Upload
pedro-mussio
View
219
Download
2
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Autora: ELIZIANE JUBANSKI MARTINSPROCEDIMENTO
Citation preview
UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARAN
ELIZIANE JUBANSKI MARTINS
PROCEDIMENTO PARA DOSAGEM DE PASTAS PARA ARGAMASSA AUTO-NIVELANTE
CURITIBA
2009
ELIZIANE JUBANSKI MARTINS
PROCEDIMENTO PARA DOSAGEM DE PASTAS PARA
ARGAMASSA AUTO-NIVELANTE
Dissertao apresentada como requisito parcial
a obteno de grau de Mestre em Engenharia
Civil, Programa de Ps-Graduao em
Construo Civil, setor de Tecnologia,
Universidade Federal do Paran.
Orientadora: Prof. Dr. Marienne do Rocio de Mello Maron da Costa
Co-Orientador: Prof. Dr. Vicente Coney Campiteli
CURITIBA
2009
FICHA CATALOGRFICA
Quando partes diferentes se
renem num todo nico e slido, o que
seria pedra, ferro e argila transforma-se
na escultura de um tempo... Matria se
junta a matria sob a liga tenaz do
homem e todo o conhecimento de sua
poca. Neste instante, o construtor de
SONHOS constri IDEAIS e de ideais o
mundo construdo!!!!"
Autor Desconhecido
Dedico esse trabalho aos meus Pais
Alceu e Eliane, aos meus Irmos
Elizangela e Juninho e ao meu grande
amor Bruno pelo seu Carinho, Dedicao
e Compreenso.
AAGGRRAADDEECCIIMMEENNTTOOSS
Agradeo primeiramente a Deus, por me oferecer sade, persistncia e
serenidade no desenvolvimento desse trabalho e tambm pela proteo divina em
todos os dias da minha vida.
A minha orientadora Dr. Marienne do Rocio de Mello Maron da Costa que
aceitou o desafio da argamassa auto-nivelante j no final da empreitada, porm
sempre mostrando uma competncia e dedicao que poucos possuem. Prof. esse
trabalho estaria longe de ser concludo sem sua contribuio to valiosa, obrigada
por tudo.
Ao meu co-orientador o Prof. Dr. Vicente Coney Campiteli, que tambm
contribuiu de forma significativa ao longo desses dois anos de mestrado, sempre
mostrando amor daquilo que faz. Melhora logo e continua passando esse sbio
conhecimento a ns alunos! Obrigada.
Aos professores Jos Marques Filho, Mauro Lacerda Santos Filho, Adriana de
Paula Lacerda Santos, Kleber Franke Portella e Fernando Crema, Marienne Costa
que ministraram disciplinas de grande importncia para o desenvolvimento este
trabalho.
Ao pessoal do LAME, Betina, Jeferson, Amanda, Marcelo, Aline, Luiz
Fabiano, Cris e demais colegas por ter me recebido de portas abertas para que
meus ensaios fossem desenvolvidos.
Ao pessoal do LACTEC, Alessandra, Douglas, Leandro, Joo Henrique,
tambm por ter me auxiliado na execuo dos ensaios de reologia e caracterizao
dos aditivos, sempre prontos para auxiliar.
Ao pessoal do LAMIR, J. Manoel, Elisiane, Rodrigo, Evelise, que me ajudaram
na execuo dos ensaios de caracterizao do cimento, slica ativa e agregados.
Obrigada pela fora e carinho com que me receberam!
Ao Alecio, bolsista e estagirio que me ajudou na execuo dos ensaios com
o viscosmetro, acompanhou minha trajetria dentro dos laboratrios, dividia sempre
alguns materiais de ensaios comigo, inclusive a prof. em dias muito corridos... Acho
que ganhei um grande parceiro de laboratrio. Valeu rapaz !
A secretria do PPGCC, Ziza, pelo carinho, pacincia e incentivo mostrando-
se sempre pronta para ajudar.
Aos amigos Louise, Carolina Toledo, Carolina Riedel e Polan ) por estarem de
uma certa forma sempre por perto. A vida bem mais feliz com vocs por perto!
Aos colegas de mestrado que foram chegando de mansinho e conquistando
lugares especiais na minha vida, Leticia, Marcia, Sheila, Clara, Csar Daher, Kironi,
Ariovaldo, Luiz, Cris, Rafael, Valmir... e a todos os colegas que de certa forma
estiveram juntos nesses dois anos de estudos... Valeu pessoal!!
Agradeo aos profissionais do SENAI, prof. Marcos Dallarme, Rodrigo, prof.
Jan, prof. David, por terem me acolhido nesse perodo de estudos, conciliando meus
horrios de aula e aos meus queridos alunos por terem sido um grande incentivo na
aquisio dos novos conhecimentos.
A LLMarques, Luiz Geraldo, Lcia e Valria excelentes profissionais e que
tambm me ajudaram em vrias ocasies para que eu conseguisse concluir o
mestrado. Muito Obrigada!
A HOBIMIX, Fernando, Ricardo, Srgio e a todo o pessoal que me recebeu
em Unio da Vitria, por me apresentarem esse novo desafio, oferecendo sempre
todo o apoio quanto a duvidas tcnicas, materiais e equipamentos. Meu grande
respeito e admirao pelo trabalho de vocs! Obrigada pela confiana.
A todo o pessoal da VLB Engenharia, por me auxiliar, em vrios assuntos no
decorrer desse trabalho. Obrigada!
A minha irm caula Elizangela, por ser minha seguidora, protetora,
companheira, cmplice e eterna amiga, mostrando sempre o lado bom de tudo e
como ser alegre em todos os momentos da vida.
Aos meus pais Alceu e Eliane que me ensinaram no s as primeiras
palavras, os primeiros passos, mas tambm as lies de amor, carter, dignidade e
persistncia. Obrigada por muitas vezes abrirem mo dos seus sonhos pelos meus.
Amo vocs.
Ao Bruno, grande amor da minha vida, por deixar meus dias mais alegres,
fazer companhia nas minhas solitrias noites de estudo, sofrer comigo nos
momentos difceis, rir comigo nas conquistas, mostrar o amor, carinho, apoio,
proteo e incentivo no desenvolvimento desse trabalho. Amo voc!
No existe uma frmula para o sucesso. Mas, para o fracasso, h uma infalvel:
tentar agradar a todo mundo". (Herbert Swope)
SSUUMMRRIIOO
LISTA DE ILUSTRAES ___________________________________________ 12LISTA DE TABELAS________________________________________________ 15LISTA DE ABREVIATRAS E SMBOLOS ______________________________ 16RESUMO _________________________________________________________ 17ABSTRACT _______________________________________________________ 181. CAPTULO 1 INTRODUO _____________________________________ 191.1. CONSIDERAES INICIAIS ________________________________________ 191.1.1. APLICAO DA ARGAMASSA AUTO-NIVELANTE_______________________ 211.2. HIPTESES ___________________________________________________ 231.3. OBJETIVOS ___________________________________________________ 231.4. JUSTIFICATIVAS ________________________________________________ 231.4.1. JUSTIFICATIVA TECNOLGICA ____________________________________ 241.4.2. JUSTIFICATIVA ECONMICA______________________________________ 251.4.3. JUSTIFICATIVA AMBIENTAL ______________________________________ 291.5. LIMITAES DA PESQUISA ________________________________________ 311.6. ESTRUTURA DA DISSERTAO _____________________________________ 322. CAPTULO 2 ARGAMASSA AUTO-NIVELANTE_____________________ 332.1. DEFINIO____________________________________________________ 332.2. MATERIAIS EMPREGADOS PARA O ESTUDO DA PASTA VISANDO A ARGAMASSA AUTO-NIVELANTE ___________________________________________________ 362.2.1. SELEO DOS MATERIAIS _______________________________________ 362.2.1.1. Cimento Portland ___________________________________________ 37
2.2.1.2. Aditivo Qumico ____________________________________________ 37
2.2.1.3. Aditivo Superplastificante (SP)_________________________________ 38
2.2.1.4. Aditivo Modificador de Viscosidade (VMA) _______________________ 42
2.2.1.5. Adies Minerais ___________________________________________ 44
2.3. PROPRIEDADES DA PASTA NO ESTADO FRESCO________________________ 472.4. ENSAIOS PARA CARACTERIZAO DA PASTA AUTO-NIVELANTE ____________ 482.4.1. ENSAIOS COM CILINDRO ESPANHOL _______________________________ 492.4.2. ENSAIO COM O VISCOSMETRO ___________________________________ 533. CAPTULO 3 CONCEITOS BSICOS DA REOLOGIA ________________ 55
3.1. CONCEITOS DA REOLOGIA ________________________________________ 553.2. PARMETROS REOLGICOS_______________________________________ 573.2.1. TENSO DE CISALHAMENTO _____________________________________ 573.2.2. DEFORMAO _______________________________________________ 583.2.3. VISCOSIDADE ________________________________________________ 583.3. CLASSIFICAO DO COMPORTAMENTO REOLGICO _____________________ 603.4. IMPORTNCIA DA REOLOGIA NAS ARGAMASSAS AUTO-NIVELANTE__________ 633.5. FATORES QUE INFLUENCIAM O COMPORTAMENTO REOLGICO _____________ 644. CAPTULO 4 PROGRAMA EXPERIMENTAL _______________________ 674.1. CARACTERIZAO DOS MATERIAIS _________________________________ 684.1.1. CIMENTO ___________________________________________________ 694.1.2. SLICA ATIVA ________________________________________________ 714.1.3. ADITIVOS ___________________________________________________ 724.1.3.1. Espectroscopia de Infravermelho_______________________________ 72
4.2. CARACTERIZAO DA PASTA PARA ARGAMASSA AUTO-NIVELANTE_______ 754.2.1. PROCEDIMENTO DE MISTURA ____________________________________ 764.2.2. PROCEDIMENTOS DE EXECUO DO ENSAIO COM O CILINDRO ESPANHOL ____ 774.2.3. ETAPA I: ENSAIOS PRELIMINARES COM A PASTA AUTO-NIVELANTE ________ 814.2.3.1. Parmetro Fixo_____________________________________________ 81
4.2.3.2. Variveis Independentes ou de Controle _________________________ 82
4.2.3.3. Variveis Dependentes ou de Resposta _________________________ 83
4.2.3.4. Entrada de Dados __________________________________________ 83
4.2.4. ETAPA II: ENSAIOS COM A PASTA AUTO-NIVELANTE PROPRIAMENTE DITA____ 854.2.4.1. Parmetro Fixo_____________________________________________ 85
4.2.4.2. Variveis Independentes ou de Controle _________________________ 85
4.2.4.3. Variveis Dependentes ou de Resposta _________________________ 86
4.2.4.4. Entrada de Dados __________________________________________ 86
4.2.5. ETAPA III - ENSAIOS COM O VISCOSMETRO __________________________ 884.2.5.1. Parmetros Fixos ___________________________________________ 90
4.2.5.2. Variveis Independentes ou de Controle _________________________ 90
4.2.5.3. Variveis Dependentes ou de Resposta _________________________ 90
4.2.5.4. Entrada de Dados __________________________________________ 91
5. CAPTULO 5 APRESENTAO DE ANLISE E RESULTADOS________ 925.1. ETAPA I: ENSAIOS PRELIMINARES PARA ANLISE DA PASTA ______________ 925.1.1. COMPORTAMENTO DA MISTURA COM ADITIVO SP 0,5% _________________ 935.1.2. COMPORTAMENTO DA MISTURA COM ADITIVO SP = 0,8%________________ 96
5.2. ETAPA II: ANLISE DO COMPORTAMENTO DA PASTA ____________________ 985.2.1. INFLUNCIA DO TEOR DE ADITIVO PROMOTOR DE VISCOSIDADE (VMA) ____ 1015.2.2. INFLUNCIA DO TEOR DE SLICA ATIVA (SA) ________________________ 1055.2.3. INFLUNCIA DA FORMULAO DA MISTURA NA PASTA IDEAL PARA ARGAMASSA AUTO-NIVELANTE ________________________________________ 1085.3. ETAPA III: ENSAIOS COM O VISCOSMETRO___________________________ 1106. CAPTULO 6 CONSIDERAES FINAIS _________________________ 1166.1. SUGESTES PARA TRABALHOS FUTUROS ___________________________ 118ANEXO 1 RESULTADOS DOS ENSAIOS PRELIMINARES COM O CILINDRO ESPANHOL______________________________________________________ 119ANEXO 2 RESULTADOS DOS ENSAIOS COM O CILINDRO ESPANHOL __ 120ANEXO 3 RESULTADOS DOS ENSAIOS COM VISCOSMETRO _________ 123ANEXO 4 RESULTADOS DOS ENSAIOS COM VISCOSMETRO _________ 126ANEXO 5 RESULTADOS DOS ENSAIOS COM VISCOSMETRO _________ 129REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS ___________________________________ 133
