O Projeto da Estação UFF de Ensaio Natural de Revestimentos de Paredes

Ivan Ramalho de Almeida Regina Helena F. de Souza Maria do Rosário Veiga Prof. da Universidade Federal

Fluminense, Niterói (RJ) Brasil Profª da Universidade Federal

Fluminense, Niterói (RJ) BrasilInvestigadora do LNEC,

Portugal ivanramalho@predialnet.com.br reginasouza@predialnet.com.br rveiga@lnec.pt

Resumo: Os casos de deterioração de fachadas prediais são cada vez mais freqüentes, mesmo em edificações novas, e isso vem mobilizando o meio técnico na busca de soluções mais adequadas de materiais e técnicas de revestimento. No Brasil, a diversidade de ambientes naturais obriga a realização do estudo em função das condições climáticas e de mão de obra de cada região particular. Neste contexto, inicia-se na Universidade Federal Fluminense um projeto de pesquisa que visa avaliar o desempenho ao longo do tempo dos revestimentos normalmente utilizados nas fachadas prediais. O trabalho descreve o projeto, especialmente no que tange aos diferentes tipos de acabamentos estudados. Palavras–chave: fachadas, revestimentos, argamassas, edificações, deterioração.

1. INTRODUÇÃO A enorme freqüência dos casos de deterioração nas fachadas prediais (Figura 1) em edificações novas ou antigas está mobilizando o meio técnico e científico para a busca de soluções mais adequadas de materiais e técnicas de revestimento. Muitos cursos e estudos vêm sendo desenvolvidos, com o objetivo de compreender os mecanismos de degradação, aprimorar as técnicas construtivas, buscar as melhores soluções de reparação, etc. Por outro lado, os diferentes ambientes naturais de que dispõe o Brasil, obrigam o estudo do desempenho dos materiais em função das condições climáticas e de mão de obra de cada região em particular, de modo que se possa projetar soluções mais específicas para cada caso. Nesse contexto, está-se iniciando, na Universidade Federal Fluminense (UFF), em Niterói (RJ), um projeto de pesquisa que visa avaliar o desempenho dos revestimentos normalmente utilizados nas fachadas prediais, ao longo do tempo. Com ele pretende-se acompanhar, por pelo menos 10 anos, o desempenho de diversos

tipos de materiais comumente empregados como revestimento de concreto aparente e de paredes de alvenaria, principalmente nas fachadas prediais do Rio de Janeiro, no que tange à durabilidade, sob a ação de um ambiente real e agressivo, ou seja, da chuva, do vento, do sol, da poluição, da variação de temperatura e da maresia.

Figura 1: Exemplos de reportagens relativas à degradação de fachadas prediais.

O projeto conta com o apoio da Financiadora de Estudos e Projetos (FINEP), da Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro (FAPERJ) e do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) e tem caráter multidisciplinar, pois mobiliza construtores locais, fabricantes de materiais de construção, arquitetos e engenheiros civis brasileiros e portugueses, e ainda alunos e professores de quatro universidades públicas brasileiras. 2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 2.1 Revestimentos de proteção das superfícies de concreto aparente Produtos dos tipos hidrofugantes e impermeabilizantes vêm sendo utilizados como revestimentos protetores em superfícies de concreto aparente, com o objetivo de

