Tese Medição Do Teor de Humidade Em Materiais de Construção

MEDIÇÃO DO TEOR DE HUMIDADE EM MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO

PATRÍCIA NOGUEIRA DE CARVALHO

Dissertação submetida para satisfação parcial dos requisitos do grau de

MESTRE EM ENGENHARIA CIVIL — ESPECIALIZAÇÃO EM CONSTRUÇÕES

Orientador: Professor Doutor Vasco Manuel Araújo Peixoto de Freitas

JULHO DE 2010

MESTRADO INTEGRADO EM ENGENHARIA CIVIL 2009/2010

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL

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2009/2010 - Departamento de Engenharia Civil, Faculdade de Engenharia da

Universidade do Porto, Porto, Portugal, 2010.

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Este documento foi produzido a partir de versão electrónica fornecida pelo respectivo Autor.

Medição do teor de humidade em materiais de construção

À minha Família e Amigos


i

AGRADECIMENTOS

Ao Professor Vasco Freitas por todo apoio, atenção e simpatia com que sempre me recebeu.

Ao Engenheiro Pedro Pereira agradeço a sua simpatia, disponibilidade e pela ajuda que me forneceu no laboratório.

Aos meus pais pela sólida formação que me ofereceram e pelo apoio, encorajamento que sempre me deram.

À minha família e ao André obrigada pelo apoio, conselhos e incentivos e por estarem sempre do meu lado.


iii

RESUMO

A humidade é uma das principais causas de patologias em edifícios. Neste trabalho pretende-se sensibilizar os intervenientes da construção para a importância do teor de humidade de materiais de construção e para a sua determinação experimental.

O teor de humidade é um parâmetro importante para a engenharia civil, requer cuidados em projecto, na execução e no controlo de qualidade. A sua especificação em projecto e o seu controlo na execução são decisivos, pelo que é necessário o conhecimento das propriedades físicas e higrotérmicas dos materiais de construção, de forma a evitar a sua degradação precoce. Não é admissível que os actores da construção continuem a usar materiais dos quais desconhecem as propriedades.

Apresentam-se as diferentes formas de expressão do teor de humidade, bem como as definições dos diferentes níveis de teor de humidade que um material pode atingir. Elaborou-se um quadro com as propriedades dos materiais de construção correntes (valores de referência), baseadas nas escassas referências bibliográficas disponíveis, o que demonstra claramente a necessidade de investigação nesta área. Estabeleceu-se a ligação entre o teor de humidade e a simulação numérica, pois os programas de cálculo automático são ferramentas essenciais para a investigação de novos materiais, ou simplesmente para simular o comportamento dos materiais face a diferentes solicitações.

Na parte principal deste trabalho apresentam-se onze técnicas de ensaio para a determinação do teor de humidade, cada uma com as suas vantagens e inconvenientes. Apresenta-se o princípio de medição (física), o equipamento experimental e a sua calibração, bem como o procedimento de ensaio e os erros de medição associados. Salienta-se que a maioria dos equipamentos apresentados não está disponível no Laboratório de Física das Construção da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto (LFC - FEUP) e são pouco conhecidos em Portugal. Assim sendo, o trabalho desenvolvido procura melhorar os conhecimentos ligados à determinação experimental do teor de humidade. Realça-se que a escolha da técnica adequada, depende do material/ elemento a analisar e da precisão pretendida.

Tendo em conta a necessidade crescente de utilização de equipamentos de medição do teor de humidade, propõe-se um modelo de fichas de ensaio para poderem ser aplicadas em obra ou em laboratório, que explicam de forma sucinta como realizar o ensaio, quais os equipamentos necessários e como interpretar os resultados obtidos. As fichas estão organizadas e redigidas de modo a que qualquer utilizador, independentemente do nível de formação, interpreta a informação disponibilizada.

Finalmente, com alguns dos equipamentos de medição disponíveis no LFC realizou-se um ensaio muito simples com provetes de pedra calcária, que permitiram a familiarização com os aparelhos e com as dificuldades de medição e manuseamento que estes envolvem, bem como a interpretação dos resultados obtidos.

PALAVRAS-CHAVE: Técnicas experimentais, Teor de humidade.


v

ABSTRACT

The humidity is one of the main causes of pathologies in buildings. This work aims to raise awareness among stakeholders of the construction for the importance of moisture content of building materials and for its experimental determination.

The moisture content is an important parameter for civil engineering, requires care in project, implementation and quality control. Its specification in project and its control in the execution are decisive, it is necessary to know the physical and hygrothermal properties of building materials in order to prevent their premature degradation. It is unacceptable that actors involved in construction continue to use materials which properties are unknown.

The different forms of expressing moisture content are presented, as well as definitions of different levels of moisture content that a building material can achieved. It was created a table with properties of current building materials (reference values), based on existing bibliographies that reveal themselves scarce, which clearly demonstrated the need for research in this area. It was established the link between the moisture content and numerical simulation, because the automatic calculation programs are essential tools for research on new materials, or simply to simulate the behavior of materials against different requests.

The main part of this study presents eleven experimental techniques for the determination of moisture content, each with its advantages and disadvantages. Here is presented the measurement principle (physics), the experimental equipment and its calibration, as well as the experimental procedure and measurement error associated. It is noted that most of the presented equipment is not available at the Laboratory of Building Physics (LFC) FEUP- Engineering Faculty of Oporto’s University- and are little known in Portugal. Thus, the work seeks to improve knowledge related to the experimental determination of moisture content. It is emphasized that the choice of appropriate technique depends on the material to be analyzed and the accuracy desired.

Having in account the increasing need for the use of equipment for measuring the moisture content, a model for experimental sheets is proposed, which can be applied at work or at laboratory, explaining briefly how to perform the experiment, including the necessary equipment and how to interpret the results. The sheets are organized and written so that any user, regardless of the level of formation, can use the technique described in it.

Finally, with some measuring equipment available at the LFC was performed a very simple experiment with limestone samples, which allowed familiarization with the equipment and the difficulty of measuring and handling that these involve, as well as the interpretation of results.

Keywords: Experimental techniques, Moisture content.


vii

ÍNDICE GERAL

AGRADECIMENTOS ................................................................................................................... i

RESUMO ................................................................................................................................. iii

ABSTRACT .............................................................................................................................. v

1. INTRODUÇÃO ...................................................................................................... 1

1.1. ENQUADRAMENTO ............................................................................................................ 1

1.2. INTERESSE E OBJECTIVOS DO TRABALHO ........................................................................... 3

1.3. ORGANIZAÇÃO E ESTRUTURAÇÃO DO TEXTO ...................................................................... 4

2. VALORES DE REFERÊNCIA DO TEOR DE HUMIDADE ........ 5

2.1. CONSIDERAÇÕES INICIAIS ............................................................................................................... 5

2.2. DEFINIÇÕES E TERMINOLOGIA ........................................................................................................ 5

2.2.1. TEOR DE HUMIDADE .......................................................................................................................... 5

2.2.2. GRAU DE SATURAÇÃO ....................................................................................................................... 6

2.2.3. TEOR DE HUMIDADE IGUAL A ZERO ..................................................................................................... 6

2.2.4. TEOR DE HUMIDADE HIGROSCÓPICO ................................................................................................... 7

2.2.5. TEOR DE HUMIDADE CRÍTICO ............................................................................................................. 9

2.2.6. TEOR DE HUMIDADE CAPILAR ............................................................................................................. 9

2.2.7. TEOR DE HUMIDADE DE SATURAÇÃO ................................................................................................. 10

2.2.8. TEOR DE HUMIDADE MÁXIMO ............................................................................................................ 10

2.3. TEOR DE HUMIDADE E SIMULAÇÃO NUMÉRICA............................................................................. 11

2.4. VALORES DE REFERÊNCIA PARA MATERIAIS USADOS NA CONSTRUÇÃO ................................... 13

2.5. SÍNTESE .......................................................................................................................................... 15

3. MEDIÇÃO DO TEOR DE HUMIDADE - TÉCNICAS EXPERIMENTAIS ................................................................................................................ 17

3.1. DIFERENTES TÉCNICAS DE MEDIÇÃO ............................................................................................ 17

3.2. MÉTODO GRAVIMÉTRICO ............................................................................................................... 18

3.2.1. PRINCÍPIO DE MEDIÇÃO ................................................................................................................... 18

3.2.2. EQUIPAMENTO EXPERIMENTAL ......................................................................................................... 19

3.2.2.1. Calibração do equipamento ...................................................................................................... 20


viii

3.2.3. PROCEDIMENTO DE ENSAIO ............................................................................................................ 20

3.2.3.1. Erros de medição...................................................................................................................... 21

3.3. CARBONETO DE CÁLCIO ............................................................................................................... 21


3.3.2. EQUIPAMENTO EXPERIMENTAL ........................................................................................................ 21



3.3.3.1. Erros de medição...................................................................................................................... 24

3.4. RESISTÊNCIA ELÉCTRICA ............................................................................................................. 24





3.4.3.1. Erros de medição...................................................................................................................... 26

3.5. CONSTANTE DIELÉCTRICA ............................................................................................................ 26





3.5.3.1. Erros de medição...................................................................................................................... 28

3.6. MICROONDAS ................................................................................................................................ 28





3.6.3.1. Erros de medição...................................................................................................................... 32

3.7. TDR ............................................................................................................................................... 32





3.2.3.1. Erros de medição...................................................................................................................... 35

3.8. ATENUAÇÃO DE RAIOS GAMA ....................................................................................................... 35


ix




3.8.3. PROCEDIMENTO DE ENSAIO ............................................................................................................. 38

3.8.3.1. Erros de medição ...................................................................................................................... 38

3.9. NMR ............................................................................................................................................... 39




3.9.3. PROCEDIMENTO DE ENSAIO ............................................................................................................. 42

3.9.3.1. Erros de medição ...................................................................................................................... 42

3.10. OUTROS ..................................................................................................................................... 42

3.10.1. TERMOGRAFIA .............................................................................................................................. 42

3.10.2. RADIOACTIVIDADE ......................................................................................................................... 44

3.10.3. VARIAÇÃO DA IMPEDÂNCIA DUM SEMICONDUTOR ............................................................................. 46

3.11. NOTAS FINAIS .............................................................................................................................. 47

4. VANTAGENS E INCONVENIENTES DAS DIFERENTES TÉCNICAS DE MEDIÇÃO DO TEOR DE HUMIDADE ..................... 49

4.1. INTRODUÇÃO .................................................................................................................................. 49

4.2. AVALIAÇÃO DAS POTENCIALIDADES ............................................................................................ 49

4.3. SÍNTESE .......................................................................................................................................... 54

5. CATÁLOGO DE FICHAS DE ENSAIO ...................................................... 57

5.1. INTRODUÇÃO .................................................................................................................................. 57

5.2. ORGANIZAÇÃO DAS FICHAS DE ENSAIO ....................................................................................... 57

6. APLICAÇÃO DAS TÉCNICAS EXPERIMENTAIS ......................... 63

6.1. INTRODUÇÃO .................................................................................................................................. 63

6.2. MEDIÇÃO DO TEOR DE HUMIDADE DA PEDRA CALCÁRIA ............................................................. 63

6.2.1. CARACTERIZAÇÃO GEOMÉTRICA DOS PROVETES ............................................................................... 63

6.2.2. MEDIÇÃO DO TEOR DE HUMIDADE ..................................................................................................... 64

6.2.2.1. Método gravimétrico .................................................................................................................. 64


x

6.2.2.2. Método baseado na resistência eléctrica - PROTIMETER ...................................................... 67

6.2.2.3. Método baseado na constante dieléctrica – HUMIDÍMETRO .................................................. 69

6.2.3. APRECIAÇÃO DOS RESULTADOS ...................................................................................................... 72

7. CONCLUSÕES ................................................................................................................ 73

7.1. CONSIDERAÇÕES FINAIS............................................................................................................... 73

7.2. DESENVOLVIMENTOS FUTUROS ................................................................................................... 74

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................................. 75


xi

ÍNDICE DE FIGURAS

Fig.2.1 – Níveis de teor de humidade em kg/kg [12]................................................................................ 7

Fig.2.2 – Curva higroscópica [14]............................................................................................................. 8

Fig.2.3 – Curva higroscópica de adsorção ............................................................................................. 10

Fig.2.4 – Níveis de teor de humidade do programa de simulação (kg/m3) [21] ..................................... 11

Fig.2.5 – Tabela com dados para traçado de curva higroscópica [21] .................................................. 12

Fig.3.1 – Balança de precisão -LFC ....................................................................................................... 19

Fig.3.2 – Estufa ventilada -LFC .............................................................................................................. 20

Fig.3.3 – Equipamento de ensaio da ROMUS [30] ................................................................................ 22

Fig.3.4 – Tabela de conversão para uma temperatura ambiente de 20ºC (kg/kg) [30] ......................... 23

Fig.3.5 – Equipamento baseado na resistência eléctrica -LFC ............................................................. 25

Fig.3.6 – Exemplo de aplicação do equipamento baseado na resistência eléctrica para medição do teor de humidade em rodapés ............................................................................................................... 26

Fig.3.7 – Equipamento baseado na constante dieléctrica da DOSER [39] ........................................... 27

Fig.3.8 – Aplicação do equipamento [40] ............................................................................................... 28

Fig.3.9 – Reflexão, absorção, transmissão e dispersão de ondas electromagnéticas [55] ................... 29

Fig.3.10 – Equipamento baseado no método de microondas (MOIST 200) [43] .................................. 30

Fig.3.11 – Mapeamento dos valores recolhidos através do equipamento de microondas [43] ............. 30

Fig.3.12 – Curva de calibração para a madeira (kg/kg) [46] .................................................................. 31

Fig.3.13 – Comparação das medições efectuadas com microondas e o método gravimétrico (m3/m3) [27] ......................................................................................................................................................... 32

Fig.3.14 – Equipamento TDR para medição do teor de humidade da CAMPBELL SCIENTIFIC [52] .. 33

Fig.3.15 – Equipamento TDR para medição do teor de humidade e sondas [55] ................................. 34

Fig.3.16 – Comparação das medições efectuadas com o TDR e método gravimétrico para o tijolo [56]34

Fig.3.17 – a) Detector e protecção com colimador. b) Protecção e colimador da fonte radioactiva [14]36

Fig.3.18 – Unidade electrónica [14] ....................................................................................................... 37

Fig.3.19 – Estrutura metálica de suporte .............................................................................................. 37

Fig.3.20 – Perfis hídricos de embebição do betão celular obtidos com uma fonte radioactiva de Americium [14]........................................................................................................................................ 38

Fig.3.21 – Descrição esquemática do princípio físico da NMR [62] ...................................................... 39

Fig.3.22 – Esquema de funcionamento do equipamento portátil NMR [62] .......................................... 40

Fig.3.23 – Equipamento NMR de laboratório [64] .................................................................................. 40

Fig.3.24 – Equipamento NMR portátil desenvolvido na IZFP [65] ......................................................... 41


xii

Fig.3.25 – Teor de humidade do betão leve obtido através de NMR; calibração através do método gravimétrico [65] .................................................................................................................................... 41

Fig.3.26 – Medição do perfil do teor de humidade num pilar em betão leve. O diagrama à esquerda ilustra o resultado da medição no local (linha vermelha), bem como os perfis de humidade (linha preta) e os valores do teor de humidade integral (linha recta) de laboratório [65]................................ 42

Fig.3.27 – Equipamento para termografia (unidade de detecção) – LFC [66] ...................................... 43

Fig.3.28 – Equipamento para termografia (unidade de controlo) – LFC [66] ........................................ 43

Fig.3.29 – Monitor - LFC [66] ................................................................................................................. 44

Fig.3.30 – Mancha de água no provete do ensaio detectada visualmente e na imagem térmica [66] . 44

Fig.3.31 – Equipamento baseado na radioactividade [67] .................................................................... 45

Fig.3.32 – Equipamento baseado na radioactividade para determinação do teor de humidade: a) transmissão indirecta; b) transmissão directa [68] ................................................................................ 45

Fig.3.33 – Imagem da cobertura plana à esquerda, mapeamento com identificação das zonas húmidas à direita [67] ............................................................................................................................ 46

