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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ
BRUNO LEANDRO NENEVÊ
DESENVOLVIMENTO DE FORMULAÇÕES DE ARGAMASSAS
AUTONIVELANTES PARA CONTRAPISO E PROPOSIÇÃO DE REQUISITOS DE
DESEMPENHO
CURITIBA
2017
BRUNO LEANDRO NENEVÊ
DESENVOLVIMENTO DE FORMULAÇÕES DE ARGAMASSAS
AUTONIVELANTES PARA CONTRAPISO E PROPOSIÇÃO DE REQUISITOS DE
DESEMPENHO
Trabalho Final de Curso apresentado como requisito parcial para conclusão do curso de Engenharia Civil da Universidade Federal do Paraná.
Orientadora: Profa Dra Marienne do Rocio de Mello Maron da Costa
Coorientadora: MSc. Sarah Honorato Lopes da Silva
CURITIBA
2017
AGRADECIMENTOS
A Deus, por me dar o dom da vida e proporcionar que este momento fosse
possível através de suas bênçãos.
Aos meus pais, Marcelo e Luciane, que sempre me apoiaram e não mediram
esforços para garantir minha educação e, também, por todos os ensinamentos e amor
transmitidos.
Aos meus irmãos, Gabriel e Isadora, pelo companheirismo, amor fraterno,
amizade e por todos os momentos de alegria e aprendizado compartilhados.
À minha Ana Carolina, por todo apoio, carinho, paciência e amor incondicional
e, também, por todo incentivo recebido ao longo desse percurso nos momentos de
dificuldade.
Aos meus avós, tios, primos e toda a minha família, por acreditarem em mim,
por me apoiarem e por estarem sempre presentes.
À minha orientadora, Professora Dra Marienne do Rocio de Mello Maron da
Costa, e à minha coorientadora, MSc. Sarah Honorato Lopes da Silva, por todo auxílio
prestado e conhecimentos transmitidos ao longo dessa jornada, possibilitando-me
chegar até aqui.
Aos técnicos laboratoristas Ricardo Volert e Janaíra Ferreira Lopes, por toda
ajuda e companheirismo nas atividades desenvolvidas nas dependências do
LATECA, e ao professor Joe Villena pela disponibilidade de realização dos ensaios
no LAMP.
À Itambé Cimentos pela doação de material e incentivo à presente pesquisa.
Às demais empresas que também contribuíram para com o trabalho.
Aos demais professores de Engenharia Civil e companheiros de trabalho da
SUINFRA da Universidade Federal do Paraná, por todos os conhecimentos que me
proporcionaram ao longo desses anos de graduação e estágio.
Aos meus amigos e colegas de turma, pelos momentos vividos, desafios
vencidos, conhecimentos adquiridos e suporte para chegar até aqui.
A todas as pessoas que contribuíram direta ou indiretamente à realização
desse trabalho.
“Tudo posso Naquele que me fortalece”
(Filipenses 4:13)
RESUMO
A argamassa autonivelante é um compósito cimentício de propriedades singulares, apresentando elevada fluidez associada à alta resistência à segregação – permitindo que tal composto se auto nivele somente por sua própria capacidade de fluxo. Assim, esse material confere uma alta produtividade, aliada a um excelente controle de qualidade. Portanto, apesar de ainda não ser amplamente usada em nosso país, pode-se dizer que ela possui uma considerável tendência de implementação no Brasil. Não obstante, para conferir tais características é necessário associar diversas propriedades a uma única formulação de argamassa, de modo a conciliar as distintas características que influem entre si. Ademais, estabelecer os teores ideais de cada material utilizado na mistura é uma tarefa árdua, sendo que alterações mínimas podem acarretar em algumas manifestações patológicas e fenômenos indesejáveis, tais como segregação, exsudação, fissuração, entre outros. Além disso, não existe – atualmente – norma brasileira específica ao material tratado no presente projeto. Isto posto, o presente trabalho buscou avaliar e caracterizar diferentes formulações de argamassas autonivelantes, visando compreender o comportamento de tais compósitos afim de – dessa forma – propor embasamento para uma futura normalização, através da indicação de requisitos de desempenho. Para tal, foram utilizados os insumos: CP V-ARI, areia natural de cava, fíler de quartzo, água, aditivos SP e VMA. Tal análise procurou, por meio de diversos ensaios, avaliar o desempenho das formulações desenvolvidas, previamente ajustada conforme critérios estabelecidos, de tal forma que foi possível compreender a influência de diversas variáveis sobre os parâmetros do compósito cimentício. Assim, observou-se que a substituição parcial do cimento pela adição mineral inerte empregada trouxe benefícios à mistura, reduzindo os valores de teor de ar incorporado, retração por secagem (atingindo uma queda de 37,5% em relação à referência), resistência à tração e resistência à compressão (conduzindo a valores desejáveis para contrapiso residencial: próximos à 20 MPa). Outrossim, com a possibilidade de redução do consumo de cimento é possível diminuir o impacto ambiental causado por tal insumo – além de implicar em uma redução de custo para a mistura. Finalmente, pautando-se na literatura e no que foi desenvolvido, sugeriram-se requisitos de desempenho para argamassas autonivelantes, dos quais se elencam: consistência, densidade no estado fresco, teor de ar incorporado, viscosidade, tempo de retenção de fluxo, densidade aparente no estado endurecido, retração por secagem, resistência à tração na flexão, resistência à compressão e módulo de elasticidade dinâmico. Palavras-Chave: Argamassa autonivelante, requisitos de desempenho, adição
mineral.
LISTA DE FIGURAS
Figura 2.1. Quantidade de publicações ao longo dos anos para Self leveling mortar.
........................................................................................................................... 18
Figura 2.2. Exemplo genérico de um sistema de pisos e seus elementos. .............. 19
Figura 2.3. Flow test e aplicação de argamassa autonivelante ................................. 21
Figura 2.4. Microestrutura da argamassa autonivelante ........................................... 23
Figura 2.5. Representação esquemática da intensificação da hidratação do cimento
para adições inertes. .......................................................................................... 27
Figura 2.6. Ação química do VMA nos grãos de cimento. ......................................... 29
Figura 2.7. Amostra de argamassa com ocorrência de exsudação e segregação
excessivas. ......................................................................................................... 37
Figura 2.8. Ilustração do mecanismo de retração total. ............................................. 41
Figura 3.1. Curva granulométrica - materiais secos. ................................................ 44
Figura 3.2. Difratograma da adição mineral. ............................................................. 46
Figura 3.3. Fluxograma das etapas do programa experimental. ............................... 49
Figura 3.4. Procedimento de mistura padrão das formulações de argamassa
autonivelante. ..................................................................................................... 50
Figura 3.5. Processo de mistura com argamassadeira planetária ............................. 50
Figura 3.6. Recipiente metálico do ensaio de densidade. ......................................... 52
Figura 3.7. Execução do ensaio do Cone de Kantro. ................................................ 54
Figura 3.8. Cone de Kantro (dimensões em mm). ..................................................... 55
Figura 3.9. Condições de uniformidade visual da borda da argamassa escoada. .... 55
Figura 3.10. Argamassa autonivelante com segregação no centro e borda irregular.
........................................................................................................................... 56
Figura 3.11. Spindle nº 5 - utilizado para a realização do ensaio. ............................. 57
Figura 3.12. Realização do ensaio de viscosidade com Viscosímetro Brookfield. .... 57
Figura 3.13. Ensaio de retenção de fluxo – Obtenção diâmetro médio de
espalhamento. .................................................................................................... 58
Figura 3.14. Disposição dos anéis de fluxo. .............................................................. 58
Figura 3.15. Execução do ensaio após duas leituras de espalhamento. ................... 59
Figura 3.16. Aferição de medida de comprimento do CP. ......................................... 59
Figura 3.17. Execução do ensaio de variação dimensional. ..................................... 61
Figura 3.18. Execução dos ensaios de resistência. .................................................. 63
Figura 3.19. Execução do ensaio de Módulo de Elasticidade Dinâmico. .................. 64
Figura 4.1. Ajuste de formulação (verificação de abertura). ...................................... 65
Figura 4.2. Correlação entre a quantidade de SP e teor de substituição do cimento.
........................................................................................................................... 66
Figura 4.3.Viscosidade ao longo do ensaio. .............................................................. 69
Figura 4.4.Correlação de viscosidade dinâmica com abertura do cone de Kantro. ... 70
Figura 4.5. Gráfico de perda relativa de abertura ao longo do tempo (retenção de fluxo
percentual). ........................................................................................................ 71
Figura 4.6. Dados de variação dimensional média. ................................................... 73
Figura 4.7. Relação da retração com os teores de cimento e ar incorporado. .......... 75
Figura 4.8. Correlação da resistência com o teor de substituição do cimento. ......... 77
Figura 4.9. Gráfico de correlação entre Módulo de elasticidade e densidade. .......... 78
LISTA DE TABELAS
Tabela 3.1. Características físicas do CP V-ARI 45
Tabela 3.2. Características químicas do CP V-ARI 45
Tabela 3.3. Características da adição mineral. 46
Tabela 3.4. Características do agregado miúdo. 47
Tabela 3.5. Dados técnicos do aditivo SP Powerflow 4000. 47
Tabela 3.6. Dados técnicos do aditivo VMA Centrament Stabi 520. 48
Tabela 3.7. Informações técnicas da argamassa industrializada. 48
Tabela 3.8. Formulações definidas. 49
Tabela 3.9. Ensaios de caracterização das argamassas autonivelantes. 51
Tabela 4.1. Ajuste das formulações. 65
Tabela 4.2. Valores do ensaio Cone de Kantro. 67
Tabela 4.3. Dados de densidade de massa e teor de ar incorporado. 67
Tabela 4.4. Resultados do ensaio de viscosidade dinâmica. 69
Tabela 4.5. Dados de tempo de retenção de fluxo. 71
Tabela 4.6. Perda percentual de abertura ao longo do tempo. 71
Tabela 4.7. Dados de densidade de massa aparente no estado endurecido. 72
Tabela 4.8. Dados de resistência à tração na flexão. 76
Tabela 4.9. Dados de resistência à compressão. 76
Tabela 4.10. Dados de Módulo de elasticidade dinâmico. 78
Tabela 4.11. Resumo de caracterização de argamassas autonivelantes. 79
Tabela 4.12. Requisitos de desempenho para Argamassas Autonivelantes. 80
LISTA DE SIGLAS
20S
40S
60S
a/c
a/ms
–
–
–
–
–
Formulação de argamassa com 20% de substituição de cimento
Formulação de argamassa com 40% de substituição de cimento
Formulação de argamassa com 60% de substituição de cimento
Relação água/cimento
Relação água/materiais secos
ABNT
AI
ASTM
–
–
–
Associação Brasileira de Normas Técnicas
Formulação de argamassa industrializada.
American Society for Testing and Materials
CAA – Concreto Auto adensável
CH – Hidróxido de cálcio
CP – Corpo de prova
C-S-H – Silicato de cálcio hidratado
LAMIR
LAMP
–
–
Laboratório de Análise de Minerais e Rochas
Laboratório Armando Martins Pereira
LATECA – Laboratório de Tecnologia de Argamassas
NBR
REF
–
–
Norma Brasileira
Formulação de argamassa de referência
SANEPAR – Companhia de Saneamento do Paraná
SLC – Self-levelling flooring compound
SP
UFOB
–
–
Aditivo superplastificante
Universidade Federal do Oeste da Bahia
UFPR – Universidade Federal do Paraná
VMA – Viscosity Modifying Admixtures
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ................................................................................................... 11
1.1 OBJETIVOS ................................................................................................ 12
1.2 JUSTIFICATIVAS........................................................................................ 12
1.2.1 Tecnológica.......................................................................................... 13
1.2.2 Ambiental ............................................................................................. 14
1.2.3 Econômica e Social ............................................................................. 15
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA .............................................................................. 17
2.1 HISTÓRICO DA ARGAMASSA .................................................................. 17
2.2 SISTEMA DE PISO E CONTRAPISO ......................................................... 18
2.3 DEFINIÇÃO DE ARGAMASSA AUTONIVELANTE .................................... 21
2.4 COMPOSIÇÃO DA ARGAMASSA AUTONIVELANTE ............................... 22
2.4.1 Cimento ............................................................................................... 23
2.4.2 Agregado ............................................................................................. 24
2.4.3 Adições minerais .................................................................................. 25
2.4.4 Aditivos químicos ................................................................................. 27
2.4.5 Estudo da formulação de argamassas autonivelantes ......................... 30
2.5 PROPRIEDADES DA ARGAMASSA AUTONIVELANTE ........................... 32
2.5.1 Estado Fresco ...................................................................................... 32
2.5.2 Estado Endurecido ............................................................................... 37
2.5.3 Retração .............................................................................................. 39
3 PROGRAMA EXPERIMENTAL ......................................................................... 43
3.1 VARIÁVEIS DE ESTUDO ........................................................................... 43
3.2 MATERIAIS ................................................................................................. 44
3.2.1 Cimento ............................................................................................... 45
3.2.2 Fíler quartzoso ..................................................................................... 45
3.2.3 Agregado Miúdo ................................................................................... 47
3.2.4 Aditivos ................................................................................................ 47
3.2.5 Água de Amassamento ........................................................................ 48
3.2.6 Argamassa industrializada ................................................................... 48
3.3 MÉTODOS .................................................................................................. 48
3.3.1 Formulações ........................................................................................ 49
3.3.2 Ensaios de caracterização ................................................................... 51
4 RESULTADOS E DISCUSSÕES ....................................................................... 65
4.1 AJUSTE DAS FORMULAÇÕES ................................................................. 65
4.2 CARACTERIZAÇÃO DAS ARGAMASSAS AUTONIVELANTES ............... 66
4.2.1 Estado fresco ....................................................................................... 66
4.2.2 Estado endurecido ............................................................................... 72
4.3 REQUISITOS DE DESEMPENHO.............................................................. 79
5 CONSIDERAÇÕES FINAIS ............................................................................... 83
5.1 SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS .......................................... 85
6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................................. 87
11
1 INTRODUÇÃO
A argamassa é um produto essencial no mercado da construção civil, sendo
uma mistura homogênea composta básica e minimamente por: aglomerante,
agregado miúdo e água. A argamassa é um material com propriedades de aderência
e endurecimento. Tal produto apresenta inúmeras aplicações, desde assentamento
de alvenaria até revestimento de piso (argamassa de contrapiso), sendo que esta
última demanda uma grande quantidade de energia para seu espalhamento e
regularização – o que implica em maior tempo para execução e mão de obra.
No atual contexto da construção civil, a evolução tecnológica tem
proporcionado avanços no setor, dos quais se destaca o emprego de novos materiais
que permitem a obtenção de produtos com propriedades diferenciadas – tais como
durabilidade, desempenho e facilidade de aplicação – agregando qualidade aos
mesmos. Tal desenvolvimento vem permitindo a inserção de novos conceitos e
ferramentas, revolucionando o setor da construção civil, de modo a reduzir tempo e
custo de mão de obra.
Dentro desse contexto de novas aplicações na construção civil, a argamassa
autonivelante surge como um composto cimentício capaz de preencher, por si só, o
local onde se deseja aplicá-la, de modo a se auto consolidar e nivelar, tão somente
pelo efeito da gravidade e por sua própria capacidade de fluxo, sem que haja
segregação e tampouco ocorra exsudação na mesma. Dessa forma, ela se apresenta
como uma alternativa ao método convencional de contrapiso, podendo ser aplicada
com mais velocidade e menor esforço. Para tal, faz-se necessário agregar inúmeras
propriedades distintas numa só formulação de argamassa, tais como trabalhabilidade,
consistência, viscosidade, resistência à segregação e à retração, entre outras. Nesse
sentido, faz-se o uso de adições minerais, aditivos e outros recursos para que seja
possível obter tais características (MARTINS, 2009; SOUZA et al., 2013; LOPES DA
SILVA, 2016).
As adições minerais são utilizadas em pastas cimentícias com o objetivo de
melhorar a microestrutura, substituindo parcialmente o cimento e, possibilitando dessa
forma, uma menor consequência dos fenômenos negativos da hidratação – tais como
o calor gerado que implica em uma maior tendência à retração. Outrossim, os vazios
presentes na microestrutura permitem a movimentação de água dentro do composto,
12
de modo que, juntamente com a pressão capilar, a sua saída seja facilitada
(CARVALHO, 2015; LOPES DA SILVA, 2016).
Conforme ressalta Lopes da Silva (2016), no continente europeu, argamassa
autonivelante já é utilizada em grande escala, sendo até mesmo produzida por
empresas especializadas. Por outro lado, no Brasil não há muita literatura sobre tal –
fato que pode explicar a ausência de uma norma específica para este compósito
cimentício. Assim, a carência de uma normatização para essas argamassas implica
na inexistência de requisitos para o desenvolvimento das mesmas. Por outro lado,
estudos mais recentes proporcionaram grande avanço nos conhecimentos nacionais
referentes às argamassas autonivelantes. Dentro do mérito da Universidade Federal
do Paraná, ressaltam-se os estudos de Martins (2009), Souza et al. (2012) e Lopes
da Silva (2016), de modo que o presente trabalho visa dar sequência aos mesmos.
Ademais, salienta-se que um dos enfoques da aplicação da argamassa
autonivelante é o contrapiso, que é uma das camadas do subsistema piso, o qual
possui inúmeras funções no que tange ao sistema construtivo, sendo algumas delas:
regularização, nivelamento, embutimento de instalações, entre outros. Por meio da
utilização da argamassa autonivelante, é possível obter por resultado final um piso
mais homogêneo e, até mesmo, menos espesso. Além disso, por sua veloz aplicação,
ela pode proporcionar uma redução de tempo de execução em comparação às demais
e, consequentemente, uma redução da mão de obra necessária (MARTINS, 2009).
1.1 OBJETIVOS
O presente trabalho tem o objetivo de desenvolver formulações de
argamassas autonivelantes para contrapiso, com adição mineral de fíler quartzoso –
em substituição parcial ao cimento –, e avaliar parâmetros de desempenho das
mesmas de forma a propor requisitos de desempenho a serem considerados para
esse produto.
1.2 JUSTIFICATIVAS
O presente trabalho consiste no desenvolvimento tecnológico de uma
formulação de um material que alie vantagens técnicas, ambientais, sociais e
econômicas – as quais estão discretizadas adiante – de modo que tais formulações
13
possam vir a contribuir para com futuras aplicações. Tendo em vista que no Brasil,
conforme mencionado anteriormente, a argamassa autonivelante ainda é um produto
consideravelmente recente, de modo que novas pesquisas científicas relacionadas à
mesma sejam benéficas no que se refere ao desenvolvimento tecnológico do setor de
materiais de construção civil.
Ademais, acredita-se que a base de informações criada – por meio do
desenvolvimento das diversas formulações propostas no presente trabalho, no que
diz respeito às argamassas autonivelantes e suas respectivas propriedades e
requisitos – possa vir a contribuir para o desenvolvimento de uma norma brasileira
específica para o compósito cimentício aqui estudado. Ressalta-se aqui a inexistência,
atualmente, de uma norma nacional de requisitos e propriedades específica para
argamassas autonivelantes.
1.2.1 Tecnológica
A argamassa autonivelante, conforme já citado, apresenta capacidade de se
adensar e nivelar por meio de seu peso próprio, sem necessidade de aplicação de
forças externas – de modo que a mesma não apresente segregação ou exsudação.
Dessa forma, Nakakura (1997) e Tutukian et al. (2008) citam que tal argamassa
apresenta inúmeras vantagens, tais como:
reduzir a espessura do contrapiso, o que, consequentemente, reduz a carga de
peso próprio e até o consumo de cimento do mesmo;
reduzir a fissuração pela inclusão de aditivos químicos retentores de água;
aumentar a produtividade em comparação à argamassa convencional, tendo
em vista que o material é bombeado e tampouco existe a necessidade de
desempeno;
permitir restrição das ondulações o que resulta em redução das manifestações
patológicas futuras;
permitir que a cura seja mais rápida, por meio do tipo de cimento e da
combinação de aditivos e adições empregados;
tornar o local mais seguro, tendo em vista a diminuição considerável do número
de trabalhadores;
14
permitir a liberação da superfície em menor tempo, comparando ao método
tradicional – devido ao rápido início de pega.
Além disso, a argamassa autonivelante vem apresentando uma grande
evolução tecnológica perante aos métodos normalmente usados em nosso país,
sendo formulada a partir de cimentos e areias de granulometrias selecionadas e de
aditivos especiais. Quando aplicada, pode suportar o trânsito de equipamentos sem
perder a qualidade. Todavia, o método tradicional para regularização pode levar dias,
sendo que no caso da argamassa autonivelante pode tardar apenas algumas horas.
Além disso, a precisão da aplicação do produto, por meio do nivelamento a laser,
permite melhoras no acabamento e na uniformidade (SOUZA et al., 2012).