minimizar a penetração da água da chuva e dos agentes agressivos. Os hidrófugos (silicones) são produtos que, apresentados sob a forma de solução incolor, tornam a superfície do concreto repelente à água, sem contudo impedir a passagem de gases e do vapor d'água. Os impermeabilizantes (polímeros acrílicos e acrílico-estirenos) formam uma película flexível contínua na superfície do concreto e atuam como barreira à água e como barreira parcial aos gases, e ao vapor d'água; são normalmente pinturas, que requerem substrato homogêneo e liso e, por serem mais flexíveis que o concreto, acompanham pequenas movimentações estruturais, como, por exemplo, fissuras de pequena abertura já existentes. Apesar da sua importância, as membranas e pinturas de revestimento existentes no mercado brasileiro não têm sido objeto de muitos estudos e, por isso, precisam ser avaliadas, de modo a identificar as limitações e os benefícios efetivos que possam trazer para a proteção das superfícies do concreto. 2.2 Revestimentos utilizados em fachadas Nos últimos anos, o revestimento de argamassa tradicionalmente constituído por chapisco, emboço e reboco foi substituído por revestimentos em camada única, quer formulados à partida com esse objectivo (caso dos revestimentos industriais monocamada), quer usando os mesmos produtos preparados em obra mas aplicados em camada única, com, neste último caso, a consequente redução de desempenho. Outras alterações significativas também vêm sendo verificadas na forma de produção da argamassa e na técnica de execução do serviço. Na categoria dos materiais cerâmicos, o revestimento com pastilha porcelanizada é largamente utilizado, pois é considerado no Brasil como o material mais durável para revestir fachadas. No rol dos revestimentos, incluem-se ainda as tintas, os vidros e os painéis pré-moldados. Todos possuem aspectos positivos e a maioria vem, ao longo do tempo, incorporando qualidades técnicas que aprimoram ainda mais o seu desempenho. O Sindicato da Indústria da Construção, SINDUSCON, publicou, em 2000 [1], os resultados da avaliação de 31 produtos de construção e verificou que os blocos cerâmicos e as argamassas industrializadas estavam entre os seis produtos que mais causaram problemas para as empresas do setor (Figura 2). Apesar da garantia da qualidade ser um diferencial procurado tanto pelos fabricantes de produtos quanto pelos consumidores em geral, um patamar satisfatório ainda está longe de ser alcançado. Muitas empresas de construção civil confundem tradição com garantia de qualidade e transferem aos clientes os ônus dos defeitos e das soluções inadequadas. A avaliação custo x benefício coerente, o conhecimento sobre as normas técnicas e comportamentos dos materiais e sistemas construtivos, e as boas práticas de execução de serviços relativas ao revestimento de fachadas são aspectos fundamentais para o avanço tecnológico do segmento “edificações” da construção civil.

Figura 2: Produtos mais problemáticos no universo de 31 produtos utilizados na construção, de acordo com avaliação do SINDUSCON [1]. 3. PESQUISA DE CAMPO No sentido de conhecer os procedimentos adotados pelas construtoras locais, identificar seus sucessos e insucessos e dar subsídio a este projeto, Nascimento e Souza [2] efetuaram um levantamento de campo em que foram consultadas 10 importantes construtoras das cidades do Rio de Janeiro e de Niterói, e verificaram que, segundo essas empresas: a) os revestimentos de placas de granito, de pintura sobre argamassa e cerâmicos são os mais utilizados nas fachadas prediais, como pode ser visto na Figura 3.

Figura 3: Resultados da pesquisa de campo: principais revestimentos.

21%

0%

28%25%

13%

13% 0%

Concreto aparente Emboço/Argam. para pintura

Pedras decorativas Granito

Pastilhas cerâmicas Vidros

Revestimentos metálicos

16%

20%

0%

4%

0%

12%12%

20%

16%

Má especificação dos materiais Rejuntamento mal executado

Ataques marinhos Ataques químicosAtaques físicos Incompatibilidade dos materiais

Qualidade dos materias Qualidade na aplicação dos materiasFalta de manutenção

b) as principais preocupações dos projetistas e construtores na especificação dos revestimentos referem-se à durabilidade e à estética das fachadas, como mostra a Figura 4.

Figura 4: Resultados da pesquisa de campo: preocupação na especificação.

c) as principais causas das deteriorações verificadas nas obras avaliadas e conforme os engenheiros responsáveis pelas obras visitadas, referiram-se à qualidade da aplicação dos materiais e da execução do rejunte, conforme a Figura 5.

Figura 5: Resultados da pesquisa de campo: causas das deteriorações. d) poucos foram os problemas relatados pelas construtoras nas obras já executadas, embora, em inspeções realizadas, tenham sido detectados casos de má especificação dos materiais, infiltrações e problemas de aderência de pastilhas e emboço, conforme a Figura 6.

14%9%

3%

19%17%

9%

3%

3%

3%

11% 9%

Custo de aquisição Custo de aplicaçãoTempo de aplicação DurabilidadeEstética ImpermeabilizaçãoIsolamento Térmico Isolamento AcústicoRestauração/Recuperação ManutençãoLimpeza

Figura 6: Resultados da pesquisa de campo: principais problemas verificados.

O passo seguinte do estudo consistiu em novo levantamento de campo, onde procurou-se identificar quais os produtos mais utilizados pelas construtoras locais como revestimentos e acabamentos de alvenaria e concreto. Os resultados encontrados nesta etapa da pesquisa foram semelhantes aos verificados em pesquisa realizada pela editora PINI, para atribuição do 7o Prêmio PINI, em 2001 [3]. Em seguida estão listados os produtos mais utilizados no Estado do Rio de Janeiro: • cal hidratada, principalmente devido à conformidade com as normas técnicas e

homogeneidade do desempenho; • cimento, principalmente devido à conformidade com as normas técnicas e

homogeneidade do desempenho; • rejunte colorido, principalmente devido à disponibilidade de cores, ao desempenho,

aderência, impermeabilidade, à homogeneidade dos lotes e às orientações de aplicação;

• argamassa industrializada, principalmente pelas referências técnicas e uniformidade de desempenho;

• revestimento cerâmico para parede (azulejo), principalmente devido à disponibilidade de cores, modelos e padrões, à conformidade com normas e referências técnicas e à durabilidade.