Fig.3.34 – Equipamento baseado na variação da impedância dum semicondutor da SCANNTRONIK [70,71] .................................................................................................................................................... 47

Fig.6.1 – Curva higroscópica da pedra calcária [16] ............................................................................. 65

Fig.6.2 – Imersão do provete de pedra calcária .................................................................................... 65

Fig.6.3 – Teores de humidade em kg/kg ............................................................................................... 66

Fig.6.4 – Provetes embrulhados ............................................................................................................ 66

Fig.6.5 – Protimeter e acessórios - LFC ................................................................................................ 67

Fig.6.6 – Dispositivo para verificação de calibração ............................................................................. 68

Fig.6.7 – Tabela de calibração fornecida com o equipamento ............................................................. 68

Fig.6.8 – Curva de calibração da pedra calcária em kg/kg ................................................................... 69

Fig.6.9 – Humidímetro ........................................................................................................................... 70

Fig.6.10 – Curva de calibração do betão (retirada do manual de instruções do equipamento) ........... 71

Fig.6.11 – Curva de calibração da pedra calcária em kg/kg ................................................................. 72


xiii

ÍNDICE DE QUADROS

Quadro 2.1. – Teor de humidade de equilíbrio da madeira para a temperatura T [7] ............................. 9

Quadro 2.2 – Valores do teor de humidade ........................................................................................... 13

Quadro 3.1 – Métodos para determinação do teor de humidade .......................................................... 18

Quadro 4.1 – Principais vantagens e inconvenientes dos métodos de ensaio ..................................... 50

Quadro 4.2 – Material que pode ser analisado com o método .............................................................. 54

Quadro 6.1 – Caracterização dos provetes ensaiados .......................................................................... 64

Quadro 6.2 – Teores de humidade ........................................................................................................ 67

Quadro 6.3 – Código de cores .............................................................................................................. 68

Quadro 6.4 – Resultados obtidos através do Protimeter ....................................................................... 69


xiv


xv

SÍMBOLOS E ABREVIATURAS

b – factor de aproximação

d – espessura do material [m]

I – Intensidade de radiação recebida [contagens/s]

I0* - Intensidade de radiação recebida do provete seco [contagens/s]

mh – massa da amostra húmido [kg]

ms – massa da amostra seca [kg]

mv – massa da cápsula de vidro [kg]

S – grau de saturação

u – teor de humidade ponderal [kg/m3]

V – volume da amostra seca [m3]

w – teor de humidade ponderal [kg/kg]

wcr, ucr, θcr – teor de humidade critico [kg/kg, kg/m3, m3/m3]

wcap, ucap, θcap – teor de humidade capilar [kg/kg, kg/m3, m3/m3]

wh, uh, θh – teor de humidade higroscópico [kg/kg, kg/m3, m3/m3]

wmax, umax, θmax – teor de humidade máximo [kg/kg, kg/m3, m3/m3]

wsat, usat, θsat – teor de humidade de saturação [kg/kg]

u80 – teor de humidade de equilíbrio para uma humidade relativa de 80% [kg/m3]

ε – constante dieléctrica

µw – coeficiente de atenuação da água [m2/kg]

ϴ - teor de humidade volúmico [m3/m3]

ρ0 – densidade da amostra seca [kg/m3]

ρw – densidade da água [kg/m3]

FEUP – Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto

HR – Humidade relativa

LFC – Laboratório de Física das Construções

LNEC – Laboratório Nacional de Engenharia Civil


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1

1 INTRODUÇÃO

1.1. ENQUADRAMENTO

Sobre formas distintas e através de mecanismos diferentes, a água, é considerada uma das maiores causas de degradação precoce dos materiais de construção. Em elementos ou materiais de construção, a humidade pode ter diversas origens, ou seja, humidade de precipitação, de condensação, do terreno (ascensional), de construção, devida a fenómenos de higroscopicidade e humidade devido a causas fortuitas. Muitas patologias estão ligadas à humidade, por exemplo, a deterioração estrutural, variações dimensionais, a alteração das condições de conforto e de habitabilidade, como também a perda de revestimentos, diminuição da resistência mecânica e aumento da condutibilidade térmica. São ainda a causa de degradação da qualidade do ar interior de edifícios, e consequentemente, provoca efeitos negativos na saúde dos utentes. Resumidamente, a presença de humidade, modifica consideravelmente as propriedades físicas, mecânicas e térmicas dos materiais de construção e ainda afecta a durabilidade dos mesmos.

Quais as razões porque se deve medir o teor de humidade? A aplicação de uma pintura, verniz ou parquet sobre um suporte húmido, leva a anomalias graves tais como: destacamento do revestimento aplicado, deformações e empolamento. Além disso, a humidade favorece o desenvolvimento de microrganismos. Segundo a norma CEN/TC89 N338E [1], a necessidade de determinação do teor de humidade de materiais de construção pode ter diferentes objectivos:

� Analisar o comportamento do material face à humidade; � Caracterizar o estado do material; � Necessidade de comparar o teor de humidade actual com um teor crítico ou seguro, ou

ainda para ter acesso à distribuição do teor de humidade.

Os métodos de ensaio para determinação do teor de humidade, são de grande interesse e desempenham um papel fundamental na engenharia civil, pois as propriedades finais dos materiais são afectadas, particularmente, pelas condições de temperatura e de humidade. Assim sendo, o estudo de materiais e elementos de construção reveste-se de grande importância para a caracterização do seu desempenho e qualidade.

Hoje em dia, constata-se uma preocupação crescente com a qualidade da envolvente dos edifícios, embora o produto final nem sempre apresenta um comportamento adequado. As patologias associadas à humidade devem-se principalmente aos seguintes factores:

� Falta de compatibilização das exigências; � Falta ou inadequada pormenorização construtiva; � Ausência de dimensionamento das soluções do ponto de vista da física das construções.


2

Quando um material/ componente apresenta anomalias ligadas à humidade interessa conhecer qual a zona afectada e qual o teor de humidade presente? A abordagem às técnicas de medição do teor de humidade tem crescido nos últimos anos, devido ao aumento das patologias nas construções. Para uma avaliação e um diagnóstico completo, a medição do teor de humidade é incontornável, visto que uma proposta de reparação/ reabilitação apenas é possível após um correcto diagnóstico. A execução de intervenções de recuperação sem prévio diagnóstico da situação e sem um projecto de recuperação suficientemente pormenorizado leva, na maioria dos casos, ao insucesso.

É essencial que os projectistas tenham em conta o teor de humidade aquando do dimensionamento de um edifício. A física das construções lida com diversos critérios, por um lado os requisitos para o conforto humano e a saúde, por outro, factores económicos e ecológicos, e ainda as características/ propriedades dos materiais. Assim sendo os objectivos dos projectistas devem ser os seguintes [2]:

� Evitar deterioração prematura dos edifícios; � Criar condições desejáveis para o ar interior/ conforto; � Proporcionar economia na utilização da energia e materiais.

É possível evitar a deterioração dos materiais de construção, se estes forem escolhidos de modo a dar resposta às solicitações previstas.

O projectista deve propor soluções para evitar condensações superficiais e/ou internas, deve controlar a entrada de água por infiltrações, e ainda proteger as fundações e paredes enterradas da humidade do solo, garantindo condições de conforto e habitabilidade.

É fundamental que o projecto de execução seja claro e que não suscite dúvidas em termos de interpretação, considerando as exigências funcionais e regulamentares. O caderno de encargos faz parte das peças escritas do projecto, e contém as condições técnicas gerais e específicas onde deve constar toda informação necessária à execução do projecto. Resumidamente, o caderno de encargos específica os materiais de construção a usar e como deve ser controlada a sua recepção e aplicação. O autor do projecto especificará neste documento quais os ensaios que deverão ser realizados, bem como as regras para apreciação dos resultados dos mesmos [3].

Quanto à execução, é fundamental que cada actor tenha conhecimento dos trabalhos a realizar, ou seja ter acesso ao projecto, não apenas às peças desenhadas, mas também às peças escritas, que muitas vezes não são tidas em consideração. A má execução corresponde a 25% [4] da origem de patologias, isto deve-se à inexperiência dos operários qualificados e à consequente má aplicação dos materiais e ao desconhecimento das propriedades dos materiais de construção.

Resumidamente, as empresas estão mais preocupadas com aspectos de prazos e custos, a subcontratação tem vindo a crescer com reflexão na redução da qualidade das obras e, por último, há falta de formação de muitos intervenientes na construção.

Mencionou-se o projecto e a execução, mas tal não é suficiente para garantir a qualidade da construção. Os fabricantes de materiais também são actores importantes da construção civil, pois sem materiais não é possível executar os projectos. Os fabricantes de materiais de construção devem fornecer todo tipo de propriedades que o material possui, permitindo aos projectistas escolher de modo mais fundamentado os materiais a usar na execução do projecto.

Os projectistas e as empresas de construção devem exigir a publicação das propriedades dos materiais, pois não é possível continuar a aplicar materiais dos quais se desconhecem as propriedades. Muitas patologias estão associadas aos próprios materiais. Os erros inerentes ao comportamento dos materiais são resultado [5]:


3

� Da não realização de estudos do comportamento dos materiais antes da comercialização; � Da insuficiente certificação dos materiais ou componentes não tradicionais; � Do não investimento no desenvolvimento tecnológico.

O estudo dos materiais de construção reveste-se de enorme relevância, pois da sua boa ou má qualidade dependerá a solidez, a duração e a estabilidade duma obra [7]. No entanto, na maioria dos casos, aquando da escolha dos materiais prevalece o preço em detrimento da qualidade.

Para promover o conhecimento das características dos materiais devia-se utilizar os laboratórios existentes, de forma a permitir a avaliação experimental das características dos materiais, principalmente para as exigências que muitas vezes são esquecidas ou postas em segundo plano, como o caso do comportamento térmico, estanquidade à água, etc..

É essencial que o responsável pela fiscalização de obra conheça os meios disponíveis para a determinação do teor de humidade, como os utilizar, quais os cuidados a ter e como interpretar os resultados.

Em suma, através da medição do teor de humidade é possível acompanhar o processo de secagem/humidificação de um elemento ou material de construção, ou simplesmente avaliar o seu teor de humidade. Dispõe-se de ensaios destrutivos e ensaios não intrusivos, estes últimos são considerados mais vantajosos pelo facto de serem não destrutivos, de rápida aplicação e geralmente permitem a obtenção de resultados imediatos. Os ensaios podem ser de grande relevância para a avaliação de patologias e um correcto diagnóstico, sem o qual o sucesso das mediadas de reparação podem ficar comprometidas. Em obra é necessário acompanhar o processo de secagem de um elemento para posterior revestimento do mesmo. A dificuldade está em conhecer o momento em que o material apresenta o teor de humidade adequado para aplicação dum revestimento. Para tal, deve-se recorrer a valores de referência que são abordados neste trabalho. Esta informação deverá estar contida no caderno de encargos.

1.2. INTERESSE E OBJECTIVOS DO TRABALHO

Em primeiro lugar pretende-se familiarizar os actores da construção com as definições e conceitos relacionados com o teor de humidade, e com as formas de expressão do mesmo. Realçando a importância da existência de valores de referência do teor de humidade.

Existe muita informação dispersa sobre a humidade em edifícios e a determinação do seu teor de humidade através de métodos mais comuns, nomeadamente, métodos baseados na resistência eléctrica e constante dieléctrica. No entanto, verifica-se a existência de outras técnicas experimentais pouco conhecidas em Portugal, que são adequadas para a medição do teor de humidade. É de grande interesse que os actores da construção, disponham de um documento que lhes forneça valores de referência para o teor de humidade e também lhes dá a conhecer uma vasta gama de métodos para a determinação do mesmo. Ou seja, o objectivo deste trabalho é promover uma eficaz utilização dos equipamentos disponíveis para a medição do teor de humidade. Considera-se essencial elaborar um catálogo de fichas de ensaio, onde será explicado, de forma simples, como executar o ensaio e interpretar os resultados. O conhecimento das técnicas experimentais existentes para a determinação do teor de humidade, bem como saber utiliza-las e interpretar os resultados obtidos, é fundamental para a engenharia civil.

Finalmente, recorrendo aos equipamentos de ensaio disponíveis no LFC, pretende-se aplicar algumas das técnicas de ensaio apresentadas e assim, tomar conhecimento das dificuldades que estão associadas à determinação do teor de humidade através de métodos experimentais.


4

1.3. ORGANIZAÇÃO E ESTRUTURAÇÃO DO TEXTO

A presente dissertação está subdividida em cinco partes:

O capítulo 2 caracteriza valores de referência do teor de humidade. Define-se em primeiro lugar os diferentes níveis de teor de humidade que um material pode atingir e apresenta-se um quadro com valores de referência para materiais usados na construção civil. Menciona-se ainda de forma sucinta a importância da simulação numérica para o estudo do comportamento higrotérmico dos materiais e componentes de construção. Os programas de cálculo automático constituem um instrumento fundamental para simular o comportamento à humidade de um material em função das condições climáticas interiores e exteriores.

A segunda parte (capítulo 3) deste trabalho apresenta várias técnicas experimentais, destrutivas e não destrutivas, para a determinação do teor de humidade. Descreve-se cada um dos métodos, indica-se qual o equipamento necessário e a sua calibração, e também se explica o procedimento de ensaio e os erros associados.

No capítulo 4, refere-se às vantagens e inconvenientes dos métodos apresentados no capítulo anterior.

No capítulo 5 propõe-se um catálogo de fichas de ensaios, organizadas de forma simples. Estas explicam resumidamente os ensaios, enumeram os equipamentos necessários e como interpretar os resultados obtidos, o que permite, a quem tiver o equipamento de ensaio disponível, executar o ensaio sem grande dificuldade.

Na última parte do trabalho (capítulo 6) apresenta-se a parte experimental, ou seja, o contacto com os equipamentos disponíveis no LFC. Descreve-se de forma sucinta os equipamentos e como os utilizar. Procede-se à realização de um ensaio que envolve os equipamentos apresentados, e a interpretação dos resultados obtidos.


5

2

VALORES DE REFERÊNCIA DO TEOR DE HUMIDADE

2.1. CONSIDERAÇÕES INICIAIS

Considera-se essencial definir a terminologia usada neste trabalho, nomeadamente explicar todos os termos que serão nele mencionado, para melhor perceber o significado dos diferentes níveis do teor de humidade, bem como as formas de expressão do teor de humidade. Apresenta-se também um quadro com os valores de referência do teor de humidade correntemente usados em engenharia civil.

2.2. DEFINIÇÕES E TERMINOLOGIA

2.2.1.TEOR DE HUMIDADE

O teor de humidade tem as seguintes formas de expressão (segundo a norma ISO 9346 [8], excepto simbologia):

� Relação entre a massa de água contida no material e a massa do material no estado seco, é designada pelo símbolo w e expressa-se em kg/kg;

� Relação entre a massa de água contida no material e o volume da amostra seca, é designada pelo símbolo u e expressa-se em kg/m3;

� Relação entre o volume de água contida no material e o volume aparente do material no estado seco. Designa-se pelo símbolo θ e expressa-se em m3/m3 [9].

O primeiro caso, teor de humidade ponderal, é calculado através da expressão (2.1.).

� =��

��∗ 100 (2.1.)

Em que: mh – massa da amostra húmida (kg)

ms – massa da amostra seca (kg)


6

O teor de humidade expresso pela fórmula (2.2.) também é designado por teor de humidade ponderal:

� =��

∗ 100 (2.2.)

Em que o V representa o volume da amostra seca em análise em m3.

A expressão (2.2.) pode ainda ser apresentada da seguinte forma:

� = � ∗ �� (2.3.)

E por último, o teor de humidade volúmico caracterizado pela expressão (2.4.):

� = � ∗��

�� (2.4.)

Onde : ρ0 – densidade da amostra seca (kg/m3)

ρw – densidade da água (kg/m3)

Quando se usa valores tabelados do teor de humidade é essencial verificar as unidades em que estão expressos. Caso este facto não seja tido em consideração podem obter-se conclusões erradas.