LLIISSTTAA DDEE IILLUUSSTTRRAAEESS
FIGURA 1.1 - Formulao trazida pela empresa HOBIMIX da cidade de Valncia ES ........................................................................... 20
FIGURA 1.2 - Execuo do contrapiso com argamassa auto-nivelante ..... 20 FIGURA 1.3 - Corte de um elemento do subsistema de vedao horizontal
piso ..................................................................................... 22 FIGURA 1.4 - Mtodo Tradicional: Cama de Areia + Argamassa ............... 26 FIGURA 1.5 - Mtodo Tradicional: Cama de Areia + Argamassa +
Argamassa Cola .................................................................... 26 FIGURA 1.6 - Mtodo Tradicional: Argamassa+ Isolamento Trmico ......... 27 FIGURA 1.7 - Mtodo Auto-Nivelante .......................................................... 27 FIGURA 1.8 - Grfico comparativo de custos .............................................. 28 FIGURA 2.1 - Alta fluidez da argamassa auto-nivelante ............................. 34 FIGURA 2.2 - Microestrutura da pasta auto-nivelante ................................. 35 FIGURA 2.3 - Monmero de um policarboxilato ......................................... 40 FIGURA 2.4 - Ao das molculas do aditivo superplastificante SP nas
partculas do cimento ............................................................ 40 FIGURA 2.5 - Floculao entre as partculas do cimento, devido as foras
de Van der Waals (a); Defloculao das partculas do cimento, devida a ao das molculas de aditivo adsorvidas (b) .......................................................................................... 41
FIGURA 2.6 - Ao do aditivo VMA na mistura ........................................... 43 FIGURA 2.7 - Micrografia da Slica Ativa ..................................................... 46 FIGURA 2.8 - Dimenses do Cilindro Espanhol .......................................... 50 FIGURA 2.9 - Diagrama esquemtico do Cilindro Espanhol reproduzido
no Brasil ................................................................................. 51 FIGURA 2.10 - Cilindro Espanhol utilizado nos ensaios com a pasta.
Demonstrao do equipamento (a); A pasta escoando do copo do cilindro espanhol (b) ................................................ 52
FIGURA 2.11 - Modelos de remetros. (a) Remetro BML baseado nos conceito cilindros coaxiais; (b) Remetro BTRHEOM baseado nos conceitos placa/placa ....................................... 53
FIGURA 2.12 - Ensaios com o viscosmetro para a anlise da reologia da pasta. (a) Equipamento utilizado nos ensaios; (b) Componentes do equipamento ............................................. 54
FIGURA 3.1 - Representao esquemtica para definio de viscosidade segundo modelo de Newton .................................................. 59
FIGURA 3.2 - Classificao dos fludos segundo seu comportamento reolgico ................................................................................ 60
LISTA DE ILUSTRAES
FIGURA 3.3 - Comportamento bsico de fluxo Newtonianos e no Newtonianos ......................................................................... 62
FIGURA 3.4 - Reproduo esquemtica indicando o efeito da perturbao causada pela presena de partculas esfricas sobre as linhas de fluxo de um fluxo submetido ao cisalhamento: (a) linhas de fluxo sem perturbao, (b) perturbao causada por uma partcula com pequeno dimetro, (c) perturbao causada por uma partcula com grande dimetro, (d) perturbao causada por um aglomerado de partculas ....... 65
FIGURA 3.5 - Efeito do formato das partculas na viscosidade da mistura . 66 FIGURA 4.1 - Esquema da metodologia empregada na pesquisa .............. 68 FIGURA 4.2 - Equipamento CILAS 1064 Granulometria a Laser ............ 70 FIGURA 4.3 - Curva granulomtrica do cimento CP V ARI RS ................... 70 FIGURA 4.4 - Curva granulomtrica da slica ativa ..................................... 72 FIGURA 4.5 - Resultado do Infravermelho para aditivo promotor de
viscosidade ............................................................................ 74 FIGURA 4.6 - Resultado do Infravermelho para aditivo superplastificante. 74 FIGURA 4.7 - Etapas do estudo de formulaes da pasta .......................... 76 FIGURA 4.8 - Procedimento de mistura para a pasta de cimento ............... 77 FIGURA 4.9 - Equipamento utilizado na mistura da pastas ......................... 78 FIGURA 4.10 - Ensaio com cilindro espanhol. (a) Nomenclatura dos
componentes do cilindro espanhol; (b) Escoamento da pasta atravs do orifcio do copo; (c) Determinao da abertura da pasta com base na mdia de dois dimetros (Dimetro 1 e Dimetro 2) ..................................................... 79
FIGURA 4.11 - Anlise visual da borda da pasta escoada. (a) Pasta com borda desuniforme, (b) Pasta com borda uniforme ............... 80
FIGURA 4.12 - Anlise visual da seqncia da pasta escoada. (a) Pasta sem tendncia segregao, (b) Pasta com tendncia segregao ............................................................................ 80
FIGURA 4.13 - Programao de ensaios com o viscosmetro ...................... 88 FIGURA 4.14 - Ensaios com o viscosmetro para a anlise da reologia da
pasta. (a) Equipamento utilizado nos ensaios; (b) Colocao da pasta na base do viscosmetro; (c) Incio do ensaio; (c) Componentes do equipamento ........................... 89
FIGURA 5.1 - Visualizao das pastas nos ensaios preliminares com o cilindro espanhol. Formulao 1 (a); formulao 5 (b); formulao 8 (c) .................................................................... 95
FIGURA 5.2 - Visualizao das pastas nos ensaios preliminares com o cilindro espanhol. Formulao 10 (a); formulao 14 (b) ..... 97
FIGURA 5.3 - Grfico comparativo entre os trs teores de SP para relao a/ms 0,95 que relaciona espalhamento versus teor de aditivo VMA ........................................................................... 98
FIGURA 5.4 - Grfico comparativo entre os trs teores de SP para relao a/ms 0,67 que relaciona espalhamento versus teor de aditivo VMA ........................................................................... 98
FIGURA 5.5 - Grfico referente ao espalhamento versus VMA. Relao a/ms 0,70 (a); Relao a/ms 0,75 (b); Relao a/ms 0,80 (c); Relao a/ms 0,85 (d) ..................................................... 102
FIGURA 5.6 - Visualizao das pastas aps o escoamento com VMA 0,9%. Formulao 41 (a); formulao 44 (b); formulao 49 (c) .......................................................................................... 104
FIGURA 5.7 - Relao verificada entre o espalhamento versus a/ms. Slica ativa 5% (a); slica ativa 6% (b); slica ativa 7% (c); slica ativa 8% (d) .................................................................. 106
FIGURA 5.8 - Impacto do comportamento das pastas com o aumento da relao a/ms. Formulao 55 (a); formulao 51 (b); formulao 47 (c); formulao 43 (d) .................................... 107
FIGURA 5.9 - Grfico referente aos resultado do viscosmetro quanto a viscosidade versus taxa de cisalhamento e tenso de cisalhamento versus taxa de cisalhamento para uma formulao de SA 5% e a/ms 0,8 .......................................... 111
FIGURA 5.10 - Grfico referente aos resultado do viscosmetro quanto a viscosidade versus taxa de cisalhamento e tenso de cisalhamento versus taxa de cisalhamento. Formulao SA 5% e a/ms 0,75(a); formulao SA 6% e a/ms 0,80 (b);formulao SA 6% e a/ms 0,75 (c); formulao SA 7% e a/ms 0,80 (d); formulao SA 7% e a/ms 0,75 (e); formulao SA 8% e a/ms 0,80 (f); formulao SA 8% e a/ms 0,75 (g) ......................................................................... 114
LLIISSTTAA DDEE TTAABBEELLAASS
TABELA 1.1 - Comparativo de custos ........................................................ 28 TABELA 4.1 - Composio qumica do cimento CPV- ARI-RS da
VOTORAN ........................................................................... 69 TABELA 4.2 - Composio fsica do cimento CPV-ARI-RS da VOTORAN 69 TABELA 4.3 - Composio qumica da slica ativa SILMIX da Camargo
Corra Cimentos S/A .......................................................... 71 TABELA 4.4 - Caracterizao dos aditivos SP e VMA .............................. 75 TABELA 4.5 - Resumo das variveis independentes utilizadas na etapa I 83 TABELA 4.6 - Dados de entrada para a etapa I ......................................... 84 TABELA 4.7 - Resumo das variveis independentes utilizadas na etapa
II .......................................................................................... 86 TABELA 4.8 - Dados de entrada utilizados para a etapa II ....................... 87 TABELA 4.9 - Resumo das variveis independentes utilizadas no ensaio
do viscosmetro ................................................................... 91 TABELA 5.1 - Resultados numricos e anlise visual para 0,5% de
aditivo SP ............................................................................ 94 TABELA 5.2 - Resultados numricos e anlise visual para 0,8% do
aditivo SP ............................................................................ 96 TABELA 5.3 - Resultados do espalhamento e da anlise visual das
pastas formuladas na etapa II da pesquisa ......................... 100 TABELA 5.4 - Resultados do espalhamento e da anlise visual das
pastas formuladas na etapa II da pesquisa ......................... 109
LISTA DE TABELAS
LLIISSTTAA DDEE AABBRREEVVIIAATTUURRAASS EE SSMMBBOOLLOOSS
AAN Argamassa auto-nivelante
CAA Concreto auto-adensvel
EFNARC European Federation of National Trade Associations Representing
Producers and Institute Applicators of Specialist Building Product
AS Slica Ativa
SP Superplastificante
VMA Modificador de Viscosidade
Tenso de cisalhamento
Taxa de cisalhamento
Viscosidade
U Borda Uniforme
D Borda Desuniforme
SS Sem segregao
CS Com segregao
D Dimetro
a/c Relao gua/cimento
a/ms Relao gua/materiais secos
LISTA DE ABREVIATRAS E SMBOLOS
RREESSUUMMOO
MARTINS, E. J. Procedimentos para a formulao de pastas para argamassa auto-nivelante. 2009. Dissertao (Mestrado em Engenharia Civil) Programa de Ps-Graduao em Construo Civil, UFPR, Curitiba.