Além desses fatores, a adição de fíler quartzoso pode vir a modificar as
propriedades da argamassa, tanto no estado fresco como no endurecido, melhorando
a micro e a macroestrutura, através do preenchimento dos vazios, redução do calor
de hidratação, entre outros. Assim, tal adição – em substituição parcial ao cimento –
pode trazer benefícios relacionados à durabilidade e desempenho da argamassa em
questão (OLIVEIRA et al., 2017).
1.2.2 Ambiental
Tal qual em qualquer parte da construção, a ausência de um projeto adequado
pode culminar em dimensões elevadas, além de elevados consumos de aglomerantes
– especialmente o cimento, o que é sinônimo de desperdício (BARROS, 1995). No
que tange às argamassas autonivelantes, uma aplicação sem o conhecimento prévio
necessário poderia resultar em contrapisos com elevadas espessuras e altos
consumos de cimento. Assim, evidencia-se a necessidade do emprego de soluções
tecnológicas para um uso mais racional e inteligente dos recursos utilizados nessa
área.
Ademais, a indústria da construção civil, devido ao fato de ser uma grande
consumidora de recursos e geradora de resíduos, implica em um enorme impacto
ambiental – o que se agrava levando em conta que a sua cadeia produtiva é uma das
maiores da economia (FREITAS, 2009). Dessa forma, reduzir desperdícios e tornar
sua aplicação mais consciente – por meio de maiores conhecimentos técnicos sobre
o referido material – resultariam numa redução do impacto ambiental.
15
Segundo (WBCSD, 2012), a indústria cimenteira é responsável por mais de
6% de todas as emissões de CO2 produzido pelo ser humano. No Brasil, contudo, a
porcentagem é cerca de 2% das emissões líquidas (MCTIC, 2016), sendo inferior à
média mundial. As emissões de CO2 provenientes do cimento Portland surgem devido
ao consumo de combustíveis fósseis, energia elétrica e à decomposição do calcário
(VAN DEVENTER et al., 2012).
O subsistema de piso não possui uma participação muito impactante no custo
final da obra. Acredita-se, no entanto, que tal valor possa vir a ser sensivelmente
superior no custo real, tendo em vista que essa atividade não é controlada
devidamente, na maioria das vezes, gerando desperdícios (BARROS, 1995). Barros
e Sabbatini (1991) realizaram um estudo comparativo no qual, por meio de uma
redução de 2 cm na espessura do piso, foi possível reduzir o consumo de cimento em
aproximadamente 40%. Tal redução, devido sua implicação no impacto ambiental, é
considerável. Ademais dos fatores supracitados, é válido mencionar que a adição de
fíler quartzoso pode também contribuir para a redução de energia de emissão de
dióxido de carbono pelo fato de reduzir o consumo de cimento na formulação da
argamassa autonivelante.
1.2.3 Econômica e Social
A aplicação da argamassa autonivelante permite uma redução de emprego
de mão de obra, devido sua praticidade de execução. Por esse motivo, é possível
obter um material aplicado com viabilidade econômica e até mesmo menor custo em
relação ao método tradicional, ainda que o custo com materiais seja mais elevado.
Apesar dos custos materiais serem superiores para a argamassa autonivelante, é
possível viabilizar o seu emprego por meio da redução do custo e tempo necessários
para mão de obra.
Além desse fator, segundo Oliveira et al. (2017), o emprego do fíler quartzoso
contribui para a diminuição da porosidade e torna a microestrutura mais densa e
compacta, resultando em um material com desempenho superior ao convencional,
capaz de proteger o mesmo contra os agentes agressivos. Assim sendo, a argamassa
autonivelante em questão implicará em um custo inferior nos reparos futuros. Além
disso, o fíler quartzoso – por ser um resíduo industrial – possui menor custo em
relação ao cimento, de modo que sua substituição reduzirá, consequentemente, o
16
custo da argamassa em questão comparativamente à uma mesma argamassa sem
adição.
Em relação aos benefícios sociais da argamassa autonivelante, ressalta-se a
implementação da ergonomia no trabalho, a qual resulta dos avanços tecnológicos e
industrialização dos produtos da construção civil. Segundo Franco (1995), é possível,
através de análise ergonômica, transformar as condições de trabalho pela valorização
dos fatores humanos da organização, de modo a otimizar tais condições.
Ademais, Souza (2013) avalia que o método tradicional de execução de
contrapisos ainda é um serviço consideravelmente prejudicial ao trabalhador, tendo
em vista sua posição de trabalho (abaixado e com a má postura da coluna). Assim,
pode-se inferir que o avanço tecnológico – sendo nesse caso inserido por meio da
argamassa autonivelante – vai a encontro das tendências da “Lean construction”
(construção enxuta) e da ergonomia no trabalho.
17
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
Este capítulo aborda os princípios mais importantes disponíveis na literatura
no que tange aos conceitos de argamassas autonivelantes e suas propriedades, além
de um breve histórico, aplicação, definições, materiais constituintes, entre outros
aspectos.
2.1 HISTÓRICO DA ARGAMASSA
O uso da argamassa hidráulica remete às civilizações Fenícias, Gregas e
Romanas, que – há mais de 3.000 anos – já faziam uso de tal, por meio de uma
mistura de um material aglomerante (cinzas vulcânicas) com materiais inertes, com
aplicações para a pavimentação das edificações, assentamento e revestimento dos
blocos que compunham as paredes e muros das mesmas (MIRANDA, 2009).
As misturas com uso de aditivos são conhecidas desde a antiguidade, que
tinham como função melhorar o desempenho pretendido para as argamassas em
questão. Os Romanos, por exemplo, utilizavam alguns elementos como sangue,
banha e leite como aditivos nas argamassas hidráulicas, provavelmente com intuito
de melhorar a trabalhabilidade. Atualmente, contudo, tem-se conhecimento de que
essas substâncias, na verdade, provocam introdução de ar na mistura, o que pode ter
contribuído para a duração das edificações dessa civilização (MIRANDA, 2009).
No Brasil, a argamassa começou a ser utilizada no primeiro século de sua
colonização, sendo aplicada no assentamento de alvenaria de pedra, utilizada em
larga escala na época. Tal argamassa era constituída de cal, a qual era obtida por
meio da queima de conchas e mariscos. Além disso, o óleo de baleia também era
utilizado muitas vezes como aglomerante (WESTPHAL et al., 2013).
No Japão, o foco de maior interesse de pesquisas foi, por muitos anos, o
problema da durabilidade das estruturas de concreto, relacionados à falta de mão de
obra experiente e capacitada. Assim, foi desenvolvido um concreto que não mais
dependeria desta mão de obra desqualificada, um concreto que não necessitaria de
adensamento e preencheria as formas com seu peso próprio apenas (OKAMURA e
OUCHI, 2003). Assim surgiu o Concreto auto adensável (CAA), o qual se tornou um
marco na história da tecnologia do concreto de cimento Portland. Desde então, as
pesquisas voltadas a esse tipo de concreto vêm crescendo cada vez mais. Isto posto,
18
tal conceito foi também expandido para argamassas, dando origem às argamassas
autonivelantes, abordadas no presente trabalho.
O primeiro composto autonivelante para pisos – “Self-levelling flooring
compound” (SLC) – foi desenvolvido na Finlândia, por Nils Johansson, e introduzido
no mercado da construção em 1977. (ANDERBERG, 2007). Dessa forma, o estudo
das argamassas autonivelantes tem tido uma tendência crescente, apresentando
maior rapidez e menor demanda de mão de obra no processo, economia energética
e melhores condições de trabalho como algumas de suas vantagens (ESCRIBANO
TÉVAR e GARCÍA ANDRÉS, 2013).
Dentro do mérito da Universidade Federal do Paraná, Martins (2009),
inicialmente, estudou procedimentos de dosagem de pastas de argamassas
autonivelantes. Posteriormente, Souza et al. (2012) exploraram o desenvolvimento de
argamassas autonivelantes para aplicação em contrapiso. Mais recentemente, Lopes
da Silva (2016) também desenvolveu formulações de argamassa autonivelante,
dando ênfase na avaliação da retração por secagem.
Finalmente, a Figura 2.1 mostra o crescimento gradual das publicações ao
longo dos anos para o tema self leveling mortar, conforme dados da ScienceDirect.
Figura 2.1. Quantidade de publicações ao longo dos anos para Self leveling mortar.
Fonte: Adaptado ScienceDirect (2017).
2.2 SISTEMA DE PISO E CONTRAPISO
A construção de um edifício pode ser encarada com um sistema constituído
de diversas partes – os chamados subsistemas – que englobam desde o canteiro de
174 223 231 288 302 332 386462 474
540 601 630781
1.0181.0501.205
1.481
1.812
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017
Pu
blic
açõ
es
Ano
19
obras até o próprio projeto. Dentre esses subsistemas, nota-se que alguns têm
desprendido maiores cuidados - obtendo até mesmo elaboração de projetos
específicos – tais como estruturas e instalações. Todavia, outros subsistemas – como
o de revestimento, por exemplo – não recebem tanta atenção. Nesse último grupo,
encontra-se a produção de contrapisos – que é encarada como uma atividade
secundária e não contempla um projeto específico. Dessa forma, tal serviço era
antigamente executado, comumente, por operários sem conhecimento técnico
necessário (BARROS e SABBATINI, 1991), fato que permanece – ainda que em
menor escala – nos dias atuais.
O contrapiso – definido como uma categoria do sistema de piso (Figura 2.2) –
consiste basicamente numa camada de argamassa lançada sobre uma superfície
horizontal, normalmente uma laje, com o intuito de realizar sua regularização. Nos
sistemas convencionais as espessuras costumam variar entre 2 cm e 6 cm.
Dessa forma, o descaso habitual com o subsistema de contrapisos, além de
implicar em problemas executivos, tende a resultar em manifestações patológicas,
utilização indevida dos materiais, falta de controle de qualidade e desperdícios – o
que culmina em um aumento no custo final da obra. Ademais, o uso excessivo de
material – concomitantemente à aplicação equivocada de espessuras – pode
comprometer não só o desempenho do próprio contrapiso, mas também da estrutura
como um todo, devido às sobrecargas geradas, além de aumentar os custos
(BARROS e SABBATINI, 1991).
Figura 2.2. Exemplo genérico de um sistema de pisos e seus elementos.
Fonte: NBR 15575-3 (ABNT, 2013).
Segundo Barros e Sabbatini (1991), a execução do contrapiso no sistema
tradicional consiste – resumidamente – nas seguintes etapas: (a) marcação e
20
lançamento dos níveis do contrapiso – normalmente utilizando “níveis de mangueira”;
(b) preparação da base – limpar, molhar e polvilhar com cimento a base; (c)
construção das mestras – imediatamente antes da aplicação da argamassa; (d)
aplicação da argamassa do contrapiso – distribuição, compactação e sarrafeamento
da argamassa de contrapiso; e (e) acabamento final, sendo esta última subdividida
em: (i) sarrafeado; (ii) desempenado; (iii) alisado; e (iv) reforçado. De tal forma,
denota-se certo grau de esforço demandado por tal subsistema – o que implica em
maiores prazos executivos, além dos métodos consideravelmente arcaicos
empregados.
Assim, visando obter melhores resultados referentes ao controle de qualidade
e execução mais racional de contrapiso, juntamente com praticidade e menor prazo
em relação ao método tradicional, aparece o conceito de argamassa autonivelante. A
aplicação dela no subsistema de contrapiso apresenta-se muito mais ágil e precisa,
podendo trazer resultados extremamente positivos.
Rubin (2015) e Gugelmin (2013) apresentam a sequência construtiva desse
método como: (a) preparo da laje; (b) colocação de juntas de barreiras de contenção;
(c) lançamento e aplicação; (d) nivelamento; (e) acabamento; e (f) cura. Assim, a
execução de um contrapiso autonivelante consiste basicamente no lançamento da
argamassa sobre a superfície de modo a respeitar o nível previamente controlado por
tripés metálicos nivelados a laser, o que implica em maior precisão executiva. Após
a realização dessa etapa, promove-se a retirada das bolhas de ar através de uma
haste de metal ou um tipo de rodo – que acabam sendo incorporadas durante a
aplicação do material (LOPES DA SILVA, 2016). A retirada dessas bolhas de ar deve-
se ao fato de as mesmas resultarem em uma superfície menos resistente – tanto
mecanicamente quanto às intempéries – consequência da maior porosidade. Um
contrapiso executado em argamassa autonivelante pode apresentar finalidade de
apenas regularização da superfície ou de acabamento.
Segundo Houang (2013), a produtividade de um contrapiso executado com
argamassa autonivelante pode chegar a ser até 8 vezes maior que o método
convencional. Comparando os dois sistemas construtivos, Egle (2010) exemplifica
que para uma laje de 600 m², um contrapiso do tipo farofa demandaria um tempo
necessário de 4 a 5 dias para execução, enquanto que com a aplicação de um
contrapiso autonivelante esse tempo poderia ser reduzido para apenas 4 ou 5 horas.
21
2.3 DEFINIÇÃO DE ARGAMASSA AUTONIVELANTE
A argamassa autonivelante é uma argamassa autoadensável, bombeável, de
base aglomerante cimentícia que apresenta elevada fluidez e facilidade de aplicação
em superfícies horizontais (AENOR, 2014). Constituem-se como um tipo especial de
argamassa, considerada de alto desempenho, a qual possui capacidade de se
espalhar e preencher os vazios da superfície onde é aplicada, de forma a se
consolidar somente pelo efeito da gravidade sobre seu peso próprio
concomitantemente à sua capacidade de fluxo, sem apresentar qualquer separação
significativa de seus constituintes (MEHDIPOUR et al., 2013).
Assim, essa argamassa é caracterizada justamente pela sua elevada
capacidade de fluir (como se pode observar na Figura 2.3), de tal forma que se
autonivele, e de se adensar sem que ocorra segregação ou exsudação. Tal
capacidade é obtida por meio do equilíbrio entre as propriedades de fluidez,
mobilidade, viscosidade e coesão entre as partículas que constituem a mistura
(MARTINS, 2009).
As argamassas autonivelantes devem apresentar uma boa capacidade de
fluxo, por sua propriedade de autonivelamento, além de forma homogênea e coesa.
Tais características são obtidas por meio de uma otimização da dosagem, conferindo
uma reologia que proporcione fluidez suficiente para o auto nivelamento e que,
concomitantemente, possibilite controlar a segregação, exsudação e retração da
mesma. Por tais fatores, boas formulações das argamassas autonivelantes exigem
emprego de aditivos químicos e adições minerais.
Figura 2.3. Flow test e aplicação de argamassa autonivelante
Fonte: Cichinelli (2012)
22
Essa fluidez provém do alto afastamento entre as partículas maiores, de modo
a reduzir o contato entre as mesmas. Tal comportamento é resultado da utilização de
alto teor de finos na composição da argamassa autonivelante – o que pode implicar
em alguns problemas para a mesma – tal como dificuldade em controlar o tempo de
pega, a tendência à segregação e controle de retração (PILEGGI, 1996).
A argamassa autonivelante pode ser considerada como uma argamassa auto
adensável. A recíproca, entretanto, não é verdadeira. Isso porque uma argamassa
autonivelante além de possuir as características da outra, deve apresentar também
uma superfície regular lisa, tolerando um desnível de até 1 mm a cada 4 m de
extensão do elemento em que se aplica (MARTINS, 2009).
No que se refere à reologia, Martins (2009) ressalta – conforme já é sabido –
que a argamassa autonivelante como uma mistura do tipo sólido-líquido na qual as
partículas estão dispersas de forma relativa e uniforme através do meio líquido. Já
Costa (2007) afirma que a concentração de sólidos pode influenciar o seu
desempenho reológico.
O real desempenho da argamassa autonivelante e, consequentemente, suas
vantagens e desvantagens são dependentes de diversos fatores, tais como o tipo de
produção da argamassa, a dosagem e formulação empregadas, tipo de cimento, entre
outros (RUBIN, 2015). Apesar dessa variação, a literatura cita mais frequentemente
algumas vantagens desse compósito cimentício, das quais vale ressaltar a rápida
liberação da área aplicada, além de sua versatilidade e rapidez de execução
(NAKAKURA e BUCHER, 1997).
2.4 COMPOSIÇÃO DA ARGAMASSA AUTONIVELANTE
A composição da argamassa autonivelante estudada no presente projeto –
apresentada na Figura 2.4 – é dada por aglomerante (cimento), agregado miúdo (areia
de cava), água, adição mineral (fíler de quartzo), aditivo superplastificante (SP) e
aditivo modificador de viscosidade (VMA).
A formulação da argamassa autonivelante é composta de Cimento Portland de alta
resistência inicial (cerca de 25 a 45% da massa total) – pela qual recebe o nome de
compósito cimentício – e areia fina quartzosa (cerca de 40 a 60%). A porcentagem
restante (10 a 15%) da massa é formada por uma série de aditivos químicos e adições
minerais destinados a alterar as propriedades reológicas no estado fresco e as
23
propriedades físicas e mecânicas no estado endurecido – a fim de suprir os requisitos
de instalação, solicitação, durabilidade e desempenho. Ademais, a água de
amassamento corresponde algo entre 20 e 30% da massa de materiais secos do
composto (NAKAKURA e BUCHER, 1997).
Figura 2.4. Microestrutura da argamassa autonivelante
Fonte: Adaptado de Martins (2009) e Lopes da Silva (2016).
Apesar dos valores previamente estimados, deverá ser definida uma
dosagem ideal por meio da otimização de seus compostos, de modo a atingir a
trabalhabilidade especificada em projeto segundo sua aplicação (FELEKOĞLU et al.,
2006). As propriedades dos compósitos cimentícios autonivelantes devem atender às
seguintes características – em ordem de importância: autonivelamento, baixa
viscosidade, rápida fixação, rápido endurecimento, rápido ganho de resistência,
secagem rápida, estabilidade dimensional, durabilidade, resistência de superfície e
forte adesão ao substrato (SEIFERT et al., 2011). Ademais, Lopes da Silva (2016)
afirma que, no que tange à microestrutura da argamassa autonivelante, o equilíbrio
da suspensão de partículas influi no desemprenho reológico da mesma por se tratar
de uma concentração de sólidos.
2.4.1 Cimento
Define-se Cimento Portland como um material pulverulento e aglomerante
hidráulico, sendo composto por silicatos de cálcio e aluminatos de cálcio e que, ao
entrar em contato com a água, se hidrata de modo a não mais se decompor quando
endurecido - nem com nova presença de água (MEHTA e MONTEIRO, 2008).
Desde seu desenvolvimento, há aproximadamente 200 anos, o Cimento
Portland se tornou o aglomerante dominante na construção civil, sendo elogiado por
sua versatilidade, durabilidade e valor econômico. Dessa forma, sua produção vem
crescendo cada vez mais, a qual se aproxima de uma produção anual de 3 Gt
24
(JUENGER et al., 2011). No entanto, tal produto da construção civil provoca um
grande impacto ambiental devido a sua produção – o que se torna mais significativo
levando em conta a escala da mesma. No Brasil, segundo o MCTIC (2016), a
porcentagem das emissões líquidas de CO2 emitidas pelo ser humano.
Na literatura não existe um consenso sobre qual o cimento a ser adotado para
a execução da argamassa autonivelante. Dessa forma, cabe ressaltar que cimentos
mais finos implicam em ocorrência de reações de hidratação mais rápidas – o que
torna o material mais susceptível ao processo de retração e – consequentemente –
de fissuração (LOPES DA SILVA, 2016). Ademais, é necessário ter cautela quanto ao
consumo de cimento, pois essas argamassas são menos deformáveis e, dessa forma,
mais frágeis aos efeitos da retração – apresentando um maior risco de fissuração
(BAUER e SOUSA, 2005).
Por meio da adição da água de amassamento, ainda que também aconteça
naturalmente com a própria umidade do ar, ocorre a aglomeração do cimento – de
modo que a água inicie a envolver as partículas e preencher os vazios. Assim, quando
a quantidade for suficiente para tal, define-se o teor crítico – o qual promove a redução
da viscosidade da suspensão (PILEGGI, 2001). Por conseguinte, a fluidez provém do
afastamento das partículas, de tal forma que as adições minerais, ao compor a curva
granulométrica, permitam um maior afastamento e, consequentemente, um aumento
da fluidez do material no estado fresco (LOPES DA SILVA, 2016).
Ademais, os grãos de cimento possuem grande tendência a aglomerar, devido
ao seu processo produtivo e por consequência das forças de Van der Waals (forças
eletrostáticas entre regiões de cargas opostas). Assim, essa aglomeração implica em
um aumento da viscosidade da argamassa, reduzindo a fluidez pelo fato de aprisionar
parte da água de amassamento que estaria disponível para a fluidificação da mistura
(MONTE, 2003). Para tal, são empregados aditivos superplastificantes, de modo a
promover a dispersão dos grãos.