2.2.2. GRAU DE SATURAÇÃO

O grau de saturação (S) de um material é definido pelo quociente entre o teor de humidade presente e o teor de humidade máximo que o material consegue atingir [10, 11]. Também pode ser definido como a fracção de poros abertos preenchidos por água em relação aos poros acessíveis à água [10].

� =�

��; � =

�

��; � =

�

�� (2.5.)

Em que:

w, u, ϴ – teor de humidade do material (kg/kg, kg/m3, m3/m3)

wmax, umax, ϴmax – teor de humidade máximo do material (kg/kg, kg/m3, m3/m3)

Assim sendo, o grau de saturação varia entre 0 e 1.

2.2.3.TEOR DE HUMIDADE IGUAL A ZERO

O teor de humidade igual a zero não é atingido no estado natural do material, é necessário proceder à sua secagem artificial (por exemplo através da secagem em estufa) até massa constante, como se pode verificar na figura 2.1. O grau de saturação correspondente a este estado é igual a zero.


7

Fig.2.1. – Níveis de teor de humidade em kg/kg [12]

Na figura 2.1. referenciam-se os vários níveis de teor de humidade. Também se pode visualizar os diferentes mecanismos de transferência ligados a cada nível de teor de humidade. Salienta-se que o mecanismo de transferência associado ao domínio higroscópico é a difusão de vapor de água, enquanto que no domínio capilar é a difusão de água líquida.

2.2.4.TEOR DE HUMIDADE HIGROSCÓPICO

A massa de certos materiais varia em função da humidade relativa do meio em que se insere. Ou seja, quando em contacto com uma ambiência de humidade relativa entre 0% e um máximo de 95%, esses materiais são capazes de fixar certas quantidades de água (moléculas de vapor de água) no interior da sua estrutura porosa. Quando a pressão de vapor de água do material é inferior à do ambiente, há adsorção de vapor de água até que o ponto de equilíbrio entre as duas pressões é obtido [9]. Este intervalo corresponde ao domínio higroscópico.

A curva de adsorção higroscópica permite analisar a higroscopicidade de um material, esta representa o teor de humidade em equilíbrio de um material em relação à humidade relativa do ar, para uma determinada temperatura. A curva tem a forma de S, para a qual o ponto de inflexão se encontra, em geral, para humidades médias entre 30 e 70% [13].


8

Fig.2.2. – Curva higroscópica [14]

Ilustra-se na figura 2.2. uma curva higroscópica, observam-se três fases distintas no processo de adsorção dum material [15, 16]:

� adsorção molecular (1ªfase), que ocorre para humidades relativas baixas (<20%) e caracteriza-se pela fixação de um camada de moléculas de água na superfície interior dos poros;

� adsorção plurimolecular (2ªfase), que ocorre para humidades relativas da ordem dos 50% e caracteriza-se pela fixação de várias camadas de moléculas de água na superfície interior dos poros;

� condensação capilar (3ªfase), corresponde à junção das camadas plurimoleculares, este fenómeno dá-se quando o diâmetro dos poros é suficientemente pequeno e a humidade relativa mais elevada.

Para humidades mais elevadas no domínio higroscópico (3ªfase), até humidades relativas de aproximadamente 95%, existem fluxos simultâneos de vapor e líquido [17].

No quadro 2.1. estão representados os teores de humidade de equilíbrio (em kg/kg) que a madeira atinge para diferentes humidades relativas do ar e da temperatura. Neste quadro é perfeitamente visível que o teor de humidade de equilibro não depende apenas da humidade relativa do ar mas também da temperatura. No entanto, a variação do teor de humidade provocada pela temperatura (humidade relativa constante) na madeira é relativamente pequena quando comparada com a diferença causada pela alteração da humidade relativa (temperatura constante).


9

Quadro 2.1. – Teor de humidade de equilíbrio da madeira para a temperatura T [7]

Humidade relativa do ar (%)

Temperatura T (ºC)

10 15 20 30 40 50 60 70 80

90

80

70

22

17

14

22

17

13,5

22

16,5

13

21

16

13

20

15

12

19

14,5

11,5

18

13,4

11

17

12,5

10

15,5

12

9

60

50

40

11,5

9,5

8

11

9,5

8

11

9,5

8

10,5

9

7,5

10

8,5

7

9,5

8

6,5

9

7,5

6

8

7

5,5

7,5

6

5

30

20

10

6

4,5

2,5

6

4,5

2,5

6

4,5

2,5

6

4

2,5

5,5

4

2

5

3,5

2

5

3

2

4,5

3

1,5

4

2,5

1,5

2.2.5. TEOR DE HUMIDADE CRÍTICO

O teor de humidade crítico (wcr ,ucr, θcr) pode ser considerado como sendo o teor de humidade mínimo para o qual se inicia o transporte de água em fase líquida, ou seja, existe uma alteração do processo de transferência de humidade.

Abaixo do teor de humidade crítico não é fundamental o transporte de água líquida no material [10], inicia-se a partir deste a transferência de água líquida para zonas mais secas, o que altera a distribuição da humidade dentro do material [19].

Se o teor de humidade dum material for superior ao crítico, existe, em geral, o risco de degradação desse material [20].

Neste trabalho fixa-se o teor de humidade crítico a 95%, visto que a norma ISO15148 [17] também assume que a partir desta humidade relativa, dependendo do material, o transporte de humidade processa-se em fase líquida. Além do mais o programa de simulação WUFI também considera esse valor como crítico. Quanto à norma ISO9346 [8], esta fixa o teor de humidade crítico para humidades relativas de 95 a 98%. Assim sendo, existem autores que fixam a humidade relativa a 98% para o teor de humidade crítico. Este valor, como já foi referido varia de material para material, salienta-se o caso da madeira, para o qual o teor de humidade crítico é atingindo para uma humidade relativa de 80% [20] e ainda as betonilhas e telhas cerâmicas para as quais a humidade relativa crítica corresponde a 100% [20].

2.2.6. TEOR DE HUMIDADE CAPILAR

A massa dos materiais em contacto com água líquida pode variar, caso varie, o material é capilar. Salienta-se que a higroscopicidade e a capilaridade não são necessariamente duas propriedades interligadas. A maioria dos materiais higroscópicos é capilar, mas certos materiais capilares não são higroscópicos [13].


10

A capilaridade (mecanismo de fixação de água líquida) é a propriedade de um material absorver água líquida por sucção, quando em contacto com a mesma. A sucção é tanto menor quanto maior for o teor de humidade, anulando-se para o teor de humidade máximo.

2.2.7. TEOR DE HUMIDADE DE SATURAÇÃO

Como o teor de humidade máximo é dificilmente atingível dada a existência de ar dentro do material, define-se o teor de humidade de saturação (wsat, usat, θsat), que representa a quantidade de água que um material contém quando em contacto com um plano de água por um dado período [14].

2.2.8. TEOR DE HUMIDADE MÁXIMO

O teor de humidade máximo (wmax, umax, θmax) é atingido quando todos os poros abertos estão completamente preenchidos com água e sem ar. Este grau de saturação é obtido através da humidificação sob pressão, que pode passar pela absorção de água sob vácuo. O grau de saturação correspondente ao teor de humidade máximo é igual a 1.

Agora que foram determinados todos os níveis de teor de humidade apresenta-se a figura 2.3. que resume as definições apresentadas.

Fig.2.3. – Curva higroscópica de adsorção


11

Na figura 2.3. pode-se observar uma curva higroscópica dum material poroso. Aqui encontra-se o domínio higroscópico ente B e C. No ponto C assinala o teor de humidade crítico. O intervalo entre C e D corresponde ao domínio capilar. O teor de humidade de saturação está indicado na figura pela letra D. A partir desta e até E é a humidificação sob pressão até atingir o teor de humidade máximo em E.

2.3. TEOR DE HUMIDADE E SIMULAÇÃO NUMÉRICA

Nesta parte do trabalho descreve-se sucintamente o programa de simulação numérica WUFI e os vários níveis de teor de humidade que este necessita para a avaliação de um material.

O WUFI é um programa para avaliar o comportamento higrotérmico da envolvente dum edifício. Este pode ser usado para avaliar a distribuição de calor e humidade para uma ampla gama de materiais de construção e condições climáticas. Com o WUFI é possível estimar o tempo de secagem dum determinado material, investigar o perigo de condensações ou até estudar a influência da chuva em componentes de construção exteriores. Este programa também ajuda a seleccionar estratégias adequadas para reparações ou reabilitação, pois permite a comparação e a avaliação de diversas propostas em relação ao desempenho higrotérmico. Além do mais, este pode ser uma ferramenta para auxiliar o desenvolvimento e optimização de materiais de construção e componentes inovadores.

Apresenta-se a figura 2.4. que ilustra os diferentes níveis de teor de humidade que este programa considera.

Fig.2.4. – Níveis de teor de humidade do programa de simulação (kg/m3) [21]

O uf corresponde ao teor de humidade de saturação livre, o que foi definido neste trabalho como teor de humidade de saturação (2.2.7.).

Quanto ao umax, este representa o teor de humidade máximo que é determinado pela porosidade, tal como definido em 2.2.8.


12

Entre o uf e o umax o teor de humidade varia, mas a humidade relativa é sempre 100%, ou seja, neste intervalo o teor de humidade não depende da humidade relativa do ar, é determinado pelas condições de contorno: aumenta sob condições de condensação e diminui em condições de evaporação. Neste intervalo o WUFI considera humidades relativas entre 1 e 1,01, estas são apenas fictícias, mas permitem ao programa diferenciar o domínio em que se encontra, neste caso no domínio de humidificação sob pressão.

O u80 corresponde à humidade de equilíbrio para uma humidade relativa de 80%, este também é considerado o teor de humidade de referência que pode ser determinado segundo a norma alemã DIN52620.

Quanto ao u95 (não representado na figura), este representa a separação do domínio higroscópico e o domínio capilar, no fundo é o teor de humidade crítico apresentado em 2.2.5.

Como referido anteriormente, o programa já contém uma vasta gama de materiais, no entanto, é possível editar dados ou inserir novos materiais. Para o caso em estudo basta conhecer vários valores (número arbitrário) do teor de humidade, e inserir os mesmos no WUFI para este traçar a curva higroscópica. Apresenta-se um exemplo de dados que consta no “Help” deste programa na figura 2.5., onde HR representa a humidade relativa do ar.

Fig.2.5. – Tabela com dados para traçado de curva higroscópica [21]

Caso não seja possível ter acesso aos dados mencionados anteriormente, o WUFI apenas necessita de conhecer o u80 e o usat (uf). Com estes valores é lhe possível traçar a curva higroscópica, para grande parte dos materiais. Esta curva passa pelas humidades relativas de 0% (u=0), 80% (u80) e 100% (uf), e é descrita pela seguinte função de armazenamento de humidade:

�(� ) = �"#$(%�&)∗'(

(%�'() (2.6.)

Em que:

u(HR)- teor d humidade em função da humidade relativa (kg/m3)

usat – teor de humidade de saturação (kg/m3)


13

HR – humidade relativa (-)

b – factor de aproximação (-)

A função 2.6. é apenas uma expressão de aproximação que é válida para materiais higroscópicos, e foi, como é óbvio, validada experimentalmente.

2.4. VALORES DE REFERÊNCIA PARA MATERIAIS USADOS NA CONSTRUÇÃO

A obtenção de valores de referência do teor de humidade de materiais de construção foi conseguida recorrendo à bibliografia existente, devido ao facto do período de tempo para conclusão desta dissertação não permitir a execução de ensaios para elaboração dum catálogo próprio.

Apresenta-se de seguida o quadro 2.2. que contém a designação do material, a sua densidade, ou intervalo de densidade, e os três níveis de teor de humidade considerados mais importantes, nomeadamente, o teor de humidade crítico, o de saturação e o máximo.

Quadro 2.2. – Valores do teor de humidade

Material Densidade ρ (kg/m3)

wcr, ucr wsat, usat wmax, umax Unidades

Argamassa [11] 1050 a 2200 - 283 - kg/m3

Betão [11] 2200± 100 - 110 150 kg/m3

Betão [23] 2176 100-110 110 153 kg/m3

Betão [22] 2250 6,84(1) - 0,07 kg/kg

Betão celular [23] 455 a 800 ±180 109+0,383ρ 972-0,35ρ kg/m3

Betão leve [11] 600 a 1600 - 97 a 190 (ρ=872 a 980)

580 (ρ=973) kg/m3

Betão leve [23] 644 a 1187 140 (ρ=935)

97- 190 (ρ=872 a 980)

584 (ρ=973) kg/m3

Betão leve [22] 700 7,83(1) 14,3 (HR=0,99) (1)

1,00 kg/kg

Betão de poliestireno [23]

259 a 792 - - 489 (ρ=422) kg/m3

Contraplacado [23] 445 a 799 435 435 435 kg/m3

Cortiça [23] ≥ 111 60 - - kg/m3

Espuma fenólica [22]

32,6 25,76(1,2) 30 (HR=0,98) (1) 29,8 kg/kg

Fibrocimento [23] 823 a 2052 350 (ρ=840)

358 (ρ=1495) 430 (ρ=1495) kg/m3

Gesso [23] 975 - 310 - kg/m3

Gesso [22] 1245 1,00(1) 3,2 (HR=0,99) (1) 0,39 kg/kg


14

Quadro 2.2. – Valores do teor de humidade (cont.)

Material Densidade ρ (kg/m3)

wcr, ucr wsat, usat wmax, umax Unidades

Lã de vidro [22] 77 0,41(1,2) 0,5 (HR=0,99) (1) 13,5 kg/kg

Madeira [22] 480 17,33(1) (HR=80%)

26 (HR=0,98) (1) 1,35 kg/kg

Painel de aglomerado de partículas de madeira [11]

570 a 800 0,85 0,90 0,99 kg/kg

Placa cimentícia de madeira (3) [11]

300 a 800 - 0,569 0,875 kg/kg

Placa cimentícia de madeira (3) [23]

314 a 767 180 (ρ=360)

240 (ρ=360) - kg/m3

Placas de gesso [11]

700 ±80 - 400 - kg/m3

Placas de isolamento Perlite

[23]

135 a 215 150 a 210 > 550 - kg/m3

Poliuretano [22] 31,9 1,80(1,2) 1,94 (HR=0,99) (1)

30,1 kg/kg

Poliestireno expandido [22]

10,3 1,58(1,2) 1,7 (HR=0,98) (1) 96,1 kg/kg

Tijolo [23] 1505 a 2047 ±100 730- 0,287ρ 1032- 0,4036ρ kg/m3

Nota: (1) Valor em %. (2) Valores obtidos através de interpolação (HR=95%). (3) Conhecido por WWCB (Wood Wool Cement Board)

Os materiais estudados por Kumar Kumaren[11] são muito parecidos com os da International Energy Agency (IEA) [23] por este ter usado, em parte, esta bibliografia como referência.

Resumindo, o quadro 2.2. apresenta um total de 19 materiais de construção diferentes, alguns repetidos mas expressos em unidades diferentes ou simplesmente para densidades diferentes. Conclui-se que este número de materiais é relativamente reduzido em relação ao universo de materiais existentes. Assim sendo, este tipo de quadro necessita de ser aumentado, pois é uma ferramenta essencial para os actores da construção civil.

Insere-se aqui alguns extractos retirados dum documento [25] publicado pelo LNEC que se refere à preparação de superfícies para posterior revestimento por pintura e contém informações interessantes para este capítulo, ou seja, contêm a informação que deve constar no caderno de encargos.

“A pintura de qualquer substrato exige que, pelo menos, se tenha atingido o grau de secagem correspondente ao estado de equilíbrio com a atmosfera circundante, o qual varia em função da natureza do material, das condições exteriores, etc.


15

A pintura da madeira apenas se deverá iniciar quando o material apresenta um teor de humidade que não exceda 16 a 20% (kg/kg) para as peças expostas e 10 a 12% (kg/kg) para as peças mantidas ao abrigo da intempérie.

A presença de humidade em paredes e tectos favorece a agressividade química dos rebocos e estuques e pode conduzir à formação de manchas e eflorescências, à diminuição da adesão, ao retardamento no endurecimento da película de tinta e até mesmo ao seu ataque, se for hidrolisável; assim, as pinturas de paredes e tectos apenas deverão ser efectuadas desde que apresentem um teor de humidade inferior a 5% (kg/kg).”