A argamassa auto-nivelante um material pouco conhecido no Brasil, sua
principal meta preencher espaos vazios e se auto-adensar apenas sob o efeito da gravidade e de sua prpria capacidade de fluxo, sem segregao e com nivelamento. O presente trabalho prope procedimentos de dosagem de pastas cimentcias auto-nivelante, que futuramente serviro de base para estudos com a argamassa auto-nivelante. A aplicao dessa argamassa voltada ao contrapiso, que geralmente no apresenta uma qualidade esperada.
Os ensaios realizados com a pasta no puderam ser os mesmos realizados para pastas convencionais, j que a alta fluidez do material no permite a utilizao de equipamentos convencionais, por isso foi utilizado nessa pesquisa um equipamento novo vindo da Europa chamado de Cilindro Espanhol que foi adaptado para a realizao dos ensaios com pastas para argamassa auto-nivelante. J a anlise reolgica dessa pasta foi caracterizada pelo viscosmetro, que analisou a viscosidade de algumas formulaes, resultando em curvas de viscosidade e tenso de cisalhamento.
Os materiais utilizados nos ensaios da pasta foram o cimento CP-V ARI RS, adio de slica ativa, aditivo superplastificante (SP) e aditivo promotor de viscosidade (VMA). O programa experimental foi desenvolvido a partir de um estudo procedente da cidade de Valncia (ES), onde a argamassa auto-nivelante j comercializada e os procedimentos de dosagens e ensaios com esse novo material j so conhecidos. Com alguns parmetros fornecidos a partir desses estudos em Valncia, pde ser desenvolvido um procedimento para dosagem de pastas cimentcia para a utilizao em argamassa auto-nivelante. As pastas foram avaliadas no estado fresco por esse novo procedimento e selecionadas as formulaes que resultaram simultaneamente em maior fluidez e resistncia segregao.
Foi observado que o procedimento utilizado na composio das pastas foi satisfatrio, j que as formulaes empregadas mostraram eficcia e com comportamento coerente entre os constituintes da mistura. O Cilindro Espanhol mostrou-se uma ferramenta adequada na confeco das pastas para argamassas auto-nivelante e contribuiu para diferenciar o comportamento das pastas com diferentes formulaes.
Palavras-chave: Argamassa auto-nivelante, pasta cimentcia, reologia.
RESUMO
AABBSSTTRRAACCTT
MARTINS, E. J. Procedure for pastes formularization for self-leveling mortars. 2009. M. Sc. Dissertation (Civil Engineering Masters) Civil Construction Post-Graduation Program, UFPR, Curitiba, Brazil.
The self-leveling mortar is still a little-know material in Brazil and its proposal is to fill gaps and to get self-compacted only considering the effect of gravity and its own flow capability, with no segregation and with satisfactory leveling. The present work considers a study on procedures and formularizations regarding cimenticious paste that will be destined to self-leveling paste used on concrete screeded floors.
The performed laboratory assays with the paste could not be the same as the one performed to regular pastes, once the high fluidity of this material does not allow the use of conventional equipment. Thus, a new European equipment called Spanish Cilinder was adopted to be used on the paste for self-leveling mortars assays. The rheological analysis of the paste was characterized by the viscosimeter, which resulted on viscosity curves and shear stresses.
The materials used on the paste laboratory assay were CP-V ARI RS cement, active silica addition, superplasticizer additive (SP) and viscosity modifier additive (VMA). The experimental program was developed from a study made at the city of Valencia, Spanish, where the self-leveling mortar is already commercialized and the knowledge regarding its procedures and assays is already dominated. Considering some parameters taken from this study, a procedure for cimenticious pastes formularization for self-leveling mortars could be developed. The pastes were evaluated still fresh considering this new procedure and the formularization which resulted simultaneously on higher fluidity and segregation resistance were selected.
It could be observed that the procedure used at the pastes composition was satisfactory, once the applied formularization showed effectiveness and coherence of behavior between the constituents of the mixture. The Spanish Cilinder was considered as being an adequate tool for the production process of pastes for self-leveling mortars and contributed to distinguish behaviors of paste with different formularizations.
Keywords: Self-leveling mortar, cimenticious paste, rheolog
ABSTRACT
19
CAPTULO 1
INTRODUO
11..11.. CCOONNSSIIDDEERRAAEESS IINNIICCIIAAIISS
A argamassa auto-nivelante, tambm conhecida como auto-adensvel, ou
at mesmo auto-escoante, um material relativamente novo no Brasil, e que
comeou a ser estudada por empresas de construo civil e pesquisadores no incio
de 2008. Na Europa esse material j foi patenteado por uma empresa potiguar de
investimentos imobilirios, que em parcerias com construtoras locais j est
empregando o produto em vrios empreendimentos.
A principal caracterstica da argamassa auto-nivelante possuir uma
elevada fluidez, em comparao as argamassas convencionais. A aplicao desse
novo tipo de material executada com a ajuda de uma mangueira que espalha a
argamassa em formas, moldes ou em lonas plsticas, sem a necessidade de uma
energia de espalhamento. Outras questes relevantes com relao a aplicao da
argamassa auto-nivelante, so: a diminuio de mo de obra e do tempo para a
aplicao dessa argamassa, j que ela praticamente espalha-se em decorrncia de
seu peso prprio.
Estudos realizados na cidade de Valncia na Espanha serviram como
modelo para o incio das pesquisas com argamassas auto-nivelantes. A empresa
brasileira HOBIMIX visitou as instalaes de empresas na Espanha e trouxe
modelos de formulaes e equipamentos utilizados naquela regio para o
desenvolvimento de argamassa auto-nivelante com os materiais especficos
existentes no Brasil.
A Figura 1.1 mostra uma das dosagens trazidas da Espanha na forma de
rascunho e afirma a importncia do conhecimento dos materiais empregados para
se chegar a um mesmo objetivo, nesse caso a argamassa auto-nivelante. A
1. CAPTULO 1 INTRODUO
20
diferena desses tipos de materiais empregados na Europa e os existentes no Brasil
foi o grande desafio desse estudo e motivao para o incio dessa pesquisa.
Figura 1.1 Formulao trazida pela empresa HOBIMIX da cidade de Valncia ES
Fonte: HOBIMIX (2008)
J Figura 1.2 mostra a argamassa auto-nivelante sendo aplicado no
contrapiso de uma edificao na cidade de Valncia-ES. Essas imagens foram
cedidas pela empresa HOBIMIX em uma das visitas feitas empresas que j
utilizam a argamassa auto-nivelante em suas construes.
Figura 1.2 Execuo do contrapiso com argamassa auto-nivelante
Fonte: HOBIMIX (2008)
21
A proposta da argamassa auto-nivelante de permitir uma moldagem
adequada, isenta de defeitos oriundos da falha de aplicao ou de tcnica
inadequada de moldagem, sem uma grande exigncia na qualificao do operrio.
Com relao aos materiais, a argamassa auto-nivelante no requer nenhum
tipo de material especial, porm, os materiais devem possuir caractersticas
especficas e teores na mistura que proporcionem a fluidez adequada sem haver
segregao da mesma. J os equipamentos e procedimentos de dosagens ainda
no foram normatizados, por esse motivo exigem estudos mais detalhados.
Por se tratar de um tema ainda pouco conhecido nas reas tcnica e
acadmica, esse trabalho visa auxiliar no avano dos estudos com argamassa auto-
nivelante, atravs de proposio de procedimentos para a formulao de pastas
para o desenvolvimento desta argamassa.
O estudo com a argamassa no o escopo deste trabalho, j que para esse
estudo necessitaria de um tempo maior de pesquisa, o estudo preliminar com o
procedimento de dosagem de pastas para a argamassa auto-nivelante, j pode ser
considerada de grande importncia ao meio cientfico.
1.1.1. Aplicao da Argamassa Auto-Nivelante
A construo civil um setor que abrange diversas atividades podendo ser
exemplificado pela execuo de projetos at as tarefas rotineiras do canteiro de
obras (execuo de estruturas, alvenaria, revestimentos, etc.). Porm no so todas
as atividades executadas que recebem ateno merecida em sua execuo e esse
o caso do subsistema piso onde est incluso o contrapiso.
Encarada como uma atividade secundria, no contemplada com um
projeto especfico, sendo executada por operrios que na maioria das vezes no
possuem conhecimento tcnico suficiente para analisar as variveis que influenciam
diretamente no processo de produo e execuo do contrapiso (BARROS e
SABBATINI, 1991).
Segundo BARROS e SABBATINI (1991), os resultados que se obtm a partir
de procedimentos sem um mtodo padronizado e adequado, causam grandes
problemas como:
22
Custo elevado pela m escolha no tipo de material utilizado e
formulaes adequadas;
Espessuras variveis do contrapiso;
Falta de qualidade no produto final;
Falta de padronizao na confeco do contrapiso.
A Figura 1.3 detalha o subsistema piso, demonstrando todas as camadas
que o constitui. O contrapiso uma dessas camadas que ter a finalidade de
regularizar a base para a fixao do revestimento (nivelamento), vedao,
estanqueidade, isolamento termo-acstico, permite embutimento de instalaes,
entre outras. Por esse motivo a execuo do contrapiso deveria ser cuidadosamente
planejada, j que essa camada servir de base para os acabamentos finais nas
edificaes.
A argamassa auto-nivelante contribui na execuo do contrapiso por
ser um material com caractersticas especficas que garante a total horizontalidade
do contrapiso.
Figura 1.3 - Corte de um elemento do subsistema de vedao horizontal - piso Fonte: BARROS e SABBATINI (1991)
23
11..22.. HHIIPPTTEESSEESS
Esse trabalho visa responder a seguinte questo: O procedimento adotado
para a anlise da pasta auto-nivelante, com os materiais especficos, apropriado
para o incio dos estudos com a argamassa auto-nivelante?
