argamassa polimÉrica para assentamento de tijolos ou blocos (1)
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19º Concurso Falcão Bauer
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Argamassa Polimérica Para Assentamento de Tijolos ou Blocos 1. Introdução
Os primeiros registros de emprego de argamassa como material de construção aconteceram a cerca de 11.000 anos, sendo principalmente utilizada para montar paredes e muros, revestimento de paredes e pavimentos. Inicialmente o homem utilizou o barro tal como o encontrava na natureza, posteriormente misturou-o com fibras vegetais e palha, para lhe conferir maior consistência (ISAIA et al., 2007). Em 1812 VICAT (Louis J.) determinou a composição dos cimentos naturais e encontrou o meio de fabricar cimentos artificiais. Aproximadamente um século mais tarde, a indústria da Construção Civil começou a incorporar os polímeros na matriz cimentícia e na década de 80 o Grupo FCC começou a desenvolver uma argamassa sem a adição de cimento.
A inovação apresentada neste documento trata-se de uma argamassa polimérica não-cimentícia com o emprego de nanotecnologia desenvolvida para o assentamento de tijolos ou blocos na construção de alvenarias. O produto foi chamado de Massa DunDun e proporciona uma alternativa econômica, prática, de fácil utilização e sustentável no assentamento de alvenarias de vedação com determinados tipos de blocos e sistemas construtivos. O produto apresenta diversas vantagens em relação às argamassas convencionais, desde o desempenho técnico, aumento da produtividade até a redução do custo total do m2 assentado. Figura 1 – (a) aplicação do produto direto da própria embalagem; (b) obra com tijolos cerâmicos com furos horizontais; (c) obra com blocos de cimento 2. Concepção e objetivos 2.1. Motivações da inovação A motivação deste desenvolvimento teve origem na constatação de alguns problemas existentes nos métodos construtivos atuais, que utilizam argamassas convencionais. O principal destes problemas diz respeito à baixa produtividade e relativa escassez da mão-de-obra qualificada. Objetivou-se buscar alguma solução que aumentasse a produtividade da mão-de-obra, permitindo a execução de um mesmo trabalho em menos tempo ou com menos trabalhadores. Outro objetivo do desenvolvimento foi a criação de um produto não-cimentício, que reduzisse a utilização de cimento Portland e de areia na construção civil, devido aos seus altos passivos ambientais.
A Edição 1025 da revista Exame, do mês outubro de 2012, publicou matéria sobre a produtividade no Brasil. Um estudo da Consultoria BCG aponta que um único trabalhador americano produz o mesmo que cinco brasileiros. A mesma reportagem mostra que uma dupla de funcionários da construção civil constrói 17 m2 por dia no
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sistema de alvenaria. Com a Massa Dundun, uma dupla executa em média 45 m² de parede por dia, além de eliminar aproximadamente 30% da mão de obra que estaria envolvida na logística, dosagem e mistura dos insumos necessários no método convencional de preparação da argamassa.