2.4.2 Agregado
Agregado miúdo pode ser definido como um material pétreo passante pela
peneira de abertura de 4,75 mm (#4) e que fica retido na de 0,075 mm (#200). De
acordo com Martins (2009), a escolha desse material – para fins de utilização em
formulações de argamassas autonivelantes – deve ser em função da granulometria,
25
optando-se preferencialmente por uma contínua – sendo esta responsável pela
coesão e viscosidade do material.
Agregados com frações mais grossas (retidos na peneira #4) podem aumentar
a viscosidade da matriz, sendo essa propriedade muito importante – tendo em vista
que uma alta viscosidade pode vir a comprometer o espalhamento e até o
bombeamento da argamassa. Em contrapartida, materiais pouco viscosos tendem a
apresentar problemas de segregação e exsudação (KATSIADRAMIS et al., 2010).
Segundo Christianto (2004) é recomendável que, para haver auto
compactação dos componentes da mistura, o volume de areia seja de 40% ao da
argamassa. Por outro lado, Nakakura e Bucher (1997) e Lundholm et al. (1990)
indicam que tal valor pode compreender o intervalo de 40 a 70%.
2.4.3 Adições minerais
As adições minerais são materiais silicosos moídos – os quais são
adicionados às argamassas e aos concretos (variando de 20 a 70% da massa do
material cimentício). A obtenção desses subprodutos se dá nas usinas de energia
elétrica e altos-fornos metalúrgicos – os quais são produzidos em larga escala
(MEHTA e MONTEIRO, 2008).
De acordo com Mehta e Monteiro (2008) as adições podem ser classificadas
em inertes ou reativas, segundo sua reatividade. As inertes implicam em uma ação
física – aumentando a compacidade da mistura – sendo representadas pelo quartzo
moído, entre outros. Por outro lado, as adições reativas promovem a formação de
hidratos, de modo a serem utilizadas em substituição ao cimento em teores de até
30% - tendo a cinza volante, cinza de casca de arroz, microssílica como alguns
exemplos. De modo geral, ambas adições podem ser utilizadas de maneira conjunta.
Segundo Alcantara et al. (2004), a utilização das adições minerais em
substituição ao cimento contribui para a atingir condições favoráveis de fluidez da
mistura e para a formação do esqueleto granular, beneficiando as propriedades
mecânicas do ponto de vista da argamassa autonivelante. Ademais, Nakakura e
Bucher (1997) e Sahmaran et al. (2006) citam que a adição de minerais reativos pode
substituir parte do volume de cimento, implicando em uma redução de custo do
material. Tal fato se deve às partículas das adições possuírem tamanho médio entre
26
as partículas de agregado miúdo e cimento – promovendo o efeito fíler de
preenchimento dos vazios, que será abordado adiante.
Não obstante, há um limite ao uso das adições minerais, o qual depende da
formulação do composto – tendo em vista que a presença de finos exige maior
consumo de água devido ao aumento da superfície específica. Dessa forma, a
resistência mecânica pode ser prejudicada com aumento do volume da água na
mistura. No entanto, para evitar a ocorrência de tal, empregam-se os aditivos com o
intuito de promover dispersão dos sólidos sem a necessidade de adição de mais água
– garantindo uma boa trabalhabilidade (LOPES DA SILVA, 2016).
Segundo Tutikan (2004), as adições minerais podem trazer outras melhorias,
tais como redução de permeabilidade e porosidade capilar – implicando em um
aumento de resistividade físico-mecânica aos agentes agressivos. Lopes da Silva
(2016) sugere ainda que tais adições alteram a viscosidade, de modo a aumentar a
densidade da coesão da argamassa, controlando a exsudação e a segregação.
Dentre as adições minerais empregadas na construção civil, destaca-se aqui
o Fíler Quartzoso, também conhecido como pó de quartzo. Essa adição, que será
utilizada no presente estudo, é um material inerte, ou seja, não apresenta reação
química. Nesse sentido, ele é normalmente utilizado com o intuito de preencher os
vazios existentes entre os grãos, de modo a contribuir para com o empacotamento
das partículas (RAISDORFER, 2015).
Contudo, quando essa adição é submetida a tratamento térmico, são
produzidas reações pozolânicas, de modo a consumir o hidróxido de cálcio e
formando, assim, silicato de cálcio hidratado. Tal processo implica numa melhora da
zona de transição (BIZ, 2001). Assim, a hidratação nas primeiras idades de concretos
com adição de fíler de quartzo pode ser mais intensa que nos demais traços de
referência. A intensificação da hidratação pode ser explicada pela distribuição de
pequenas partículas em torno do grão de cimento, que torna a camada de hidratos
mais fina e mais espalhada, acelerando o processo de hidratação do cimento,
conforme pode ser observado na Figura 2.5 (LAWRENCE et al., 2003).
A adição de fíler em compósitos cimentícios tem sido utilizada em substituição
parcial do cimento, proporcionando benefícios nas propriedades reológicas. Ademais,
conforme constataram Nepomuceno et al. (2010), tal adição permite a redução das
dosagens de superplastificantes, pois – como dito anteriormente – pode beneficiar a
trabalhabilidade da argamassa para uma mesma quantia de água. Também, conforme
27
Modler et al. (2007), a adição mineral em questão visa proporcionar melhor
desempenho no que tange às propriedades de coesão e viscosidade, além do
refinamento dos poros da pasta de cimento hidratada, de modo a resultar numa
melhor resistência à agentes agressivos.
Figura 2.5. Representação esquemática da intensificação da hidratação do cimento para adições inertes.
Fonte: Hoppe Filho (2008) adaptado de Lawrence et al. (2003).
Finalmente, podemos resumir e elencar alguns dos benefícios da adição de
fíler inerte:
maior coesão – resultando em misturas mais estáveis;
aumento da fluidez sem ocorrência de exsudação – por meio da redução do
tamanho das partículas;
redução do efeito da retração – por menor necessidade de água na mistura;
redução do calor de hidratação – devido à substituição parcial do cimento –
juntamente com o aumento das resistências à compressão, por consequência
do aumento da densidade da matriz.
2.4.4 Aditivos químicos
A busca por compósitos cimentícios cada vez mais resistentes e trabalháveis
– além de uma exigência relacionada ao custo – resultou na inserção de aditivos
químicos no mercado da construção civil. Tais aditivos foram inicialmente
desenvolvidos no Japão e na Alemanha na década de 1960, sendo que hoje são
empregados em larga escala nas obras de construção civil em todo o mundo
(GRAEFF e SILVA FILHO, 2002).
28
Segundo o ACI 212.3R (1996), definem-se tais aditivos como produtos
químicos empregados em compósitos cimentícios (argamassas ou concretos) com o
intuito de alterar as propriedades no estado fresco e/ou endurecido dos mesmos,
tornando-os mais adequados em questões de trabalho, manuseio, custos, entre
outros (MELO, 2005). Dessa forma, os aditivos são adicionados conforme a
necessidade de cada produto – sendo que os compostos autonivelantes são os
sistemas mais complexos entre as argamassas industrializadas (GUIMARÃES, 2013).
Na literatura alguns autores citam que para atender aos requisitos de
autonivelamento e – dessa forma – apresentar as propriedades de trabalhabilidade e
escoamento, é necessário adicionar cerca de 10 a 20 componentes químicos
diferentes na mistura (ANDERBERG, 2007; GASPARO et al., 2009; GUIMARÃES,
2013). Todavia, estudos recentes – tais como Lopes da Silva (2016) – vêm
demonstrando que é possível obter formulações com uma diversidade
significativamente reduzida de aditivos, mas sem que seja possível descartá-los.
Dentre os aditivos químicos existentes, no que tange à formulação e produção de
argamassas autonivelantes, os aditivos superplastificantes e os aditivos
modificadores de viscosidade são essenciais e, por conseguinte, os mais importantes
(CHRISTIANTO, 2004).
Os aditivos superplastificantes (SP) permitem uma redução da quantidade da
água de amassamento de pelo menos 12% para produzir uma pasta com mesma
consistência e sem que haja perda resistência mecânica – conforme NBR 11768
(ABNT, 2011). Ademais, os superplastificantes conferem trabalhabilidade ao
compósito cimentício, assegurando sua capacidade de espalhamento e também
reduzindo a tensão de escoamento (MARTINS, 2009). Esses aditivos agem, além da
repulsão eletrostática, por repulsão estérica – pois em diversos pontos da cadeia
principal há ramificações de cadeias longas, as quais promovem um forte efeito
dispersante. Dessa forma, ocorre o impedimento do entrelaçamento das cadeias
laterais das moléculas dos diferentes aditivos do composto, gerando uma capa de
adsorção de grande volume que impossibilita a aproximação das partículas de
cimento (GETTU e RONCERO, 1998).
Além disso, outra vantagem do uso dos aditivos SP é a redução do consumo
de cimento, reduzindo – dessa forma – problemas relacionados ao fenômeno da
retração. Esses aditivos dispersam os grãos de cimento de forma mais eficaz na
pasta, melhorando a molhabilidade dos mesmos e conferindo uma composição mais
29
homogênea à mistura. Assim, tal formulação confere uma melhora na eficiência de
hidratação da pasta, além de diminuir a porosidade e – por consequência – conferindo
maior resistência, durabilidade e desempenho mecânico às argamassas
autonivelantes. No entanto, vale ressaltar que os aditivos superplastificantes não
possuem influência absoluta sobre a resistência mecânica dos compósitos cimentícios
– sendo que essa é consequência da interação de todos os materiais e aditivos
empregados à mesma (KATSIADRAMIS et al., 2010).
Por outro lado, a função dos aditivos modificadores de viscosidade (VMA – do
inglês: Viscosity Modifying Admixtures) são modificadores das propriedades
reológicas da pasta de cimento – sendo usados para reduzir a segregação nas pastas
de alta fluidez e proporcionar níveis de fluidez mais elevados, além de maior
homogeneidade da mistura (MARTINS, 2009).
Esses aditivos fazem aumentar a coesão e estabilidade dos componentes da
mistura, através de uma “formação de rede” (exemplificado na Figura 2.6) – retendo
a água da pasta, de modo a manter as partículas finas de sua composição em
suspensão. Ademais, dentre todos os aditivos, os modificadores de pega são os que
possuem maior influência na conformidade das bordas da mistura (MARTINS, 2009).
Sua ação permite reduzir os riscos de exsudação e segregação dos constituintes da
argamassa, ao longo dos processos de transporte, adensamento e assentamento –
até que se inicie o processo de endurecimento do material (KHAYAT e GHEZAL,
2003).
Cabe ressaltar que o VMA também apresenta algumas desvantagens, citadas
na literatura, tais como: (a) incorporação de ar – consequência da redução da tensão
superficial da água na mistura; (b) incompatibilidade com alguns aditivos
superplastificantes – devido à capacidade de adsorção dos grãos de cimento; e (c)
podem vir a aumentar o efeito de retração por secagem quando em doses elevadas
(RIXOM e MAILVAGANAM, 1999; REPETTE, 2005).
Figura 2.6. Ação química do VMA nos grãos de cimento.
Fonte: Adaptado de Basf apud Souza et al. (2013)
30
2.4.5 Estudo da formulação de argamassas autonivelantes
O estudo das argamassas autonivelantes foi iniciado no Brasil por Nakakura
e Bucher (1997), os quais introduziram os conceitos referentes às mesmas. Na
pesquisa por eles realizada, foram apresentados parâmetros de desempenho da
argamassa autonivelante para o estado fresco e para o estado endurecido, além de
demonstrarem qual seria o quantitativo médio dos componentes desse compósito
cimentício (LOPES DA SILVA, 2016).
Tais estudos foram tomando proporções cada vez maiores no país, de modo
que o mesmo desencadeou uma sequência de trabalhos e pesquisas na UFPR a
respeito das formulações das argamassas autonivelantes – sendo muitas delas
tomadas como base para o presente trabalho – além de outras inúmeras
universidades no país. Sendo assim, Martins (2009) estabeleceu um procedimento
para dosagem de pastas de argamassa autonivelante, levando em conta a
importância do comportamento e desempenho a fresco da pasta na fluidez de tal
argamassa. Ademais, por meio de diversos ensaios, foram propostas algumas
formulações, as quais contêm adição de sílica ativa, aditivos modificadores de
viscosidade e superplastificantes – obtendo teores médios de 0,9% para VMA e de
0,5% para SP, de modo a garantir fluidez sem ocorrência de segregação.
Dando sequência ao estudo de Martins (2009), Souza et. al. (2013)
desenvolveram uma técnica para formulação de argamassas autonivelantes a partir
dos estudos de pasta – acrescentando areia. Para tal, foram realizadas formulações
com enfoque na caracterização no estado fresco – analisando quanto à fluidez e
condição visual do material escoado. Além disso, foram considerados preceitos de
Martins (2009) de análise de borda e de existência de segregação e exsudação de
modo a conferir um desempenho adequado dos compósitos cimentícios em questão.
Ademais, para a caracterização das argamassas foi empregado o ensaio do
cone de Kantro (KANTRO, 1980) – ainda que tal ensaio tenha sido desenvolvido
originalmente para pastas, devido à fluidez da argamassa autonivelante foi possível
adaptá-lo – conforme orientação de Nakakura e Bucher (1997). Ao final dessa
pequisa, por meio de uma aplicação prática do compósito em obra, observou-se
grande presença de fissuras – fato que conduziu uma pesquisa posterior,
desenvolvida por Lopes da Silva (2016).
31
Dessa forma, Freitas (2009) – que já havia verificado anteriormente o efeito
significativo da retração em argamassas autonivelantes – propôs o emprego de
aditivos redutores de retração – objetivando sanar tal problema, consequência da alta
relação entre superfície exposta e espessura presente nos contrapisos. No ano
seguinte, Freitas et al. (2010) também desenvolveram pesquisa acerca das adições e
aditivos minerais no que diz respeito às propriedades das argamassas autonivelantes
– obtendo como conclusão das análises realizadas, traços moldados com resultados
favoráveis quanto à fluidez e aumento da resistência à compressão por meio do
emprego de sílica.
Posteriormente, houve ainda uma pesquisa de Guimarães (2013) sobre o
emprego de ligantes orgânicos que promovem flexibilidade, resistência à abrasão e
aderência dessas argamassas. Ao final da pesquisa, foi constatada a redução da
exsudação e segregação, além da obtenção de uma superfície mais lisa – fatores de
extrema importância para os estudos desse compósito cimentício e suas aplicações.
Mais recentemente, tem-se ainda uma pesquisa de Rubin (2015), que analisa,
por meio de avaliações laboratoriais, o desempenho físico-mecânico das argamassas
autonivelantes industrializadas em comparação com as dosadas em obra – de modo
a avaliar diversos parâmetros influentes no comportamento, desempenho e aplicação
das referidas argamassas. Assim, tal pesquisa apresenta diversas avaliações e
conclusões utilizadas no presente trabalho. No mesmo ano, Carvalho (2015) analisou
a retração por secagem em argamassas autonivelantes utilizando adições minerais
em substituição parcial ao Cimento Portland.
No ano seguinte, Lopes da Silva (2016) desenvolveu formulações de
argamassas autonivelantes para pisos, avaliando – além de outros parâmetros – a
retração por secagem. Para tanto, foram produzidas argamassas com teor de adição
mineral em substituição parcial ao cimento e com adição de fibras. Tais formulações
avaliaram a influência das mesmas no desempenho dos estados fresco e endurecido
– tendo em vista as características e requisitos a serem cumpridos. Dessa forma,
verificou-se a grande influência da proporção dos componentes na mistura no que
tange à coesão da mesma - destacando a sensibilidade do teor de aditivos SP e VMA,
que podem acarretar segregação e exsudação, respectivamente, quando em
excesso. Ademais, foi constatada a alteração direta da fluidez da argamassa devido
à adição mineral empregada – no caso as cinzas volantes. Quanto à adição de fibras
de celulose e PVA, constatou-se que o espalhamento das argamassas aumentou –
32
indo contra o esperado inicialmente pela autora. Tal comportamento pode ser
explicado pela distribuição da água de amassamento em decorrência da adição de
fibras e da afinidade química pela matriz cimentícia – para o caso das fibras de
celulose.
Isto posto, o presente trabalho – reunindo o disponível na literatura e seguindo
os conhecimentos apresentados – dá sequência aos estudos supracitados, de modo
a aprofundar e desenvolver os conhecimentos referentes às argamassas
autonivelantes. Busca-se definir - por meio das propriedades desses compósitos
cimentícios, que são obtidas por meio das caracterizações - os requisitos mínimos de
desempenho das argamassas autonivelantes. Para tal, parte-se inicialmente de uma
formulação previamente desenvolvida por Lopes da Silva (2016), empregando os
devidos ajustes e correções – como será exposto adiante.
2.5 PROPRIEDADES DA ARGAMASSA AUTONIVELANTE
2.5.1 Estado Fresco
2.5.1.1 Trabalhabilidade
Trabalhabilidade é a propriedade das argamassas que, no estado fresco,
determina a facilidade com a qual as mesmas podem ser misturadas, transportadas,
aplicadas, consolidadas e acabadas, mantendo uma condição de homogeneidade. A
argamassas autonivelantes, conforme supracitado, possuem características de alta
fluidez e estabilidade – resistindo à segregação e exsudação – além de preencherem
o espaço a elas destinado sem a necessidade de auxílio de adensamento manual ou
mecânico, agindo tão somente por conta de seu peso próprio e capacidade de fluxo
(TVIKSTA, 2000; REPETTE, 2005).
Tais características são afetadas pelas suas características reológicas,
pautadas na tensão de escoamento e na viscosidade plástica. Define-se como tensão
de escoamento a tensão cisalhante mínima necessária para que se dê início ao
escoamento do fluido, a qual possui grande dependência do estado de aglomeração
e dispersão das partículas. Já a viscosidade pode ser representada pela reta
ascendente do gráfico de tensão por taxa de cisalhamento, pela qual indica a
estabilidade da mistura (BANFILL, 1994). Conforme a definição newtoniana,
33
viscosidade pode ser definida com a resistência ao deslizamento das moléculas de
um fluido, causada por uma fricção interna, portanto, quanto maior o grau de fricção,
maior a viscosidade e, finalmente, menor sua tendência de escoamento.
Segundo Lopes da Silva (2016), a fluidez da mistura depende diretamente da
ação do aditivo superplastificante – o qual promoverá a dispersão das partículas,
consequentemente, o afastamento das mesmas – de modo a permitir um aumento da
fluidez da mistura. No entanto, há um limite para uso de tal aditivo, o qual – a partir do
momento que seja ultrapassado – implicará na ocorrência de exsudação da água e
segregação da mistura, ou seja, o excessivo afastamento total dos grãos implicará em
uma perda do equilíbrio da macroestrutura, devido à separação da fase sólida da fase
líquida.
A existência de tal limite foi comprovada por Gowda et al. (2010), que
realizaram um estudo sobre a formulação de argamassas autonivelantes alterando a
quantidade de seus componentes. Para o desenvolvimento da pesquisa em questão
foi utilizado o ensaio do cone de Kantro (KANTRO, 1980) – constatando, por fim, que
com elevada quantia de SP a mistura apresentava elevada segregação e exsudação.
Ademais, no mesmo estudo foi constado que o ajuste do aditivo VMA proporcionou
uniformidade visual das partículas – a qual é adquirida pela ideal coesão entre as
mesmas.
Os compósitos cimentícios autonivelantes devem ter um limite de elasticidade
ou viscosidade de modo que tais níveis evitem a segregação e, ao mesmo tempo,
proporcionem uma trabalhabilidade adequada. Nota-se que a elevação da fluidez da
mistura implica numa maior instabilidade da mesma, de modo a tendenciar a
ocorrência de segregação. Assim, a estabilidade da argamassa autonivelante
depende e é afetada pela dosagem da mesma e, até mesmo pelo método de sua
aplicação (SCHWARTZENTRUBER et al., 2006; LIBRE, et al., 2010; MEHDIPOUR et
al., 2013; CARVALHO, 2015). De maneira mais ampla, pode-se inferir que as diversas
propriedades do compósito, as quais são necessárias para caracterizar uma
argamassa como autonivelante, se afetam mutuamente de maneira negativa, de
modo que, ao priorizar a obtenção de uma, a outra poderá não ser alcançada – o que
configura um certo grau de dificuldade na dosagem e formulação das argamassas
autonivelantes.
Mehdipour (2013) comprovou – por meio de experimentos – que o tempo de
mistura influencia no escoamento das argamassas autonivelantes. Os resultados
34
obtidos demonstraram que um aumento no tempo de mistura de 10 para 20 minutos
resultavam em um aumento de fluidez- o que pode ser explicado pelo agitamento das
partículas de cimento floculado, tornando-as mais dispersas. No entanto, para tempos
de mistura superiores a 30 minutos, a fluidez é reduzida – levando à conclusão de que
o aumento elevado da dispersão reduz a quantidade de água disponível na mistura,
pois parte desta água é absorvida pelas reações de hidratação, adsorvida sobre a
superfície das partículas sólidas do cimento hidratado ou evapora (CARVALHO,
2015).