O equipamento utilizado para testar a pasta auto-nivelante adequado e
eficiente na anlise de suas caractersticas no estado fresco?
Parte-se da hiptese de que aps uma formulao adequada de
constituintes, ensaiada em um equipamento prprio de caracterizao de materiais
auto-adensveis, seja possvel obter a pasta auto-nivelante que servir de base para
os estudos posteriores com a argamassa auto-nivelante.
11..33.. OOBBJJEETTIIVVOOSS
O presente trabalho tem como objetivo definir um procedimento de dosagem
de pastas para argamassa auto-nivelante, no que diz respeito indicaes dos tipos
e quantidades dos constituintes da mistura a partir de avaliaes laboratoriais de
desempenho no estado fresco.
A anlise da eficincia de outro tipo de equipamento tambm ser avaliada,
j que a argamassa auto-nivelante apresenta uma consistncia bastante fluida no
estado fresco. Os mtodos tradicionais para medir tais propriedades (Cone de
Abrams, Squeeze Flow, Mesa de Consistncia, Dropping Ball, etc.) no so
indicados trata-se da pasta e argamassa auto-nivelante obrigando a substituio
desses ensaios por outros ajustados pasta auto-nivelante.
11..44.. JJUUSSTTIIFFIICCAATTIIVVAASS
A argamassa auto-nivelante representa uma evoluo dentro do universo
das argamassas, capaz de proporcionar construo civil benefcios tecnolgicos,
econmicos e ambientais. Esses benefcios sero justificados nos itens a seguir.
24
1.4.1. Justificativa Tecnolgica
A argamassa auto-nivelante que foi introduzida na dcada de 80 na Europa,
e ainda pouco difundida no Brasil, vem sendo motivo de estudos e pesquisas com
relao ao seu comportamento, conceito, materiais, propriedades entre outros.
Segundo NAKAKURA (1997) o estudo das argamassas em geral vem
crescendo consideravelmente de uns anos para c, sendo que j existem estudos
realizados junto ao Sindicato Nacional dos Produtos base de cimento
(SINAPROCIM, 2001), que constatou a diviso das indstrias de argamassas em
dois seguimentos. O primeiro seguimento refere-se a indstrias de pequeno a mdio
porte produzindo argamassas colantes e argamassas de rejuntamento. J o
segundo seguimento refere-se s argamassas de assentamento, revestimento e
contrapiso.
Uma das principais vantagens que a argamassa auto-nivelante apresenta
a capacidade de se mover no interior de frmas, ou em uma determinada rea por
ao do seu peso prprio, ou seja, sem a necessidade de aplicao de foras
externas para o seu adensamento. Em conseqncia disso, o preenchimento de
todos os espaos so executados de modo uniforme, fazendo com que a estrutura
apresente-se com um grau de homogeneidade bastante alta, conseqentemente
sem segregao e/ou exsudao.
Segundo NAKAKURA (1997) e TUTIKIAN et. al. (2008), abaixo esto
relacionadas outras vantagens da argamassa auto-nivelante:
A espessura do piso/contrapiso pode ser reduzida a apenas 5,0 mm a
10 mm, o que significa uma tima reduo no peso prprio e no
consumo de cimento.
A tendncia fissurao tambm reduzida praticamente a zero,
com o acrscimo de aditivos qumicos retentores de gua e fibras
orgnicas.
As ondulaes ficam restringidas apenas s que podem ocorrer na
superfcie de um lquido viscoso e, pela ao da gravidade sobre um
lquido a horizontalidade e a reduo significativa de patologias ficam
plenamente garantidas.
25
Na questo de produtividade a argamassa auto-nivelante tambm tm
vantagem sobre a argamassa convencional, j que o material
considerado fluido e sua aplicao consiste em literalmente
esguichar esse material sobre o substrato ou a lona plstica sem a
necessidade de desempenar e ainda garantindo a total
horizontalidade do contrapiso.
O tempo para a execuo do piso/contrapiso tambm tem uma
reduo significativa e pode decorrer a um ritmo de 50 a 100m2.h-1
por homem.
Torna o local de trabalho mais seguro, j que h uma diminuio
considervel no nmero de trabalhadores.
A cura da argamassa auto-nivelante extremamente rpida, causada
pelo tipo de cimento (CP V ARI-RS) e a combinao de aditivos e
adies, sendo que aps decorridos 2 a 3 horas da sua aplicao j
possvel pisar em sua superfcie.
A textura tambm extremamente fina, j que a argamassa auto-
nivelante contm uma grande quantidade de agregados com
dimenses mxima caracterstica inferior a 0,60mm, inserida numa
matriz rica em cimento, dispensando at alguns tipos de selantes
adicionais.
Existe um elevado ganho ecolgico, j que se utilizam alguns tipos de
resduos industriais em sua composio como as adies: slica ativa,
cinza volante, escria de alto forno, cinza de casca de arroz, entre
outras.
1.4.2. Justificativa Econmica
Segundo ORTEGA (2003), o estudo sobre a argamassa auto-nivelante teve
seu incio na dcada de 70, porm somente em 1999 algumas empresas
Espanholas comearam a testar materiais e mtodos para a confeco desse novo
material.
Aps a percepo sobre a inovao tecnolgica proposta pela argamassa auto-
nivelante comearam a serem desenvolvidos paralelamente aos estudos de
26
laboratrio, estudos econmicos e de mercado, que consistiam em algumas visitas
em obras para eleger os mtodos mais utilizados nas obras chamados de Mtodos
Tradicionais, demonstrados nas Figuras 1.4, 1.5 e 1.6 para que se conseguisse um
comparativo ao novo Mtodo Auto-Nivelante, demonstrado pela Figura 1.7
(ORTEGA, 2003).
Figura 1.4 Mtodo Tradicional: Cama de Areia + Argamassa
Fonte: ORTEGA (2003)
Figura 1.5 Mtodo Tradicional: Cama de Areia + Argamassa + Argamassa Cola
Fonte: ORTEGA (2003)
Argamassa
Cama de areia
Argamassa Cola
Forma
Forma Cama de areia
Argamassa
27
Figura 1.6 Mtodo Tradicional: Argamassa+ Isolamento Trmico
Fonte: ORTEGA (2003)
Figura 1.7 Mtodo Auto-Nivelante
Fonte: ORTEGA (2003)
A Figura 1.4 refere-se ao mtodo tradicional mais simples quando se
utiliza somente a argamassa no subsistema piso, j a Figura 1.5 mostra a utilizao
da argamassa para um8a provvel colocao de cermica, e por fim a Figura 1.6
refere-se a utilizao de um revestimento de madeira sobre a argamassa em
questo. Esses mtodos foram selecionados para que se fizesse uma mdia dos
dados obtidos, fazendo com que a estatstica da anlise econmica fosse a mais
real possvel.
A partir da mdia dos resultados comparativos entre os trs mtodos
tradicionais, foi possvel a comparao entre o mtodo tradicional e o mtodo com a
argamassa auto-nivelante. Esses resultados podem ser visualizados na Tabela 1.1 e
na Figura 1.8.
Revestimento de madeira
Isolamento
Argamassa
Lona Plstica
Argamassa Cola
Argamassa
Forma
Forma
28
Tabela 1.1 Comparativo de custos
CUSTOS (R$/m) DESCRIO MDIA DOS
TRS MTODOS
AUTO-NIVELANTE
Mo de Obra 16,13 3,00 Argamassa 6,12 16,57
Argamassa Cola 0,39 1,16 Cama de Areia 0,74 0,48
Junta Perimetral 0,39 1,46 Gabaritos 1,78 0,53
Custos Indiretos 2,85 1,87 TOTAL 28,39 25,07
Fonte: ORTEGA (2003)
ORTEGA (2003) demonstra com esse estudo a eficincia da argamassa
auto-nivelante em relao a argamassas tradicionais com relao a custos,
indicando que o estudo com a argamassa auto-nivelante vivel.
A diminuio de imperfeies no piso, rapidez na execuo tambm so
fatores positivos na escolha por uma argamassa auto-nivelante e comprovados
nesse estudo de ORTEGA (2003).
Figura 1.8 Grfico comparativo de custos
Fonte: ORTEGA (2003)
29
1.4.3. Justificativa Ambiental
Segundo METHA (2008) a escolha de um material para a construo civil
deve atender ao qudruplo enfoque iniciadas pela letra E: Engenharia, Economia,
Energia e Ecologia.
A busca do processo produtivo sustentvel, que significa a preservao dos
recursos naturais e do meio ambiente, o gerenciamento da energia, do lixo e do
transporte, continua sendo uma preocupao no meio tcnico, visto que, esto
sendo muitos os investimentos em novas tecnologias para a reduo dos impactos
ambientais.
A fabricao do cimento responsvel pela maior parte da produo de
dixido de carbono ou gs carbnico (CO2) emitido na atmosfera, sendo que nos
ltimos 200 anos, a concentrao desse gs na atmosfera foi responsvel pelas
alteraes climticas como o aumento da temperatura mdia do ar e dos oceanos
que causaram degelo das calotas polares, elevao do nvel dos oceanos, entre
outros.
A relao que se estabelece na fabricao do cimento que a cada tonelada
de clnquer produzido, corresponde a aproximadamente uma tonelada de gs
carbnico emitido na atmosfera. A moagem do clnquer juntamente com as adies
minerais resulta em um produto composto com mistura homogeneizada do cimento
Portland. Ao se produzir em mdia 1,6 bilhes de toneladas/ano de cimento em todo
o planeta, 7% desse material so transformados em dixido de carbono que
lanado na atmosfera (HAWKEN, et. al, 1999).
Alm da produo do gs carbnico, nocivo ao meio ambiente, fatores como
a demanda de matrias-primas no renovveis como a argila e o calcrio, e a
energia para a produo e moagem do clnquer, tambm so fatores relevantes
quando se trata de impacto ambiental.
Uma das solues para a diminuio da produo de cimento o uso do
cimento composto com adies minerais como, por exemplo, cinzas volantes,
pozolanas naturais, slica ativa, cinzas de casca de arroz entre outros, sendo que o
uso dessas adies em argamassas e concretos tm se intensificado nas ultimas
dcadas.
30
A utilizao desses materiais alternativos em substituio ao cimento se
torna cada vez mais comum diante do custo de produo do cimento, j que o
emprego desses materiais combinados tambm auxilia na questo da durabilidade e
desempenho de argamassas e concretos (NEVILLE, 1997).
A crescente demanda pelo uso desses resduos e subprodutos torna os
estudos de suas aplicaes uma necessidade que contribui no s com o
surgimento de um benefcio ecolgico mais tambm econmico e social (TASHIMA
et. al, 2004).
Neste trabalho o estudo da formulao da pasta prev a substituio de uma
parcela do cimento pela slica ativa, pois alm de ser um subproduto da indstria
metalrgica de ligas de ferro-silcio metlico, tem caractersticas especficas para a
confeco da argamassa auto-nivelante, como por exemplo, suas partculas com
grande rea superficial e um aumento na durabilidade do subsistema contrapiso.