De acordo com dados do CDIAC (Carbon Dioxide Information Analysis Center), a fabricação de cada 1 kg de cimento emite entre 600 e 800 gramas de CO2 na atmosfera (JOHN, 2000). Estas emissões se dão devido ao processo de decarbonificação das matérias primas, assim como ao consumo de energia necessário para atingir temperaturas de até 1450ºC, necessárias ao processo de fabricação (ISAIA et al., 2007). O Sindicato Nacional da Indústria do Cimento aponta que a indústria do cimento responde por aproximadamente 5% do total de CO2 emitido pelo homem, representando um dos 5 maiores poluidores da atmosfera. A retirada de areia dos leitos de rios para a mistura das argamassas convencionais também resulta em sérios problemas ambientais por prejudicar estes frágeis ecossistemas. A Massa DunDun é produzida com agregados minerais provenientes de rochas calcária e reduz entre 90 e 95% a quantidade desse insumo, se comparado às argamassas industrializadas com matriz cimentícia. 2.2. Desenvolvimento da inovação
O conceito de assentamento de alvenaria com junta fina (entre 0,5 e 3 mm) já existe em outros países através de produtos à base de PU (Poliuretanos). Entre eles citamos o Mason Bond, da empresa americana ITW e Dryfix da empresa austríaca Wienerberger. Entretanto, essas soluções tecnológicas mostraram-se comercialmente inviáveis devido ao alto custo do produto. Outra solução alternativa ao cimento para assentamento de alvenaria, é a cola PVA usada para produção de paredes em tijolos de solo-cimento. Neste caso, as dificuldades se deram devido ao fato de o produto apresentar demasiada fluidez e não contribuir com boa vedação do espaço entre os blocos. O Desenvolvimento da inovação descrita neste documento se deu através da evolução de um adesivo para revestimentos cerâmicos, desenvolvido na década de 80 com o apoio tecnológico de parceiros na Alemanha. Com o aquecimento da contrução civil nos últimos 10 anos, a empresa identificou que um significante gargalo na produtividade das edificações era a produção das alvenarias. Somando-se a isso, verificou-se uma escassez crescente na mão de obra necessária para a execução deste tipo de tarefa. 2.4. Indicações de uso do sistema
Os dois sistemas construtivos mais comuns no Brasil são: alvenaria estrutural e concreto armado (também conhecido como alvenaria de vedação). Dados da Booz Allen Hamilton apontam que 77% das unidades habitacionais produzidas no Brasil são em regime de auto-gestão, ou seja, não passam por construtoras. Sendo que a quase totalidade das construções auto-geridas são executadas no sistema de Concreto Armado. Sabe-se ainda que um percentual grande das obras geridas por construtoras adotam também o sistema de alvenaria de vedação. O produto descrito neste documento é recomendado para este tipo de sistema construtivo, onde existe uma armação e a alvenaria serve apenas para vedar os espaços.
A argamassa polimérica de assentamento pode ser aplicada em sistemas de vedação vertical com blocos de concreto, tijolos e blocos cerâmicos, blocos de concreto celular auto-clavado, vedação de peças pré-moldadas, blocos sílico-calcário e tijolos de solo-cimento (ecológico). O produto não é indicado para funções estruturais ou refratárias.
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Figura 2 - aplicação do produto em (a) blocos de concreto; (b) tijolos cerâmicos com furos horizontais; (c) tijolos de solo-cimento
Um ponto importante quanto à aplicação da solução construtiva é a necessidade de conformidade quanto à exigência de componentes cerâmicos e de concreto de qualidade. As normas NBR 6136 e NBR 7171, para blocos de concreto e cerâmicos, respectivamente, determinam que não deve haver uma diferença no dimensionamento superior a 3mm entre uma peça e outra. Como a junta horizontal formada pela argamassa polimérica descrita neste documento é inferior a 3mm, o seu uso permite apenas pequenas correções em possível desnivelamentos entre os componentes. Portanto é recomendado o uso de blocos e tijolos que possuam o selo de qualidade ABCP ou PSQ. 2.5 Processo de aplicação 2.5.1 – Qualidade e preparação dos componentes
Os tijolos/blocos devem estar limpos, livres de areia, graxa, óleos ou pó para não comprometer a aderência. A aplicação do produto em peças levemente úmidas aumentará o tempo de cura necessário, mas não afetará negativamente a adesão do produto após sua cura. Não é recomendada aplicação do produto em peças completamente molhadas (saturadas), pois isso poderá prejudicar a adesão final. É necessário que a base esteja bem nivelada e no prumo antes da utilização do produto. Por esta razão, é recomendável que a primeira fiada seja sempre assentada com argamassa convencional, corrigindo quaisquer desníveis existentes no piso.
2.5.2 – Produção de alvenaria com Massa DunDun
A Massa DunDun já vem pronta para o uso, não necessitando nem mesmo de água. Não se deve adicionar cimento, cal ou qualquer outra substância ao produto. A aplicação deverá ser realizada depositando-se dois filetes de argamassa com aproximadamente 1cm de diâmetro cada, os quais devem ser aplicados sobre uma das superfícies a serem unidas. Para melhor aplicação e desempenho é recomendada a utilização de um dos aplicadores fornecidos pelo próprio fabricante da massa.