2.5. SÍNTESE

A dificuldade encontrada neste capítulo deve-se ao facto de cada autor ter as suas próprias definições dos diferentes níveis de teor de humidade. Assim sendo, chegou-se à conclusão que para facilitar a compreensão e para que no meio técnico todos falem a “mesma linguagem” há a necessidade de usar definições universais.

A simulação numérica é um instrumento essencial para simular o comportamento dos elementos de construção, face à presença de humidade, para diversas condições climáticas interiores e exteriores. Pode ser uma ajuda preciosa na escolha de materiais e também para o desenvolvimento de novos materiais. Contudo, a concretização de programas de cálculo automático exige a existência de uma base de dados com as características físicas e higrotérmicas dos materiais, sem as quais a simulação numérica não é possível.

O desenvolvimento dos quadros com os valores de referência do teor de humidade é fundamental, pois o quadro apresentado apenas representa uma pequena amostra de materiais existentes na construção. No início deste trabalho estava previsto anexar uma listagem completa, contudo a informação disponível é escassa e tal não foi possível. Assim sendo, conclui-se que é importante desenvolver mais investigação nesta área.


16


17

3

MEDIÇÃO DO TEOR DE HUMIDADE – TÉCNICAS EXPERIMENTAIS

3.1. DIFERENTES TÉCNICAS DE MEDIÇÃO

Neste capítulo apresentam-se as diferentes técnicas de ensaio para a determinação do teor de humidade em materiais de construção. Estas técnicas podem ser divididas em dois tipos diferentes, ou seja, em processos não-destrutivos e processos destrutivos.

Quanto aos processos não-destrutivos, existem vários equipamentos para a medição do teor de humidade que funcionam segundo princípios distintos, cada um com as suas vantagens e desvantagens, sem causar danos significativos no elemento em análise. Alguns dos métodos usam eléctrodos sobre forma de agulhas que penetram superficialmente no elemento, essas agulhas apresentam dimensões reduzidas, que levam a destruições mínimas. Ou seja, pode-se desprezar estes orifícios, visto que são de fácil reparação. No entanto, o mesmo tipo de aparelho pode usar sondas de profundidade em vez dos eléctrodos, neste caso é necessário a prévia furação do elemento a estudar, o que causa destruição importante e não desprezável.

As técnicas que determinam o teor de humidade através de processos destrutivos também se baseiam em diferentes princípios, cada um com as suas vantagens e desvantagens. Os equipamentos com sondas de profundidade, como explicado anteriormente, podem ser incluídos neste grupo.

Nem todos os métodos são aplicáveis a todos os tipos de materiais, o que limita a escolha do ensaio.

Apresentam-se no quadro 3.1. as técnicas de ensaio que serão descritas. Este quadro inclui informações sobre o tipo de ensaio, ou seja, não-destrutivo ou destrutivo e ainda se é efectuado in situ ou em laboratório. Os onze ensaios escolhidos foram agrupados em cinco processos diferentes.


18

Quadro 3.1. – Métodos para determinação do teor de humidade

Ref. Método Processo Destrutivo In situ

1 � Gravimétrico Secagem em estufa Sim Não

2 � Carboneto de cálcio Químico Sim Sim

3 4 5 6

� Resistência eléctrica � Constante dieléctrica � Micro-ondas � TDR

Eléctrico Não Não Não Não

Sim Sim Sim Sim

7 8

� Raios gama e raios X � NMR

Nuclear Provete específico

Não/ Provete específico

Não

Sim/Não

9 10 11

� Termografia � Radioactividade � Variação da impedância dum

semicondutor

Outros Não Não Não

Sim Sim Sim

A classificação dos métodos apresentada no quadro 3.1. é bastante simples, pode-se ainda dividir os processos em métodos directos e indirectos. Em que o método directo corresponde ao processo de secagem em estufa e ao processo químico. Os métodos indirectos são processos que apenas indicam valores aproximados (a sua calibração baseia-se num processo de referência). Estes, são geralmente não destrutivos, como se pode confirmar no quadro 3.1.

3.2. MÉTODO GRAVIMÉTRICO

3.2.1. PRINCÍPIO DE MEDIÇÃO

O método gravimétrico consiste na recolha de amostras para posteriormente serem pesadas em laboratório, nas condições em que se apresentavam in situ e após secagem. A diferença entre a massa da amostra húmida e da massa da amostra seca, corresponde à massa de água que o material contém.

O teor de humidade é dado pelo quociente entre a diferença das duas massas referidas anteriormente e a massa da amostra no estado seco, tal como indica a expressão (3.1.):

� =��

��)∗ 100 (3.1.)

em que:

mh – massa da amostra com as características recolhidas in situ (kg)

ms – massa da amostra após secagem em estufa (kg)

mv – massa da cápsula de vidro (kg)

w – teor de humidade em percentagem (%)


19

3.2.2. EQUIPAMENTO EXPERIMENTAL

Para que seja possível proceder à determinação do teor de humidade através do método gravimétrico, é necessário possuir os seguintes equipamentos para a recolha de amostras:

� Berbequim de baixa rotação ou escopro e martelo; � Frascos plásticos com tampa estanque ou saco estanque.

A utilização de um berbequim de baixa rotação (cerca de 300 rpm) serve para evitar o aquecimento excessivo e a consequente secagem do material. Mesmo assim, deve-se evitar furações prolongadas, pois pode-se produzir calor suficiente para provocar a evaporação da água.

Os provetes, depois de recolhidos devem ser guardados em frascos plásticos estanques (ou sacos estanques) até serem ensaiados, afim de não perderem o teor de humidade neles contidos.

Os equipamentos necessários no laboratório para prosseguir com o ensaio são:

� Balança (figura 3.1.) de elevada precisão (não inferior a 1mg); � Estufa ventilada (figura 3.2.) que permita obter temperaturas de cerca de 105ºC; � Cápsula de vidro.

Fig.3.1. – Balança de precisão - LFC


20

Fig.3.2. – Estufa ventilada -LFC

3.2.2.1. Calibração do equipamento

A balança deve ser calibrada antes da sua utilização.

3.2.3. PROCEDIMENTO DE ENSAIO

Com o escopro e martelo retira-se o número de provetes necessários para efectuar o ensaio, estes devem ser mantidos fechados em frascos de plástico estanques até serem ensaiados.

Pesa-se a cápsula de vidro, de seguida coloca-se parte do provete nesta, e pesa-se imediatamente (mh). Leva-se o conjunto à estufa ventilada a uma temperatura de cerca 105ºC até massa constante (ms). A partir destas pesagens, tem-se todos os dados para proceder ao cálculo de teor de humidade no material em estudo através da expressão (3.1.).

É necessário ter cuidado com a temperatura programada na estufa, pois os 105ºC não são adequados para todos os tipos de material. O gesso, por exemplo, deve ser seco na estufa a uma temperatura de cerca de 40ºC [27].

Apresenta-se de seguida uma pequena listagem de normas relacionadas com a técnica explicada anteriormente:

� NP 1042 (1985): Cortiça. Aglomerados puros expandidos em placas. Determinação do teor de humidade.

� NP 606: Cortiça. Granulados de cortiça. Determinação da humidade. � NP 614 (1973). Madeira. Determinação do teor em água. � NP EN 1097-5:2002: Ensaios das propriedades mecânicas e físicas dos agregados - Parte

5: Determinação do teor de humidade por secagem em estufa ventilada. � CEN-EN ISO 12570:2000: Higrothermal performance of building materials and products.

Determination of reference moisture content by drying at elevated temperature.


21

3.2.3.1. Erros de medição

Na recolha de amostras sob forma de pó (berbequim), deve-se ter algum cuidado para evitar uma furação prolongada, que pode levar à evaporação da água contida no material em estudo, e como consequência à alteração do teor de humidade do mesmo. Este processo de recolha tem as seguintes limitações [1]:

� Não é permitido usar este processo em materiais muito duros, como o betão e algumas pedras naturais;

� Velocidade de rotação máxima é de 300r.p.m.; � O diâmetro da broca deve ser pelo menos de 20mm; � O aumento da temperatura da broca não deve exceder 15ºC durante a furação; � A massa seca do provete deve estar no intervalo de 10 a 20g.

Deve-se colocar a balança num ambiente limpo de poeiras, livre e sem correntes de ar para não afectar a leitura.

A evaporação de outras substâncias voláteis presentes no material (por exemplo resina dos pinheiros, no caso da madeira) pode levar a resultados diferentes da realidade.

Segundo a norma CEN/TC 89 N338E [1], a temperatura de secagem em estufa deve ser escolhida conforme o tipo de material, pois temperaturas muito elevadas não levam apenas à evaporação da água livre mas também à da água de ligação.

3.3. CARBONETO DE CÁLCIO


Este método baseia-se no facto da reacção química entre o carboneto de cálcio e a água produzir acetileno em quantidade proporcional ao volume daquele líquido [29].

O carboneto de cálcio (CaC2), que é sensível à humidade e à água, reage com esta, formando acetileno (C2H2) (que é inflamável sob forma líquida), hidróxido de cálcio (Ca(OH)2) e libertando energia (a energia libertada é perceptível pelo aquecimento do recipiente). A reacção química que se processa no interior do recipiente escreve-se da seguinte forma [27,30,31,32]:

*+*, + 2�,/ → *+(/�), + *,�, (3.2.)

A reacção descrita ocorre apenas na superfície da amostra, assim a água deve deslocar-se do interior da amostra para a sua superfície, para poder reagir com o carboneto de cálcio. Devido ao facto de a água ter de percorrer um percurso mais longo até atingir a superfície, o aumento de pressão no interior do recipiente torna-se demorado.


O equipamento experimental vem, geralmente, dentro de um cofre (figura 3.3.) com os seguintes instrumentos:

� Recipiente metálico estanque com manómetro; � Ampolas com carboneto de cálcio;


22

� Ampolas de controlo; � Balança digital ou de mola (no caso da balança de mola é ainda necessário o seu suporte); � Esferas de aço; � Juntas de reserva; � Material para recolha e preparação do provete; � Material de limpeza.

Este equipamento é de fácil utilização, é usado in situ e fornece valores fiáveis.

As esferas de aço têm três funções:

� Iniciam a reacção (destruição das ampolas); � Efeito de esmagamento do material; � Garantem a mistura dos dois materiais sólidos.

Fig.3.3. – Equipamento de ensaio da ROMUS [30]


Para verificar a aptidão do manómetro e da junta, usa-se a ampola de controlo contida no cofre do equipamento. Estas ampolas contêm uma quantidade exacta de água, geralmente, 1 ml [30].

Antes de proceder ao controlo, é necessário certificar-se que o recipiente está limpo e seco, e que a junta não apresenta qualquer dano. Se a junta apresentar algum defeito, deve-se proceder à sua substituição.


23

Começa-se por colocar as esferas de aço dentro do recipiente, com cuidado introduz-se a ampola de água e de seguida, a de carboneto de cálcio. Fecha-se o recipiente, e agita-se o equipamento durante alguns minutos. Após o tempo de reacção, o manómetro deve indicar uma determinada pressão, para uma determinada temperatura, por exemplo 1±0.05 bar (20ºC) [30]. Se o valor indicado no manómetro não estiver dentro do intervalo indicado pelo fornecedor, deve-se substituir a junta e repetir o processo. Se após este controlo o manómetro ainda indica um valor fora do intervalo, considera-se que este está com defeito.


A amostra deve ser recolhida com equipamento adequado (berbequim ou escopro e martelo), a quantidade desta depende do teor de humidade previsto (pode-se medir com aparelhos eléctricos, para obter uma estimativa). Quanto mais húmido o material, mais pequena deve ser a amostra, por exemplo, para 0,5 kg/kg de teor de humidade recolhe-se 1 g, para 0,03 kg/kg recolhe-se 50g [31].

Reduz-se a amostra a pó (partículas com cerca de 2mm de diâmetro) e pesa-se. O material em análise é colocado dentro do recipiente, ao qual se adiciona as esferas de aço. Inclina-se o recipiente e introduz-se com cuidado a ampola de carboneto de cálcio, de modo a não danificar a mesma, por último fecha-se o recipiente. De seguida agita-se com intensidade, as esferas de aço vão destruir as ampolas de vidro e dar início à reacção química entre os elementos. Dentro do recipiente gera-se uma determinada pressão que é possível ler através do manómetro. Para garantir uma boa mistura dos materiais convém agitar o recipiente de 5 em 5 minutos durante aproximadamente um minuto. Após 15 a 20 minutos, antes da leitura final, deve-se anotar o valor do manómetro e agitar o recipiente novamente durante pelo menos 15 segundos, se este não alterar o seu valor é porque a reacção está estabilizada, e consequentemente a pressão é constante.

Em equipamentos modernos, é possível a leitura do teor de humidade directamente através do manómetro, em equipamentos mais antigos, é necessário retirar o valor do teor de humidade de tabelas (figura 3.4.), em função do peso da amostra e da pressão final lida no manómetro, para uma determinada temperatura.

Fig.3.4. – Tabela de conversão para uma temperatura ambiente de 20ºC (kg/kg) [30]

Após o ensaio, é essencial proceder à limpeza do equipamento, pois torna-se mais fácil a limpeza directamente após sua utilização.


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Apresenta-se de seguida uma listagem com possíveis erros de medição:

� O fornecedor deve indicar a classe de precisão do manómetro, através desta é possível conhecer o erro máximo associado ao mesmo;

� Tendo em conta a lei dos gases, a temperatura pode influenciar a pressão; � Erros devido à pesagem, tais como a qualidade deste equipamento e o cuidado do

operador; � Deve-se ter o cuidado de retirar partículas mais grossas da amostra, visto que estas apenas

falsificam os resultados; � É essencial conhecer o material que se está a ensaiar, pois este não deve reagir com o

carboneto de cálcio; � Se o equipamento não estiver perfeitamente limpo, os resultados não são fiáveis devido

aos vestígios contidos no recipiente.

3.4. RESISTÊNCIA ELÉCTRICA


Os aparelhos de medição do teor de humidade baseados na resistência eléctrica contêm dois eléctrodos, que são introduzidos ou colocados em contacto com o material em análise. Através destes faz-se passar uma corrente eléctrica, ou seja, este aparelho mede essencialmente a resistência ao fluxo de corrente eléctrica entre os dois eléctrodos. Sabe-se que a humidade aumenta a condutibilidade eléctrica, logo quanto maior for o teor de humidade menor é a resistência eléctrica do material.

Como a resistência eléctrica dum meio poroso varia com a quantidade de água, é possível estabelecer uma correlação entre as duas grandezas. Sabe-se que a resistência eléctrica de um material é inversamente proporcional ao seu teor de humidade [29].


Existe uma grande variedade de equipamentos experimentais para medir o teor de humidade através da resistência eléctrica. Geralmente, estes aparelhos portáteis são constituídos por um par de eléctrodos (agulhas ou sondas de profundidade) e um visor de afixação de resultados. A corrente eléctrica é, geralmente, contínua (DC) [33].

Em geral, serão necessárias tabelas de conversão, pois na maior parte dos casos este tipo de equipamento vem preparado para um determinado material, geralmente madeira [29,34]. Mas existem aparelhos que contêm uma lista de materiais para os quais é possível medir o teor de humidade, essa lista é geralmente muito limitada.

Estes equipamentos apenas funcionam para uma determinada gama de temperatura, para as quais muitos aparelhos conseguem fazer correcções automáticas dos resultados obtidos, isto é, a temperatura pode ser ajustada directamente no aparelho. No caso de aparelhos que não fazem as correcções é necessário usar tabelas de correcção [34].


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Fig.3.5. – Equipamento baseado na resistência eléctrica - LFC


A maioria dos aparelhos estão calibrados para uma determinada temperatura, para temperaturas diferentes é necessário proceder a conversão dos resultados obtidos. Como já referido anteriormente, estes equipamentos vêm calibrados essencialmente para a madeira. O aparelho vem, em geral, acompanhado por um dispositivo de verificação da calibração.