Outro benefcio da argamassa auto-nivelante com relao possibilidade de
reduo da espessura do contrapiso, conseqentemente reduo da quantidade de
pasta do sistema (economia de cimento), que passar de 8,0 mm a 15 mm
aproximadamente (Classe de Trnsito Leve), para 5,0 mm a 10 mm com os
benefcios da argamassa auto-nivelante.
Um comparativo pesquisado por BARROS (1991) demonstra uma grande
economia no consumo de cimento, somente com uma diminuio de 2,0 cm na
espessura de contrapiso. Essa pesquisa foi executada no universo da construo de
edifcios residenciais em So Paulo no ano de 1990 e demonstra um consumo de
cimento anual de aproximadamente 97.200 toneladas considerando uma espessura
mdia do contrapiso de 6,0cm (com trao em volume de cimento e areia de 1:3).
Com uma reduo de 2,0 cm na espessura do contrapiso e um consumo de cimento
de 25 kg/m a reduo do consumo de aglomerante caiu para 36.000 toneladas,
uma economia que significa a execuo da estrutura de concreto de
aproximadamente 72 edifcios de 15 pavimentos e 500m de laje cada um, ou ainda,
a execuo do contrapiso em mais de 6.000.000m.
31
11..55.. LLIIMMIITTAAEESS DDAA PPEESSQQUUIISSAA
As limitaes que ocorreram nessa pesquisa foram em virtude do tempo
restrito para a execuo da pesquisa que ao total de 24 meses e nenhum recurso
disponvel, sendo assim necessrio eleger alguns dos inmeros fatores que
influenciam na dosagem da pasta para argamassa auto-nivelante, dentre as quais:
tipo de cimento, que foi fixado (CP V ARI RS), relao a/ms, tipo e quantidade de
aditivos, teores de adies, entre outros.
O presente trabalho foi restringido da seguinte forma:
Utilizou-se o Cimento Portland de Alta Resistncia Inicial Resistente a
Sulfatos (CP V ARI RS), pelo fato de que este cimento especfico apresenta uma das
caractersticas que devem ser avaliadas na produo da argamassa auto-nivelante,
que a sua finura, pois quanto maior a superfcie especifica dos gros, menor a
tenso de escoamento e maior a viscosidade da mistura, justamente o que se
necessita para o material em questo.
Elegeram-se dois tipos de aditivos na produo de pastas para argamassas
auto-nivelante, sendo eles o superplastificante a base de policarboxilato e o
modificador de viscosidade. O superplastificante justificado pelo fato de permitir
que se alcance alta fluidez na mistura, enquanto que o aditivo modificador de
viscosidade oferece um aumento de coeso, prevenindo a exsudao e a
segregao.
Muitas poderiam ter sido as adies minerais utilizadas nessa pesquisa,
porm a eleita foi a slica ativa, utilizada em substituio ao cimento pelo fato de que
as partculas desse material apresentam uma grande rea especfica (partculas
finas), caracterstica essa muito importante quando trata-se da pasta auto-nivelante,
j que essa finura um dos fatores responsvel pela fluidez da mistura.
Devido a falta de laboratrio adequado execuo dos ensaios da pasta
auto-nivelante dessa pesquisa, no foi mensurado temperatura e umidade do
laboratrio onde foi realizado todos os ensaios.
32
11..66.. EESSTTRRUUTTUURRAA DDAA DDIISSSSEERRTTAAOO
O captulo 1 apresentar as consideraes iniciais do tema, seguido do
captulo 2 que detalha a reviso bibliogrfica referente ao tema argamassa auto-
nivelante, bem como suas definies, materiais empregados, propriedades
relevantes e ensaios de caracterizao da pasta auto-nivelante.
J o captulo 3 tambm se refere a uma reviso bibliogrfica, porm sob o
tema da reologia: conceitos, parmetros, classificao dos comportamentos
reolgicos, importncia da reologia nas argamassas auto-adensveis e os fatores
que influenciam o comportamento reolgico.
O captulo 4 detalha o programa experimental desenvolvido para essa
pesquisa onde mostra a descrio da metodologia desenvolvida em laboratrio,
caracterizao de todos os materiais e procedimentos utilizados e estudos
desenvolvidos para o novo equipamento chamado de Cilindro Espanhol, utilizado
nos ensaios de caracterizao da pasta auto-nivelante.
Captulo 5 descreve a apresentao dos resultados obtidos, buscando
determinar parmetros necessrios para o cumprimento dos objetivos definidos.
O captulo 6 traz as concluses obtidas no decorrer do trabalho, bem como
sugestes para trabalhos futuros.
Do texto constam ainda as referncias bibliogrficas e os anexos com dados
complementares da pesquisa experimental.
33
CAPTULO 2
ARGAMASSA AUTO-NIVELANTE
Neste captulo so abordados os principais aspectos da literatura sobre
conceitos relacionados argamassa auto-nivelante, incluindo definies, vantagens,
materiais constituintes, propriedades e ensaios.
A argamassa auto-nivelante proveniente da argamassa auto-adensvel,
com a diferena que a argamassa auto-nivelante obrigatoriamente deve ser
constituda de uma superfcie horizontalmente nivelada. Como a argamassa auto-
nivelante ainda um assunto pouco discutido entre estudiosos e pesquisadores da
rea, esse trabalho baseou-se em conceitos dos materiais auto-adensveis, j
conhecidos, para que posteriormente se iniciasse estudos do comportamento da
argamassa auto-nivelante propriamente dita.
A aplicao desse novo tipo de material, a princpio, est voltada a pisos e
contrapisos, j que esses sistemas ainda possuem certa carncia com relao
qualidade de execuo e escolha dos materiais apropriados.
22..11.. DDEEFFIINNIIOO
Entende-se por argamassa auto-nivelante uma argamassa capaz de
preencher os espaos vazios e se auto-adensar apenas sobre o efeito da gravidade
e de sua prpria capacidade de fluxo, sendo caracterizada pela grande capacidade
de fluir e se adensar, sem segregar. Essa capacidade obtida com o equilbrio entre
alta fluidez com grande mobilidade e moderada viscosidade e coeso entre as
partculas que constituem a mistura (Figura 2.1).
CAPTULO 2 ARGAMASSA AUTO-NIVELANTE
34
Figura 2.1 Alta fluidez da argamassa auto-nivelante
A argamassa auto-nivelante uma argamassa auto-adensvel, porm com
caractersticas especficas ao apresentar sua superfcie lisa e regular, aceitando um
desnvel de 1 mm a cada 4m de comprimento do elemento estrutural.
Sob o ponto de vista reolgico define-se argamassa auto-nivelante como
uma suspenso de partculas, ou seja, mistura do tipo slido/lquido na qual as
partculas se distribuem de forma relativa e uniforme atravs do meio lquido. A
argamassa auto-nivelante formada por agregado mido e pela pasta cimentcia.
Essa pasta cimentcia est representada na Figura 2.2, que demonstra sua
composio.
35
Figura 2.2 Microestrutura da pasta auto-nivelante
H uma influncia na concentrao de slidos sobre o desempenho
reolgico da argamassa e/ou pastas, pois se tratam de misturas granulares
suspensas em gua (COSTA, 2007). Essa aglomerao das partculas do cimento
ocorre antes da mistura com a gua, pelo fato de que o cimento j recebe influncias
da prpria umidade do ar, sendo que a adio de gua de amassamento e outros
aglomerantes tendem a formao de uma camada liquida na superfcie das
partculas. Com o acrscimo gradativo de gua na mistura, comea a aumenta o
nmero de partculas envolvidas por essa camada e somente quanto o teor de gua
for suficiente para recobrir a superfcie das partculas e preencher os espaos
vazios, o teor crtico de gua atingido. Somente com a ocorrncia desse fenmeno
que comea a ocorrer a reduo da viscosidade da suspenso (PILEGGI, 2001;
YOSHIOKA et. al. 2002 apud COSTA, 2007)
A fluidez apresentada pela argamassa auto-nivelante decorre pelo elevado
afastamento entre partculas maiores, diminuindo o contato entre elas. Esse
comportamento torna-se possvel com a utilizao de um elevado teor de finos que
utilizado na composio para conseguir tal efeito. Alguns problemas prticos podem
ocorrer devido a esse elevado teor de finos, e a elevada fluidez como, por exemplo,
a dificuldade de controlar o tempo de pega, a tendncia a segregao, controle de
retrao de secagem e a dificuldade da sada de gua (PILEGGI, 1996).
O procedimento de dosagem para a argamassa auto-nivelante ainda um
desafio na rea tcnica e acadmica, porm algumas exigncias propostas por
PILEGGI (1996) devem ser observadas.
36
1. Distribuio Granulomtrica: As argamassas no estado fresco so
suspenses reativas de partculas sendo que sua quantidade e tamanho
influenciam diretamente as propriedades reolgicas. A grande quantidade de
finos representada pelas partculas do cimento, adies (slica ativa, fler
calcrio etc.) e frao grada (agregados) deve ser analisada com cautela, j
que esse grupo de partculas tem comportamentos distintos e que afetam
diretamente as propriedades reolgicas das argamassas.
2. Utilizao de Agentes Dispersantes: Os dois grupos de partculas se
distinguem por foras de naturezas distintas, sendo elas: foras de superfcie,
que se aplicam s partculas pequenas (sub-micromtricas e/ou
micromtricas) com rea superficial especfica elevada, e foras mssicas,
que se aplicam a partculas gradas (milimtricas) com rea superficial
especfica pequena.
3. Condies de Mistura: A matriz composta de partculas finas, aglomerantes,
adies minerais, gua e aditivos, sendo ela de grande importncia, j que ela
influencia diretamente o fluxo da mistura. Matriz em excesso
conseqentemente ter uma viscosidade alta dificultando o fluxo da mistura,
j a matriz em quantidades menores alm de ser muito fluida, possibilitar o
choque entre agregados, com baixa tenso de escoamento, dificultando sua
utilizao, dependendo da sua finalidade.
22..22.. MMAATTEERRIIAAIISS EEMMPPRREEGGAADDOOSS PPAARRAA OO EESSTTUUDDOO DDAA PPAASSTTAA
VVIISSAANNDDOO AA AARRGGAAMMAASSSSAA AAUUTTOO--NNIIVVEELLAANNTTEE
2.2.1. Seleo dos Materiais
Neste item abordam-se as principais caractersticas que os materiais
constituintes da pasta auto-nivelante, visando futuros trabalhos sobre a argamassa
auto-nivelante, devem possuir para serem adequados na sua produo. Ainda que a
pasta auto-nivelante no requeira materiais especiais ou incomuns, esta exige o uso
de materiais com algumas propriedades especficas em certos aspectos e que se
no forem selecionadas criteriosamente podem ocasionar problemas ao produto final
(AITCIN, 2000).