O rendimento da Massa DunDun é de aproximadamente 1,5kg de massa por m² em tijolos ou blocos com altura de 19cm. O rendimento pode variar significativamente conforme a prática e atenção do usuário, bem como conforme o tipo de ferramenta usada na aplicação. O tempo de cura total do produto é de 72hrs em clima seco e quente, podendo variar conforme as condições climáticas (mais lento em climas frios ou úmidos). Em casos de umidade intensa, a cura do produto apenas iniciará após os blocos assentados secarem completamente. Após aberta a embalagem plástica, se bem vedada, o produto pode ser utilizado por um período de até 30 dias.
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3. Implantação e desenvolvimento do projeto
Após ensaios internos e externos de desempenho e durabilidade e algumas obras piloto em pequena escala, o produto foi lançado para utilização pública em maior escala, porém restrita geograficamente no início de 2011. O intuito da restrição geográfica foi possibilitar um próximo acompanhamento técnico durante todo o processo construtivo das alvenarias e posterior acompanhamento dos resultados finais de todas as obras executadas.
Em 2012, o Grupo FCC tornou-se membro do grupo Eco Commercial Building, em parceria com a empresa Bayer, com ênfase nos ganhos de sustentabilidade ambiental trazidos pela Massa DunDun. O Grupo FCC possui dois pedidos de patente registrados junto ao INPI referentes a este produto.
O projeto procurou apoiar-se na literatura, colaboração de grandes pesquisadores sobre materiais construtivos e no envolvimento das principais escolas de engenharia e institutos de avaliação técnica do país. Os principais envolvidos foram a UFCar, UFSM, UFSC, UFRGS, IPT e Instituto Falcão Bauer da Qualidade. Os resultados quantitativos e qualitativos de observações práticas e dos principais ensaios realizados são descritos a seguir. 4. Principais resultados quantitativos 4.1. Estudo comparativo de custos
A seguir um comparativo de custos com o sistema convencional, no qual é possível verificar que a economia no custo total do m2 assentando é superior a 30% em muitos casos. Os dados utilizados nos cálculos foram coletados no mercado e/ou fornecidos pelo Sinduscon-SP.
Esta ferramenta para comparativo de custos está disponível no endereço eletrônico: http://www.massadundun.com.br/comparativo.php
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4.2. Estudos de desempenho
Devido à falta de normas técnicas prescritivas para a avaliação do produto descrito neste documento, foram realizados ensaios com base nas normas de desempenho, quando disponíveis, pensando-se no sistema da alvenaria como um todo. Na ausência de normatização com requisitos mínimos de desempenho, foram realizados ensaios comparativos entre a argamassa polimérica e a argamassa tradicional. Em certos casos, houve a necessidade de adaptações para a execução dos ensaios. Resumos dos principais ensaios realizados são apresentados a seguir. 4.2.1. Ensaios realizados no Instituto Falcão Bauer em Outubro de 2011
Ensaio Energia Corpos de
prova Requisito da norma
NBR 15575-4/08 Resultado
Impacto de corpo mole – impacto interno
2,5 J 10 Não ocorrência de
falhas Nenhuma ocorrência
Impacto de corpo mole – impacto interno
10 J 10 Não ocorrência de
ruptura e traspassamento
Nenhuma ocorrência
Impacto de corpo mole – impacto externo
2,5 J 10 Não ocorrência de falhas inclusive no
revestimento
Nenhuma ocorrência
Impacto de corpo mole – impacto externo
10 J 10 Não ocorrência de
ruptura e traspassamento
Nenhuma ocorrência
Ensaio Carga Requisito da norma NBR 15575-4 Resultado
Verificação da capacidade de suporte de peças suspensas
40 kgf
Ocorrência de fissuras toleráveis Limitação dos deslocamentos
horizontais: dh ≤ 2310/62,5=36,96 dhr ≤ 2310/312,5=7,39
Nenhuma ocorrência