Para calibrar o equipamento recorre-se ao método de referência, ou seja, ao método gravimétrico. Pesam-se vários provetes de tamanho conhecido, de seguida procede-se à saturação dos mesmos através da imersão em água até massa constante. Ao atingir a saturação pesa-se os provetes e mede-se o teor de humidade com o equipamento. Passa-se agora à secagem em estufa por fases, isto é, pesa-se regularmente os provetes, embrulha-se os mesmos num filme de polietileno, deixa-se estabilizar durante algum tempo e mede-se o teor de humidade com o equipamento, este processo é repetido até ser atingido o estado seco do material. Com os valores obtidos, pode-se correlacionar o teor de humidade calculado através dos resultados do método gravimétrico com os resultados obtidos através da leitura do equipamento.


O procedimento de ensaio é bastante simples, pois é apenas necessário introduzir os eléctrodos no material em estudo. Para eléctrodos apresentados sobre forma de agulhas, são eles próprios a perfurar o elemento em estudo, mas apenas superficialmente. Caso o equipamento esteja equipado com sondas de profundidade, é necessário garantir a furação prévia do elemento em estudo, para permitir a sua introdução.

No caso da medição do teor de humidade em madeira, deve-se medir perpendicularmente à direcção das fibras, isto é, a linha de ligação entre ambos os eléctrodos deve cruzar as fibras. Nesta direcção de medição, ocorrem as menores variações [34].

Apresenta-se na figura 3.6. um exemplo de aplicação deste método a um rodapé de madeira.


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Fig.3.6. – Exemplo de aplicação do equipamento baseado na resistência eléctrica para medição do teor de

humidade em rodapés


Como a resistência eléctrica não depende apenas do teor de humidade, mas também do tipo de material e da presença de sais, o valor obtido através do equipamento é influenciado por esses parâmetros o que leva a resultados errados [29]. Os sais aumentam a condutibilidade eléctrica, ou por outras palavras, os sais diminuem a resistência eléctrica.

A temperatura é um parâmetro que influência bastante a resistência eléctrica. O aumento da temperatura conduz a uma diminuição da resistência eléctrica. A variação em função da temperatura não é constante, cresce com o aumento do teor de humidade do material [34].

Se o aparelho for inadequado para a medição do teor de humidade de um determinado material, ou de uma dada espécie desse material, é natural que os valores obtidos estejam errados. Pelo que é essencial conhecer as características do aparelho, e o tipo de material que este é capaz de analisar. Pois a resistência eléctrica varia em função do tipo de material, para um mesmo teor de humidade.

Um factor importante é o grau de saturação da madeira, acima do ponto de saturação das fibras o equipamento não apresenta valores fiáveis, pois as alterações da resistência eléctrica são muito pequenas para permitir uma medição precisa [34].

Outros factores que podem influenciar os valores são: o gradiente de humidade, tratamentos químicos/ tratamento da superfície, força de aplicação na amostra, tempo de electrificação e os eléctrodos [33,34].

Para evitar leituras erradas, é fundamental manter um bom contacto entre o elemento em estudo e os eléctrodos.

3.5. CONSTANTE DIELÉCTRICA


O aumento do teor de humidade não se caracteriza apenas pelo aumento da condutividade eléctrica, mas também pelo aumento da constante dieléctrica. O princípio de medição baseia-se no facto da


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constante dieléctrica da água apresentar um valor muito superior (ε =80) em relação a materiais em estado seco (ε= 3 a 6). Através desta propriedade é então possível determinar o teor de humidade existente num determinado material. No fundo, é a capacidade de um capacitor (ou condensador) que se mede. Dependendo do tipo de dieléctrico, altera-se a capacidade do condensador, isto é, ao encontrar material com elevado teor de humidade no campo de dispersão, este aponta para uma constante dieléctrica elevada. O teor de humidade é, geralmente, apresentado como percentagem de peso (kg/kg) no aparelho. Este equipamento permite efectuar medições até uma profundidade de 7cm [32].

No fundo a constante dieléctrica é como a resistência eléctrica, são características de materiais, em que os valores se alteram, quando o teor de humidade aumenta. Como o intervalo dos valores é relativamente elevado, consegue-se, através deste método, determinar pequenos teores de humidade [29].


Este aparelho é constituído por eléctrodos que são colocados sobre o material a analisar. O coração deste equipamento é um condensador, pois o que se mede é a capacidade deste. Um microprocessador recebe o sinal e transforma os dados recolhidos de modo a permitir a leitura do teor de humidade.

Aparelhos mais recentes permitem a programação do tipo de material (grupos de material), pois é necessário conhecer a densidade do material para a obtenção de valores credíveis [34].

Fig.3.7. – Equipamento baseado na constante dieléctrica da DOSER [39]


A calibração pode ser executada a partir de uma função própria do aparelho ou através de um software adequado [39].

Um controlo regular e a calibração do equipamento é importante, sugere-se que esse seja efectuado através do método gravimétrico explicado no ponto 3.4.2.1.


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Os eléctrodos são encostados contra o material em análise, para que o aparelho possa emitir ondas de alta-frequência e assim criar um campo eléctrico dentro do material (figura 3.8.). É essencial programar o tipo de material que se irá estudar antes de proceder à medição.

Fig.3.8. – Aplicação do equipamento [40]

Deve-se ter em conta a espessura do material em análise, no caso de espessuras reduzidas (< 3cm) é conveniente colocar uma base, que pode ser uma placa de poliestireno (não se deve em caso algum usar material metálico) ou simplesmente colocar o material no ar . Deve-se ter o cuidado de colocar os eléctrodos a uma distância superior a 1cm do limite (bordo) do material [39].


Apresenta-se de seguida uma listagem com possíveis origens dos erros de medição:

� Um mau contacto entre o aparelho e a superfície do elemento em análise; � A presença de sais no material; � Amostras de espessura reduzida; � Medições junto dos limites do material.

3.6. MICROONDAS


As microondas são ondas electromagnéticas com frequências de 300MHz a 30GHz que conseguem penetrar matérias. O funcionamento destes equipamentos é baseado nas propriedades dieléctricas da água, nomeadamente a constante dieléctrica relativa. Esta é composta por duas partes, a constante dieléctrica real e a parte imaginária. A parte real, é a mesma que possibilita a medição do teor de humidade baseada na constante dieléctrica, enquanto que a parte imaginária corresponde à perda dieléctrica que se caracteriza pela deslocação de fase do movimento das moléculas [46].

Em materiais compostos por moléculas polares, como o caso da água, as moléculas são postas em movimento de rotação (polarização) através dum campo electromagnético alternado à frequência de microondas (geralmente, cerca de 2,45GHz). Este efeito é caracterizado pela constante dieléctrica [49]. Com o aumento da frequência, as moléculas de água não conseguem acompanhar o campo


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electromagnético alternado exterior, devido a forças de ligação internas. Entre o movimento de rotação das moléculas (polarização) e o campo electromagnético induzido gera-se uma deslocação de fase (aquecimento) [46]. A energia necessária para pôr as moléculas em rotação é retirada ao sinal de microondas. A parte de energia absorvida, bem como a deslocação de fase, está ligada à quantidade de moléculas de água presentes no material [41]. No caso da medição por reflexão, mede-se as ondas electromagnéticas induzidas no material, bem como as reflectidas pelo mesmo [26,46].

Assim sendo, no domínio das microondas além da elevada constante dieléctrica da água, ainda se tira partido da perda dieléctrica para determinar o teor de humidade.


O equipamento é constituído por um emissor e um receptor. O receptor pode ser colocado do mesmo lado que o emissor, neste caso trata-se de uma medição por reflexão, ao colocar o receptor do lado oposto do emissor a medição será realizada por transmissão [29] (figura 3.9.). Hoje em dia, existem equipamentos que contêm apenas uma cabeça de medição (figura 3.10.), que integra o emissor e o receptor (medição por reflexão).

Fig.3.9. – Reflexão, absorção, transmissão e dispersão de ondas electromagnéticas [42]

Há aparelhos nos quais é possível trocar a cabeça de medição, ou seja, pode-se utilizar a que melhor se adapta à medição pretendida (em profundidade ou apenas superficial). As profundidades atingidas com este aparelho podem chegar aos 30cm [31].


30

Fig.3.10. – Equipamento baseado no método de microondas (MOIST 200) [43]

Tem-se a possibilidade de registar um grande número de medições num curto espaço de tempo. Com um software adequado, pode-se em posterior analise, criar um gráfico que ilustra a distribuição do teor de humidade através de um elemento (figura 3.11.).

Fig.3.11. – Mapeamento dos valores recolhidos através do equipamento de microondas [43]


O aparelho já está calibrado para grande parte dos materiais de construção corrente. A calibração é realizada para cada material, dependendo da temperatura e da densidade. Esta usa como referência o método gravimétrico (3.4.2.1.) [44].

Para a medição em materiais em que não se conhece a curva de calibração, o equipamento indica um valor adimensional que pode, por exemplo, variar entre 0 e 4000 [44, 45]. Um valor elevado aponta para um teor de humidade mais elevado [46], ou seja, é necessário proceder à calibração do material, como ilustrado na figura 3.12.


31

Fig.3.12. – Curva de calibração para a madeira (kg/kg) [46]


Coloca-se a sonda emissora em contacto com o material, a sonda receptora pode ser colocada do mesmo lado ou do lado oposto tal como explicado anteriormente. No entanto, é necessário ter alguns cuidados tais como:

� A superfície não se deve apresentar muito rugosa, nem com saliências, ou seja, a medição deve ser efectuada numa superfície lisa. Caso tal não seja possível, deverá proceder-se a várias medições na mesma zona e usar um valor médio;

� É fundamental afastar-se dos limites (bordos) do material, pois a onda electromagnética também se dispersa lateralmente;

� O material deve apresentar pelo menos uma espessura igual à profundidade de medição.

Apresenta-se, a título de exemplo de aplicação, a figura 3.13. onde são comparados os valores obtidos pelo método gravimétrico com os obtidos através do método de microondas.


32

Fig.3.13. – Comparação das medições efectuadas com microondas e o método gravimétrico (m3/m3) [27]


Apresenta-se de seguida uma listagem com possíveis origens dos erros de medição:

� Um mau contacto entre o aparelho e a superfície do elemento em análise; � Elemento com espessura reduzida (<1cm); � Este equipamento é sensível às variações das propriedades dos materiais, isto é, variações

na cor, da densidade ou de outros parâmetros podem afectar as medições [50]; � Medições junto dos limites do material.

3.7. TDR


O método TDR (Time Domain Reflectometry) baseia-se na medição do tempo de percurso (t) e da atenuação da amplitude de um impulso electromagnético, transmitido a partir de sondas com comprimento (L) conhecido, para o interior do elemento em análise. Os impulsos electromagnéticos de alta frequência (cerca de 1GHz) criam um campo entre as sondas e consequentemente no interior do material. A energia não dissipada no trajecto é reflectida na extremidade das sondas e regressa ao receptor, mede-se o tempo decorrido entre a emissão do sinal e a recepção da sua reflexão. O tempo de percurso da onda electromagnético ao longo dos condutores paralelos fornece a constante dieléctrica (expressão 3.3.) do material que os separa [51].

ε = (2∗$

,3)., (3.3.)

Em que:

ε – constante dieléctrica do meio

c – velocidade da luz (3,0*108 m/s)


33

t – tempo de percurso da onda electromagnética (s)

L – comprimento da sonda TDR (m)

A partir do conhecimento da constante dieléctrica, já é possível tirar algumas conclusões acerca da humidade presente no elemento, visto que este valor apresenta as características mencionadas em pontos anteriores.

Através de uma fórmula empírica (expressão 3.4. [51], valida para diversos tipos de solos) é possível determinar o teor de humidade volúmico. No geral, esta expressão não é adequado para materiais de construção.

u = −0,053 + 0,029ε − 5,5 ∗ 10�;ε, + 4,3 ∗ 10�=ε> (3.4.)

Onde:

u – teor de humidade ponderal (kg/m3)


O equipamento TDR é constituído pelos seguintes elementos [51]:

� Gerador de impulsos de alta frequência; � Um osciloscópio.

Este equipamento está ligado por meio de um cabo coaxial a uma sonda de comprimento conhecido. Existe a possibilidade de fabrico artesanal das sondas.

Fig.3.14. – Equipamento TDR para medição do teor de humidade da CAMPBELL SCIENTIFIC [52]

O equipamento ilustrado na figura 3.14. gera um impulso electromagnético, que é transmitido através do cabo coaxial à sonda, apresenta e regista as ondas reflectidas para uma análise posterior.

Hoje em dia, existem aparelhos compactos e facilmente transportáveis como é o caso do equipamento ilustrado na figura 3.15., este vem acompanhado dum software que permite a sua programação, calibração e análise dos dados recolhidos.


34

Fig.3.15. – Equipamento TDR para medição do teor de humidade e sondas [55]


A calibração é obtida através do método gravimétrico como explicado no ponto 3.4.2.1.


Procede-se à furação do elemento em estudo até profundidade desejada, e introduz-se as sondas para o interior do elemento, podendo ser feitas medições superficiais. Salienta-se que com este equipamento pode-se medir o teor de humidade em contínuo.

Fig.3.16. – Comparação das medições efectuadas com o TDR e método gravimétrico para o tijolo [56]


35


Este método é bastante preciso visto que os dados são pouco influenciados pela temperatura, tipo de material, pela massa volúmica aparente e pela condutividade eléctrica. No entanto, em meios fortemente salinos o amortecimento do sinal pode ser tal que a determinação do teor de humidade seja impossível. Para minimizar este efeito, pode-se reduzir o comprimento das sondas [57]. Deve-se garantir um bom contacto da sonda com o material dentro da cavidade previamente furada.

3.8. ATENUAÇÃO DE RAIOS GAMA


Os raios gama e raios X são raios de comprimento de ondas curtas, que ao atravessar um material poroso são atenuadas pela massa seca, como também pela água presente no material. Ou seja, o princípio desta técnica consiste em medir a atenuação da radiação emitida, quando um determinado material é colocado entre a fonte radioactiva e o detector. Esta depende da energia dos fotões gama, da composição química do material e da distância entre a fonte radioactiva e o detector. Quanto mais massa contém o material, menos fotões passam, por outras palavras, quanto mais húmido menos fotões passam.

O valor do teor de humidade pode ser obtido com o conhecimento do coeficiente de atenuação da água, a intensidade de radiação do provete seco e a massa volúmica do material seco pelas seguintes fórmulas (3.5.) e (3.6.):

� = −?@(A

A�∗) ∗

&

B � �C� (3.5.)

ou

� =ϴ

D� (3.6.)

em que

I – Intensidade de radiação recebida (contagens/s)

I0* - Intensidade de radiação recebida do provete seco (contagens/s)

d – Espessura do material em estudo (m)

ρw – Massa volúmica da água (kg/m3)

µw – Coeficiente de atenuação da água (m2/kg)

ρ0 – Massa volúmica do material em estudo (kg/m3)

w – Teor de humidade ponderal (kg/kg)

θ – Teor de humidade (m3/m3)

Vários estudos para a determinação do valor do coeficiente de atenuação da água (para uma fonte de Americium 241) apresentam valores ligeiramente abaixo do valor teórico que é de 0,0204 m2/kg. Os


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valores obtidos experimentalmente por vários autores (Nielson, Kumaran/Bomberg, Cid, Vasco Freitas) são praticamente iguais, pelo que se pode optar por usar o valor de 0,0192 m2/kg [14].


O equipamento experimental utilizado para medir o teor de humidade por atenuação de raio gama é constituído por [14]:

� Fonte radioactiva inserida numa protecção com colimador (figura 3.17.b); � Detector inserido numa protecção (figura 3.17.a); � Unidade electrónica; � Estrutura metálica de suporte.

Fig.3.17. – a) Detector e protecção com colimador.

b) Protecção e colimador da fonte radioactiva [14]

A fonte radioactiva do equipamento do LFC é o Americium241, mas existem outras fontes possíveis, tal como o césio. O equipamento pode estar equipado com uma ou mais fontes radioactivas. O número de detectores é igual ao número de fontes [58].

A protecção do detector (cristal de iodeto de sódio) destina-se a reduzir o fundo natural da radiação gama.