37
2.2.1.1. Cimento Portland
O Cimento Portland definido como um material pulverulento, aglomerante
hidrulico, composto por silicatos de clcio e aluminatos de clcio que em contato
com a gua hidrata-se e depois de endurecido no se decompe, nem com nova
presena de gua (MEHTA e MONTEIRO, 2008).
Na confeco da pasta auto-nivelante no existe um cimento especfico a
ser utilizado, porm o cimento Portland por ser facilmente produzido e
comercializado no Brasil, geralmente o mais empregado.
Dentre as principais caractersticas que o cimento deve apresentar na
produo de argamassas auto-nivelante, deve-se destacar sua finura e sua
capacidade de adsorver o aditivo superplastificante, j que essa adsoro ocorre
preferencialmente nos aluminatos (C3A Aluminato de Triclcico e C4AF
Ferroaluminato tetraclcico) (AITCIN, 2000; NEVILLE, 1997).
A EFNARC (2002) determina limites para o consumo do cimento, sendo o
mximo 500 kg/m de cimento para controlar a retrao e mnimo de 300 kg/m. A
substituio de uma porcentagem de cimento por algum tipo de adio mineral em
sua composio pode ser a soluo para evitar ou diminuir problemas ocasionados
pelo cimento.
2.2.1.2. Aditivo Qumico
A procura por concretos e argamassas cada vez mais resistentes,
trabalhveis e a grande exigncia em relao ao custo, trouxe ao mercado da
construo civil, o desenvolvimento dos aditivos. Inicialmente desenvolvidos no
Japo e na Alemanha no incio da dcada de 60, hoje so empregados em larga
escala em obras de construo civil em todo o mundo (GRAEFF e FILHO, 2002).
De acordo com o ACI 212.3R (1996), os aditivos, so produtos qumicos
utilizados em argamassas e concretos, com a finalidade de modificar suas
propriedades no estado fresco e/ou endurecido, tornando-os mais adequado em
termos de trabalho, manuseio, custo entre outros (MELO, 2005).
38
O comportamento dos aditivos se deve a inmeras variveis, como sua
natureza e quantidade empregada, composio e superfcie especfica do cimento,
natureza e proporcionalidade dos agregados, compatibilidade entre materiais e
adies, relao gua/cimento, condies de cura, entre diversos outros
(MAILVAGANAM, 1999).
Para o estudo da pasta auto-nivelante, indispensvel o uso de aditivos,
que visa obter caractersticas reolgicas desejadas. Deve ser aplicado o aditivo
superplastificante para garantir uma fluidez adequada e reduzir a tenso de
escoamento e o aditivo promotor de viscosidade para auxiliar na estabilidade da
mistura.
Podem-se destacar os superplastificantes, que so indispensveis para
garantir as principais caractersticas no seu estado fresco, sendo ele responsvel
pela alta fluidez da mistura devido a sua capacidade de reduo de gua
(RONCERO, 2002).
Utilizam-se tambm em alguns casos, aceleradores de pega, aditivos
modificador de viscosidade, incorporadores de ar, retardador de pega entre outros,
conforme a necessidade da mistura (MELO, 2005).
A seguir sero apresentados os aditivos superplastificante e modificador de
viscosidade utilizados nessa pesquisa para a confeco da pasta auto-nivelante.
2.2.1.3. Aditivo Superplastificante (SP)
Desde sua descoberta na Amrica do Norte no ano de 1974, o aditivo
superplastificante (SP) torna-se parte integrante de concretos e argamassas de alta
resistncia. Atualmente o consumo de SP chega a 500 milhes de litros, nos quais
75% so de aditivo SP a base de naftaleno sulfonato (LEIDHODT, 2000 et al.).
J no Brasil, segundo dois dos fabricantes (GRACE e DEGUSA-
Comunicao verbal 2002) o consumo desses aditivos foi de aproximadamente 67
toneladas no ano de 2000, quando efetivamente tais produtos comearam a ser
empregados (HARTMANN, 2002). Os aditivos mais utilizados so geralmente base
de lignossulfonato, melamina sulfonato, naftaleno sulfonato e policarboxilatos
(MONTE, 2003).
39
O uso desses aditivos em conjunto tende a garantir elevada fluidez e
estabilidade adequada s misturas, evitando a segregao ou a exsudao, efeitos
indesejados que podem decorrer da dosagem errnea desses aditivos (BARTOS
et.al., 1999).
A finalidade dos aditivos superplastificantes, segundo alguns autores, est
descrita abaixo (COLLEPARDI et. al., 1999; DE LARRARD, 1999; TATTERSALL,
1991):
Reduo do consumo de gua para uma mesma consistncia,
conseqentemente aumentando a resistncia e a durabilidade de concretos e
argamassas;
Aumento da fluidez da mistura sem modificar a quantidade de gua;
Reduo no consumo de cimento, mantendo a consistncia e a resistncia
compresso com o objetivo de reduzir custos e ainda reduzir a retrao,
fluncia e tenses trmicas.
Geralmente base de lignossulfonato, os aditivos plastificantes
convencionais promovem uma reduo da quantidade de gua de amassamento de
at 15% (RIXON et. al., 1999). A quantidade de reduo de gua de amassamento
a principal diferena entre os aditivos plastificantes e os aditivos superplastificantes,
pois os superplastificantes podem reduzir essa gua de amassamento em at 30%
(VERHASSELT e PAIRON, 1989).
Desde o incio da dcada de 90, pesquisas vm sendo desenvolvidas no
Japo, dando incio a uma grande inovao da tecnologia dos dispersantes de
cimento, definida pelo advento de aditivos SP a base de policarboxilatos
(HARTMANN, 2002). No Brasil, o aditivo SP ainda considerado um material novo e
com preo elevado.
O SP base de policarboxilato atua de forma mais completa nas partculas
de cimento. Somado ao eletrosttica conseguida pelo carregamento nas
partculas de cimento de cargas de mesmo sinal, o policarboxilato possui longas
cadeias laterais (side chains), responsveis pelo chamado efeito estrio. Essas
longas cadeias laterais que so responsveis pela reduo de gua acima de 40%
(www.basf.com.br/aditivos consultado em 12/06/08).
A estrutura qumica do policarboxilato pode ser visualizada pela Figura 2.3:
40
Figura 2.3 Monmero de um policarboxilato
Fonte: RAMACHANDRAN (1998)
A ao qumica dos superplastificantes em geral consiste em trs fases:
Adsoro superficial;
Carga eletrosttica sobre a partcula de cimento;
Disperso.
O aditivo envolve um sistema de partculas carregando-o com cargas de
mesmo sinal. Por efeito da repulso eletrosttica, o SP vai dispersar as partculas de
cimento, fazendo com que se necessite de menos gua para se atingir uma mesma
trabalhabilidade. Esse fenmeno pode ser mais bem visualizado pela Figura 2.4.
Figura 2.4 Ao das molculas do aditivo superplastificante SP nas partculas do cimento
Fonte: www.basf.com.br (2008)
41
As partculas de cimento apresentam forte tendncia floculao devido
induo de foras de Van der Waals (foras eletrostticas entre as regies com
cargas opostas, resultante da fabricao do cimento) entre as mesmas (AITCIN,
1994). A floculao causa alteraes na mistura como, por exemplo, o aumento da
viscosidade da pasta, reduo da fluidez e tambm absorve parte da gua
disponvel para a fluidificao da mistura e hidratao das partculas do cimento
(MONTE, 2003). A Figura 2.5 ilustra a interao entre as partculas de cimento.
(a) (b) Figura 2.5 Floculao entre as partculas do cimento, devido as foras de Van der Waals
(a). Defloculao das partculas do cimento, devida a ao das molculas de aditivo
adsorvidas (b)
Fonte: MONTE apud AITCIN (1994)
Os aditivos SP a base de policarboxilatos alm de agirem por repulso
eletrosttica agem tambm na forma de repulso estrica, que produzida pela
presena de uma longa cadeia lateral ligada em vrios pontos na cadeia central do
polmero, e conseqentemente produz forte efeito dispersante, pois o impedimento
do entrelaamento das cadeias laterais de diferentes molculas de aditivos cria uma
capa de adsoro de grande volume impedindo a aproximao das partculas de
cimento (GETTU et.al., 1998).
42
Outra influncia fsica pode ser descrita com a formao de uma camada
protetora ao redor das partculas de cimento, que impedem sua floculao e ainda
altera a tenso superficial da gua (HARTMANN, 2002).
Em determinadas situaes a ao do aditivo nas partculas de cimento
ocorre um comportamento inesperado e indesejado entre cimento e aditivo, esse
fenmeno conhecido como incompatibilidade entre cimento-aditivo. Esse
fenmeno influenciado por alguns fatores como, por exemplo, a variedade de SP
que existem atualmente no mercado com diferentes composies qumicas, ou
ento, os diversos tipos de cimentos que tambm apresentam diferentes
composies mineralgicas, ou ainda, a utilizao cada vez mais freqente das
adies (cinza de casca de arroz, slica ativa, pozolanas, escrias entre outras)
(AITCIN, et. al, 1994).
A discusso no meio tcnico ainda grande sobre a quantidade de aditivo
que deve ser adicionado concretos/argamassas/pastas, porm ainda h um
consenso quanto necessidade de uma metodologia confivel que permita o correto
teor desse material. O uso em excesso do aditivo SP pode resultar em efeitos
indesejados como, por exemplo, a segregao entre partculas (MONTE, 2003).
2.2.1.4. Aditivo Modificador de Viscosidade (VMA)
Na confeco da argamassa auto-nivelante outro aditivo de grande
importncia o modificador de viscosidade - viscosity modify admixture (VMA), pois
ele pode ser empregado quando o teor de finos for limitado, ajudando a promover a
viscosidade adequada garantindo assim a resistncia segregao,
homogeneidade da mistura e diminui a exsudao (MELO, 2005).
O aditivo promotor de viscosidade formado por cadeias longas de base
celulose, polissacardea, acrlico ou glicol e outros agentes inorgnicos (RIXOM e
MAILVAGANAM, 1999).
Segundo a EFNARC (2005), o VMA tambm pode ser usado para ajudar a
reduzir a segregao e a sensibilidade da mistura devida variao de outros
componentes, principalmente sobre a parcela de umidade. Desta maneira, o VMA
atua na gua da mistura promovendo uma viscosidade moderada por meio de uma
formao de rede, que detm a gua e que mantm as partculas finas da mistura
43
suspensas, fornecendo maior coeso, conseqentemente evitando a ocorrncia de
segregao e exsudao, conforme demonstrada na Figura 2.6.
Figura 2.6 Ao do aditivo VMA na mistura
Fonte: www.basf.com.br (2008)
Outra maneira de funcionamento do aditivo na mistura ocorre quando as
partculas de cimento absorvem o VMA, ou seja, com a superfcie do gro de
cimento completamente saturada do aditivo, no ocorre uma adsoro adequada do
aditivo redutor de gua, fazendo com que a mistura torne-se coesa e menos fluida
(RIXON e MAILVAGANAM, 1999).