No que tange à fluidez, Nakakura e Bucher (1997) apontaram valores ideais
para a consistência das argamassas autonivelantes, os quais devem ser:
material para regularização: 130 a 140 mm;
argamassas para acabamento: 160 a 165 mm.
2.5.1.2 Retenção de água
De modo geral, as argamassas, como um todo, estão sujeitas às restrições
térmicas e hídricas que contribuem fortemente para seu envelhecimento. De tal forma,
quando ocorre a evaporação da água da mistura ou a mesma é absorvida pelo
substrato de maneira rápida, a hidratação de cimento é prejudicada, de modo que
ocorra uma redução da resistência mecânica do material. Sendo assim, a capacidade
do material em reter água é de importância fundamental. Tal propriedade pode ser
controlada por meio da composição do mesmo. A presença de materiais finos, por
exemplo, pode contribuir para com a retenção de água da mistura (SÉBAÏBI et al.,
2003). Ademais, a retenção de água pode ser avaliada pelo método prescrito na NBR
13277 (ABNT, 2005).
2.5.1.3 Estabilidade estática
A dosagem da argamassa autonivelante influencia as propriedades de
retenção de água e de auto adensabilidade. A última é a capacidade do material em
se espalhar e auto consolidar sem que haja necessidade de aplicação de energia
externa e sem que ocorra separação significativa dos componentes da mistura. Para
que isso ocorra o material deverá apresentar estabilidade estática.
35
Define-se como estabilidade a capacidade de uma mistura manter uma
distribuição uniforme dos materiais constituintes durante todo o processo de
consolidação. Dessa forma, a estabilidade estática é a capacidade de a mistura resistir
à segregação, à exsudação e ao adensamento (PANESAR e SHINDMAN, 2011;
MEHDIPOUR et al., 2013). Ademais, a fluidez promovida pela dispersão de partículas
supracitada e a coesão combinadas com o aumento controlado da viscosidade
permitem que o material seja adensado somente pela ação da força gravitacional.
2.5.1.4 Retenção de fluxo
A norma que rege o ensaio de retenção de fluxo é a ASTM C 1708 (2012),
conforme será abordado mais adiante. Tal norma apresenta que a importância da
retenção de fluxo está numa taxa de espalhamento crítica para argamassas
autonivelantes, a qual pode garantir que estas mantenham sua propriedade de auto
nivelamento. De tal forma, caso a fluidez venha a diminuir ao longo do tempo, o
material terá seu nivelamento comprometido. De tal forma, com esse ensaio é possível
determinar o tempo de manuseio das argamassas – que é o limite de tempo que em
a retenção do fluxo da mistura não interfira na sua aplicação.
Assim, Lopes da Silva (2016) ressalta que inúmeros produtores de
argamassas autonivelantes apresentam nas fichas técnicas de seus produtos o tempo
de manuseio limite correspondente 30 min. Ademais, Mehdipour et al. (2013)
avaliaram a retenção de fluxo para diversas formulações das argamassas
autonivelantes – observando que o comportamento padrão é a taxa de escoamento
crescer até o minuto 30 do ensaio e posteriormente se estabiliza – o que explica o
tempo limite de manuseio empregado pelos produtores supracitados.
A coesão – a qual possui relação com a trabalhabilidade – e a rapidez de
solidificação da mistura controlam a retenção de fluxo inicial e final, respectivamente.
Dessa forma, o escoamento da argamassa durante sua aplicação será resultado da
viscosidade – sendo que se for alta dificultará o preenchimento das áreas e a obtenção
das espessuras desejadas. Ademais, a perda de trabalhabilidade pelo endurecimento
do material – o qual é influenciado pelo tempo de pega acelerado – pode comprometer
o bombeamento do mesmo, em função do tempo necessário para aplicação (LOPES
DA SILVA, 2016).
36
De tal forma, cabe ressaltar que a capacidade de retenção de água das
argamassas também precisa ser bem controlada e administrada, de modo que a
mesma não venha a prejudicar a trabalhabilidade e, por consequência, a retenção de
fluxo. Finalmente, destaca-se que não existem normas brasileiras para argamassas
autonivelantes, além de que as normas estrangeiras existentes a respeito de tal não
estipulam parâmetros para as propriedades no estado fresco (LOPES DA SILVA,
2016).
2.5.1.5 Segregação
Define-se por segregação a separação das partículas granulares da mistura,
de modo que haja concentração das mesmas em uma dada região – resultando em
uma separação da fase sólida e da fase líquida do composto. Tal efeito está
geralmente associado à sedimentação estática. No caso das argamassas
autonivelantes, é necessário que tais compósitos apresentem resistência à
segregação – de modo que esta não ocorra. Assim, para obtenção de tal propriedade,
faz-se necessário dedicar atenção à escolha granulométrica do agregado – levando
em conta que uma diminuição do tamanho máximo do agregado pode diminuir o risco
da ocorrência da segregação.
Ademais, nota-se o efeito do aditivo modificador de viscosidade (VMA) na
estabilização das misturas de cimento. Tal efeito mostra-se ainda mais dominante
para maiores relações a/c, como demonstrado por Libre (2010). Por outro lado, o
aumento dos teores de aditivo SP, tal como o aumento da relação a/c, tende a
aumentar o índice de segregação das misturas. É válido ressaltar ainda que o efeito
da dosagem do aditivo SP não é linear e depende da relação a/c (CARVALHO, 2015).
Libre (2010) demonstra ainda que a segregação pode afetar as propriedades
mecânicas e a durabilidade do compósito cimentício no estado endurecido.
2.5.1.6 Exsudação
A exsudação, entendida como a separação da água, pode ser considerada
como uma forma de segregação em que parte da água de amassamento tende a subir
para a superfície da argamassa recém aplicada, levando consigo partículas de
cimento (NEVILLE, 1997). Tal fenômeno ocorre, principalmente, devido ao fato de a
37
água possuir a menor massa específica entre os materiais que compõem o compósito
cimentício – de modo que tenda a deslocar-se para a superfície. De modo geral,
cimentos com partículas mais finas tendem a minimizar a ocorrência da exsudação,
tendo em vista que as partículas menores hidratam mais rápido e diminuem a
velocidade de sedimentação (MEDIPOUR et al., 2013; CARVALHO, 2015).
Finalmente, como ressaltado previamente, as adições minerais também são
capazes de promover a fluidez por meio do efeito fíler de preenchimento dos vazios
existentes entre as partículas de maior e menor dimensão. Todavia, alguns
pesquisadores constataram que o emprego excessivo das adições minerais também
pode aumentar a segregação e exsudação das argamassas (SAFIUDDIN et al., 2011;
KHALEEL e RAZAK, 2012). Ademais, Safiuddin et al. (2011) indicam a análise visual
do material espalhado para avaliação dessas propriedades – de tal forma que é
possível perceber a exsudação pelo excesso de água na superfície do material fresco
e identificar a segregação por meio do acúmulo concentrado de agregados – tal como
ilustrado na Figura 2.7, onde é possível observar explicitamente o acúmulo de areia
no centro da amostra, além da água presente na superfície e nas bordas da mesma,
configurando o fenômeno da exsudação.
Figura 2.7. Amostra de argamassa com ocorrência de exsudação e segregação excessivas.
Fonte: O autor.
O emprego de aditivos modificadores de viscosidade (VMA) pode resultar em
uma melhora da coesão no estado fresco – por meio da promoção de viscosidade
através da formação de uma rede que contém a água da mistura e mantém as
partículas finas do composto suspensas. Dessa forma, tal aditivo implica em que
sejam impedidos – ou ao menos reduzidos – os efeitos de segregação e perda de
água por exsudação (TUTIKAN e DAL MOLIN, 2008; LOPES DA SILVA, 2016).
2.5.2 Estado Endurecido
38
A UNE-EN 13813 (AENOR, 2014) é a norma europeia que prescreve as
características e especificações para pastas autonivelantes – conforme o material
aglomerante das mesmas – classificando e enumerando os ensaios físicos-mecânicos
aplicáveis para cada tipo de pasta. No entanto, tal norma não apresenta valores ideias
de resultados para os ensaios prescritos, ainda que a mesma solicite um controle
rigoroso de sua produção e materiais empregados – começando pelo recebimento
das matérias-primas, as inspeções regulares dos equipamentos e ensaios (LOPES
DA SILVA, 2016). Todavia, a UNE-EN 13892-2 (AENOR, 2003) traz os seguintes
valores:
resistência à compressão: ≥ 20 MPa;
resistência à tração na flexão: ≥ 5 MPa;
No que tange aos limites de resistência, Nakakura e Bucher (1997) –
baseados na norma brasileira para produção de pisos, indicam os seguintes valores:
resistência à compressão: 25 a 35 MPa;
resistência à tração na flexão: 8 a 11 MPa;
resistência ao arrancamento por tração para Pisos Residenciais: 1 MPa (cura:
28 dias), 0,5 MPa (cura: 28 dias com 10.000 ciclos de passagem de carga de
25 N);
resistência à abrasão (pelo método de ensaio de abrasão na máquina de
Böhme): 6,0 cm³/50 cm² ou 1,2 mm de espessura.
Ademais das propriedades supracitadas, as argamassas autonivelantes
devem apresentar uma superfície pouco porosa (motivo pelo qual se faz necessária a
retirada das bolhas de ar incorporadas após o espalhamento) – principalmente se o
material for aplicado para piso acabado – no estado endurecido. Tal fato se justifica
pela superfície estar em contato direto com o meio externo, tornando-se mais
susceptível ao ataque de agentes agressivos – pela limpeza do piso, intempéries e
principalmente por estar sujeito ao desgaste devido ao tráfego de equipamentos,
maquinários e pessoas. Essa propriedade pode ser adquirida com adições que
permitem o refinamento dos poros. Além disso, essas argamassas não podem
apresentar fissuras pelo mesmo motivo de ataque de agentes agressivos. Todavia,
essas manifestações patológicas são decorrentes de uma série de fatores tais como
as alterações volumétricas do material – as quais provocam o fenômeno de retração
(LOPES DA SILVA, 2016).
39
Esse último fenômeno tem sido um dos principais problemas apresentados
pelas argamassas autonivelantes aplicadas em pisos – especialmente em decorrência
da relação de área exposta a espessura. Ademais, o uso de aditivo redutor de retração
pode amenizar tal problema, bem como o emprego de fibras à argamassa
autonivelante.
Conforme ressalta Lopes da Silva (2016), no Brasil ainda existe uma carência
no que tange ao conhecimento da tecnologia de argamassas autonivelantes – o que
se exemplifica pela ausência de normas a respeito das mesmas. Dessa forma, Souza
et al. (2013) aplicaram uma formulação de argamassa em uma edificação, utilizando
– para efeito de controle dos efeitos da possível retração no estado plástico – cura
úmida. Entretanto, já nas primeiras idades foram identificadas fissuras que
comprovaram o processo de retração do material. Tal fenômeno foi justificado pelo
alto consumo de cimento da formulação.
2.5.3 Retração
A retração – conforme consenso literário – pode ser definida basicamente
como um processo de variação do volume que ocorre no compósito cimentício –
podendo ser resultado da movimentação de água no interior da mistura e das reações
de hidratação do cimento. Dessa forma, ao passo que o corpo poroso perde ao meio
externo e tem sua água consumida pelas reações químicas, surge o fenômeno de
contração.
A retração também pode ser definida como a deformação sofrida pela
argamassa sem que esta seja decorrente de quaisquer solicitações externas. Esse
fenômeno pode gerar fissuras no compósito cimentício. As deformações de retração
são consequência, também, da qualidade da microestrutura do compósito cimentício
e o avanço hidratação do cimento, além de apresentarem relação direta com a
resistência à compressão (ITIM et al., 2011). Em argamassas autonivelantes, a
retração é ocasionada pelas reações de hidratação de cimento, tensão superficial da
água e variações de volumes do material do estado plástico ao endurecido (ONISHI
e BIER, 2010).
Considera-se o aparecimento de fissuras como o principal indicativo do
processo de retração, as quais estão relacionadas aos problemas de durabilidade dos
materiais – tal como a facilitação ao ataque de agentes agressivos ao mesmo. O fato
40
é que a retração sempre irá ocorrer, em maior ou menor escala – podendo tal
fenômeno implicar em fissuração, em função da dimensão da peça, resistência do
material, grau de restrição às deformações e principalmente da tendência do material
em retrair. De modo geral, pode-se afirmar que a geometria da estrutura, a dosagem
do material e as condições climáticas combinadas levam à retração do compósito
cimentício (NEVILLE, 1997). Contudo, os fenômenos envolvidos no processo de
retração dos compósitos cimentícios são muito complexos, devido ao fato de
possuírem variáveis de comportamento e efeitos dinâmicos (MELO NETO, 2008).
Girotto (2012) apresenta algumas características que, de modo geral, podem
conduzir à retração dos compósitos cimentícios – os quais seguem listados abaixo:
geometria da estrutura: A elevada relação entre a superfície exposta e a
espessura ou volume total da peça tornam o elemento mais suscetível ao
processo de retração, devido à grande perda de água para o meio externo – tal
como ocorre em pisos, pavimentos e lajes;
dosagem do material: Pode afetar consideravelmente o efeito de retração, por
meio da granulometria, do tipo e da dimensão máxima do agregado, da relação
água/cimento (a/c), da quantidade da água de amassamento, do uso de
adições minerais e aditivos químicos;
condições climáticas: A perda de água do material para o ambiente é um dos
fatores que rege a retração. Dessa forma, alguns fatores climáticos influenciam
na retirada de água do material cimentício, tais como a alta temperatura, a
velocidade do vento e a baixa umidade relativa do ar.
Os mecanismos que agem sobre a retração total se distinguem entre o estado
plástico e o endurecido, conforme apresentado por Esping (2007) no diagrama da
Figura 2.8.
Dentre os diversos tipos de retração que podem ocorrer em uma argamassa
autonivelantes, ressalta-se aqui a retração por secagem, também conhecida como
retração hidráulica. Esse tipo de retração ocorre da mesma maneira que a retração
plástica, no entanto, com o compósito já em seu estado endurecido. Assim, a retração
por secagem representa a deformação do material gerada pela troca de água com o
ambiente externo (ITIM et al., 2011).
41
Figura 2.8. Ilustração do mecanismo de retração total.
Fonte: Esping adaptado por Lopes da Silva (2016).
No que tange à retração por secagem, a qual será avaliada por meio de ensaios
para o desenvolvimento deste trabalho, Lopes da Silva (2016) salienta que sua
ocorrência resulta da evaporação da água que compõe a estrutura cimentícia, de
modo a gerar tensões capilares, implicando em perda de volume e a consequente
fissuração. Esse efeito se torna ainda mais explícito em placas com grandes áreas
expostas, tais como os revestimentos de contrapiso. A presença de adições minerais
com taxas de substituição adequadas proporciona o aumento da resistência à
compressão, além de uma redução da retração por secagem – consequência da sua
contribuição para a produção de outros hidratos e para a melhoria da qualidade da
microestrutura (ITIM et al., 2011).
A retração por secagem no cimento pozolânico costuma ser superior à que
ocorre no Cimento Portland comum – sendo que esse adicional está relacionado com
elevado teor de C-S-H. Ademais, a pasta composta por sílica ativa apresenta uma
estrutura porosa com maior teor de finos e, consequentemente, maior retenção de
água. Além disso, as tensões capilares são superiores em poros de menor dimensão
– sendo que com a ocorrência de perda de água para meio externo por conta da
diferença de umidade relativa os valores se tornam mais significativos. No entanto,
constatou-se que com a substituição de 10% da massa de cimento por sílica ativa a
retração foi superior em idades iniciais e inferior a longo prazo (ITIM et al., 2011).
42
Devido ao gradiente de umidade que surge dentro da espessura da placa,
ocorre o empenamento das bordas em argamassas autonivelantes. Tal efeito é
conhecido com Curling, sendo consequência do encolhimento diferencial entre a parte
superior e a parte inferior do elemento aplicado – principalmente pelo efeito de
retração por secagem. A superfície do elemento – contrapiso, por exemplo – seca e
encolhe devido às ações externas do meio ambiente, de forma que a face inferior
permaneça molhada e sofra poucas alterações em suas dimensões (CARVALHO,
2015).
43
3 PROGRAMA EXPERIMENTAL
O presente trabalho visa dar sequência aos estudos anteriores desta mesma
universidade que englobam as argamassas autonivelantes, dentre os quais se
destacam Martins (2009) – cujo trabalho desenvolveu um procedimento para
obtenção e dosagem de pasta para argamassa autonivelante –, Souza et al. (2013) –
que desenvolveram formulações de tal compósito e, por meio de aplicação prática em
obra, constataram a ocorrência do fenômeno de retração – e, finalmente, Lopes da
Silva (2016), cujos estudos compreenderam a análise de formulações com uso de
fibras e avaliação da retração por secagem das mesmas.
Assim, este estudo – buscando dar continuidade ao avanço dos
conhecimentos relacionados às argamassas autonivelantes – desenvolveu
formulações com o uso de aditivos SP e VMA, além de empregar adição mineral como
substituição parcial do cimento, tendo por objetivo reduzir o consumo de cimento do
compósito cimentício, apontado por Lopes da Silva (2016) como um dos principais
fatores que resultam na retração da argamassa autonivelante. Ademais, as
formulações de Lopes da Silva (2016) apresentaram elevada resistência mecânica,
cujas características são de contrapisos industriais. De tal forma, o presente estudo
também busca reduzir os valores de resistência obtidos nesse estudo anterior, com o
intuito de obter propriedades aplicáveis a contrapisos residenciais.
Sendo assim, o presente estudo empregará os métodos e conhecimentos
disponíveis na literatura, anteriormente mencionados, para o desenvolvimento de
formulações de argamassa autonivelante, de modo que, a partir dessas, sejam
avaliadas as propriedades das mesmas. Finalmente, para tais análises serão
utilizados alguns ensaios, descritos anteriormente, por meio dos quais serão
estabelecidos parâmetros e, assim, definidos os requisitos mínimos de desempenho
para tais compósitos cimentícios.
3.1 VARIÁVEIS DE ESTUDO
As principais variáveis deste estudo são as formulações da argamassa
autonivelante, com seus respectivos teores de substituição de cimento por adição
mineral de fíler de quartzo. Sendo a análise dos requisitos de desempenho – pautada
44
nos parâmetros obtidos pelos ensaios de caracterização. Assim, elencam-se as
variáveis independentes para tal:
formulações: argamassa de referência sem substituição parcial do cimento,
argamassas com diferentes teores de substituição de cimento (20, 40 e 60%)
e argamassa industrializada;
teor de aditivo superplastificante (variando conforme necessidade de atingir
consistência e outros parâmetros fixados);
relação a/ms (variando conforme necessidade de atingir consistência e outros
parâmetros fixados);
Ademais, também se ressalta os valores fixos (invariáveis):
quantidade de agregado miúdo;
teor de aditivo VMA;
consistência: 135 ± 5 mm de espalhamento pelo Cone de Kantro;
procedimento de mistura.
3.2 MATERIAIS
No presente item serão descritos os materiais utilizados no programa
experimental, aplicados nas formulações do presente estudo e suas respectivas
caracterizações. A Figura 3.1 apresenta a granulometria dos materiais empregados.
Figura 3.1. Curva granulométrica - materiais secos.
Fonte: Adaptado de LAMIR (2017) e UFOB (2015).
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
0,1 1,0 10,0 100,0 1000,0 10000,0
Porc
enta
gem
passante
acum
ula
da
Diâmetro das partículas (μm)
Areia de Cava
Fíler Quartzoso
CP V-ARI
45
3.2.1 Cimento
O cimento empregado para a realização das formulações de mistura da
presente pesquisa é o CPV ARI, o qual apresenta característica de elevada resistência
inicial. A escolha de tal tipo de cimento, conforme ressalta Lopes da Silva (2016), é
decorrente da finura apresentada por este em relação aos demais tipos, o que se
justifica pelo fato de uma maior superfície específica dos grãos resultar em uma menor
tensão de escoamento, além de uma maior viscosidade da mistura, sendo que tais
propriedades são essenciais para as argamassas autonivelantes. Ademais, tal
escolha se deve também pela rapidez de endurecimento que o cimento em questão
pode conferir ao material.
A Tabela 3.1 e a Tabela 3.2 apresentam as características físicas e químicas,
respectivamente, do cimento CP V-ARI. Os valores constantes equivalem aos
fornecidos pelo fabricante
Tabela 3.1. Características físicas do CP V-ARI
Expansibilidade a quente
Tempo de pega
Início fim
Massa específica
média Finura Blaine
Porcentagem retida na
#200
Resistência à compressão
(28 dias)
0,2 mm 03:08 03:51 3,09 g/cm³ 4.332 cm²/g 0,21% 54,8 MPa
Fonte: Fabricante (2017).