As referidas protecções são importantes, pois a fonte radioactiva requer cuidados especiais de segurança, uma vez activada emite constantemente radiação. É portanto fundamental a existência de uma blindagem adequada ao tipo de fonte radioactiva, esta pode ser constituída por diversos materiais, como por exemplo o chumbo.

A unidade electrónica (figura 3.18.) é composta pelos seguintes 7 módulos [14]:

� Alimentação (alta tensão) AT; � Alimentação (baixa tensão) BT; � Voltímetro; � Temporizador; � Contador; � Medidor da taxa de contagem; � Discriminador Disc 02;


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� Visor para a afixação do conteúdo do contador.

Fig.3.18. – Unidade electrónica [14]

O deslocamento horizontal do detector e da fonte radioactiva é conseguido através da estrutura metálica de suporte (figura 3.19.), que permite deslocamentos com uma precisão da ordem de 0,5mm [14].

Os erros de medida inerentes à dispersão das partículas emitidas são minimizados através dum colimador com 5mm de diâmetro, tanto no detector como na fonte radioactiva.

A amostra é colocada sobre uma mesa regulável entre a fonte radioactiva e o detector.

Fig.3.19. – Estrutura metálica de suporte


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A calibração do equipamento consiste na comparação entre a variação da massa dos provetes obtida através da pesagem dos mesmos, e a variação da massa calculada pela integração dos perfis do teor de humidade obtidos pelo método dos raios gama, no mesmo instante de tempo [14].

Uma boa coerência dos resultados indica que o equipamento de atenuação de raios gama pode ser considerado válido para determinação do teor de humidade do material, visto que apresenta valores bastante precisos.


É necessário ligar a unidade electrónica 10 minutos antes de começar o ensaio, para permitir a estabilização do sistema [14].

O provete é colocado entre a fonte radioactiva e o detector, pode-se então dar início às medições pressionando o botão de arranque do temporizador.

O comprimento máximo possível dos provetes é de 0,5m e a distância mínima entre pontos sucessivos de leitura deve ser superior a 5mm dadas as características do colimador [14].

Apresenta-se na figura 3.20. um exemplo de aplicação da técnica descrita.

Fig.3.20. – Perfis hídricos de embebição do betão celular obtidos com uma fonte radioactiva de Americium

[14]


Os erros de medição podem ter origem no coeficiente de atenuação da água, pois tal como explicado no ponto 3.8.1. o valor determinado experimentalmente não é igual ao valor teórico.

Uma incorrecta determinação da espessura do material absorvente pode levar a valores errados, pois a expressão para a determinação do teor de humidade depende desse parâmetro.

Outra fonte de erros é a unidade electrónica, principalmente pela má monocromaticidade da radiação.


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O facto da emissão de fotões na fonte radioactiva ser estatisticamente aleatória, pode levar a uma contagem errada no caso do número de contagens ser baixo, pois para uma precisão mais elevada é necessário um maior número de contagens.

3.9. NMR


O princípio de determinação do teor de humidade através de NMR (Ressonância Magnética Nuclear) baseia-se no momento angular de protões carregados positivamente (Spin) e o momento magnético resultante. A molécula de água é composta por dois átomos de hidrogénio e um átomo de oxigénio. No interior do núcleo de cada hidrogénio existe um protão. Estes protões estão constantemente em movimento de rotação, que os envolve dentro de um pequeno campo magnético. Esse campo intrínseco é orientado aleatoriamente, isto é, não apresenta uma orientação específica. Num campo magnético constante os protões orientam-se a favor (paralelamente ao campo magnético) ou contra a direcção deste. Através da propagação perpendicular ao campo magnético constante, dum impulso electromagnético alternado, com determinada frequência (rádio frequência RF, na faixa dos megahertz), os protões podem absorver energia através da alteração de nível de energia rotacional. A energia absorvida pela amostra depende do número de protões que esta contém e serve como medida para determinação do teor de humidade, desde que o núcleo de hidrogénio ocorra apenas sob forma de água. Esta energia é devolvida no fim do impulso, com isto o núcleo regressa ao nível anterior [27,61].

Para facilitar a compreensão do princípio de medição, apresenta-se a figura 3.21.

Fig.3.21. – Descrição esquemática do princípio físico da NMR [62]

Passa-se então à descrição da figura 3.21.:

a) Visualiza-se os protões com orientação aleatória; b) Aqui é aplicado um campo magnético constante, onde os protões podem atingir dois

possíveis níveis de energia: a direcção paralela ao campo corresponde ao nível mais baixo; c) Induz-se um campo magnético alternado, aqui é absorvida energia; d) A energia absorvida em c) é devolvida.

Para perceber a distribuição dos campos magnéticos através do elemento em estudo apresenta-se a figura 3.22., onde é possível visualizar o campo magnético constante, bem como o alternado.


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Fig.3.22. – Esquema de funcionamento do equipamento portátil NMR [62]


A componente principal deste equipamento é o íman. Contém ainda uma bobina e uma unidade de controlo electrónica. A cabeça de medição está localizada entre os pólos do íman.

Salienta-se que se tem à disposição quer equipamentos para medição em laboratório (figura 3.23.), quer in situ (figura 3.24.). Com este último, apenas se tem acesso a um lado do elemento (OSA- one- sided Access) e é possível medir a uma profundidade entre 5 a 30mm. A intensidade do campo magnético pode ser, a título de exemplo, de 0,23 Tesla, o que significa que a frequência de ressonância do núcleo hidrogénio é de cerca 10MHz [62].

Fig.3.23. – Equipamento NMR de laboratório [64]


41

Fig.3.24. – Equipamento NMR portátil desenvolvido na IZFP [65]


Tal como os outros métodos indirectos, a calibração do equipamento é feita através da correlação dos valores obtidos através deste método com os obtidos por meio do processo de secagem em estufa.

Fig.3.25. – Teor de humidade do betão leve obtido através de NMR; calibração através do método gravimétrico

[65]

Pela observação da figura 3.25. conclui-se que a função de correlação do sinal NMR e o teor de humidade é linear. Na maioria dos casos, a mesma curva de calibração pode ser usada para diferentes materiais, isto é, uma curva de calibração valida para grande parte dos materiais de construção [62].


42


O equipamento portátil é colocado em contacto com a superfície do material em estudo, tal como ilustrado na figura 3.26. à direita.

Fig.3.26. – Medição do perfil do teor de humidade num pilar em betão leve. O diagrama à esquerda ilustra o

resultado da medição no local (linha vermelha), bem como os perfis de humidade (linha preta) e os valores do

teor de humidade integral (linha recta) de laboratório [65]

A figura 3.26. apresenta um exemplo de aplicação da técnica, onde se usou o equipamento portátil com o qual foi possível medir até uma profundidade máxima de 26mm, de seguida foram retiradas amostras para medir com um equipamento NMR de laboratório. Por último, usou-se o método gravimétrico para obter o teor de humidade integral.


Este equipamento mede toda a água contida no material, isto é, também mede a água de ligação [27].

Muitos materiais de construção contêm grandes quantidades de materiais metálicos (ferro, aço, cobalto, etc.), o que pode levar a resultados errados. Logo, deve-se ter cuidado quando se aplica a técnica ao betão armado.

3.10. OUTROS

3.10.1. TERMOGRAFIA

A termografia baseia-se segundo o princípio de que todos os corpos emitem radiação térmica, sendo possível através dum equipamento próprio, visualizar e registar os diversos graus de emissão na faixa do infravermelho.

Os raios infravermelhos correspondem à emissão de energia por parte da matéria para as temperaturas que se encontram geralmente à superfície da Terra. Todos os corpos com temperaturas superiores ao zero absoluto (-273ºC) emitem continuamente energia na região dos infravermelhos, com diferentes intensidades e comprimentos de onda, função da temperatura absoluta e das características da sua superfície [66].


43

Este método possibilita localizar anomalias que se manifestam através da variação da temperatura superficial. Isto de uma forma rápida, à distância (sem contacto) e através de um processo não destrutivo. Ou seja, a termografia não permite determinar o teor de humidade de um material, mas possibilita a sua localização. A presença de humidade provoca uma descida de temperatura à superfície do elemento, isto é, existe uma diferença de temperatura entre a zona seca e húmida do mesmo.

O equipamento capta a energia infravermelha emitida pela superfície do material e converte-a em sinais electrónicos através de um detector de infravermelhos internos do tipo Mercúrio- Cádmio- Telúrio, arrefecido por azoto líquido [66]. Este é composto através dos seguintes elementos:

� Unidade de detecção (figura 3.27.); � Unidade de controlo (figura 3.28.); � Monitor a cores (figura 3.29.); � Acessórios.

Fig.3.27. – Equipamento para termografia (unidade de detecção) - LFC [66]

Fig.3.28. – Equipamento para termografia (unidade de controlo) - LFC [66]


44

Fig.3.29. – Monitor - LFC [66]

Apesar de parecer um método de simples interpretação, este pode conduzir a conclusões erradas, pois o equipamento não distingue, a título de exemplo, entre diferenças de temperaturas devidas a pontes térmicas e devidas à humidade. Se o teor de humidade for baixo pode não ser visível através da termografia. É também fundamental ter alguns cuidados antes e durante a realização do ensaio.

Ilustra-se na figura 3.30. um exemplo de aplicação desta técnica, em que se pretende usar a termografia para visualizar a humidificação pontual de um provete de betão celular autoclavado.

Fig.3.30. – Mancha de água no provete do ensaio detectada visualmente e na imagem térmica [66]

Nota: O equipamento apresentado é o equipamento antigo do LFC, este dispõe hoje de um equipamento mais moderno.

3.10.2. RADIOACTIVIDADE

Este processo de determinação do teor de humidade baseia-se na travagem de neutrões. O equipamento cria através duma fonte radioactiva, neutrões com elevada energia cinética e emite estes para o interior do material. Aqui os inicialmente rápidos neutrões colidem com os átomos do material, assim esses neutrões passam a ser neutrões lentos, pois sofreram uma travagem através da colisão. O efeito de travagem através do embate com átomos de água é bastante acentuada, isto porque estes átomos possuem praticamente a mesma massa que um neutrão. O percurso de travagem é do tipo zig-zag, os neutrões embatem em média 19 vezes [67] com átomos de água até se tornarem neutrões


45

lentos. Estes sofram mudança de direcção, ou seja, deles voltam a sair do material e embatem no equipamento.

Quanto ao equipamento, este é portátil, com um peso de cerca 4kg. Contém uma sonda que cria neutrões rápidos (Americium-241 e Beryllium) e dois detectores de neutrões lentos (tubos de hélio, tubos de contagem). A densidade dos neutrões lentos reflectida é avaliada electronicamente no equipamento, pode ser visualizado um valor adimensional no aparelho. Através deste é possível conhecer o teor de humidade.

Fig.3.31. – Equipamento baseado na radioactividade [67]

O alcance do equipamento depende do teor de humidade. Em materiais praticamente secos pode atingir cerca de 30cm de profundidade, para teores de humidade elevados pode penetrar a uma profundidade de cerca 10cm.

É fundamental saber trabalhar correctamente com este equipamento e conhecer as medidas de segurança a ter em conta, pois está-se a trabalhar com radioactividade.

Este equipamento necessita de calibração periódica.

Fig.3.32. – Equipamento baseado na radioactividade para determinação do teor de humidade: a) transmissão

indirecta; b) transmissão directa [68]


46

O aparelho é colocado sobre a superfície (horizontal) do material em estudo. A fonte emite neutrões quer a partir da superfície, quer a partir do interior do mesmo, estes processos são de transmissão indirecta e transmissão directa, respectivamente. Para o último caso é necessária a prévia furação do material. Como já referido, a intensidade da resposta detectada é proporcional ao teor de humidade.

Apresenta-se na figura 3.33. um exemplo de aplicação numa cobertura plana.

Fig.3.33. – Imagem da cobertura plana à esquerda, mapeamento com identificação das zonas húmidas à direita

[67]

3.10.3. APARELHO BASEADO NA MEDIÇÃO DA VARIAÇÃO DA IMPEDÂNCIA DUM SEMICONDUTOR

Estes aparelhos possibilitam a determinação dos teores de humidade dos materiais a partir da medição da humidade relativa do ar em equilíbrio com esses materiais [29]. Os materiais higroscópios absorvem água contida no ar. A quantidade de água absorvida depende do tipo de material e da humidade relativa do ar. Quando a humidade relativa do ar baixa, o material devolve humidade ao ar (desadsorção) [27].

Este equipamento é constituído por uma cápsula de material permeável ao ar e ao vapor de água. No seu interior existe um semicondutor. A impedância deste varia em função da humidade relativa do ar. Põe-se o aparelho em contacto com o material, após algum tempo a humidade relativa do ar no seu interior fica em equilíbrio com a humidade relativa do ambiente. A partir do conhecimento desta humidade relativa é possível determinar o correspondente teor de humidade do material através da utilização de diagramas que relacionam, para uma dada temperatura, esse teor com as respectivas humidades relativas de equilíbrio [29]. Ou seja, a partir do conhecimento das curvas de adsorção - desadsorção (curva higroscópica) do material em estudo é possível a determinação do seu teor de humidade.

No entanto este método não é aplicável em grande número de materiais de construção, é geralmente usado para a observação de secagem ou humidificação.

Fig.3.34. – Equipamento baseado na variação da impedância dum semicondutor da SCANNTRONIK [

Na figura 3.34. é possível observar a medição da humidade relativa no interior de uma parede para posterior determinação do teor de humidade.

3.11. NOTAS FINAIS

O método gravimétrico além de ser o mais antigo é um dos métodos mais precisos (conhecidos até hoje) para a determinação do teor de humidade em materiais de construção. Como se trata de um ensaio destrutivo, este é posto em prática quando é necessário conhhumidade. No entanto, este método não pode ser executado directamente em obra, apenas se recolhe em obra as amostras e o resto do ensaio processapouco demorado, não permitindmétodo de referência, pois é a partir deste que se procede à calibração de grande parte dos equipamentos comuns usados para a determinação do teor de humidade.

Caso se pretenda valores exactreacção de carboneto de cálcio com água. Este ensaio não é tão preciso como o método gravimétrico, mas permite, no entanto, a obtenção de valores mais precisos do que os obtidos através de méeléctricos simples.

Quanto aos métodos eléctricos simples (resistência eléctrica e constante dieléctrica) estes são aplicados in situ e não- destrutivos ou pouco destrutivos, são de fácil aplicação e rápidos na obtenção de valores. No entanto, esses a erros. Logo, estes métodos são apenas usados para ter uma indicação sobre o teor de humidade, devido à falta de precisão destes.

Com os métodos eléctricos que funcionam com frequêobtenção de valores mais precisos do que os obtidos através dos métodos eléctricos simples.

Valores mais próximos do real também podemNMR. No entanto, estes métodos

O método da radioactividade é um equipamento que pode ajudar no diagnóstico de grandes áreas planas e para controlar a eficiência de medidas de secagem.

Medição do teor de humidade em materiais d

Equipamento baseado na variação da impedância dum semicondutor da SCANNTRONIK [

Na figura 3.34. é possível observar a medição da humidade relativa no interior de uma parede para posterior determinação do teor de humidade.

O método gravimétrico além de ser o mais antigo é um dos métodos mais precisos (conhecidos até hoje) para a determinação do teor de humidade em materiais de construção. Como se trata de um ensaio destrutivo, este é posto em prática quando é necessário conhecer o valor exacto do teor de humidade. No entanto, este método não pode ser executado directamente em obra, apenas se recolhe em obra as amostras e o resto do ensaio processa-se em laboratório, o que faz com que este seja um pouco demorado, não permitindo resultados instantâneos. O método gravimétrico é considerado o método de referência, pois é a partir deste que se procede à calibração de grande parte dos equipamentos comuns usados para a determinação do teor de humidade.