A utilizao desse aditivo pode gerar em concretos e argamassas um
comportamento pseudoplstico, ou seja, reduo da viscosidade em funo do
aumento da taxa de cisalhamento aplicada. Como a argamassa auto-nivelante trata-
se de um material fluido, com uma alta taxa de cisalhamento, a viscosidade diminui,
facilitando a execuo. Sendo assim, aps a aplicao da argamassa fluida, a
viscosidade tende a aumentar e garante a capacidade de reter gua e manter a
sustentabilidade das partculas (MELO, 2005).
Algumas vantagens so observadas com a utilizao do aditivo modificador
de viscosidade, sendo elas:
Flexibilidade na escolha de materiais e procedimentos de lanamentos;
Obteno de nveis de fluidez que fazem com que o concreto seja capaz de
vencer grandes distncias horizontais;
Partculas de cimento
Formao de redes Aditivo VMA
agindo tambm nas partculas
do cimento hidratado
44
Melhoria da homogeneidade na mistura;
Permanncia da coeso durante queda livre.
RIXOM e MAILVAGANAM (1999) citam alguns problemas relacionados a
utilizao desse aditivo como a incorporao de ar, devido a sua capacidade de
reduo da tenso superficial da gua da mistura, e a incompatibilidade com certos
aditivos plastificantes, justificada pela capacidade de adsoro de partculas de
cimento. J para REPETTE (2005) o problema est na retrao por secagem
quando o VMA utilizado em doses elevadas.
2.2.1.5. Adies Minerais
Segundo METHA e MONTEIRO (2008), as adies minerais so materiais
silicosos finamente modos, que so adicionados aos concretos e argamassas em
grandes quantidades que variam de 20% a 70% por massa de material cimentcio
total. Usinas de energia eltrica e alto-fornos metalrgicos so as principais fontes
desses subprodutos que so produzidos em larga escala.
As adies podem ser classificadas de acordo com sua reatividade, ou seja,
as inertes e as reativas. As inertes promovem uma ao fsica, aumentando a
compacidade da mistura. Essas adies so representadas pelos flers calcrio,
quartzo modo, entre outros. J as adies reativas contribuem para a formao de
hidratos sendo empregadas em substituio ao cimento em teores de at 30%, e
so exemplificadas pela cinza volante, cinza de casca de arroz, metacaulim, escria
de alto forno e o fumo de slica (microsslica). Geralmente as adies inertes e
reativas podem ser utilizadas em conjunto (METHA e MONTEIRO 2008).
A substituio de parte do cimento pelas adies minerais contribui para a
obteno das condies mais favorveis de fluidez da mistura e tambm para a
formao do esqueleto granular, de modo a favorecer as propriedades mecnicas
para argamassas auto-nivelantes (ALCANTARA, et. al., 2004).
Segundo KECK (2001), durante o processo de hidratao do cimento, os
compostos C3S e C2S formam silicatos de clcio hidratados, C-S-H, e tambm, o
hidrxido de clcio, Ca(OH)2, sendo este composto solvel em gua, podendo
evaporar da mistura, deixando vazios na pasta aumentando a permeabilidade do
concreto. Desta forma, o efeito qumico das adies minerais beneficia concretos e
45
argamassas, sendo que ele diminui a quantidade de Ca(OH)2 livre, j que a slica e
alumina presentes nas adies minerais reagem com esses compostos, fazendo
com que diminua sua quantidade, formando C-S-H atravs das reao pozolnica
(ACI, 1996).
Uma das desvantagens da utilizao destes materiais a possibilidade de
ocorrer retardo de pega e aumento de retrao, ou seja, a utilizao de grandes
quantidades de finos pode levar ao desenvolvimento de um alto calor de hidratao
ocorrendo o surgimento de fissuras. (MALHOTRA, 1987; POPPE e SCHUTTER,
2003).
No item seguinte sero apresentadas algumas caractersticas e
comportamentos, referente slica ativa, sendo essa a adio mineral utilizada no
programa experimental desta pesquisa.
2.2.1.6. Slica Ativa
Existem vrias denominaes para esse material, como por exemplo, fumo
de slica condensada, slica volatilizada, slica ativa, fumo de slica, porm segundo a
norma NBR 13956 (1997) estabeleceu-se como slica ativa a denominao padro
desse rejeito no Brasil.
As primeiras investigaes sobre a utilizao da slica ativa foram realizadas
na Noruega, na dcada de 60, j no Brasil s em 1984 que a slica ativa comeou
a ser debatida nos eventos e congressos tcnicos (DAL MOLIN, 1995).
A slica ativa uma pozolana, de elevada rea especfica, vtrea, constituda
predominantemente de silcio. Trata-se de um subproduto desse silcio ou de ligas
de ferro-silcio a partir do quartzo de elevada pureza e carvo em forno eltrico de
eletrodo de arco submerso. Monxido de silcio gasoso (SiO) se desprende na forma
de gs oxida-se e se condensa, formando partculas esfricas muito pequenas de
slica amorfa (SiO2) que se apresenta com uma colocao que pode variar do cinza
claro ao escuro (CARMO, 2006).
DAL MOLIN (1995) cita que a cor da slica ativa mais clara resultado da
temperatura mais alta na parte superior do forno, fazendo com que a maior parte do
carvo ascendente seja queimada. O teor de ferro, em menor escala, tende a
tambm apresentar uma influncia na cor desta pozolana.
46
Segundo NEVILLE (1997), as partculas de slica ativa so muito pequenas
(Figura 2.7), isso pode ser comprovado com o Blaine por adsoro de nitrognio,
que chega a valores como 20.000m2/kg, ou seja, 13 a 20 vezes maior do que a rea
especfica de outros materiais pozolnicos. J os gros da slica ativa tm seu
dimetro entre 0,03mm e 0,3mm, e sua massa unitria muito baixa, variantes entre
200 kg/m a 300kg/m, dificultando at mesmo seu manuseio.
Figura 2.7 Micrografia da Slica Ativa Fonte: KULAKOWSKI (2002)
Existem dois tipos de efeitos que ocorrem com a slica ativa, sendo eles:
qumica e a fsica. A reao qumica, tambm conhecida como reao pozolnica,
ocorre quando a slica colocada em contato com concretos e argamassas no
estado fresco reagindo quimicamente com o hidrxido de clcio (CH) para produzir
uma quantidade adicional de silicato de clcio hidratado (C-S-H), fonte de resistncia
do concreto. Essa reao causa a obstruo dos poros, que conseqentemente
reduz a permeabilidade (CARNEIRO, et. al., 2004).
Ainda segundo CARNEIRO, et. al. (2004) o efeito fler, que preenche os
vazios criados pela gua livre na matriz, causando um melhor empacotamento.
Porm como a slica muito mais fina que o cimento, acaba causando problemas na
plasticidade e aumenta o consumo de gua do concreto e argamassas,
principalmente para altos teores de substituio, necessitando-se de maiores
quantidades de aditivos superplastificantes.
Deste modo, os gros finos e esfricos da slica ativa produzem um
mecanismo fsico responsvel pela reduo de exsudao, j que os canais de
47
fluxos da gua so bloqueados, gerando um melhor empacotamento das partculas
finas na superfcie dos agregados. A formao de grandes cristais de hidrxido de
clcio devido a vrios pontos de nucleao tambm minimizada. Esses efeitos em
conjunto proporcionam uma evoluo na microestrutura dos materiais cimentcios,
melhorando as caractersticas da zona de transio pasta-agregado, tornando essa
pasta mais densa, conseqentemente diminuindo a permeabilidade (SILVA, 2006).
Alguns dos efeitos da slica ativa nas propriedades de concretos e
argamassas no estado fresco foram citados por MELO (2005):
Maior coeso, proporcionando misturas mais estveis;
Aumento da fluidez do concreto e argamassas, sem exsudao, devido a
reduo no tamanho das partculas;
Aumento na quantidade de gua;
Diminuio da retrao plstica;
Reduo no calor de hidratao, juntamente com o aumento das resistncias
a compresso, tendo em vista a maior densificao da matriz do cimento.
22..33.. PPRROOPPRRIIEEDDAADDEESS DDAA PPAASSTTAA NNOO EESSTTAADDOO FFRREESSCCOO
Algumas propriedades da argamassa auto-nivelante no estado fresco,
devem ser analisadas para uma garantia de qualidade no estado endurecido, porm,
algumas delas so eleitas como as fundamentais para definir ou caracterizar a auto-
adensabilidade dessa argamassa.
As propriedades que se destacam para a argamassa auto-nivelante no
estado fresco so:
Consistncia: A capacidade de preencher completamente todos os espaos em
que foi lanado, apenas sob a ao do peso prprio, sendo que a nata se
espalhar sob o substrato formando uma superfcie plana adequada finalidade
da camada de regularizao e at de acabamento.
Resistncia Segregao: Argamassas com elevada fluidez tendem a
apresentar segregao, devido flutuao das partculas maiores. Evitar
segregao manter a mistura sempre homognea sem essa dissoluo de
partculas.
48
Segundo EFNARC (2002), para que um material auto-adensvel tenha um
timo desempenho, uma complexa combinao de propriedades como fluidez,
coeso, trabalhabilidade, compatibilidade entre cimento-aditivos e viscosidade
devero ser trabalhadas harmonicamente.
A coeso e a viscosidade da argamassa auto-nivelante so caractersticas
essenciais para evitar a segregao e a exsudao da mistura. A resistncia de
segregao alcanada reduzindo a relao a/ms, ou at mesmo uma combinao
entre a utilizao de um aditivo superplastificante com uma grande quantidade de
materiais finos, de forma que a relao a/ms seja suficientemente viscosa para
manter homognea a pasta com os agregados (DE LARRARD, 1999).
A viscosidade tambm um fator que requer certo controle, j que uma
argamassa muito viscosa corre o risco de no conseguir passar pelos obstculos,
como por exemplo, armaduras malhas, dificultando seu prprio espalhamento. Por
outro lado, se a viscosidade for muito baixa a estabilidade da mistura pode ser
afetada ocorrendo exsudao e segregao.
Por conta desta complexibilidade na dosagem dos materiais para a
confeco da argamassa auto-nivelante, que essas propriedades devem ser
observadas, j que, como j foram citadas anteriormente, estas propriedades no
estado fresco iro influenciar diretamente as propriedades no estado endurecido.
22..44.. EENNSSAAIIOOSS PPAARRAA CCAARRAACCTTEERRIIZZAAOO DDAA PPAASSTTAA AAUUTTOO--
NNIIVVEELLAANNTTEE
A pasta auto-nivelante, medida em termos de consistncia, j que sua
fluidez uma das suas caractersticas mais importantes, por isso ela se difere de
pastas convencionais com relao aos ensaios para sua caracterizao. De acordo
com essa diferena apresentada observa-se ento que a pasta auto-nivelante no
deve ser avaliada a partir de procedimentos de ensaios convencionais, como o
caso do ensaio de mesa de consistncia utilizado para avaliar a viscosidade, j
que a pasta para argamassa auto-nivelante possui uma elevada fluidez.