Tabela 3.2. Características químicas do CP V-ARI
Al2O3 SiO2 Fe2O3 CaO MgO SO3 Perda
ao Fogo
CaO Livre
Resíduo insolúvel
Equivalente Alcalino
4,14% 19,2% 2,96% 60,2% 4,12% 3,1% 3,28% 0,75% 0,79% 0,69%
Fonte: Fabricante (2017).
O cimento utilizado foi caracterizado, também, por meio do ensaio de
granulometria a laser – apresentada anteriormente (Figura 3.1). Tal ensaio foi
executado nas dependências do Laboratório de Minerais e Rochas (LAMIR), da
Universidade Federal do Paraná (UFPR), com o equipamento CILAS 1064.
3.2.2 Fíler quartzoso
A adição de tal material, conforme mencionado anteriormente, visa substituir
parcialmente o consumo de cimento da argamassa autonivelante, além de
proporcionar outros benefícios. Sua caracterização é apresentada na Tabela 3.3.
46
Tabela 3.3. Características da adição mineral.
Característica Valor
Massa específica sss (g/cm³) 2,60
Área específica BET (m²/Kg) 1.227
Atividade Pozolânica – Chapelle modificado NBR 15.895 (mg Ca(OH)2/g)
140
Fonte: UFOB (2015).
Quanto ao ensaio de Chapelle modificado, destaca-se, conforme ressalta
Raisdorfer (2015) – pautado na norma NBR 15895 (ABNT, 2010) –, que a
pozolanicidade do material é admitida quando o valor do óxido de cálcio consumido
supera 330 mg CaO/g-pozolana – equivalente a 436 mg Ca(OH)2/g-pozolana –, por
estequiometria. Assim, constata-se que o fíler de quartzo, conforme esperado, não é
um material pozolânico.
Analisando a granulometria do fíler de quartzo – realizada pela UFOB e
apresentada anteriormente (Figura 3.1), nota-se que esse material apresenta
partículas de dimensões próximas a do cimente CP V-ARI utilizado na presente
pesquisa, ainda que tal adição seja ligeiramente mais grossa que cimento utilizado
nesta pesquisa. Dessa forma, ainda que o material seja fino, seu emprego substituindo
o cimento não contribuirá para o empacotamento das partículas, pois o cimento é
ainda mais fino – de modo que a contribuição do CP V-ARI para tal fenômeno seja
maior, ainda que com pouca distinção.
O difratograma do fíler quartzoso (Figura 3.2) indica quartzo como única fase
cristalina, sem presença de outros minerais. Ressalta-se ainda que tal material
apresenta apenas mínimos halos característicos de fase amorfa, tal como esperado
para um material cristalino e inerte – com um resultado de Chapelle modificado
equivalente a 140. Assim, esse atua apenas por meio de ação física, contribuindo com
o empacotamento das partículas.
Figura 3.2. Difratograma da adição mineral.
Fonte: UFOB (2015).
47
3.2.3 Agregado Miúdo
O agregado miúdo utilizado no presente estudo foi uma areia natural de cava,
sendo suas características apresentadas na Tabela 3.4 (caracterização realizada pelo
LATECA) e sua curva granulométrica, ensaiada pelo LAMIR - conforme demonstrado
anteriormente na Figura 3.1. Destaca-se que o valor de módulo de finura obtido é
correspondente à zona ótima de uma areia média: 2,2 a 2,9.
Tabela 3.4. Características do agregado miúdo.
Característica Valor
Massa específica sss (g/cm³) 2,63
Massa unitária (g/cm³) 1,54
Módulo de finura 2,4
D.M.C. (mm) 1,00
Fonte: Lopes da Silva (2016).
3.2.4 Aditivos
Para o estudo em questão, com o intuito de promover fluidez e viscosidade
para a argamassa autonivelantes estudada, fez-se uso dos aditivos superplastificante
(SP) e modificador de viscosidade (VMA), conforme benefícios e conceitos
anteriormente mencionados no presente trabalho.
a) Aditivo Superplastificante (SP)
O aditivo SP é o Powerflow 4000, da MC Bauchemie, sendo suas
características disponibilizadas na Tabela 3.5, com os respectivos dados fornecidos
pelo fabricante.
Tabela 3.5. Dados técnicos do aditivo SP Powerflow 4000.
Características Unidade Valor Observações
Densidade g/cm³ 1,09 -
Dosagem % 0,2 a 5,0 Sobre o peso do cimento
Teor de Cloretos % < 0,1 Sobre o peso
Teor de Álcalis % < 1,0 Sobre o peso
Fonte: Fabricante (2015).
b) Aditivo Modificador de Viscosidade (VMA)
O aditivo VMA utilizado foi o Centrament Stabi 520, também da MC
Bauchemie. Tal aditivo é um líquido viscoso translúcido, que é um estabilizador
orgânico – conforme informação do fabricante. Na Tabela 3.6 apresentam-se os dados
técnicos deste aditivo.
48
Tabela 3.6. Dados técnicos do aditivo VMA Centrament Stabi 520.
Características Unidade Valor Observações
Densidade g/cm³ 1,00 - Dosagem % 0,02 a 0,5 Sobre o peso do cimento
Teor de Cloretos % < 0,1 Sobre o peso Teor de Álcalis % < 1,0 Sobre o peso
Fonte: Fabricante (2015).
3.2.5 Água de Amassamento
Para realização do presente estudo, foi utilizada a água potável disponível,
proveniente da rede de abastecimento da Companhia de Saneamento do Paraná
(SANEPAR).
3.2.6 Argamassa industrializada
Para efeito de comparação de desempenho, foi utilizada uma argamassa
industrializada disponível no mercado. A argamassa autonivelante tem suas
características apresentadas na Tabela 3.7. A argamassa em questão é composta
por: cimento, agregados minerais e aditivos especiais – conforme informado pelo
fabricante.
Tabela 3.7. Informações técnicas da argamassa industrializada.
Argamassa Industrializada
Tempo em aberto 30 minutos
Densidade aparente 1,7 kg/l
Resistência à aderência (28 dias) 0,5 MPa
Resistência à compressão (28 dias) 20 MPa
Fonte: O Fabricante (2017).
3.3 MÉTODOS
Descreve-se a seguir, a metodologia adotada para realização da presente
pesquisa, a qual pode ser dividida em três etapas principais: (a) definição das
formulações (com as respectivas porcentagens de adição e substituição) e ensaios a
serem realizados; (b) ajuste das formulações adotadas e (c) realização dos ensaios
determinados, conforme ilustrado na Figura 3.3.
49
Figura 3.3. Fluxograma das etapas do programa experimental.
Fonte: O autor.
3.3.1 Formulações
Primeiramente, antes da realização dos ensaios de caracterização da
argamassa autonivelante, definiram-se quais seriam as formulações base para tal.
Tomou-se como ponto de partida a formulação de referência aplicada por Lopes da
Silva (2016) – alterando cinza-volante por Fíler quartzoso. Ademais, adotou-se
também mais três formulações com diferentes teores de substituição do cimento pela
adição mineral aplicada, nas porcentagens de 20%, 40% e 60%, além de uma
formulação de argamassa comercial, para fins comparativos – conforme resumido na
Tabela 3.8.
Tabela 3.8. Formulações definidas.
Código Descrição da formulação
REF Argamassa de referência, sem substituição
do cimento.
20SUB Argamassa com substituição de 20% do
cimento por fíler de quartzo.
40SUB Argamassa com substituição de 40% do
cimento por fíler de quartzo.
60SUB Argamassa com substituição de 60% do
cimento por fíler de quartzo.
AI Argamassa autonivelante industrializada.
Fonte: O autor.
Definidas as formulações, foi necessário ajustá-las – devido a alteração de
cinza volante para fíler de quartzo – mantendo a quantidade de materiais secos e
alterando a quantidade de água e aditivo, conforme necessidade de atender os
requisitos estabelecidos.
O procedimento de mistura empregado corresponde ao adotado por Lopes da
Silva (2016), previamente proposto por Souza et al. (2013) baseado em Martins
(2009). Tal processo, cuja aplicação interfere nas propriedades da argamassa, é
Definição das formulações e ensaios
Ajuste das formulaçõesRealização dos ensaios de
caracterização
50
apresentado na Figura 3.4. Ademais, utilizou-se para a mistura uma argamassadeira
planetária com cuba (Figura 3.5).
Figura 3.4. Procedimento de mistura padrão das formulações de argamassa autonivelante.
Fonte: Lopes da Silva (2016).
Figura 3.5. Processo de mistura com argamassadeira planetária
Fonte: O autor.
Assim, a formulação de argamassa, para ser considerada dosada de maneira
ideal deve:
1 min•Homogeneização dos materiais secos.
1 min•Adição de 47% da quantidade de água
1 min•Adição de 47% da quantidade de água
40 s•Adição do SP e 3% da quantidade de água
30 s•Raspagem da cuba
40 s•Adição do VMA e 3% da quantidade total de água
30 s•Raspagem da cuba
30 s•Homogeneização da mistura
51
apresentar abertura 135 ± 5 mm no ensaio de Cone de Kantro (KANTRO,
1980) – atendendo ao valor mínimo recomendado de 130 mm (NAKAKURA e
BUCHER, 1997);
apresentar bordas homogêneas;
não apresentar segregação;
não apresentar exsudação excessiva (visível à olho nu).
Ressalta-se aqui que para a formulação da argamassa industrializada não
foram aplicados os ajustes. A fornecedora de tal produto indica a adição de água
correspondente a 20% do material seco – tendo sido adotado esse valor para tal.
3.3.2 Ensaios de caracterização
Para o presente estudo, visando abranger da maneira mais coerente e
confiável possível a análise das argamassas autonivelantes, foram realizados os
ensaios elencados na Tabela 3.9. Assim, busca-se com esses, definir os requisitos de
desempenho deste compósito cimentício aqui tratado.
Tabela 3.9. Ensaios de caracterização das argamassas autonivelantes.
ESTADO FRESCO ESTADO ENDURECIDO
Ensaio Norma Ensaio Norma
Densidade de massa e Teor de ar incorporado
NBR 13278 (ABNT, 2005)
Densidade de massa aparente no estado
endurecido
NBR 13280 (ABNT, 2005)
Cone de Kantro Kantro (1980) Variação dimensional
(Retração) NBR 15261
(ABNT, 2005)
Viscosidade dinâmica NBR 15184* (ABNT, 2004)
Resistência à compressão axial e à tração na flexão
NBR 13279 (ABNT, 2005)
Tempo de retenção de fluxo C 1708
(ASTM, 2012) Módulo de elasticidade
dinâmico NBR 15630
(ABNT, 2008)
*Norma adaptada para misturas cimentícias de alta fluidez.
Fonte: O autor.
Para cada ensaio será apresentada uma descrição do procedimento de
realização adotado, com as devidas adaptações, e a norma que o prescreve – quando
houver. Ademais, os ensaios estão referenciados com a característica por ele medida
ou analisada e separados entre estado fresco e endurecido, respectivamente.
52
3.3.2.1 Estado fresco
3.3.2.1.1 Densidade de massa e teor de ar incorporado
A realização desses dois ensaios é regida pelos procedimentos previstos na
NBR 13278 (ABNT, 2005). Em relação às adaptações empregadas, não foi necessário
realizar o adensamento por golpes para o preenchimento do recipiente de pesagem,
tendo em vista à fluidez da argamassa autonivelante – tal como sua própria aplicação
impõe. Além disso, o recipiente utilizado foi metálico – com volume equivalente a
399,27 ml. Ademais, os ensaios seguiram as diretrizes apontadas na referida norma,
tendo sido realizada apenas uma repetição.
O ar incorporado corresponde aos vazios formados pela entrada de ar no
interior do compósito cimentício, sendo que tal fenômeno é ocasionado,
principalmente, pelo processo de mistura mecânica – o qual introduz ar na argamassa.
Vale ressaltar que o mesmo processo de mistura pode, também, favorecer a remoção
deste ar incorporado, de modo que promova a união das inúmeras pequenas bolhas,
formando bolhas maiores, as quais tendem a ser carreadas para a superfície da
argamassa onde se rompem. O teor de ar incorporado nas argamassas, embora
favoreça a trabalhabilidade das mesmas, atua desfavoravelmente no que tange às
resistências mecânicas (MANSUR et al., 2007).
A densidade por sua vez, pode levantar características importantes sobre a
argamassa, tendo em vista que um material mais denso pode resultar de uma menor
porosidade e permeabilidade, conferindo melhor desempenho ao compósito,
tornando-o mais resistente a agentes agressivos.
A realização do ensaio é apresentada pela Figura 3.6, com o recipiente
metálico utilizado e a balança para aferição do peso.
Figura 3.6. Recipiente metálico do ensaio de densidade.
Fonte: O autor.
53
Ao final, são calculados os resultados conforme as fórmulas elencadas a
seguir.
a) Densidade de massa
𝐴 =𝑀𝑐 − 𝑀𝑣
𝑉𝑟
Onde:
𝐴: 𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑑𝑒 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎
𝑀𝑐: 𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑑𝑜 𝑟𝑒𝑐𝑖𝑝𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑐𝑖𝑙í𝑛𝑑𝑟𝑖𝑐𝑜 𝑑𝑒 𝑃𝑉𝐶 𝑐𝑜𝑛𝑡𝑒𝑛𝑑𝑜 𝑎 𝑎𝑟𝑔𝑎𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑑𝑜 𝑒𝑛𝑠𝑎𝑖𝑜, 𝑒𝑚 𝑔.
𝑀𝑣: 𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑑𝑜 𝑟𝑒𝑐𝑖𝑝𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑐𝑖𝑙í𝑛𝑑𝑟𝑖𝑐𝑜 𝑑𝑒 𝑃𝑉𝐶 𝑣𝑎𝑧𝑖𝑜, 𝑒𝑚 𝑔.
𝑉𝑟: 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑑𝑜 𝑟𝑒𝑐𝑖𝑝𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑐𝑖𝑙í𝑛𝑑𝑟𝑖𝑐𝑜 𝑑𝑒 𝑃𝑉𝐶, 𝑒𝑚 𝑐𝑚3.
O resultado do ensaio deve ser expresso em g/cm³, arredondado para o 0,01
g/cm³ mais próximo.
b) Teor de ar incorporado
𝐴𝐼 = 100 × (1 −𝐴
𝐵)
Onde:
𝐴𝐼: 𝑇𝑒𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑎𝑟 𝑖𝑛𝑐𝑜𝑟𝑝𝑜𝑟𝑎𝑑𝑜.
𝐴: 𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑑𝑒 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎.
𝐵: 𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑑𝑒 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑎 𝑑𝑎 𝑎𝑟𝑔𝑎𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎, 𝑠𝑒𝑚 𝑣𝑎𝑧𝑖𝑜𝑠.
Tal que:
𝐵 =∑ 𝑀𝑖
∑𝑀𝑖
𝛾𝑖
Onde:
𝑀𝑖: 𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑠𝑒𝑐𝑎 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑑𝑎 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑜𝑛𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑎 𝑎𝑟𝑔𝑎𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎, 𝑖𝑛𝑐𝑙𝑢𝑠𝑖𝑣𝑒 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑑𝑒 á𝑔𝑢𝑎.
𝛾𝑖: 𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑑𝑒 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑑𝑎 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑜𝑛𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑎 𝑎𝑟𝑔𝑎𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 (𝐷𝑒𝑡𝑒𝑟𝑚𝑖𝑛𝑎𝑑𝑎
𝑐𝑜𝑛𝑓𝑜𝑟𝑚𝑒 𝑁𝐵𝑅 6474).
54
3.3.2.1.2 Cone de Kantro
Devido à elevada fluidez apresentada pela argamassa autonivelante, os
tradicionais métodos empregados para aferir a consistência, tal como o cone de
Abrams, acabam não tendo utilidade, portanto, infere-se que os ensaios aplicáveis
são os destinados às natas. Dessa forma, o ensaio aqui empregado é o cone de
Kantro (KANTRO, 1980), tal como proposto e realizado por Nakakura (1997), Souza
et al. (2012) e Lopes da Silva (2016).
Também conhecido como ensaio de miniabatimento, tendo sido desenvolvido
por Kantro (1980), tal ensaio consiste em determinar o abatimento de pequenas
quantidades de pasta de cimento, por meio da utilização de um tronco de cone, ou
seja, comparar a fluidez da pasta de cimento em ensaios similares ao “slumptest” mas
em menores escalas, utilizando um cone de tamanho reduzido (SACHT, 2008). A
Figura 3.7 ilustra a execução deste ensaio.
Figura 3.7. Execução do ensaio do Cone de Kantro.
Fonte: O autor.
Conforme ressalta Rossignolo (2003), o material utilizado no procedimento do
ensaio é composto por um tronco de cone, de material translúcido, com as seguintes
dimensões:
altura: 57 mm;
55
diâmetro superior: 19 mm;
diâmetro inferior: 38 mm.
Tais dimensões podem ser observadas nas ilustrações da Figura 3.8.
Figura 3.8. Cone de Kantro (dimensões em mm).
Fonte: Kantro adaptado por Lopes da Silva (2016).
O ensaio foi realizado aferindo-se o espalhamento da argamassa
autonivelante – conforme procedimento adaptado de Martins (2009). O diâmetro de
espalhamento da argamassa é obtido após seu escoamento em uma placa de vidro
adequadamente nivelada, determinando-se o diâmetro médio a partir de duas
medidas de diâmetro ortogonais entre si, o qual indica a fluidez da argamassa. Além
disso, ao passo que se medem os diâmetros, também se avaliam as condições de
borda, conforme mencionado anteriormente, permitindo verificar se há uniformidade,
além de constatar a ocorrência de exsudação e segregação. Tal avaliação é realizada
por análise visual, conforme ilustrado na Figura 3.9 e exemplificado nas Figura 3.10 e
Figura 3.7.
Figura 3.9. Condições de uniformidade visual da borda da argamassa escoada.
Fonte: Martins adaptado por Lopes da Silva (2016).
56
Figura 3.10. Argamassa autonivelante com segregação no centro e borda irregular.
Fonte: Lopes da Silva (2016).
3.3.2.1.3 Viscosidade Dinâmica
A realização do ensaio de viscosidade dinâmica, por meio do viscosímetro
Brookfield, estende-se às pastas cimentícias, de modo que seja aplicável às
argamassas autonivelantes. Conforme ressaltam Pileggi e Padolfelli (2003), tal ensaio
funciona por meio de rotação controlada, através de um instrumento imerso no fluido
– chamado de spindle. Assim, esse ensaio permite determinar a viscosidade aparente
associada a uma determinada velocidade angular imposta. Devido à rotação, cria-se
atrito entre o fluido e o cilindro, fazendo com que se desenvolva um momento torsor
resistente, o qual é registado pelo transdutor (MENDES, 2013).
Para a execução do ensaio, fez-se uso das considerações de Mendes (2013),
sendo adotado o spindle nº 5 (Figura 3.11) – indicado para a maioria das pastas
cimentícias – para a aferição da viscosidade. Outrossim, o equipamento utilizado –
Viscocímetro Brookfield modelo RVDV-II+P – pertence ao Laboratório de
Pavimentação Professor Armando Martins Pereira (LAMP), de modo que também foi
adotado parte do procedimento utilizado para ligantes asfálticos, o qual é regido pela
NBR 15184 (ABNT, 2004). Dessa forma, o tempo de realização adotado para o ensaio
foi de 3 min, com leituras de viscosidade a cada 30 segundos.
57
Figura 3.11. Spindle nº 5 - utilizado para a realização do ensaio.
Fonte: O autor.
Quanto às velocidades empregadas, seguiu-se a indicação do próprio
equipamento, que recomenda que seja aplicada – preferencialmente – uma
velocidade (em rpm) que resulte num esforço entre 10 e 20% da capacidade do
equipamento. Dessa forma, é possível garantir uma maior confiabilidade de resultado.
Além disso, o recipiente utilizado foi um Becker plástico de 600 ml – com quantidade
de material equivalente à tal volume. A execução do ensaio está ilustrada na Figura
3.12, para o qual apenas uma mistura para cada formulação foi ensaiada – devido à
limitação quanto à quantidade de material disponível. Assim, apenas foi repetido o
ensaio para a argamassa industrializada, afim de atestar o valor obtido na primeira
mistura.
Figura 3.12. Realização do ensaio de viscosidade com Viscosímetro Brookfield.
Fonte: O autor.
58
3.3.2.1.4 Tempo de retenção de fluxo
O ensaio de tempo de retenção de fluxo é prescrito pela C 1708 (ASTM, 2012),
o qual permite avaliar a perda de trabalhabilidade do material aplicado. A norma
mencionada indica que a avaliação do ensaio seja feita através do escoamento do
material, de modo semelhante ao ensaio de consistência, por meio de um “anel de
fluxo” – o qual se refere a um cilindro de 30 mm de diâmetro interno e 50 mm de altura.