Ensaio Corpos de
prova Média de
resistência Resistência estimada
do bloco
Resistência à compressão em prismas de blocos de concreto
12 4,8 MPA 6,5 MPA
Ensaio Pressão Vazão Tempo Requisito da norma
NBR 15575-4/08 Resultado
Estan-queidade
50 Pa 3,0
L/min/m2 7,0 h
Ocorrência de mancha-mento em no máximo 5%
da área total da face oposta à incidência da
água
Ocorrência de manchamento em 2% da área total
submetida ao ensaio
Ensaio Corpos
de prova Resistência com Massa DunDun
Resistência com argamassa convencional
Resistência à compressão em paredinhas de blocos de concreto
6 14,2 kgf 19,4 kgf
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Figura 3 (a) – visualização da câmera de estanqueidade e (b) – parede de bloco de concreto em ensaio de compressão. Conclusão do relatório:
A alvenaria de vedação assentada com massa pronta da FCC atendeu os parâmetros da NBR 15575-4/08 com relação aos ensaios de impacto de corpo mole, estanqueidade, cargas suspensas e impacto de corpo duro, bem como não influenciou diretamente na resistência à compressão das paredes. Entretanto, a sua utilização em paredes para alvenaria estrutural deve ser fundamentada em análises realizadas pelo engenheiro responsável pelo projeto estrutural, uma vez que as normas técnicas de alvenaria estrutural especificam somente o assentamento dos blocos com argamassa de base cimentícia.
4.2.2. Ensaios de resistência à compressão e tração na flexão realizados no Instituto Falcão Bauer em Março de 2012
Ensaio Corpos
de prova Resistência
do bloco
Resistência com Massa
DunDun
Resistência com argamassa
convencional
Resistência à compressão em prismas de blocos cerâmicos
6 2,0 MPA 1,0 MPA 0,5 MPA
Determinação da resistência à flexão de prismas de 5 blocos cerâmicos
Argamassa Corpos de prova Ft Carga média suportada
Massa DunDun 3 0,09 MPA 118,3 kg
Argamassa Tradicional 3 0,00 MPA 3,3 kg
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Figura 4 – Tração na flexão - visualização da carga suportada (a) - pela Massa DunDun e (b) – pela argamassa convencional Observação do relatório:
A ruptura dos corpos de prova assentados com a Massa DunDun ocorreu no bloco, enquanto a ruptura dos corpos de prova assentados com argamassa convencional ocorreram na argamassa.
4.2.3. Ensaios realizados na Universidade Federal de São Carlos em Setembro de 2012 Ensaios de resistência à compressão e módulo de elasticidade com argamassa tradicional:
Bloco utilizado
Resistência do bloco
Argamassa utilizada
Resistência à compressão do prisma
Corpos de
prova
Módulo de elasticidade do prisma
Corpos de
prova
Bloco de concreto estrutural
16,33 MPa Argamassa cimentícia
traço 1:2:2,5 11,00 MPa 12
23.320,00 MPa
6
Bloco de concreto estrutural
9,24 MPa
Argamassa cimentícia
traço 1:0,25:2
7,39 MPa 12 9.124,63
MPa 6
Bloco cerâmico estrutural
11,59 MPa
Argamassa cimentícia
traço 1:0,25:2
5,67 MPa 12 5.622,00
MPa 6
Bloco de vedação cerâmico com furos horizontais
0,54 MPa
Argamassa cimentícia
traço 1:0,25:2
0,55 MPa 12 902,67 MPa 6
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Ensaios de resistência a compressão e módulo de elasticidade com Massa DunDun:
Bloco utilizado
Resistência do bloco
Argamassa utilizada
Resistência à compressão
do prisma
Corpos de
prova
Módulo de elasticidade do prisma
Corpos de
prova
Bloco de concreto estrutural
16,33 MPa Massa
DunDun 12,79 MPa 12
21.987,00 MPa
6
Bloco de concreto estrutural
9,24 MPa Massa
DunDun 8,14 MPa 12
12.917,22 MPa
6
Bloco cerâmico estrutural
11,59 MPa Massa
DunDun 4,63 MPa 12 2.427,88 MPa 6
Bloco de vedação cerâmico com furos horizontais
0,54 MPa Massa
DunDun 0,44 MPa 12 609,98 MPa 6
Figura 5 (a) ensaio de prisma com blocos cerâmicos estrutural e Massa DunDun e (b) medição do módulo de elasticidade em prisma com blocos de concreto e argamassa convencional.