49
Portanto, tanto para pasta, quanto para a prpria argamassa auto-nivelante
necessrio aplicar uma metodologia prpria para avaliar esse novo tipo de
material. Para atender os requisitos de qualidade exigidos argamassa auto-
nivelante de grande importncia avaliar a pasta quanto:
Homogeneidade na mistura;
Coeso entre as partculas;
Fluidez adequada.
Os equipamentos utilizados para a caracterizao da pasta no estado fresco
so o Cilindro espanhol ainda no normatizado, e o remetro/viscosmetro.
2.4.1. Ensaios com Cilindro Espanhol
O equipamento que realiza os ensaios da pasta cimentcia e possibilita a
avaliao (mesmo que visual), da tendncia da pasta a fluidez e a segregao, foi
especificamente desenvolvido para a argamassa auto-nivelante. importante
salientar que esse ensaio ainda no foi normalizado e como qualquer procedimento
sem normalizao, pode haver divergncias quanto s especificaes e medidas.
O equipamento Cilindro Espanhol foi desenvolvido por um grupo de
pesquisadores e profissionais da rea de argamassas na cidade de Valncia na
Espanha, com o propsito de avaliar a pasta auto-nivelante no estado fresco e suas
caractersticas. Como nenhum equipamento especfico existe para estudar o
comportamento de pastas e argamassas com fluidez elevada, foi necessrio
desenvolver um novo tipo de equipamento que analisasse essas propriedades desse
novo tipo de material.
O ensaio com o Cilindro Espanhol semelhante ao ensaio com do Cone de
Marsh, porm o Cilindro Espanhol alm de necessitar de uma quantidade menor de
material utilizado no ensaio, tambm demonstra uma sensibilidade maior na anlise
das caractersticas principais da pasta.
O orifcio na superfcie inferior do cilindro limitado em 5,0 mm acaba
restringindo esse ensaio a pastas auto-nivelantes, j que esse material requer gros
50
com pequenos dimetros e uma com uma fluidez acima de uma argamassa
convencional.
Na extremidade de uma das hastes de ferro acoplado um cilindro com
dimetro da base de 60 mm e altura de 90 mm (volume de 254,34 cm), que contm
um orifcio de dimetro de 5,0 mm em sua superfcie inferior, por onde ir escorrer a
pasta. Dessa superfcie inferior do cilindro at o recipiente completamente nivelado
h uma distncia de 150 mm conforme demonstra a Figura 2.8.
Figura 2.8 Dimenses do Cilindro Espanhol
Fonte: HOBIMIX (2008)
A Figura 2.9 apresenta o cilindro espanhol na forma de perspectiva, e mostra
os detalhes que o equipamento apresenta para os ensaios de pasta para argamassa
auto-nivelante.
150 mm
60 mm
90 mm
5mm
51
(a)
(b)
(c)
(d)
Figura 2.9 Diagrama esquemtico do Cilindro Espanhol reproduzido no Brasil
52
O procedimento realizado para esse ensaio consiste no preenchimento do
cilindro com a amostra de pasta cimentcia e com a ajuda de um cronometro
medido o tempo de escoamento do material. O dimetro medido em dois sentidos da
pasta escoada e o tempo para esse escoamento so os parmetros a serem
analisados.
(a)
(b)
Figura 2.10 Cilindro Espanhol utilizado nos ensaios com a pasta. Demonstrao do equipamento (a); A pasta escoando do copo do cilindro espanhol (b)
A Figura 2.10 (a) mostra o equipamento Cilindro Espanhol, criado na
Espanha e reproduzido no Brasil, para os ensaios com a pasta cimentcia, com a
finalidade de dar incios as pesquisas com argamassas auto-nivelante no Brasil. J a
Figura 2.10 (b) mostra como o ensaio se desenvolve, ou seja, a pasta escoando no
recipiente nivelando.
O Cilindro Espanhol ainda um equipamento que est na fase de testes, j
que suas dimenses necessitam de estudos mais especficos.
53
2.4.2. Ensaio com o Viscosmetro
Os remetros so equipamentos relativamente complexos e com custo
bastante elevado, porm, seus resultados mostram-se precisos e sua utilizao no
apenas para pesquisas, mais tambm para estudos prticos, como o caso de
controle de qualidade de certos materiais (DE LARRARD, 1996).
Em 1968, POWERS desenvolveu o primeiro remetro, modelo cilndrico
coaxial (Figura 2.11) utilizado para caracterizao de concretos e argamassas. Aps
essa inveno uma srie de outros modelos foram desenvolvidos, como por
exemplo, o BTRHEOM desenvolvido por DE LARRARD, com o sistema placa-placa
e o IBB desenvolvido por BEAUPR, com o sistema planetrio (CASTRO, 2007).
(a)
(b)
Figura 2.11 Modelos de remetros. Remetro BML baseado nos conceito cilindros coaxiais (a); Remetro BTRHEOM baseado nos conceitos placa/placa (b)
Fonte: BANFILL (2001)
O funcionamento do remetro cilindro coaxial se inicia quando a amostra
colocada entre dois cilindros concntricos, medindo-se o torque aplicado no cilindro
externo a partir da rotao do cilindro interno. Este ensaio sofre certos problemas, j
que quase inevitvel a formao de uma camada lubrificante em torno das
paredes dos cilindros, fazendo com que a amostra escorregue, dificultando um real
54
comportamento do material. Uma soluo adotada para resolver esse problema
conferir uma textura rugosa superfcie dos cilindros (SAAK et al,. 2001 apud
MELO, 2005).
Para pastas e argamassas esse ensaio pode ser substitudo por
equipamentos com dimenses menores chamados de viscosmetro (MELO, 2005).
Para os ensaios com a pasta para argamassas auto-nivelante foi utilizado o
viscosmetro placa/placa.
(a)
(b)
Figura 2.12 Ensaios com o viscosmetro para a anlise da reologia da pasta. (a) Equipamento utilizado nos ensaios; (b) Componentes do equipamento
ROTAO SPINDLE
PASTA
BASE
55
CAPTULO 3
CONCEITOS BSICOS DA REOLOGIA
Neste captulo tambm apresentado uma reviso da literatura relevante
sobre os recentes estudos relacionados reologia aplicada as argamassas. Os itens
abordados so os conceitos sobre reologia, seus parmetros reolgicos (tenso de
cisalhamento, deformao e viscosidade), a classificao do comportamento
reolgico, importncia da reologia nas argamassas auto-nivelantes e finaliza com os
fatores que influenciam o comportamento reolgico.
33..11.. CCOONNCCEEIITTOOSS DDAA RREEOOLLOOGGIIAA
Apesar do conhecimento da reologia por Newton e Hooke j no sculo XVII,
foi no ano de 1920, quando o comportamento mecnico de materiais industriais,
exemplificados pela borracha, o plstico, a cermica, tintas e os fluidos biolgicos,
passaram a ser interessante para a fsica, mecnica, matemtica e a qumica o
estudo da reologia (TANNER, 1988).
No Brasil, os conceitos relacionados reologia s comearam a ser
estudados no ano de 2005, onde vrios pesquisadores como CARDOSO, et. al.
(2005), COSTA (2005), ANTUNES et. al. (2005) e SILVA (2005), foram
apresentados ao SBTA-Simpsio Brasileiro Tecnolgico de Argamassas (SILVA,
2006).
De acordo com OLIVEIRA et. al. (2000), a reologia indicada pelos radicais
de origem grega rheos (fluir) e logos (estudos), a reologia a cincia que estuda o
fluxo e a deformao dos materiais quando submetida a uma determinada tenso ou
solicitao mecnica externa. Em slidos e lquidos perfeitos a relao tenso/
CAPTULO 3 CONCEITOS BSICOS DA REOLOGIA
56
deformao o resultante linear, j no caso dos slidos elsticos, a deformao
proporcional a carga aplicada.
Na prtica, a reologia foca os materiais que tem suas propriedades de
escoamento mais complicadas do que as de um fluido simples (lquido ou gs) ou as
de um slido elstico ideal, apesar de ser observado que um material, com
comportamento simples sob uma limitada variao da condio do ensaio, poder
mostrar um comportamento mais complexo sob outras condies (TATTERSALL &
BANFILL, 1983).
As caractersticas da argamassa auto-nivelante so muito influenciadas por
suas propriedades reolgicas, definidas basicamente pela tenso de escoamento
() e a viscosidade plstica (), descritas pelo modelo de Bingham e definida pela
Equao 3.1.(BANFILL, 1994).
(Equao 3.1.)
Onde:
Tenso de Cisalhamento (N/m=Pa);
Viscosidade (Pa.s);
Taxa de Cisalhamento (s-1).
Na auto-adensabilidade da argamassa auto-nivelante, a tenso de
escoamento deve ser baixa para garantir o aumento da fluidez, j viscosidade
deve ser moderada para que ocorra a estabilidade necessria (GOMES, 2002).
A determinao das propriedades reolgicas de pastas, argamassas e
concretos so executadas por meio de equipamentos denominados de remetros
e/ou viscosmetros, cujos procedimentos de ensaio sero apresentados nas sees
posteriores.
57
33..22.. PPAARRMMEETTRROOSS RREEOOLLGGIICCOOSS
No caso dos fluidos, a reologia est relacionada aplicao de uma fora
que resulta no escoamento. Para o melhor entendimento seguem nos prximos itens
os conceitos relacionados tenso, deformao e viscosidade.
3.2.1. Tenso de Cisalhamento
Quando um fluido est em movimento, vrias foras atuam sobre ele, sendo
elas as foras de conveco, que surgem devido ao seu movimento, as foras de
campo, que so foras relacionadas ao da gravidade e as foras de superfcie
que so foras relacionadas aos gradientes de presso e s interaes entre as
molculas do fluido (BRETAS e D`VILA, 2000).
A tenso de cisalhamento definida pela equao:
(Equao 3.2.)
Onde:
F Fora (N);
A rea (m);
Tenso de Cisalhamento (N/m=Pa);
Viscosidade (Pa.s);
Taxa de Cisalhamento (s-1).
Segundo OLIVEIRA (2000), de acordo com a Equao 3.2., quanto menor a
viscosidade de um fluido, menor a tenso necessria para submet-la a uma
determinada taxa de cisalhamento constante. Do ponto de vista fsico, a viscosidade
, de modo geral, um indicativo de coeso entre as molculas que constituem as
lminas adjacentes do fluido. Portanto, de se esperar que as molculas de fluidos
mais viscosos como, por exemplo, o mel sejam mais coesos entre si do que
molculas de fluidos menos viscoso como a gua.
58
3.2.2. Deformao
A deformao pode ser definida como uma mudana nas posies relativas
das par