De tal forma, mede-se o diâmetro de espalhamento nos tempos de 0, 20 e 30 minutos
posterior à mistura, conforme indicado na Figura 3.13.
Figura 3.13. Ensaio de retenção de fluxo – Obtenção diâmetro médio de espalhamento.
Fonte: Lopes da Silva (2016).
Para o presente trabalho, adotaram-se leituras de espalhamento para os
tempos de 0, 15 e 30 minutos – como adaptação ao procedimento padrão do ensaio
– visando obter melhor perspectiva quanto ao comportamento da argamassa ao longo
do ensaio. Ademais, o anel de fluxo utilizado, fornecido pela Wacker®, possui
dimensões equivalentes às prescritas para tal ensaio.
Assim, três anéis foram dispostos sobre uma superfície adequadamente lisa,
de modo que cada um fosse correspondente a um dos tempos de leitura pré-
determinados. O procedimento executivo e os materiais utilizados são apresentados
na Figura 3.14 e na Figura 3.15.
Figura 3.14. Disposição dos anéis de fluxo.
Fonte: O autor.
59
Figura 3.15. Execução do ensaio após duas leituras de espalhamento.
Fonte: O autor.
3.3.2.2 Estado endurecido
3.3.2.2.1 Densidade de massa aparente no estado endurecido
A norma que rege o presente ensaio é a NBR 13280 (ABNT, 2005). Tal norma
prescreve que sejam moldados três corpos de prova prismáticos com dimensões
equivalentes a 4 x 4 x 16 cm. Para a execução do ensaio em si, são aferidas as
dimensões reais de altura, largura e comprimento (em duas posições cada), aos 28
dias de idade, com uso de paquímetro (conforme Figura 3.16). Posteriormente,
determina-se o peso dos CP’s com precisão de 0,1 g.
Figura 3.16. Aferição de medida de comprimento do CP.
Fonte: O autor.
60
Assim, primeiramente calcula-se o volume do corpo de prova:
𝑉 = ℎ × 𝑙 × 𝑐
Onde:
𝑉: 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 (𝑐𝑚3)
ℎ: 𝐴𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 (𝑐𝑚)
𝑙: 𝐿𝑎𝑟𝑔𝑢𝑟𝑎 (𝑐𝑚)
𝑐: 𝐶𝑜𝑚𝑝𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 (𝑐𝑚)
Finalmente, determina-se a densidade de massa aparente no estado
endurecido, arredondando ao inteiro mais próximo:
𝜌 =𝑚
𝑉× 100
Onde:
𝜌: 𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 (𝑘𝑔/𝑚³)
𝑚: 𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 (𝑔)
𝑉: 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 (𝑐𝑚³)
3.3.2.2.2 Variação dimensional
O ensaio de variação dimensional está prescrito na NBR 15621 (ABNT, 2005).
Tal ensaio prevê a avaliação da variação por meio de corpos de prova (CP)
prismáticos com dimensões de 25 x 25 x 285 mm, os quais são moldados com pinos
que possibilitarão a fixação do mesmo – já no estado endurecido – em um pórtico com
relógio comparador. Ademais, tal norma prescreve também a leitura da massa dos
corpos de prova.
Para a realização da leitura no aparelho comparador, faz-se necessária uma
calibração prévia do mesmo por meio de uma barra padrão, de tal forma que – quando
o CP esteja posicionado no equipamento (Figura 3.17) – o relógio comparador
apresente a diferença entre o corpo de prova e a barra de referência. A NBR 15621
ainda indica que sejam efetuadas leituras e pesagens nas idades de 1, 7 e 28 dias
contadas da desforma, a qual deverá ser feita 48 horas após a moldagem – sendo
61
que as leituras devem ser efetuadas para as quatro faces do CP, estando este sempre
na mesma posição.
Finalmente, é possível empregar algumas adaptações ao ensaio em questão,
conforme executado por Lopes da Silva (2016). Dessa forma, os pontos do
procedimento adaptado que diferem do modelo normativo estão descritos a seguir:
a) moldagem de 6 CP’s para cada formulação, selecionando-se ao final os três
mais representativos;
b) desmoldagem 24 horas após a moldagem: tendo em vista o rápido
endurecimento das argamassas autonivelantes;
c) armazenamento em câmara seca com controle parcial de umidade;
d) leituras e pesagens nas idades de 1, 7, 14, 21 e 28 dias após a desmoldagem,
objetivando obter uma melhor análise do fenômeno estudado.
Assim, o cálculo da variação dimensional é dado pela equação que segue:
𝜀𝑖 =𝐿𝑖 − 𝐿𝑜
0,25
Onde:
𝜀𝑖: 𝑣𝑎𝑟𝑖𝑎çã𝑜 𝑑𝑖𝑚𝑒𝑛𝑠𝑖𝑜𝑛𝑎𝑙 (𝑚𝑚
𝑚) 𝑛𝑎 𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 i;
𝐿𝑖 : 𝑙𝑒𝑖𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑒𝑓𝑒𝑡𝑢𝑎𝑑𝑎 𝑛𝑎 𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 (𝑚𝑚);
𝐿𝑖: 𝑙𝑒𝑖𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑒𝑓𝑒𝑡𝑢𝑎𝑑𝑎 𝑎𝑝ó𝑠 𝑎 𝑑𝑒𝑠𝑓𝑜𝑟𝑚𝑎 (𝑚𝑚);
0,25: 𝑑𝑖𝑠𝑡â𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒 𝑜𝑠 𝑝𝑖𝑛𝑜𝑠 𝑓𝑖𝑥𝑜𝑠 𝑛𝑜 𝑐𝑜𝑟𝑝𝑜 𝑑𝑒 𝑝𝑟𝑜𝑣𝑎 (𝑚).
Figura 3.17. Execução do ensaio de variação dimensional.
Fonte: O autor.
62
De tal forma, este ensaio possibilita obter os valores de expansão ou retração
em mm/m no tempo do ensaio. Assim, infere-se que valores positivos de variação
dimensional indicam expansão, sendo que – por outro lado – valores negativos
indicam a ocorrência da retração. Destarte, é válido considerar o resultado obtido pelo
ensaio descrito como um indicador de retração referente à idade de realização do
mesmo.
3.3.2.2.3 Resistência à tração na flexão e à compressão
A norma que prescreve esses dois ensaios é a NBR 13279 (ABNT, 2005),
pela qual se determina que, para a realização dos mesmos, é necessário moldar 3
corpos de prova prismáticos de dimensões equivalentes à 40 x 40 x 160 mm, por
idade, com a argamassa recém preparada.
Ademais, seguindo-se os procedimentos da norma de maneira rigorosa,
realiza-se ao final – na idade determinada (sendo necessária haver a idade de 28 dias
ao menos) – a ruptura dos CP’s. A determinação das duas resistências segue o
exposto a seguir:
a) Resistência à tração na flexão
Para a resistência à tração na flexão, por meio da aplicação de uma carga de
50 ± 10 N/s, leva-se o CP à ruptura e se obtém o valor resistente por meio da equação:
𝑅𝑡 =1,5 × 𝐹𝑡 × 𝐿
403
Onde:
𝑅𝑡: 𝑟𝑒𝑠𝑖𝑠𝑡ê𝑛𝑐𝑖𝑎 à 𝑡𝑟𝑎çã𝑜 𝑛𝑎 𝑓𝑙𝑒𝑥ã𝑜 (𝑀𝑃𝑎);
𝐹𝑡: 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑎𝑝𝑙𝑖𝑐𝑎𝑑𝑎 𝑣𝑒𝑟𝑡𝑖𝑐𝑎𝑙𝑚𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑛𝑜 𝑝𝑟𝑖𝑠𝑚𝑎 (𝑁);
𝐿: 𝑑𝑖𝑠𝑡â𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒 𝑜𝑠 𝑠𝑢𝑝𝑜𝑟𝑡𝑒𝑠 (𝑚𝑚).
b) Resistência à compressão axial
Para a determinação dessa resistência, utilizam-se as metades dos CP’s
obtidas do ensaio de resistência à flexão, nos quais aplica-se uma carga de 500 ± 50
63
N/s até a ruptura do CP em questão. Ao final, a resistência à compressão axial é dada
por:
𝑅𝑐 =𝐹𝑐
1600
Onde:
𝑅𝑐: 𝑟𝑒𝑠𝑖𝑠𝑡ê𝑛𝑐𝑖𝑎 à 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑟𝑒𝑠𝑠ã𝑜 𝑎𝑥𝑖𝑎𝑙 (𝑀𝑃𝑎);
𝐹𝑐: 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑚á𝑥𝑖𝑚𝑎 𝑎𝑝𝑙𝑖𝑐𝑎𝑑𝑎 (𝑁).
A Figura 3.18 apresenta a execução dos dois ensaios de resistência descritos.
Figura 3.18. Execução dos ensaios de resistência.
Fonte: O autor.
3.3.2.2.4 Módulo de elasticidade dinâmico
Uma argamassa autonivelante deve apresentar uma capacidade de
deformação elástica, de modo que não sofra fissuras quando da ocorrência de
solicitações da mesma. O módulo de elasticidade está relacionado ao comportamento
elástico do revestimento e pode fornecer informações a respeito da deformabilidade
64
e da rigidez do mesmo. De tal forma, o compósito em questão deve apresentar um
baixo módulo de elasticidade, o que implica em maiores deformações para níveis de
tensões consideravelmente baixos. A realização do ensaio é ilustrada na Figura 3.19.
Figura 3.19. Execução do ensaio de Módulo de Elasticidade Dinâmico.
Fonte: O autor.
Assim sendo, faz-se necessário avaliar o módulo de elasticidade, sendo que
o ensaio do módulo de elasticidade dinâmico é prescrito na NBR 15630 (ABNT, 2009).
Tal ensaio consiste na obtenção da velocidade para atravessar um corpo por meio da
propagação de onda ultrassônica de uma extremidade à outra, por meio de um
método não destrutivo com uso de um equipamento emissão de pulso elétrico de
baixa frequência ultrassônica. Para a execução do ensaio utilizou-se o equipamento
“Pundit Lab+” da Proceq®, efetuando as leituras de maneira direta, com auxílio de gel
específico para tal, além da prévia calibração do equipamento. Foram ensaiados 3
corpos de prova para cada formulação de estudo.
Assim, o Módulo de elasticidade dinâmico é dado pela equação:
𝐸𝑑 =𝜌𝑉2(1 + 𝜐)(1 − 2𝜐)
1 − 𝜐
Onde:
𝐸𝑑: 𝑚ó𝑑𝑢𝑙𝑜 𝑑𝑒 𝑒𝑙𝑎𝑠𝑡𝑖𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑑𝑖𝑛â𝑚𝑖𝑐𝑜 (𝑀𝑃𝑎);
𝜌: 𝑑𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑑𝑜 𝑐𝑜𝑟𝑝𝑜 𝑑𝑒 𝑝𝑟𝑜𝑣𝑎 (𝑘𝑔/𝑚³);
𝑉: 𝑣𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑑𝑒 𝑝𝑢𝑙𝑠𝑜 (𝑘𝑚/𝑠);
𝜐: 𝑐𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑃𝑜𝑖𝑠𝑠𝑜𝑛 (𝐴𝑑𝑜𝑡𝑎𝑑𝑜 𝑖𝑔𝑢𝑎𝑙 𝑎 0,2 𝑝𝑒𝑙𝑎 NBR 15630).
65
4 RESULTADOS E DISCUSSÕES
4.1 AJUSTE DAS FORMULAÇÕES
Seguindo o procedimento descrito anteriormente, as formulações foram
ajustadas. Assim, tendo os parâmetros mencionados como mensuradores de aceite
para as formulações adotadas, corrigiram-se as mesmas, de modo que foram obtidas
as proporções de dosagem de materiais apresentadas na Tabela 4.1.
Tabela 4.1. Ajuste das formulações.
Formulação CP V-ARI Areia de cava Fíler quartzoso SP* VMA* a/ms
REF 1,000 1,250 0,050 0,0035 0,0075 0,222
20S 0,800 1,250 0,250 0,0034 0,0075 0,222
40S 0,600 1,250 0,450 0,0029 0,0075 0,222
60S 0,400 1,250 0,650 0,0025 0,0075 0,236
AI - - - - - 0,200
*O teor de aditivos apresentado é em relação à quantidade teórica de cimento sem substituição.
Fonte: O autor.
Para chegar nos valores apresentados a cima, iniciou-se com o ajuste da
REF, usando os teores empregados por Lopes da Silva. No entanto, a argamassa
apresentou segregação e exsudação. Assim, reduziu-se a quantidade de SP em
12,5% – mantendo as demais quantidades fixas. Apenas com essa alteração, a
formulação da argamassa autonivelante atendeu aos requisitos de ajuste definidos. A
redução da quantidade de SP em relação à formulação base inicial era esperada,
tendo em vista que o uso do fíler calcário no lugar da cinza volante (utilizada
anteriormente para obtenção dos valores da tal formulação) poderia implicar em uma
maior fluidez da mistura, o que de fato ocorreu.
Figura 4.1. Ajuste de formulação (verificação de abertura).
Fonte: O autor.
66
Da mesma forma, as demais formulações foram ajustadas, de modo a notar
que, para uma maior quantidade de substituição do cimento por fíler de quartzo,
reduziu-se o teor de aditivo SP necessário – conforme ilustra a Figura 4.2. É provável
que tal fato decorra de um melhor arranjo entre as partículas causada pela
substituição do cimento por fíler, sendo que – conforme mostram as curvas
granulométricas – a adição mineral apresenta dimensões intermediárias entre o
cimento e o agregado miúdo. Assim, tal arranjo microestrutural permite que o material
apresente maior fluidez, vindo a reduzir a quantidade necessária de SP na mistura.
Figura 4.2. Correlação entre a quantidade de SP e teor de substituição do cimento.
Fonte: O autor.
Destaca-se que, do ponto de vista econômico, é possível reduzir custos da
formulação por meio do emprego de adições minerais. Primeiramente, pela redução
do teor de cimento e, segundamente, pela redução do teor de aditivo
superplastificante.
Ademais, ressalta-se que a quantidade de água apenas foi alterada na
formulação 60S, para fins de correção de diâmetro de espalhamento – de modo a
atender a consistência especificada.
4.2 CARACTERIZAÇÃO DAS ARGAMASSAS AUTONIVELANTES
4.2.1 Estado fresco
y = -532,33x + 1,9303R² = 0,9449
0,00%
10,00%
20,00%
30,00%
40,00%
50,00%
60,00%
70,00%
0,20% 0,22% 0,24% 0,26% 0,28% 0,30% 0,32% 0,34% 0,36%
Teor
de s
ubstitu
ição d
o c
imento
Teor de aditivo SP
67
4.2.1.1 Cone de Kantro
A Tabela 4.2 apresenta os valores de abertura do ensaio de cone de Kantro
obtidos para cada formulação devidamente ajustada. Como se pode observar, todos
os valores respeitam o limite estabelecido de 135 ± 5 mm. Valores detalhados
encontram-se no Apêndice A.
Tabela 4.2. Valores do ensaio Cone de Kantro.
Formulação Abertura (mm)
REF 139,87
20S 136,47
40S 131,46
60S 137,53
AI 138,71
Fonte: O autor.
4.2.1.2 Densidade de massa e teor de ar incorporado
Os resultados desses ensaios são apresentados na Tabela 4.3, os quais
foram executados conforme os procedimentos anteriormente descritos. Resultados
discretizados no Apêndice A.
Tabela 4.3. Dados de densidade de massa e teor de ar incorporado.
Formulação Densidade de massa
(g/cm³) Teor de ar
incorporado (%)
REF 2,04 15,69
20S 2,04 14,68
40S 2,01 14,83
60S 2,00 13,48
AI 2,11 12,15
Fonte: O autor.
Analisando inicialmente os valores de densidade obtidos, nota-se que houve
uma redução da mesma conforme o aumento do teor de substituição do cimento.
Ressalta-se que a redução entre a REF e a 20S é mínima, não podendo ser observada
para a quantidade de casas decimais adotada para tal ensaio. Ademais, a AI
apresenta uma densidade superior a todas as demais formulações de argamassa
deste trabalho. No entanto, tal valor não é tão expressivo, sendo que a argamassa
industrializada apresenta uma densidade 3,43% superior à REF e atinge uma
diferença máxima de 5,5% apenas, quando comparada à 60S (menor densidade entre
as formulações analisadas).
68
No que tange ao teor de ar incorporado, nota-se que as formulações com
substituição parcial do cimento apresentaram menor quantidade de ar incorporado em
relação à REF (sem substituição), o que pode ser explicado pela ocorrência do efeito
fíler (ALCANTARA et al., 2004; NAKAKURA e BUCHER, 1997). Todavia, a redução
não apresentou uma tendência linear de comportamento, sendo que para a
substituição de 20% houve uma redução de 6,4% em relação à REF. No entanto, para
a 40S, quando comparada à REF houve uma redução inferior do que a apresentada
pela 20S, ou seja, o teor de ar incorporado para a substituição de 40% é superior à de
20% de substituição de cimento. Tal fato pode ser explicado pelo arranjo granular das
partículas de cada formulação, de modo que a 20S preencheu melhor seus vazios em
relação à 40S.
Não obstante, quando analisamos a 60S, a diminuição do teor de ar
incorporado é ainda superior às demais formulações, atingindo uma redução de 14,1%
em relação à REF. Assim, infere-se que a substituição parcial do cimento por fíler
calcário acarreta uma redução – ainda que não linearmente gradual – do teor de ar
incorporado, por meio da obtenção de uma granulometria mais contínua, acarretando
numa redução de vazios na mistura.
Ressalta-se que todas as formulações foram preparadas por meio do mesmo
procedimento de mistura, de modo que se descarta a possibilidade ocorrência de má
dispersão das partículas – o que poderia implicar em resultados de teor de ar
incorporado alterados – comparando-as entre si.
Por meio da análise da argamassa industrializada, nota-se um valor de ar
incorporado inferior às demais formulações. Ademais, a AI apresentou maior
densidade dentre as argamassas ensaiadas, decorrente de um maior valor de massa
unitária de seus componentes e de um menor teor de água empregado na mistura –
a qual apresenta massa unitária inferior aos materiais secos do compósito cimentício.
Finalmente, cruzando os valores obtidos para densidade de massa no estado
fresco e o respectivo teor de ar incorporado, nota-se que apesar da redução no teor
de ar incorporado para as formulações com substituição parcial do cimento, tal valor
não tem grande impacto na densidade da argamassa. Assim, observa-se que a REF,
mesmo com o maior teor de ar incorporado, é a que apresenta maior densidade entre
as formulações por este trabalho desenvolvidas. Tal fato é devido ao cimento –
conforme dados apresentados anteriormente – ter uma densidade de grãos superior
aos grãos do fíler de quartzo, de modo que as formulações com maior porcentagem
69
de cimento apresentem maior densidade. Nesse sentido, a argamassa REF, que é a
que possui maior teor de cimento na formulação, é a mais densa.
4.2.1.3 Viscosidade dinâmica
Para a execução do ensaio, foram inicialmente definidas as velocidades de
execução para cada formulação, sendo essa mantida constante ao longo do ensaio,
para cada formulação. Os valores das velocidades e a consequente porcentagem de
esforço do equipamento juntamente com os resultados finais do ensaio de viscosidade
são apresentados na Tabela 4.4.
Tabela 4.4. Resultados do ensaio de viscosidade dinâmica.
Formulação Velocidade
(rpm) Esforço do
equipamento
Tempo de ensaio (s)
30 60 90 120 150 180
REF 100 16% 628 632 640 660 680 684
Vis
cosid
ade
(cP
)
20S 50 13% 904 920 960 976 992 1008
40S 50 15% 1248 1208 1200 1192 1184 1176
60S 50 13% 856 904 936 968 992 1006
AI 10 11% 4200 4300 4350 4400 4440 4520
Fonte: O autor.
A Figura 4.3 apresenta os dados de maneira gráfica, com o intuito de facilitar
a visualização dos mesmos. Nota-se uma grande diferença no valor da viscosidade
da AI em comparação com as demais formulações desenvolvidas no presente
trabalho. Ressalta-se que, apesar da grande diferença, os valores de abertura de cone
de Kantro são equivalentes para todas as formulações, respeitando o valor
estabelecido de 135 ± 5 mm.
Figura 4.3.Viscosidade ao longo do ensaio.
Fonte: O autor.
