável que essas variações tenham sido fruto do número de aglomerados (heterogeneidades) remanescentes na pasta após o processo de mistura que tornaram ainda mais aleatório o escoamento das argamassas (maior desvio padrão). Esse comportamento está relacionado à eficiência da mistura e à composição da argamassa. Diante do exposto pode-se concluir que a seqüência A-P foi mais eficiente que a seqüência P-A, porém não se pode assegurar que esta seja a seqüência ideal de mistura

9 No deslocamento de 2,5 mm algumas combinações excederam a capacidade máxima da célula de carga.

1P-A: R2 = 0,5711 1A-P: R2 = 0,8192 2P-A: R2 = 0,0937 2A-P: R2 = 0,9197 3P-A: R2 = 0,4267 3A-P: R2 = 0,3089 4P-A: R2 = 0,9815 4A-P: R2 = 0,1019

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Page 18: TC034 Artigo 2 Reologia

para as argamassas estudadas. As variações encontradas entre suas três determinações, mesmo que em valores absolutos tenham sido inferiores às encontradas para a seqüência P-A, ainda necessitam ser melhor estudadas. Estas variações podem ser fruto da (a) permanência de aglomerados provenientes da não utilização do teor crítico10 de água durante as misturas, como já exposto, de (b) falhas introduzidas durante a moldagem dos corpos-de-prova para o ensaio de squeeze-flow, da (c) variabilidade das condições ambientais do laboratório e da (d) aleatoriedade intrínseca à reologia das argamassas. Finalmente, fazendo um paralelo à análise realizada para a consistência utilizando o squezee flow, na Figura 14 é apresentada a relação entre as seqüências de mistura P-A e A-P para a carga máxima em 1,5 mm. Por meio do squeeze-flow não foi possível detectar uma boa correlação entre as seqüências de mistura. Isso corroborou a hipótese de que o comportamento reológico das argamassas foi influenciado pela seqüência de mistura.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 200 400 600 800 1000

P-A: Carga máx. em 1,5mm (N)

A-P

: Car

ga m

áx. e

m 1

,5m

m (N

)

1(13%H2O; sem)2(13%H2O; com)3(15%H2O; sem)4(15%H2O; com)

15

30 45

60

15

1530

45

30

45 60 60

15

3045 60

Figura 14 – Correlação entre as cargas máximas (em 1,5 mm de deformação) das seqüências de mistura em função do tempo de espera.

Influência do teor de água e da presença de aditivo dispersante Analisando-se as cargas máximas necessárias para atingir 1,5 mm de deslocamento apresentadas na Figura 15, pode-se melhor compreender o impacto do teor de água e da presença de aditivo dispersante no comportamento reológico das argamassas. Nos primeiros 15 minutos, o teor de água foi o fator determinante para a sensibilidade do sistema à seqüência de mistura. As combinações com menor teor de água (13 %: 1 e 2) foram sensíveis (Figura 15 (a) e (b)), enquanto as com maior teor de água (15 %: 3 e 4) não sofreram influência significativa da seqüência de mistura (Figura 15 (c) e (d)). Esse efeito foi atenuado no decorrer do tempo de espera e as causas do fenômeno já foram discutidas no item anterior. A água, além de atuar como ponte entre as partículas, atua como lubrificante, afastando as partículas e diminuindo o atrito entre os grãos e, conseqüentemente, diminuindo a viscosidade do sistema. Como os teores utilizados no experimento representam a quantidade mínima e máxima de água para que as argamassas do estudo sejam passíveis de utilização como revestimento de paredes, percebe-se quão vulnerável fica o sistema a eventuais problemas de mistura com 13 % de água. O escoamento do sistema para a seqüência P-A foi bastante dificultado quando comparado com o da seqüência A-P. Assim, para 13 % de água utilizando-se a seqüência A-P existe maior probabilidade de

10 O teor crítico só pode ser determinado com a utilização de um reômetro para detectar o valor máximo do torque antes da queda brusca da resistência do sistema (“ponto de virada”).