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Figura 6: gráfico comparativo dos resultados de resistência à compressão axial dos prismas com argamassa tradicional x Massa DunDun.
Observa-se que os prismas construídos com Massa DunDun apresentaram resistência à compressão similar (superior com a maioria dos blocos ensaiados) do que prismas construídos com argamassa convencional.
Figura 7: gráfico comparativo de módulos de elasticidade de prismas com argamassa tradicional x Massa DunDun
Observa-se que o tipo de bloco utilizado tem um impacto muito maior no módulo de elasticidade dos prismas ensaiados do que o tipo de argamassa (tradicional ou DunDun). Desta forma, os resultados não mostram indício de que a diferença em módulo de elasticidade da argamassa DunDun em relação a argamassa tradicional venha a ter um impacto significativo no desempenho da alvenaria. 5. Principais resultados qualitativos
Atualmente, a comercialização do produto está focada nos estados do RS, SP, MG e RJ, ainda com acompanhamento próximo da equipe de assistência técnica da empresa, sempre que possível durante e após o processo produtivo. Atualmente já existem mais de 100 obras executadas, incluindo um hotel no Rio Grande do Sul, um Shopping Center em Minas Gerais, instalações em duas plantas petroquímicas e dezenas de prédios comerciais e residenciais, incluindo prédios com mais de 10 pavimentos.
A utilização da Massa DunDun na prática em obras de variados tamanhos confirmou as vantagens esperadas uma vez que a mão-de-obra foi devidamente capacitada para o seu uso. As principais vantagens constatadas na prática foram: (a) Resistência à compressão e aderência superiores às argamassas convencionais; (b) aumento da produtividade em até 3 vezes; (c) obra limpa e mais ecológica; (d) redução no desperdício de materiais; (e) eliminação da variabilidade no traço da argamassa; (f) economia de argamassa no reboco; (g) aumento da trabalhabilidade devido à alta fluidez; (h) redução do esforço físico dos operários; (i) redução no custo total do metro quadrado.
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6. Referências ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas) NBR 15961-2: 2011 – Alvenaria estrutural- blocos de concreto – Parte 2: Execução e controle de obras, Rio de Janeiro: ABNT, 2011
ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas) NBR15812-2: 2010 – Alvenaria estrutural- blocos cerâmicos – Parte 2: Execução e controle de obras, Rio de Janeiro: ABNT, 2010.
ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas) NBR 12118: Blocos vazados de concreto simples para alvenaria - Método de ensaio, Rio de Janeiro: ABNT, 2010.
ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas) NBR 13279: Argamassa para assentamento e revestimento de paredes e tetos - Determinação da resistência à tração na flexão e à compressão, Rio de Janeiro: ABNT 2005.
ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas) NBR- 15270-3: Blocos cerâmicos para alvenaria estrutural e de vedação – Métodos de Ensaio, Rio de Janeiro: ABNT, 2005.
ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas) NBR 15575-4: Edifícios habitacionais até cinco pavimentos – Desempenho – Sistemas de vedações verticais externas e internas. Rio de Janeiro: ABNT, 2010.
EDITORA ABRIL (Ed.). Porque Somos Tão Improdutivos. Revista Exame, São Paulo, n. 1025, p.35-50, 03 out. 2012. Quinzenal.
JOHN, Vanderley M. Reciclagem de resíduos na construção civil – contribuição à metodologia de pesquisa e desenvolvimento. 2000. 113 f. Tese (Doutorado) - Escola Politécnica, Universidade de São Paulo, São Paulo, 2000.
GRUPO FCC (Brasil) (Ed.). Comparativo de Custos. Disponível em: <http://www.massadundun.com.br/comparativo.php>. Acesso em: 29 out. 2012.
ISAIA, Geraldo C. et al.. Materiais de Construção Civil e Princípios de Ciência e Engenharia de Materiais. 2.v. São Paulo: Ibracon, 2007.