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
30 60 90 120 150 180
Vis
co
sid
ad
e (
cP
)
Tempo (s)
REF
20S
40S
60S
AI
70
Analisando os resultados do ensaio com o viscosímetro Brookfield, nota-se
que as formulações – com exceção da 40S – tiveram um aumento gradual da
viscosidade com o decorrer do tempo. Vale salientar que esse incremento de
viscosidade é esperado, pois o compósito cimentício em questão encontra-se em um
rápido processo de endurecimento em seu estado fresco. Por outro lado, o valor
decrescente apresentado pela 40S pode ser explicado pela ocorrência indesejada do
fenômeno de segregação de tal formulação. Dessa forma, com a concentração de
pequena parte dos materiais sólidos da mistura no fundo do recipiente, a região em
contato com o spindle tornava-se mais líquida e, portanto, menos viscosa –
prejudicando o resultado do ensaio – resultando nesse comportamento atípico em
relação aos demais.
Ressalta-se que a correlação, por meio de regressão linear, dos dados de
viscosidade dinâmica média e de abertura de Cone de Kantro apresenta um R² =
0,9142, o qual é bastante representativo, conforme Figura 4.4. Assim, infere-se que a
viscosidade e a consistência são propriedades ligadas entre si.
Figura 4.4.Correlação de viscosidade dinâmica com abertura do cone de Kantro.
Fonte: O autor.
4.2.1.4 Tempo de retenção de fluxo
Os dados obtidos, por meio do ensaio realizado conforme apresentado
anteriormente, encontram-se na Tabela 4.5 – a qual contém os valores de abertura
correspondentes aos tempos de 0, 15 e 30 minutos decorridos da mistura para cada
formulação de argamassa. Já Tabela 4.6 apresenta os valores de perda percentual
y = -0,0151x + 150,56R² = 0,9142
130,00
131,00
132,00
133,00
134,00
135,00
136,00
137,00
138,00
139,00
140,00
500,0 600,0 700,0 800,0 900,0 1000,0 1100,0 1200,0 1300,0
Abert
ura
(m
m)
Viscosidade média (cP)
71
de abertura comparada aos valores obtidos na leitura de tempo zero para cada
formulação. Ademais, a Figura 4.5 representa o ensaio de maneira gráfica.
Tabela 4.5. Dados de tempo de retenção de fluxo.
Formulação Tempo (min)
0 15 30
REF 133,4 116,1 101,4
Abertu
ra (m
m)
20S 137,7 125,9 115,8
40S 129,1 114,7 102,3
60S 129,0 118,6 109,2
AI 144,9 139,1 121,9
Fonte: O autor.
Tabela 4.6. Perda percentual de abertura ao longo do tempo.
Formulação Tempo (min)
0 15 30
REF 0,0% -13,0% -23,9%
Perd
a R
ela
tiva
20S 0,0% -8,6% -15,9%
40S 0,0% -11,2% -20,8%
60S 0,0% -8,0% -15,3%
AI 0,0% -4,0% -15,8%
Fonte: O autor.
Figura 4.5. Gráfico de perda relativa de abertura ao longo do tempo (retenção de fluxo percentual).
Fonte: O autor.
O ensaio de retenção de fluxo mostra 3 formulações com resultados finais
bem próximos, sendo elas: 20S, 60S e AI – as quais tiveram uma perda de abertura
de 15,9% 15,3% e 15,8%, respectivamente, decorridos 30 minutos de ensaio. Tendo
em vista que o fornecedor da AI indica o tempo de uso para tal de 30 minutos, infere-
se que as argamassas 20S e 60S também são trabalháveis nesse mesmo período.
Assim, avalia-se que uma perda de 15% de abertura - considerando uma tolerância
-25,0%
-20,0%
-15,0%
-10,0%
-5,0%
0,0%
0 15 30
Perd
a d
e a
bert
ura
Tempo (min)
REF (%)
20-SUB (%)
40-SUB (%)
60-SUB (%)
AI
72
de 1% - é um parâmetro para indicar o limite de tempo em que o material pode ser
considerado aplicável.
Por outro lado, as argamassas REF e 40S apresentaram uma perda de
abertura consideravelmente superior: 23,9 e 20,8% aos 30 minutos de ensaio,
respectivamente. Assim, tendo como base o desempenho das demais formulações,
anteriormente mencionadas, considera-se que a REF e a 40S não atendem ao mesmo
tempo de trabalho que as demais. Por meio do valor de 15% de perda de abertura,
estabelecido como indicador de limite de uso, constata-se que as formulações REF e
40S possuem um tempo de trabalho compreendido entre 15 e 30 minutos. Assim,
através de uma estimativa linear, estima-se um tempo de uso equivalente a 18 e 21
minutos para REF e 40S, respectivamente.
Finalmente, para as formulações desenvolvidas no presente trabalho, quando
se relaciona a retenção de fluxo com o teor de ar incorporado, nota-se uma relação
entre eles diretamente proporcional, de modo que para maiores teores de ar
incorporado, obteve-se uma retenção percentual de fluxo superior.
4.2.2 Estado endurecido
4.2.2.1 Densidade de massa aparente no estado endurecido
Os dados resultantes do ensaio de densidade no estado endurecido,
realizados conforme apresentado anteriormente, são apresentados na Tabela 4.7.
Demais valores encontram-se no Apêndice B.
Tabela 4.7. Dados de densidade de massa aparente no estado endurecido.
Formulação Densidade Média (kg/m³)
REF 1984
20S 1924
40S 1889
60S 1798
AI 1894
Fonte: O autor.
Analisando os dados, nota-se que a densidade do estado endurecido – para
as formulações desenvolvidas – é condizente com a densidade no estado fresco,
sendo ela decrescente conforme o aumento do teor de substituição do cimento.
Ademais, a densidade do estado endurecido apresentou resultado inferior ao valor
73
obtido para o estado fresco. Fato que se deve à perda de água dos corpos de prova
– processo natural para compósitos cimentícios. Destaca-se ainda que a AI
apresentou uma perda maior de densidade em relação ao estado fresco, quando
comparada às demais formulações – o que pode ser justificado por seu
comportamento distinto, resultado de diversos aditivos e adições empregadas para
tal.
Comparando as formulações 20S, 40S e 60S com à REF, nota-se uma
redução percentual de densidade de 3,02%, 4,79% e 9,37%, respectivamente.
Correlacionando tais valores com as densidades do estado fresco, nota-se que houve
uma acentuada na diferença para a formulação de referência, ainda que não tão
expressiva.
4.2.2.2 Variação dimensional
O ensaio de variação dimensional, utilizado com o intuito de verificar a
retração das formulações de argamassa do presente projeto, tem seus resultados
apresentados a seguir. A Figura 4.6 apresenta os valores médios de retração em
mm/m de cada formulação ensaiada, correspondentes aos dias 1, 7, 14, 21 e 28.
Todos os demais dados de ensaio estão disponíveis no Apêndice B.
Figura 4.6. Dados de variação dimensional média.
Fonte: O autor.
-1,800
-1,700
-1,600
-1,500
-1,400
-1,300
-1,200
-1,100
-1,000
-0,900
-0,800
-0,700
-0,600
-0,500
-0,400
-0,300
-0,200
-0,100
0,000
1 7 14 21 28
Vari
ação
Dim
en
sio
nal
(mm
/m)
Dias de ensaio
REF
20S
40S
60S
AI
74
Ressalta-se inicialmente que a câmara seca em que o ensaio foi realizado não
apresenta controle constante da umidade. Fato que implica em valores variáveis de
umidade, conforme consta no termo higrômetro da câmara seca, chegando a um valor
mínimo de 44,2% e atingindo um máximo de 73,1% – o que pode vir a alterar os
resultados de ensaio. Tal fato é explicitado no dia 21 do ensaio, sendo que os dias
predecessores apresentaram maiores valores de umidade relativa – o que,
provavelmente, resultou na discreta expansão para as formulações AI e 20S –
representadas no gráfico pela linha tracejada.
Evidencia-se que, conforme citado por Lopes da Silva (2016), o valor ideal de
retração máxima é equivalente a 0,5 mm/m. Todavia, valores da ordem de até 0,8
mm/m são toleráveis.
Analisando as formulações propostas no presente projeto, nota-se que
nenhuma atendeu aos requisitos mínimos de retração estabelecidos. A formulação
que obteve melhor desempenho, ainda que não suficiente, foi a 60S que apresentou
uma retração correspondente a 1,00 mm/m aos 28 dias de ensaio.
Por outro lado, a formulação de argamassa industrializada atendeu aos
valores estipulados, atingindo uma retração equivalente a 0,62 mm/m aos 28 dias.
Portanto, admite-se que os valores propostos inicialmente são coerentes.
Nota-se, analisando as formulações, que quanto maior o teor de adição
empregado, menor a retração apresentada. Dessa forma, foi possível obter, com a
substituição de 60% do cimento, uma redução de 37,54% da retração apresentada
pela argamassa de referência, a qual não possui substituição do cimento por adição
mineral. Tal redução era esperada devido à redução do consumo de cimento e,
consequentemente, das reações de hidratação – tal como destacado por Onishi e Bier
(2010). Ademais, a adição aplicada possui dimensões de partículas intermediárias às
do cimento e às da areia natural de cava, de modo que seu emprego resulta em um
material de granulometria mais contínua, acarretando – segundo ressaltam Tutikan
(2004) e Raisdorfer (2015) – uma redução dos poros capilares. De tal forma, por meio
do efeito fíler – obtido por meio do emprego de adição mineral, conforme ressaltam
Alcantara et al. (2004), Nakakura e Bucher (1997) – a formulação apresentará menor
quantidade de vazios e poros capilares, os quais podem facilitar o fluxo de água dentro
da mistura, gerando tensões internas pela saída de água, resultando na retração por
secagem.
75
Isto posto, frisa-se que, apesar de as formulações não terem atendido aos
limites estipulados incialmente, a substituição parcial do cimento por adição mineral,
além de seus benefícios ambientais e econômicos, contribuiu para um melhor
desempenho do compósito cimentício, reduzindo a retração das formulações das
argamassas autonivelantes. Outrossim, a Figura 4.7 ilustra a relação dos teores de
substituição do cimento e ar incorporado com a retração apresentada aos 28 dias
pelas formulações.
Figura 4.7. Relação da retração com os teores de cimento e ar incorporado.
Fonte: O autor.
Finalmente, analisando o comportamento das curvas, nota-se que nos
primeiros dias a retração é mais expressiva que nos demais, tendendo a uma
estabilização nos últimos dias de ensaio. Para as formulações REF, 20S, 40S, 60S a
retração aos 7 dias corresponde, respectivamente, a 71,77%, 65,04%, 68,92% e
41,6% da retração total aos 28 dias.
4.2.2.3 Resistência à tração na flexão
Os resultados – para todas as formulações – de resistência a tração na flexão
estão apresentados na Tabela 4.8. Demais valores estão contidos no Apêndice B.
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
0,600
0,700
0,800
0,900
1,000
1,100
1,200
1,300
1,400
1,500
1,600
1,700
1,800
REF 20S 40S 60S
Teore
s
Retr
ação a
os 2
8 d
ias (
mm
/m)
Teor de substituição do cimento Teor de ar incorporado Retração
76
Tabela 4.8. Dados de resistência à tração na flexão.
Formulação Resistência Média
(MPa)
REF 9,45
20S 8,73
40S 8,59
60S 6,03
AI 8,77
Fonte: O autor.
Analisando os dados, e tomando como base o valor médio, nota-se que –
conforme esperado – as resistências foram reduzidas ao passo em que se reduziu a
quantidade de cimento na mistura. Isso se deve ao fato de a substituição utilizada – o
fíler de quartzo – não contribuir com as reações de hidratação, já que é uma adição
inerte. Assim, para as formulações 20S, 40S e 60S a resistência reduziu 7,62%, 9,10%
e 36,19% em relação à REF, respectivamente.
Ademais, a formulação 60S – que apresentou uma redução mais significativa
da resistência – é a que apresenta a maior relação a/ms, equivalente a 0,236. As
demais formulações têm essa relação igual a 0,222. Assim, a diminuição mais
acentuada era esperada.
Em comparação com os valores estabelecidos por Nakakura e Bucher (1997)
para resistência à tração na flexão: 8 a 11 MPa, nota-se que – com exceção da 60S
– todas atendem a faixa definida. Portanto, pode-se considerar que tais formulações
atendem aos requisitos de desempenho de resistência à tração na flexão.
4.2.2.4 Resistência à compressão
A Tabela 4.9, apresentada a seguir, contém os dados de resistência à
compressão. Os demais dados de ensaio são discretizados no Apêndice B.
Tabela 4.9. Dados de resistência à compressão.
Formulação Resistência Média
(MPa)
REF 48,09
20S 40,04
40S 32,73
60S 18,42
AI 23,04
Fonte: O autor.
77
Por meio da análise dos dados, constata-se que, da mesma maneira que para
a resistência à tração na flexão, o aumento do teor de substituição do cimento
acarretou numa redução da resistência à compressão.
Ademais, correlacionado tais dados com os valores previamente
estabelecidos para resistência à compressão de pisos (NAKAKURA e BUCHER,
1997): 25 a 35 MPa, infere-se que apenas a formulação 40S atende ao intervalo
estipulado. Já a 60S apresenta uma resistência inferior ao mínimo recomendado, fato
que impede que tal argamassa atenda aos requisitos mínimos de desempenho de
resistência.
Por outro lado, as formulações REF e 20S, mesmo estando fora do intervalo
recomendado, podem ser consideradas de bom desempenho à compressão. Salienta-
se que o valor elevado de tal parâmetro indica que tais formulações podem atender
até mesmo a outros propósitos, tal como um contrapiso industrial, que exige maior
esforço resistente.
Finalmente, sabe-se que o teor de ar incorporado exerce certa influência
sobre a resistência das formulações desenvolvidas, mas para o compósito em
questão, ocorreu de maneira discreta. Vale considerar que o fator de maior
contribuição para a resistência, para tais argamassas, é o teor de cimento. Isso se
deve ao fato de a substituição empregada ser inerte, de modo que não contribua para
a hidratação do compósito, implicando em menor resistência. Dessa forma, a
porcentagem considerável de substituição empregada na 60S reduziu sua resistência,
mesmo tendo ela o menor teor de ar incorporado dentre as formulações ensaiadas.
Tal constatação é ilustrada na Figura 4.8 – cuja regressão linear resulta em um R² =
0,9732, que é bastante representativo.
Figura 4.8. Correlação da resistência com o teor de substituição do cimento.
Fonte: O autor.
y = -0,0202x + 1,0037R² = 0,9732
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00
Teo
r d
e su
bst
itu
ição
do
ci
men
to
Resistência (MPa)
78
4.2.2.5 Módulo de elasticidade dinâmico
A seguir, na Tabela 4.10, são apresentados os dados provenientes do ensaio
de módulo de elasticidade dinâmico. Demais dados estão contidos no Apêndice B.
Tabela 4.10. Dados de Módulo de elasticidade dinâmico.
Formulação M.E. dinâmico
(GPa)
REF 6,42
20S 6,13
40S 5,70
60S 4,73
AI 5,18
Fonte: O autor.
Observando os dados, nota-se que o módulo de elasticidade tem relação
direta com a resistência à compressão do material, conforme esperado. Ademais,
pode-se estabelecer uma boa correlação do módulo de elasticidade dinâmico com a
densidade. Isso se deve ao fato de o ensaio consistir na propagação de uma onda
pelo CP, de modo que quanto mais denso seja o material, mais rápido a onda percorre
o mesmo, implicando num maior módulo de elasticidade, conforme equações
apresentadas anteriormente, tal qual ilustrado na Figura 4.9.
Figura 4.9. Gráfico de correlação entre Módulo de elasticidade e densidade.
Fonte: O autor.
1200
1300
1400
1500
1600
1700
1800
1900
2000
0
1
2
3
4
5
6
7
8
REF 20S 40S 60S
Densid
ade (
kg/m
³)
Módulo
de e
lasticid
ade (
GP
a)
M.E. dinâmico Densidade no estado endurecido
79
4.3 REQUISITOS DE DESEMPENHO
Apresenta-se, por meio da Tabela 4.11, um resumo dos resultados de ensaios
obtidos. Os valores englobam as formulações desenvolvidas no presente trabalho, a
formulação de argamassa comercial e algumas das formulações de Lopes da Silva
(2016), cuja referência foi utilizada como base para as formulações aqui empregadas.
Tabela 4.11. Resumo de caracterização de argamassas autonivelantes.
REQUISITOS DE
DESEMPENHO
FORMULAÇÕES
NENEVÊ (2017) LOPES DA SILVA (2016)
REF 20S 40S 60S AI REF REF30S REF50S
ES
TA
DO
FR
ES
CO
Densidade (g/cm³) 2,04 2,04 2,01 2,00 2,11 2,08 2,08 1,98
Teor de ar
incorporado (%) 15,69 14,68 14,83 13,48 12,15 13,33 12,81 15,13
Consistência (mm) 139,9 136,5 131,5 137,5 138,7 144,8 137,6 140,0
Viscosidade dinâmica
média (cP) 681 1008 1176 1006 4520 - - -
Retenção de fluxo (%) 23,9 15,9 20,8 15,3 15,8 - - -
ES
TA
DO
EN
DU
RE
CID
O
Densidade de massa
aparente (kg/m³) 1984 1924 1888 1798 1894 - - -
Variação dimensional
(mm/m) -1,60 1,46 -1,30 -1,00 -0,62 -0,86 -1,58 -0,40
Resistência à tração
na flexão (MPa) 9,45 8,73 8,59 6,03 8,77 6,80 7,40 7,20
Resistência à
compressão (MPa) 48,09 40,04 32,73 18,42 23,04 49,68 47,74 27,72
Módulo de
elasticidade dinâmico
(GPa)
6,42 6,13 5,70 4,73 5,26 - - -
Fonte: O autor.
A Tabela 4.12 apresenta uma síntese com os diversos parâmetros de análise
e respectivos valores sugeridos – justificados adiante – para obtenção de um
compósito que atenda ao padrão de desempenho estabelecido neste trabalho.
80
Tabela 4.12. Requisitos de desempenho para Argamassas Autonivelantes.
REQUISITOS DE DESEMPENHO
ES
TA
DO
FR
ES
CO
Densidade (g/cm³) ≥ 1,95
Teor de ar incorporado (%) ≤ 16
Consistência (mm) ≥ 130
Viscosidade dinâmica média (cP) ≤ 4550
Retenção de fluxo (%) ≤ 16%
ES
TA
DO
EN
DU
RE
CID
O
Densidade de massa aparente (g/cm³) ≥ 1,75
Variação dimensional (mm/m) ≤ 0,80
Resistência à tração na flexão (MPa) ≥ 5
Resistência à compressão (MPa) ≥ 20
Módulo de elasticidade dinâmico (GPa) ≥ 5
Fonte: O autor.
Para tais proposições, atentou-se aos intervalos de valores obtidos das
formulações desenvolvidas neste trabalho e por Lopes da Silva (2016), levando
também em consideração as recomendações de Nakakura e Bucher (1997) – citadas
anteriormente –, de modo a avaliar os valores aceitáveis e, assim, estabelecer limites
toleráveis.
Inicialmente, para a densidade notam-se valores variando de 1,98 a 2,11
g/cm³, de modo que se estipulou o valor mínimo recomendável de 1,95 g/cm³, visando
garantir um bom desempenho quanto à durabilidade quanto à entrada de agentes
agressivos – sem limitar um valor máximo. Todavia, tal valor é direcionado a
argamassas autonivelantes sem emprego de insumos alternativos considerados de
baixa massa específica, que podem afetar tal parâmetro de avaliação, sendo – para
esse caso – mais recomendável a análise pelo teor de ar incorporado.
De forma análoga aos critérios adotados para densidade, porém de maneira
inversa, sugeriu-se um valor máximo para o teor de ar incorporado, equivalente a 16%
– garantindo aspectos positivos quanto à resistência à entrada de agentes agressivos
– com suas consequentes manifestações patológicas – e à redução de retração.
Quanto ao ensaio do Cone de Kantro, utilizado para avaliar a consistência,
fez-se uso – inicialmente – de parâmetros disponíveis na literatura, atestando
finalmente, por meio das formulações desenvolvidas, a validade dos mesmos, de
modo que se manteve o valor mínimo de abertura sugerido por Nakakura e Bucher
(1997), igual a 130 mm.
81
Para a viscosidade dinâmica, tendo em vista a gama de valores obtidos,
ateve-se somente ao intervalo de valores resultante do ensaio empregado, para o qual
se sugeriu uma viscosidade máxima igual 4550 cP. A adoção desse valor justifica-se
pelo intervalo onde o comportamento da mistura é conhecido, sendo que para valores
superiores existe a possibilidade de haver prejuízo quanto à aplicação do material em
questão. Todavia, estudos para formulações com maiores valores de viscosidade
devem ser elaborados, a fim de atestar o valor limite.