- 175 -

Page 19: TC034 Artigo 2 Reologia

ser atingida melhor extensão de aderência, independente do tempo de espera, ou seja, esta seqüência poderá resultar em uma aderência maior.

y = 126,14x + 174,48R2 = 0,9174

y = 14,255x + 29,055R2 = 0,7632

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

15 30 45 60

Tempo de espera (min)

Car

ga m

ax. e

m 1

,5m

m (N

)

1P-A1A-PLinear (1P-A)Linear (1A-P)

(a) - 1 (13%H2O; sem dispersante)

y = 36,094x + 371,52R2 = 0,6737

y = 7,5131x + 10,705R2 = 0,8344

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

15 30 45 60

Tempo de espera (min)

Car

ga m

ax. e

m 1

,5m

m (N

)

2P-A2A-PLinear (2P-A)Linear (2A-P)

(b) - 2 (13%H2O; com dispersante)

y = 2,7532x - 25,845R2 = 0,8832

y = 0,6116x + 5,6355R2 = 0,9363

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

0 10 20 30 40 50 60 70

Tempo de espera (min)

Car

ga m

ax. e

m 1

,5m

m (N

)

3P-A3A-PLinear (3P-A)Linear (3A-P)

(c) - 3 (15%H2O; sem dispersante)

(P-A) y = 52,707x - 36,855R2 = 0,8825

(A-P) y = 7,9193x + 5,1024R2 = 0,9869

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

15 30 45 60

Tempo de espera (min)

Car

ga m

ax. e

m 1

,5m

m (N

)

4P-A4A-PLinear (4P-A)Linear (4A-P)

(d) - - 4 (15%H2O; com dispersante)

Figura 15 – Influência da seqüência de mistura em relação ao tempo de espera para a mesma argamassa. Para 15 % de água corresponde uma argamassa que, devido à sua baixa tensão de escoamento, não permite a aplicação em camadas verticais de revestimento mais espessas que aproximadamente 1 centímetro. Ao longo do tempo, pode-se observar que mesmo para 15 % de água as propriedades das argamassas misturadas segundo a seqüência P-A foram se distanciando das propriedades das argamassas misturadas segundo a seqüência A-P. Assim, mesmo que em um primeiro momento não haja uma suscetibilidade tão grande a problemas de mistura, ao ficar em repouso na masseira a capacidade de escoar das argamassas misturadas conforme P-A ficará cada vez menor comparativamente a A-P. Isto certamente será refletido na extensão de aderência e, conseqüentemente, na aderência. A presença do dispersante colaborou para diminuir a sensibilidade das argamassas à seqüência de mistura. Para a combinação 2 (13 %H2O; com dispersante - Figura 15 (b)) a carga máxima necessária para um deslocamento de 1,5 mm foi 27 % menor que para a combinação 1 (13 %H2O; sem dispersante - Figura 15 (a)). O que significa dizer que a força necessária para o espalhamento da combinação 2 é inferior à necessária para espalhar a argamassa 1. Entretanto, mesmo com o dispersante a seqüência P-A de mistura exigiu mais força para ser deformada que a seqüência A-P. Em conclusão, o efeito do dispersante somente foi visível na formulação onde a quantidade de água estava abaixo da desejável. Quando existiu água praticamente em excesso, o seu efeito foi desprezível.

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Com isso pode-se concluir que, embora a seqüência de mistura tenha exercido grande influência nas características reológicas das argamassas, é viável a formulação de argamassas menos susceptíveis às variações da dosagem de água e do processo de mistura. Uma boa alternativa para isso pode ser a utilização de aditivos dispersantes.

CONCLUSÕES Para as condições de contorno e materiais utilizados neste trabalho podem-se chegar a algumas conclusões:

• As diferenças na seqüência de mistura alteraram significativamente o comportamento reológico das argamassas.

• O squeeze-flow mostrou-se viável e mais sensível que o índice de consistência para detectar variações na reologia das argamassas. Essa característica certamente possibilitará melhor caracterização das argamassas trazendo avanços no campo das formulações.

• Para uma mesma argamassa, as médias das cargas máximas de compressão no ensaio de squeeze-flow foram significativamente diferentes entre si e variaram em função de (a) seqüência de mistura e (b) tempo de espera.

• A seqüência A-P, com adição progressiva de água no pó e com tempo de mistura total de 110s, é mais recomendável que a seqüência P-A, pois apresentou menor variabilidade de comportamento reológico. Isto porque possibilitou que um misturador extensivo atuasse durante a primeira etapa da mistura como semi-intensivo aumentando a eficiência do processo. A viscosidade das argamassas foi diminuída tornando necessária menor carga para o mesmo nível de deformação. Assim, as argamassas misturadas segundo a seqüência A-P têm maior tendência a apresentar melhor extensão de aderência e, conseqüentemente, melhor aderência que as misturadas segundo P-A.

• É possível formular argamassas menos sensíveis às variações de processo encontradas nos canteiros de obra. A utilização de aditivos dispersantes mostra-se como uma alternativa viável.

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