Caso se pretenda valores exactos de uma forma rápida em obra, pode-se usar o método baseado na reacção de carboneto de cálcio com água. Este ensaio não é tão preciso como o método gravimétrico, mas permite, no entanto, a obtenção de valores mais precisos do que os obtidos através de mé

Quanto aos métodos eléctricos simples (resistência eléctrica e constante dieléctrica) estes são destrutivos ou pouco destrutivos, são de fácil aplicação e rápidos na obtenção

valores são influenciados por vários parâmetros, o que conduz facilmente a erros. Logo, estes métodos são apenas usados para ter uma indicação sobre o teor de humidade, devido à falta de precisão destes.

Com os métodos eléctricos que funcionam com frequências superiores a 100MHz é possível a obtenção de valores mais precisos do que os obtidos através dos métodos eléctricos simples.

Valores mais próximos do real também podem ser obtidos através do método de raios gama e pela NMR. No entanto, estes métodos são menos usados devido ao elevado custo do equipamento.

O método da radioactividade é um equipamento que pode ajudar no diagnóstico de grandes áreas planas e para controlar a eficiência de medidas de secagem.


47

Equipamento baseado na variação da impedância dum semicondutor da SCANNTRONIK [70,71]

Na figura 3.34. é possível observar a medição da humidade relativa no interior de uma parede para

O método gravimétrico além de ser o mais antigo é um dos métodos mais precisos (conhecidos até hoje) para a determinação do teor de humidade em materiais de construção. Como se trata de um

ecer o valor exacto do teor de humidade. No entanto, este método não pode ser executado directamente em obra, apenas se recolhe

se em laboratório, o que faz com que este seja um o resultados instantâneos. O método gravimétrico é considerado o

método de referência, pois é a partir deste que se procede à calibração de grande parte dos

se usar o método baseado na reacção de carboneto de cálcio com água. Este ensaio não é tão preciso como o método gravimétrico, mas permite, no entanto, a obtenção de valores mais precisos do que os obtidos através de métodos

Quanto aos métodos eléctricos simples (resistência eléctrica e constante dieléctrica) estes são destrutivos ou pouco destrutivos, são de fácil aplicação e rápidos na obtenção

valores são influenciados por vários parâmetros, o que conduz facilmente a erros. Logo, estes métodos são apenas usados para ter uma indicação sobre o teor de humidade,

ncias superiores a 100MHz é possível a obtenção de valores mais precisos do que os obtidos através dos métodos eléctricos simples.

método de raios gama e pela são menos usados devido ao elevado custo do equipamento.

O método da radioactividade é um equipamento que pode ajudar no diagnóstico de grandes áreas


48

Quanto à termografia, esta é eficaz para a obtenção de informação inicial sobre as anomalias, sendo a sua principal função inspeccionar o elemento construtivo numa fase preliminar do estudo. É então uma ferramenta de diagnóstico para a manutenção e reabilitação, pois permite a detecção de defeitos.


49

4

VANTAGENS E INCONVENIENTES DAS DIFERENTES TÉCNICAS DE

MEDIÇÃO DO TEOR DE HUMIDADE

4.1. INTRODUÇÃO

Após a apresentação das diferentes técnicas de medição, interessa agora conhecer as vantagens e os inconvenientes destas. Convém conhecer as potencialidades e limites dos ensaios e dos seus resultados, para poder escolher mais facilmente e de forma mais fundamentada o que se melhor adapta à situação em estudo e precisão pretendida. Como já referido no capítulo anterior, nem todos os métodos são aplicáveis a qualquer material, o que limita a escolha do ensaio. Assim sendo, opta-se por indicar neste capítulo o material ao qual se pode aplicar os diferentes métodos de ensaio.

4.2. PRINCIPAIS VANTAGENS E INCONVENIENTES

Para facilitar a comparação entre os diversos processos optou-se por realizar um quadro (quadro 4.1.), que está dividido em seis colunas:

� Identificação do método; � Tipo de ensaio (destrutivo ou não); � Custo (referente ao equipamento de ensaio); � O grau de dificuldade da execução; � Outras vantagens; � Outros inconvenientes.


50

Quadro 4.1. – Principais vantagens e inconvenientes dos métodos de ensaio

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Quadro 4.1. – Principais vantagens e inconvenientes dos métodos de ensaio (cont.)

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11


54

No quadro 4.2., apresentam-se os materiais que podem ser analisados através dos diversos métodos.

Quadro 4.2. – Material que pode ser analisado com o método

Ref. Método Material

1 Gravimétrico Qualquer

2 Carboneto de cálcio Adequado para materiais porosos (Betão, gesso, etc.)

3 Resistência eléctrica Satisfatório para madeira, mas pode ser aplicado a

outros materiais de construção (Betão, tijolos,

gesso, etc.)

4 Constante dieléctrica Materiais de construção correntes

5 Microondas Materiais de construção correntes

6 TDR Materiais de construção correntes

7 Raios gama e raios X Materiais de construção correntes

8 NMR Borrachas, polímeros e materiais porosos [65]

9 Termografia Qualquer

10 Radioactividade Qualquer

11 Variação da impedância dum semicondutor

Materiais higroscópios

4.3. SÍNTESE

Resumidamente, as vantagens dos métodos não destrutivos são as seguintes:

� Simplicidade e rapidez, e a consequente economia da aplicação dos métodos; � O próprio facto de serem não destrutivo; � Ensaios realizados in situ.

Os principais inconvenientes destes métodos são:

� Obtenção de valores aproximados; � Facilmente influenciados por inúmeros parâmetros.

O método clássico, método gravimétrico, representa o processo mais importante e mais preciso para a determinação do teor de humidade. Os restantes equipamentos possuem uma ou mais restrições e não são aplicáveis com satisfação a todo o tipo de material.


55

O processo químico apresenta-se particularmente adequado para a medição em obra do teor de humidade com uma boa precisão, apesar de cada ensaio demorar cerca de 30 minutos.

Por outras palavras, as principais vantagens dos métodos destrutivos são:

� Valores exactos; � Aplicável a praticamente todos os materiais de construção.

Os principais inconvenientes destes métodos são:

� O próprio facto de serem destrutivos; � Ensaios mais demorados em comparação com os métodos não-destrutivos.


56


57

5

CATÁLOGO DE FICHAS DE ENSAIO

5.1. INTRODUÇÃO

Num ambiente de trabalho como o da construção civil o nível de formação dos executantes é difícil de assegurar e controlar (sobretudo porque se recorre à subcontratação). Assim sendo, mostrar o que se deve fazer e como, será uma das melhores formas de transmitir o objectivo da tarefa a executar. Pretende-se apresentar fichas de ensaio, que permitem aos interessados perceber rapidamente como se processa o ensaio, que equipamento é necessário e como se procede à avaliação dos resultados.

Resumidamente, as fichas devem representar uma ferramenta de fácil utilização quer em obra, quer em laboratório, as quais permitem ao utilizador familiarizar-se rapidamente com a técnica experimental.

Na elaboração das fichas de ensaio, optou-se por recorrer aos relatórios de ensaios produzidos pelo Laboratório de Física das Construções (LFC), de modo a obter dados e imagens para ilustrar alguns exemplos.

5.2. ORGANIZAÇÃO DAS FICHAS DE ENSAIO

A ficha está organizada de modo a ter no seu topo um espaço para a identificação, neste indica-se o tipo de ensaio a realizar e o número da ficha, esta inclui ainda quatro campos, que representam os seguintes pontos:

� Aplicabilidade; � Equipamento; � Técnica; � Resultados e sua interpretação.

Com este tipo de divisão é possível uma leitura rápida e organizada da ficha de ensaio.

No campo designado por aplicabilidade, indica-se o material que se pode analisar, de onde podem ser retirados os provetes ou onde podem ser executadas as medições (no caso de ensaios in situ). Esta informação é ser acompanhada por umas imagens, ou esquemas relevantes para a compreensão.

Em equipamentos, é possível enumerar os equipamentos necessários para proceder à execução do ensaio. Neste campo há a possibilidade de colocar uma imagem do aparelho.

Quanto ao campo designado por técnica, neste é possível resumir o ensaio, com referência a eventuais normas existentes. Se houver necessidade de calibrar o equipamento, tal será mencionado neste campo.


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Com base nos dados recolhidos é possível preencher o campo resultados e sua interpretação. Explica-se como tratar os valores obtidos, ou seja como chegar ao teor de humidade, bem como representar os mesmos, por exemplo, sob forma de quadro ou gráfico. No fundo deste campo são apresentadas as unidades em que os resultados devem ser expressos.

Elaborou-se um total de 4 fichas de ensaio que estão disponíveis para consulta a seguir.


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MÉTODO GRAVIMÉTRICO

DETERMINAÇÃO DO TEOR DE HUMIDADE – APLICAÇÃO GERAL

APLICABILIDADE

Os provetes são recolhidos in situ com equipamento adequado à situação em estudo. Estes podem ser recolhidos sob forma de pó (requer alguns cuidados), com determinada geometria (imagem) ou sem geometria específica.

Este método tem aplicação universal, ou seja pode ser aplicado a qualquer material e em qualquer superfície acessível.

EQUIPAMENTO

DE RECOLHA: -Berbequim de baixa rotação ou escopro e martelo ou caroteadora -Saco estanque ou frascos plásticos com tampa estanque DE LABORATÓRIO: -Balança de precisão (a) -Estufa ventilada (b) -cápsula de vidro (se necessário)

(a) (b)

TÉCNICA

1) Provetes recolhidos in situ e embalados em sacos estanques para transporte até ao laboratório. 2) Pesagem dos provetes húmidos (mh) e colocação destes na estufa, geralmente a aproximadamente 105ºC. 3) Pesagem periódica até obtenção de massa constante (ms). Norma(s): -NP-614 (1973):Madeiras. Determinação do teor em água. -NP-1042 (1985): Cortiça. Aglomerados puros expandidos em placas. Determinação do teor de humidade. -NP-606: Cortiça. Granulados de cortiça. Determinação da humidade. -CEN-EN ISO 12570:2000: Higrothermal performance of building materials and products. Determination of reference moisture content by drying at elevated temperature. -NP EN 1097-5:2002: Ensaios das propriedades mecânicas e físicas dos agregados – Parte 5:Determinação do teor de humidade por secagem em estufa ventilada.

RESULTADOS E SUA INTERPRETAÇÃO

� =��

�� )∗ 100

w - teor de humidade, expresso em %; ms – massa da amostra após secagem em estufa, expressa em kg; mh - massa da amostra com as características recolhidas in situ, expressa em kg; mv - massa da cápsula de vidro (se necessário), expressa em kg.

PROVETES ms [g] mh [g] w [%]

1 2287,33 2373,88 6,0

Nota: Para ter ideia se o teor de humidade obtido é elevado, é necessário comparar o mesmo com valores de referência do teor de humidade, que podem ser encontrados, entre outros, nos seguintes documentos: -Kumar Kumaran. Heat, Air and Moisture Transfer in Insulated Envelope Parts-Final Report- Volume3. Task3: Material Properties. International Energy Agency, Leuven, 1996. -International Energy Agency. Condensation and Energy. Catalogue of Material Properties. Report Annex XIV, Volume 3. International Energy Agency, Leuven, 1991.

Unidades:

kg/kg

FICHA

001


60

MÉTODO ELÉCTRICO (CONSTANTE DIELÉCTRICA)

ANÁLISE DE HUMIDADE EM MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO CORRENTES

APLICABILIDADE

Este equipamento pode ser usado em paredes, pavimentos e tectos para a verificação da humidade antes do revestimento por pintura, da colocação de papel de parede, localizar zonas húmidas ou verificar o excesso de humidade. Escolhe-se os diversos pontos para a medição, como por exemplo: paredes exteriores e interiores, assim como diversos pontos da laje do tecto do R/chão. As paredes e tectos estudados são ilustradas e enumerados nas figuras seguintes através da sigla Hum-P ou Hum-T, respectivamente.

EQUIPAMENTO

Humidimètre CEBTP MX-HU ou semelhante Este equipamento mede até profundidades de 3 a 5cm, dependendo do tipo de material, pelo que se deve ter alguns cuidados em materiais de espessura reduzida <3cm.

TÉCNICA

Antes de cada medição, calibra-se o equipamento para o ar ambiente de modo que apareça no visor o número 200. O equipamento regista valores da ordem de 185 para argamassas e betões no estado seco. Os valores mais baixos indicam um teor de humidade mais elevado. Basta pôr o aparelho em contacto com a superfície para obter valores, mantendo o aparelho a uma distância> 1cm do limite (bordo) do material. A figura abaixo representa a curva de calibração para o betão.


Local de medição Leitura

1 185

2 120 O local de medição 1 indica que o elemento está “seco”, enquanto que o local 2 indica um teor de humidade elevado. Nota: Para obter o teor de humidade do elemento em análise é necessário recorrer à curva de calibração do material.

FICHA

002


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MÉTODO ELÉCTRICO (CONSTANTE DIELÉCTRICA)

MEDIÇÃO DO TEOR DE HUMIDADE MAPEAMENTO

APLICABILIDADE

Este equipamento pode ser usado para o mapeamento do teor de humidade Apresenta-se, a título de exemplo, um mapeamento de medição dum pavimento de madeira, onde se pretende localizar as zonas com humidade mais elevada.

.

EQUIPAMENTO

Humidimètre CEBTP ou semelhante Este equipamento mede até profundidades de 3 a 5cm, dependendo do tipo de material.

TÉCNICA

Antes de cada medição, calibra-se o equipamento para o ar ambiente de modo que apareça no visor o número 200. O equipamento regista valores da ordem de 185 para argamassas e betões no estado seco. Os valores mais baixos indicam um teor de humidade mais elevado. Basta pôr o aparelho em contacto com a superfície para obter valores, mantendo o aparelho a uma distância> 1cm do limite (bordo) do material. A figura abaixo representa a curva de calibração para o betão.


Através dos valores recolhidos é possível transformar os resultados num gráfico para facilitar a visualização das zonas mais húmidas. Pode-se observar no gráfico as zonas mais húmidas a roxo e azul, e as zonas mais secas a vermelho.

Unidades: kg/kg

FICHA

003


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MÉTODO ELÉCTRICO (RESISTÊNCIA ELÉCTRICA)

MEDIÇÃO DO TEOR DE HUMIDADE EM MADEIRAS

APLICABILIDADE

Esta técnica pode ser aplicada a qualquer tipo de madeira, já aplicada em obra ou peças soltas. Aqui representa-se a medição do teor de humidade num rodapé de madeira. Nota: Este equipamento pode ser aplicado a outros materiais de construção, no entanto, funciona apenas com código de cores. Verde: seco; Amarelo: ligeiro excesso de humidade; Vermelho: humidade excessiva. Não sendo possível obter o teor de humidade do material.

EQUIPAMENTO

Protimeter ou semelhante

Este equipamento vem acompanhado de diversos acessórios.

Intervalo Cor

6 a 15 Verde

17 a 19 Amarelo

≥ 20 Vermelho

TÉCNICA

Para efectuar medidas do teor de humidade basta introduzir os eléctrodos para o interior do elemento em madeira, de forma a garantir um bom contacto. Na madeira deve-se medir perpendicularmente à direcção das fibras, isto é, a linha de ligação entre ambos os eléctrodos deve cruzar as fibras. O equipamento indica o valor do teor de humidade superficial em percentagem (de peso), no caso das madeiras. Nota: É necessário conhecer o tipo de madeira que se está a analisar, pois para a obtenção do teor de humidade “real” deve-se consultar a tabela de calibração que acompanha o aparelho.


Os resultados do rodapé são apresentados abaixo sob forma de esquema, onde também é possível observar os locais de medição. Os valores indicados foram retirados da tabela de conversão em função do tipo de madeira (exemplo: madeira maciça - Faia).

Unidades: kg/kg

FICHA

004


63

6

APLICAÇÃO DAS TÉCNICAS EXPERIMENTAIS

6.1. INTRODUÇÃO

A aplicação de algumas das técnicas experimentais apresentadas no capítulo 3 reveste-se da maior importância e permite a familiarização com a utilização dos equipamentos de ensaio. Neste capítulo recorre-se aos equipamentos de medição do teor de humidade existentes no LFC, nomeadamente:

� Método gravimétrico; � Método baseado na resistência eléctrica (Protimeter); � Método baseado na constante dieléctrica (Humidímetro).

Realizou-se um ensaio simples com provetes de pedra calcária, e posterior análise dos resultados.