Analisando a retenção de fluxo, tomou-se como pressuposto o tempo de
trabalho esperado para as formulações, correspondente a 30 minutos, equivalente ao
valor disponibilizado pelo fabricante da argamassa industrializada. Dessa forma,
verificou-se que a perda percentual de abertura representativa para tal é de 15,5 ±
0,5%, tendo em vista que a argamassa industrializada e mais duas formulações
desenvolvidas apresentaram valores significativamente próximos. Assim, sugere-se
que – para o tempo de trabalho desejado – a taxa de retenção de fluxo seja inferior
ou equivalente a 16%. Ressalta-se, portanto, que as formulações REF e 40S não
atendem ao requisito aqui definido.
Quanto à análise do estado endurecido, a densidade aparente – seguindo os
critérios empregados na definição desse requisito no estado fresco – sugeriu-se um
valor mínimo equivalente a 1,75 g/cm³.
Por meio da análise dos resultados de retração por secagem das formulações
desenvolvidas – embasando-se nas recomendações da literatura, em especial a
apresentada por Lopes da Silva (2016): retração aos 28 dias menor ou igual a 0,8
mm/m –, atestou-se que o valor previamente estipulado é representativo, de forma
que o mesmo foi mantido e igualmente sugerido no presente trabalho.
Quanto aos valores de resistência à tração na flexão e resistência à
compressão, seguiram-se inicialmente os valores propostos por Nakakura e Bucher
(1997) e os constantes na UNE-EN 13892-2 (AENOR, 2003) – já consagrados na
literatura. Desse modo, verificou-se a representatividade dos mesmos, pelo qual
mantiveram-se os valores mínimos da norma europeia: 20 MPa (compressão) e 5 MPa
(tração), de modo a propô-los – conforme apresentado anteriormente – como
requisitos de desempenho. De tal forma, observa-se – para resistência à compressão
– que apenas a formulação 60S não cumpriu ao requisito aqui estabelecido. Por outro
lado, todas as formulações cumpriram ao sugerido para resistência à tração na flexão.
82
O valor mínimo do módulo de elasticidade dinâmico proposto no presente
trabalho é resultado da análise das formulações desenvolvidas, correlacionada aos
valores ideais de resistência, de forma a obter um valor limite inferior a ser superado,
proposto como 5 GPa. Salienta-se que a formulação 60S apresentou valor
ligeiramente inferior (4,73 GPa) – assim como no parâmetro de resistência –, pelo qual
tal formulação também não atende a esse requisito, proposto no presente trabalho.
Finalmente, os valores apresentados anteriormente na Tabela 4.12 podem vir
a contribuir para a normalização das argamassas autonivelantes, por meio de
proposição de requisitos de desempenho para as mesmas. Assim, para os intervalos
sugeridos, a argamassa industrializada – por exemplo – atenderia a todos os
requisitos de desempenho. Por outro lado, as formulações propostas no presente
trabalho extrapolam o valor limite de retração por secagem – pelo qual não poderiam
ser aceitas quanto a esse requisito. Ademais, analisando as formulações de Lopes da
Silva (2016), com base nos dados disponíveis, apenas a formulação REF50S atende
ao que foi proposto – com a ressalva de que nem todos os ensaios necessários foram
realizados.
83
5 CONSIDERAÇÕES FINAIS
O presente trabalho promoveu o desenvolvimento de formulações de
argamassa autonivelante para contrapiso e, por meio da metodologia proposta,
avaliou diversos parâmetros das mesmas, com o intuito de estabelecer requisitos de
desempenho. Para tal, foram produzidas argamassas com diferentes teores de adição
mineral em substituição parcial ao cimento, além de uma argamassa industrializada.
Dessa forma, tais formulações foram caracterizadas, visando compreender a
influência de algumas variáveis sobre os parâmetros estabelecidos, de modo a definir
e sugerir valores dos requisitos de desempenho.
Com relação ao ajuste das formulações das argamassas autonivelantes
desenvolvidas, notou-se, conforme previamente alertado por Lopes da Silva (2016),
que a proporção dos componentes, com ênfase na dosagem de aditivos, influi de
maneira direta na coesão da mistura. Ademais, ressalta-se a grande sensibilidade nos
teores dos aditivos SP e VMA, que com mínimas alterações podem evitar ou provocar
a ocorrência dos fenômenos de segregação e exsudação.
Por outro lado, o emprego de substituição parcial do cimento por fíler de
quartzo também afetou a fluidez do compósito. Tal fato é explicado pela granulometria
dos materiais empregados, sendo que a adição mineral possui partículas
intermediárias às do cimento e da areia de cava utilizados. Assim, por meio do
aumento do consumo de água, necessário para o envolvimento dos grãos, promove-
se o aumento da fluidez da mistura. Assim, mesmo o fíler quartzoso sendo mais
grosso que o cimento, seu emprego possibilitou a obtenção da fluidez desejada com
menor teor de SP, conforme o aumento da substituição do cimento.
Da análise do estado fresco, ajustaram-se as argamassas para a consistência
de 135 ± 5 mm pelo cone de Kantro. Assim, avaliando a densidade e teor de ar
incorporado, notou-se uma redução da densidade conforme o aumento do teor de
substituição do cimento por adição mineral. Outrossim, o teor de ar incorporado foi
reduzido para as formulações com substituição, ainda que sem uma variação linear.
De qualquer forma, tal redução é explicada pela granulometria dos materiais
empregados, sendo a adição mineral intermediária ao cimento e ao agregado miúdo,
resultando numa maior continuidade das partículas – reduzindo os vazios.
Por meio da análise da viscosidade, empregando o viscosímetro Brookfield
com um método adaptado, obtiveram-se valores – para as formulações desenvolvidas
84
no presente estudo – que apresentam uma correlação muito boa com a consistência
do Cone de Kantro, de modo que quanto maior o espalhamento deste último, menor
a viscosidade resultante. Todavia, a formulação AI apresentou um valor de
viscosidade muito superior às demais formulações, mesmo para um valor equivalente
de ensaio de consistência, o que pode ser explicado pelos diversos materiais e
aditivos que fazem parte da sua composição, não sendo fornecidas pelo fabricante
tais informações.
Quanto à retenção de fluxo, as formulações 20S, 60S e AI apresentaram um
resultado muito próximo, com uma perda de abertura de diâmetro inicial de
aproximadamente 15% aos 30 minutos após a mistura – tempo que foi considerado
como limite de aplicação para tais. Já as demais formulações apresentaram perdas
ligeiramente superiores, qual foram caracterizadas com um tempo de uso menor.
Por meio da análise das características do estado endurecido, avaliaram-se
inicialmente os valores de densidade. Os resultados foram condizentes com os
obtidos no estado fresco, apresentando as mesmas tendências conforme o aumento
do teor substituição.
Já quanto à análise de variação dimensional, objetivando a verificação da
retração, os resultados demonstraram que as formulações aqui desenvolvidas não
atenderam aos valores recomendados. No entanto, a substituição empregada levou a
uma considerável redução da retração em relação à formulação de referência (sem
substituição). Ademais, tais valores elevados podem ser explicados pelo teor de ar
incorporado e pelo elevado consumo de cimento das argamassas autonivelantes
desenvolvidas. Assim, pressupõe-se que o emprego de fíler de quartzo – reduzindo o
consumo de cimento e, consequentemente, seus impactos negativos sobre a
retração, aliado à redução dos vazios capilares que fomentaram a ocorrência de
retração por secagem – tem interferência positiva quanto a esse fenômeno.
Por meio da análise das resistências, observou-se a redução de tal requisito
por meio do aumento do teor de substituição do cimento por fíler quartzoso. Tal
resultado era esperado, pois o fíler é uma adição inerte e contribui apenas com efeito
físico. Assim, a resistência à compressão da REF – equivalente à 48 MPa – foi
diminuída à 40, 32 e 18 MPa para as formulações 20S, 40S e 60S, respectivamente.
Desse modo, o valor inicial de resistência à compressão, correspondente a um piso
industrial, foi reduzido aos valores indicados para contrapisos por meio do emprego
85
de adição mineral em substituição ao cimento. A mesma constatação vale para a
resistência à tração na flexão.
Também foi analisado o módulo de elasticidade dinâmico, por meio de um
equipamento de ondas ultrassônicas. O resultado obtido foi condizente com o
esperado, sendo que para as formulações de maior densidade e resistência, o módulo
de elasticidade foi igualmente superior.
Finalmente, por meio da análise de diversos parâmetros – nos estados fresco
e endurecido – associados às diversas formulações desenvolvidas, foi possível avaliar
de maneira ampla e coerente os requisitos de desempenho para as argamassas
autonivelantes. Dessa forma, sugeriram-se intervalos de valores recomendados para
um desempenho ideal de tal compósito cimentício.
5.1 SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS
Com base nos estudos realizados e os resultados obtidos por meio do
programa experimental deste trabalho e suas respectivas limitações, sugerem-se
como abordagens para trabalhos futuros:
estudo do perfil reológico de argamassas autonivelantes;
verificação da aplicação em contrapisos, para as formulações desenvolvidas
nesta pesquisa ou outras dosagens;
estudo do procedimento de ensaio de viscosidade dinâmica, visando
determinar os parâmetros intervenientes e definir o melhor modelo para as
argamassas autonivelantes (spindle, tempo de ensaio, velocidade, ciclos, entre
outros fatores);
estudo de diferentes métodos de avaliação de viscosidade para argamassas
autonivelantes;
estudo isolado dos diversos tipos de retração em argamassas autonivelantes
(com ênfase na retração plástica);
estudo com emprego de mais de uma adição mineral para a mesma
formulação, sendo uma com partículas mais finas que o cimento e outra com
intermediárias ao cimento e o agregado miúdo;
avaliar outros requisitos de desempenho possíveis, não analisados no presente
estudo;
86
realizar análise comparativa de argamassas convencionais e autonivelantes,
de modo a verificar e confrontar fatores técnicos e econômicos.
87
6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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88
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APÊNDICE A – RESULTADOS DOS ENSAIOS DE CARACTERIZAÇÃO DAS
ARGAMASSAS AUTONIVELANTES NO ESTADO FRESCO
96
CONE DE KANTRO
Formulação Abertura (mm)
L1 L2 Média
REF 137,02 142,72 139,87
20-SUB 136,54 136,40 136,47
40-SUB 131,85 131,06 131,46
60-SUB 140,18 134,88 137,53
AI 138,70 138,71 138,71
DENSIDADE DE MASSA E TEOR DE AR INCORPORADO
RECIPIENTE DE ENSAIO
Peso de Água (g) ϒ Água (kg/m³) Volume do Recipiente (m³)
399,27 1000 0,00039927
FORMULAÇÃO PESO (g) DENSIDADE DE MASSA (g/cm³)
REFERÊNCIA 813,6 2,038
20 SUB 813,5 2,038
40 SUB 802,4 2,010
60 SUB 799,9 2,003
AI 842,2 2,109
MATERIAL DENSIDADE TEÓRICA (g/cm³)
AREIA CAVA 2,63
CP-V ARI 3,09
FÍLER 2,60
ÁGUA 1,00
SP 1,09
VMA 1,00
FORMULAÇÃO DENSIDADE TEÓRICA (kg/m³) TEOR DE AR INCORPORADO (AI)
REFERÊNCIA 2,42 15,69%
20 SUB 2,39 14,68%
40 SUB 2,36 14,83%
60 SUB 2,32 13,48%
AI 2,41 12,59%
APÊNDICE B – RESULTADOS DOS ENSAIOS DE CARACTERIZAÇÃO DAS
ARGAMASSAS AUTONIVELANTES NO ESTADO ENDURECIDO
98
DENSIDADE DE MASSA APARENTE NO ESTADO ENDURECIDO
C.P. PESO (g) LADO A LADO B COMPRIMENTO DENSIDADE
(kg/m³) L1 (mm) H1 (mm) L2 (mm) H2 (mm) L1 (mm) L2 (mm)
REF 1 513,6 39,9 39,7 40,1 40,0 160,5 160,3 2008,7
REF 2 499,0 40,0 39,3 40,3 39,1 160,1 160,0 1981,0
REF 3 493,8 40,1 38,9 40,2 39,4 160,0 160,1 1963,0
20S 1 488,8 40,0 37,6 40,2 38,7 161,3 161,2 1981,4
20S 2 503,3 40,2 39,1 40,7 39,6 161,4 161,3 1959,9
20S 4 464,1 40,1 37,5 40,0 38,1 161,5 161,4 1898,8
20S 5 403,3 40,1 32,1 41,1 32,5 161,6 161,6 1902,9
20S 6 440,8 40,1 36,1 39,9 36,6 161,5 161,3 1878,3
40S 1 482,4 39,8 39,6 39,7 40,1 160,7 160,6 1895,5
40S 2 473,9 40,0 38,8 40,0 39,8 161,2 161,4 1868,8
40S 3 492,4 40,2 39,7 39,8 40,2 162,0 162,1 1901,5
60S 1 464,0 40,2 39,6 40,3 40,0 162,0 161,8 1787,9
60S 2 465,2 40,3 39,2 40,2 40,4 161,8 161,6 1796,2
60S 3 474,1 40,2 39,6 40,3 40,9 161,6 161,6 1811,3
AI 4 483,7 40,2 39,5 40,2 39,4 160,9 161,0 1894,9
AI 5 481,5 39,9 39,3 39,8 40,0 160,4 160,5 1899,9
AI 6 486,7 40,1 40,3 39,7 40,2 160,5 160,7 1889,0
99
VARIAÇÃO DIMENSIONAL
Amostra ε1 ε7 ε14 ε21 ε28 Média Desvio Máx
REF
REF3 0,000 -1,209 -1,347 -1,396 -1,639 -1,398 0,008
0,032 REF4 0,000 -1,163 -1,413 -1,464 -1,611 -1,413 0,023
REF5 0,000 -1,075 -1,363 -1,437 -1,555 -1,357 0,032
MÉDIA DO DIA 0,000 -1,149 -1,374 -1,432 -1,601 -1,389 - -
UMIDADE 55,0% 64,5% 73,1% 64,7% 55,7%
Amostra ε1 ε7 ε14 ε21 ε28 Média Desvio Máx
20S
20S1 0,000 -1,085 -1,212 -1,087 -1,457 -1,210 0,031
0,031 20S2 0,000 -0,977 -1,159 -1,048 -1,449 -1,158 0,021
20S5 0,000 -0,779 -1,209 -1,229 -1,460 -1,169 0,010
MÉDIA DO DIA 0,000 -0,947 -1,193 -1,121 -1,456 -1,179 - -
UMIDADE 55,0% 64,5% 73,1% 64,7% 55,7%
Amostra ε1 ε7 ε14 ε21 ε28 Média Desvio Máx
40S
40S1 0,000 -0,787 -1,195 -1,225 -1,415 -1,155 0,023
0,058 40S3 0,000 -0,776 -1,115 -1,163 -1,243 -1,074 0,058
40S4 0,000 -0,903 -1,213 -1,249 -1,304 -1,167 0,035
MÉDIA DO DIA 0,000 -0,822 -1,174 -1,212 -1,320 -1,132 - -
UMIDADE 55,0% 64,5% 73,1% 64,7% 55,7%
Amostra ε1 ε7 ε14 ε21 ε28 Média Desvio Máx
60S
60S2 0,000 -0,377 -0,733 -0,797 -0,981 -0,722 0,057
0,060 60S3 0,000 -0,389 -0,808 -0,912 -0,996 -0,776 0,003
60S5 0,000 -0,481 -0,911 -0,944 -1,023 -0,840 0,060
MÉDIA DO DIA 0,000 -0,416 -0,817 -0,884 -1,000 -0,779 - -
UMIDADE 55,0% 64,5% 73,1% 64,7% 55,7%
Amostra ε1 ε7 ε14 ε21 ε28 Média Desvio Máx
AI
AI 3 0,000 -0,340 -0,681 -0,641 -0,649 -0,462 0,008
0,008 AI 4 0,000 -0,385 -0,641 -0,601 -0,609 -0,447 0,007
AI 6 0,000 -0,392 -0,653 -0,604 -0,612 -0,452 0,002
MÉDIA DO DIA 0,000 -0,372 -0,659 -0,616 -0,624 -0,454 - -
UMIDADE 52,7% 60,4% 46,9% 57,2% 56,4%
100
RESISTÊNCIA À TRAÇÃO NA FLEXÃO
Corpo de Prova
Altura (mm)
Força Máx. (N)
Tensão Máx. (MPa)
Média (MPa)
Mediana (MPa)
Desvio Padrão (MPa)
Coef. Var. (%)
CP1 REF 1 40,00 3990 9,35
9,45 9,35 0,55 5,84% CP2 REF 2 40,00 3823 8,96
CP3 REF 3 40,00 4286 10,05
CP4 20S 1 40,00 4315 10,11
8,73 8,51 1,36 15,55%
CP5 20S 2 40,00 4309 10,10
CP6 20S 4 40,00 3630 8,51
CP7 20S 5 40,00 3002 7,04
CP8 20S 6 40,00 3373 7,90
CP9 40S 1 40,00 3501 8,21
8,59 8,26 0,62 7,23% CP10 40S 2 40,00 3524 8,26
CP11 40S 3 40,00 3971 9,31
CP12 60S 1 40,00 2533 5,94
6,03 5,94 0,16 2,59% CP13 60S 2 40,00 2537 5,94
CP14 60S 3 40,00 2652 6,21
CP15 AI1 40,00 3894 9,13
8,77 8,91 0,45 5,16% CP16 AI2 40,00 3524 8,26
CP17 AI3 40,00 3801 8,91
101
RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO
Corpo de Prova
Área (cm²)
Força Máx. (N)
Tensão Máx. (MPa)
Média (MPa)
Mediana (MPa)
Desvio Padrão (MPa)
Coef. Var. (%)
CP1 REF 1 16 77642 48,53
48,09 48,60 2,19 4,55%
CP2 REF 1 16 77871 48,67
CP3 REF 2 16 71103 44,44
CP4 REF 2 16 79573 49,73
CP5 REF 3 16 74772 46,73
CP6 REF 3 16 80725 50,45
CP7 20S 1 16 72053 45,03
40,04 39,13 3,19 7,96%
CP8 20S 1 16 69295 43,31
CP9 20S 2 16 67399 42,12
CP10 20S 2 16 69346 43,34
CP11 20S 4 16 62173 38,86
CP12 20S 4 16 59576 37,24
CP13 20S 5 13 47759 36,74
CP14 20S 5 13 46588 35,84
CP15 20S 6 14 53877 38,48
CP16 20S 6 14 55174 39,41
CP17 40S 1 16 49594 31,00
32,73 31,65 2,30 7,04%
CP18 40S 1 16 56628 35,39
CP19 40S 2 16 49980 31,24
CP20 40S 2 16 49259 30,79
CP21 40S 3 16 51296 32,06
CP22 40S 3 16 57430 35,89
CP23 60S 1 16 30523 19,08
18,42 18,81 0,92 4,98%
CP24 60S 1 16 28264 17,67
CP25 60S 2 16 30401 19,00
CP26 60S 2 16 29799 18,62
CP27 60S 3 16 27115 16,95
CP28 60S 3 16 30762 19,23
CP29 AI 1 16 36358 22,72
23,04 22,91 0,43 1,87%
CP30 AI 2 16 37838 23,65
CP31 AI 3 16 37536 23,46
CP32 AI 4 16 36178 22,61
CP33 AI 5 16 36950 23,09
CP34 AI 6 16 36367 22,73
102
MÓDULO DE ELASTICIDADE DINÂMICO
C.P. Tempo (μs) Comp. (mm)
Vel. (km/s)
Densidade (kg/m³)
M.E. dinâmico
(GPa)
Média (MPa)
Mediana (MPa)
Desvio Padrão (MPa)
Coef. Var. (%)
REF 1 44,4 160,4 3,613 2.008,7 6,53
6,42 6,40 0,10 1,62% REF 2 44,6 160,1 3,589 1.981,0 6,40
REF 3 44,7 160,1 3,581 1.963,0 6,33
20S 1 44,4 161,3 3,632 1.981,4 6,48
6,13 6,10 0,24 3,96%
20S 2 45,4 161,4 3,554 1.959,9 6,27
20S 4 46,4 161,5 3,480 1.898,8 5,95
20S 5 45,4 161,6 3,559 1.902,9 6,10
20S 6 46,4 161,4 3,478 1.878,3 5,88
40S 1 47,9 160,7 3,354 1.895,5 5,72
5,70 5,72 0,08 1,45% 40S 2 48,4 161,3 3,333 1.868,8 5,61
40S 3 48,1 162,1 3,369 1.901,5 5,77
60S 1 55,9 161,9 2,896 1.787,9 4,66
4,73 4,72 0,07 1,46% 60S 2 55,4 161,7 2,919 1.796,2 4,72
60S 3 54,9 161,6 2,944 1.811,3 4,80
AI 4 54,6 160,9 2,947 1.928,3 5,11
5,18 5,20 0,06 1,14% AI 5 53,4 160,4 3,004 1.923,0 5,20
AI 6 53,1 160,6 3,024 1.921,3 5,23