6.2. MEDIÇÃO DO TEOR DE HUMIDADE EM PROVETES DE PEDRA CALCÁRIA

6.2.1. CARACTERIZAÇÃO GEOMÉTRICA DOS PROVETES

Para a realização do ensaio foram usados 6 provetes de pedra calcária, com dimensões de aproximadamente 30x30x4cm3. Para a determinação das características físicas dos provetes, procedeu-se à pesagem dos provetes, no estado em que se encontram no laboratório, com recurso a uma balança de precisão. De seguida colocou-se os provetes numa estufa ventilada, a uma temperatura de cerca de 100ºC até massa constante.

Apresenta-se no quadro 6.1. as dimensões dos provetes, salienta-se que estas foram obtidas através dum paquímetro, onde os valores apresentados resultam da média de 3 medições. Bem como a massa no estado natural, a massa do provete seco e a massa volúmica (ρ) calculada.


64

Quadro 6.1. – Caracterização dos provetes ensaiados

Provete Dimensões (mm)

Massa (g)

mnatural* ms

ρ (kg/m3)

1

A=300,67

B=301,98

H=40,58

7927 7923

2152,5

2

A=300,98

B=301,30

H=40,55

8012 8008

2177,7

3

A=300,56

B=301,05

H=40,48

7900 7896

2155,7

4

A=300,97

B=301,03

H=40,63

8037 8033

2182,2

5

A=300,98

B=301,00

H=40,59

7955 7951

2162,2

6

A=298,98

B=301,20

H=40,63

8009 8005

2187,8

*Provetes pesados no estado natural, ou seja no estado em que se encontra no LFC.

Com a massa dos provetes secos e o seu volume foi possível determinar a densidade da pedra calcária em estudo que é em média de 2169,7 kg/m3 (desvio padrão 14,8). Assim sendo, está-se perante uma pedra calcária dura que, geralmente, apresenta uma densidade de 2000 a 2190 kg/m3 [73].

6.2.2. MEDIÇÃO DO TEOR DE HUMIDADE

6.2.2.1. Método gravimétrico

Segundo a norma CEN/TC 89 N338E [1] a massa constante é atingida, se após duas pesagens consecutivas num intervalo de 24h, a alteração da massa determinada nas duas pesagens é inferior a 0,1% da massa total. Pode-se concluir que todos os provetes perderam 4g de água após 24h de secagem, e que foi atingido o estado seco dos provetes visto que a massa destes não sofreu alterações nas medições efectuadas posteriormente. Pode-se concluir ainda, que o teor de humidade natural dos provetes de pedra calcária é em média de w= 0,0005 kg/kg ou u= 1,08 kg/m3.


65

A figura 6.1. ilustra a curva higroscópica de uma pedra calcária, muito parecida com a pedra usada para o estudo, com densidade de 2155 kg/m3.

Fig.6.1. – Curva higroscópica da pedra calcária (kg/m3) [16]

Pela observação da figura 6.1. pode-se concluir que no domínio higroscópico o teor de humidade se mantém praticamente constante e baixo, apresentando características de um material praticamente não higroscópico. No entanto, para uma humidade relativa igual a 1 a pedra calcária apresenta um valor elevado para o teor de humidade (usat).

Após os provetes terem atingido a massa constante e o seu respectivo arrefecimento. Um destes provetes segue para a imersão horizontal, dentro de um recipiente com água, até atingir massa constante. Tem-se o cuidado de manter a face superior do material abaixo da superfície livre da água. Com esta imersão obter-se-ia o teor de humidade de saturação para a pedra calcária em análise.

Fig.6.2. – Imersão do provete de pedra calcária


66

Retira-se o provete da água, limpa-se com um pano limpo e seco, e pesa-se. Quanto aos restantes provetes, estes são colocados em contacto com a água durante um curto espaço de tempo de modo a obter quatro teores de humidade que se situem entre o zero e o teor de humidade de saturação (figura 6.3.)

Fig.6.3. – Teores de humidade em kg/kg

Assim sendo, coloca-se o primeiro provete (provete 2) durante 1 minuto em contacto com a água, depois de decorrido o tempo retira-se o provete da água, procede-se à sua limpeza como explicado anteriormente. Pesa-se o provete. Embrulha-se o mesmo em película aderente para conservar a água no seu interior de modo a permitir que esta se possa uniformizar/distribuir pelo seu todo. Volta-se a repetir com os restantes provetes, aumentando o tempo de contacto com a água de modo a obter-se diferentes teores de humidade.

Fig.6.4. – Provetes embrulhados

A estabilização dos provetes é um processo demorado, enquanto esse estado não for atingido não se pode proceder à medição do teor de humidade através dos equipamentos disponíveis.


67

O provete 6 foi imerso dentro de água a temperatura ambiente até obtenção de massa constante. A pesagem final apontou para uma massa de 8665g, o que significa que o provete saturado contém 660g de água.

Apresenta-se o quadro 6.2. que indica os teores de humidade dos diversos provetes determinados através do método gravimétrico.

Quadro 6.2. – Teores de humidade

Provete ms (g) mh (g) w (kg/kg) u (kg/m3) Θ (m3/ m3)

2 8008 8135 0,0159 34,54 0,0345

3 7896 8105 0,0265 57,06 0,0571

4 8033 8305 0,0339 73,89 0,0739

5 7951 8368 0,0525 113,41 0,1134

6 8005 8665 0,0824 180,38 0,1804

Nota: O provete 1 não foi colocado em contacto com água.

6.2.2.2. Método baseado na resistência eléctrica - PROTIMETER

O funcionamento deste equipamento está baseado na resistência eléctrica, e é principalmente adequado para a medição do teor de humidade em madeira.

Fig.6.5. – Protimeter e acessórios - LFC

Para ligar o aparelho basta retirar a tampa (a figura 6.5. já ilustra o referido aparelho com a tampa retirada). Para iniciar o processo de medição apenas se necessita de introduzir firmemente as agulhas para o interior da madeira ou material de construção. Como se pode observar na figura 6.5. o equipamento contém uns eléctrodos fixos, dependendo do tipo de superfície apresentada pelo material, é possível usar diferentes eléctrodos que são ligados ao aparelho através de uma entrada que este possui. Para medições mais profundas é necessário proceder à prévia furação do elemento, cerca de 6mm de diâmetro, e introduzir as sondas que acompanham o aparelho.

Para verificar a calibração, o equipamento vem acompanhado dum dispositivo “ Protimeter Check” (figura 6.6.). Este deve ser colocado em contacto com os eléctrodos, e o equipamento deve indicar o


68

valor 17 ou 19. Se tal não for o caso, este deve ser devolvido ao fornecedor visto não estar a funcionar correctamente. Assim sendo, antes de proceder às medições foi verificada a calibração do equipamento, o qual indicou o valor 19 que está dentro do intervalo desejado.

Fig.6.6. – Dispositivo para verificação da calibração

Este equipamento está calibrado de maneira a que em conjunto com a tabela de calibração (figura 6.7.), consegue-se obter o teor de humidade existente nos diferentes tipos de madeira listados na referida tabela. Para os restantes materiais de construção, o equipamento funciona com código de cores (quadro 6.3.). O verde indica um material seco, o amarelo indica que o material tem um ligeiro excesso de humidade e o vermelho aponta para uma humidade excessiva.

Fig.6.7. – Tabela de calibração fornecida com o equipamento

Quadro 6.3. – Código de cores

Intervalo Cor

6 a 15 Verde

17 a 19 Amarelo

≥ 20 Vermelho


69

Como o material em estudo é a pedra calcária, apenas se obtém uma indicação qualitativa sobre o teor de humidade presente. Aqui, apesar do equipamento indicar um valor, apenas interessa a cor que está ligada a esse valor.

Para cada provete fez-se dez medições, nomeadamente cinco de cada lado. O quadro 6.4. mostra a média das medições obtidas.

Quadro 6.4. – Resultados obtidos através do Protimeter

Provete Código de cor

1 Verde (9,4)

2 Vermelho (23)

3 Vermelho (23,9)

4 Vermelho (24,1)

5 Vermelho (25,3)

6 Vermelho (26)

Com o objectivo de calibrar o Protimeter para a medição do teor de humidade na pedra calcária, relacionou-se os teores de humidade obtidos através do método gravimétrico com a leitura efectuada no aparelho (figura 6.8.).

Fig.6.8. – Curva de calibração da pedra calcária em kg/kg

A figura 6.8. ilustra a curva de calibração do Protimeter para a pedra calcária, que não apresenta sensibilidade nenhuma, ou seja, é difícil conseguir medir o teor de humidade com alguma precisão em materiais de construção com este equipamento (excepto madeira que apresenta uma curva sensível).

6.2.2.3. Método baseado na constante dieléctrica - HUMIDÍMETRO

O humidímetro disponível no LFC é da CEBTP, nomeadamente, o HUMIDIMÈTRE CEBTP MX-HU (figura 6.9.). Com este equipamento é possível proceder à medição através de simples contacto com a superfície plana, vertical, horizontal ou até inclinada, em paredes, pavimentos ou tectos.

0123456789

0 5 10 15 20 25 30

w (

%)

leitura


70

Este equipamento baseia-se na variação das propriedades dieléctricas dos materiais. Para assegurar um bom contacto com o material em análise, o aparelho dispõe de uma borracha na parte inferior.

As medições podem atingir profundidades entre 3 a 5cm, dependendo da natureza do material.

Este equipamento pode ser usado para verificação da humidade antes do revestimento por pintura, da colocação de papel de parede, da aplicação de um hidrofugo ou para localizar zonas húmidas e verificar o excesso de humidade.

Fig.6.9. – Humidímetro - LFC

Em primeiro lugar o humidímetro deve estar em contacto com o ar, segurando-se com uma mão, a mesma deve estar a pressionar sobre o botão de calibragem enquanto que a outra mão roda o botão lateral esquerdo até aparecer no visor o valor 200. Quando atingido larga-se o botão de calibragem.

Agora basta simplesmente encostar o equipamento à superfície e carregar sobre o botão (o mesmo que se pressionou aquando da calibragem), espera-se pela estabilização do aparelho e procede-se à leitura no visor. Para conhecer a percentagem em volume de água livre contida no material é necessário consultar a curva correspondente ao material (figura 6.10.).


71

Fig.6.10. – Curva de calibração do betão (retirada do manual de instruções do equipamento)

A calibração do equipamento pode ser obtida através do processo descrito no capítulo 3 (ponto 3.5.2.1.).

Efectuou-se cinco medições de cada lado do provete, ou seja, um total de dez. Como o equipamento não dispõe de curva de calibração para a pedra calcária não foi possível determinar o teor de humidade. No entanto, através das medições efectuadas é possível traçar a curva de calibração para a pedra calcária, representada na figura 6.11., que poderá ser usada para futuras medições do teor de humidade da pedra calcária.


72

Fig.6.11. – Curva de calibração da pedra calcária em kg/kg

Na figura 6.11. é possível observar uma curva sensível, isto é, este equipamento permite a determinação do teor de humidade em materiais de construção com alguma precisão.

6.2.3.APRECIAÇÃO DOS RESULTADOS

O método gravimétrico é o método de referência, tal como indicado na norma CEN/TC 89 N338E [5]. Pois sem este não seria possível chegar ao teor de humidade com os restantes métodos aplicados.

Se apenas fosse possível usar os equipamentos apresentados (sem efectuar as medições com o método gravimétrico), a aplicação não teria qualquer sentido, pois a única conclusão possível seria que o material está seco ou húmido, e não se teria qualquer informação quanto ao teor de humidade visto não existir curva de calibração para a pedra calcária.

O Protimeter revelou-se um equipamento com pouca sensibilidade para a determinação do teor de humidade em materiais de construção, apenas serve para indicar se o material está seco ou húmido.

Quanto ao Humidímetro, conclui-se que este é um instrumento adequado para a medição do teor de humidade em materiais de construção. No entanto, é necessário calibrar o equipamento para o material em estudo, tal como aconteceu neste trabalho.

0123456789

155 160 165 170 175 180 185

w(%

)

leitura


73

7

CONCLUSÕES

7.1. CONSIDERAÇÕES FINAIS

Ao concluir este trabalho considera-se que foram atingidos os objectivos fundamentais propostos no seu programa, nomeadamente a caracterização de todas as técnicas de ensaio para determinação do teor de humidade, bem como a avaliação das suas potencialidades e ainda a aplicação dessas técnicas.

Salienta-se que foi um trabalho complexo, com uma forte componente de pesquisa, e com uma pequena componente experimental.

Ao longo da pesquisa efectuada conclui-se que em Portugal existe pouca investigação/ informação sobre a medição do teor de humidade em materiais de construção e as técnicas experimentais existentes para determinação do mesmo. No entanto, tal conhecimento é fundamental para a caracterização do teor de humidade. Além do conhecimento das técnicas de medição, os intervenientes na construção devem estar familiarizados com os diferentes níveis de teor de humidade dos materiais e a má influência no seu desempenho. A existência de um catálogo de valores de referência do teor de humidade para materiais de construção correntes, reveste-se de grande importância para poder caracterizar o teor de humidade que o material deve ter na sua aplicação, e deste modo evitar futuras anomalias. Espera-se que com este trabalho se sensibilize os intervenientes na construção para a importância da humidade na engenharia civil.

As técnicas experimentais para determinação do teor de humidade são investigadas à décadas, sendo o processo mais antigo e preciso o método gravimétrico. Ao longo dos anos foi possível melhorar os equipamentos existentes e investigar novas tecnologias. Os equipamentos mais populares na área da construção são os baseados em processos eléctricos, nomeadamente, o método da resistência eléctrica e da constante dieléctrica. No entanto, estes vêm calibrados para determinados materiais e os resultados são facilmente influenciados por inúmeros parâmetros. Assim sendo, não se está a medir o teor de humidade que realmente está presente no material, mas apenas um valor aproximado, ou seja, apenas se está a receber uma indicação relativa à água presente (seco ou húmido). Contudo, estes métodos são uma preciosa ajuda na escolha/identificação do local de recolha de provetes, para posteriormente serem ensaiados em laboratório.

O estudo experimental, componente fundamental deste trabalho, permitiu a familiarização com os equipamentos de ensaio, o seu manuseamento e a consciencialização para a dificuldade de medição. Pois, para determinar o teor de humidade real que o material contém, foi necessário recorrer ao método gravimétrico, visto que os equipamentos utilizados não estavam calibrados para o material em análise. Assim sendo, o ensaio realizado permitiu calibrar os equipamentos para a pedra calcária utilizada. Concluindo-se que a medição do teor de humidade com equipamentos aparentemente


74

simples, é complexa. Pressupõe-se ainda que muitos utilizadores dos equipamentos de medição do teor de humidade, não sabem utilizar os mesmos de forma correcta.

Este trabalho pode ser sintetizado da seguinte forma:

� Foi referida a importância do teor de humidade em termos de dimensionamento, execução e controlo de qualidade;

� Foram definidos os diversos níveis do teor de humidade; � Criou-se um quadro com valores de referência do teor de humidade; � Salientou-se a importância da simulação numérica; � Apresentaram-se diferentes técnicas de ensaio para a determinação do teor de humidade; � Caracterizaram-se as vantagens e inconvenientes das técnicas experimentais; � Criaram-se fichas de ensaio de fácil interpretação; � Foi medido o teor de humidade da pedra calcária através de métodos diferentes.

Face ao exposto, espera-se que o presente trabalho, seja um contributo para a medição do teor de humidade.

7.2. DESENVOLVIMENTOS FUTUROS

A humidade constitui uma das causas principais das patologias observadas em edifícios. O presente trabalho dá uma contribuição para o conhecimento das técnicas experimentais de determinação do teor de humidade, embora haja um vasto caminho a percorrer, nomeadamente:

� Incentivar os fabricantes de materiais e os investigadores a criarem uma base de dados com os valores de referência dos teores de humidade de materiais de construção;

� Definir protocolos, isto é padronizar os ensaios, ou seja, criar regras que definem como medir, quais as técnicas a usar e como interpretar os resultados;


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Tese Medição Do Teor de Humidade Em Materiais de Construção