Com base nestas informações, foi possível identificar-se que revestimentos deveriam ser escolhidos para o estudo experimental (apresentados mais adiante). 4. OS MODELOS DE PAREDE A pesquisa será desenvolvida a céu aberto, em trechos de paredes construídos em escala quase real, especialmente para o estudo (Figura 7). Os modelos experimentais, inspirados em instalação semelhante existente no LNEC, em Lisboa, constituem-se de 12 paredes de alvenaria de tijolos cerâmicos, com dimensões de 2m x 2m, apoiadas sobre vigas de concreto armado e revestidas e acabadas com diferentes tipos de materiais. Tais modelos, cujo conjunto se denominou “Estação UFF de Ensaio Natural de Revestimentos de

14%

29%

14%0%

14%

0%

0%

29%

0%0%

Trincas Infiltrações

Manchas e/ou bolor Descolamento de emboço

Destacamento de placas (granito) Destacamento de pastilhas

Eflorescência Falta de isolamento térmico

Falta de isolamento acústico Má especificação dos materiais

Paredes”, estão sendo construídos no campus da UFF, entre a Escola de Engenharia e a Baía de Guanabara, onde ficarão expostos ao ambiente marinho e às intempéries. A disposição das paredes é tal que a face externa receba a maior incidência dos agentes agressivos, ou seja, são direcionadas para receber o vento e a chuva dominantes.

Figura 7: Modelo experimental. As etapas construtivas comuns às paredes de alvenaria compreendem o assentamento de tijolos cerâmicos de 8 furos, com dimensões de 9 X 19 X 19 cm. Todas as paredes receberão chapisco, constituído por argamassa de cimento e areia, na proporção de 1: 3. 5. TIPOS DE REVESTIMENTOS ESTUDADOS 5.1 Nas paredes Os revestimentos das paredes em estudo serão compostos por argamassas de cimento fabricadas em canteiro, considerando diferentes composições (com ou sem adição de cal ou de aditivo) e por argamassas prontas (monocamada). Para o acabamento final serão testados tintas e texturas de cores claras, materiais cerâmicos e pedras ornamentais. O conjunto de modelos seguirá, em termos de revestimentos, o seguinte esquema:

Parede 1: revestimento com argamassa (cimento: cal : areia), fabricada em canteiro, camada única. Acabamento final em tinta sobre superfície lisa, na cor marfim, sendo ½ parede tinta base acrílico e ½ parede tinta base silicone.

Parede 2: revestimento com argamassa (cimento: areia + aditivo plastificante), fabricada em canteiro, camada única. Acabamento final em tinta sobre superfície lisa, na cor marfim, sendo ½ parede tinta base acrílico e ½ parede tinta base silicone.

Parede 3: revestimento com argamassa fabricada em canteiro, com emboço + reboco (2 camadas). Acabamento final em tinta sobre superfície lisa, na cor marfim, sendo ½ parede tinta base acrílico e ½ parede tinta base silicone.

Parede 4: revestimento com argamassa (cimento: areia + aditivo plastificante), fabricada em canteiro. Acabamento final em tinta com textura travertino, na cor ocre,

PAREDEDE ALVENARIADE BLOCOSCERÂMICOS

VIGA DE CONCRETO

BLOCO DE FUNDAÇÃO

200

2020

200

sendo ½ parede textura A e ½ parede textura B. Parede 5: revestimento em argamassa industrializada, camada única (fabricante 1).

Acabamento final: ½ parede com superfície lisa, na cor marfim: tinta A e ½ parede com textura travertino, na cor ocre: textura A.

Parede 6: revestimento em argamassa industrializada, camada única (fabricante 2). Acabamento final: ½ parede com superfície lisa, na cor marfim: tinta B e ½ parede com textura travertino, na cor ocre: textura B.

Parede 7: revestimento com argamassa industrializada com cal, camada única (fabricante 3). Acabamento final em tinta sobre superfície lisa, na cor marfim, sendo ½ parede tinta base acrílico e ½ parede tinta base silicone.

Parede 8: revestimento com argamassa industrializada, camada única (fabricante 4), com dois tipos de textura, na cor ocre, sendo: ½ travertino e ½ alisado.

Parede 9: revestimento com argamassa fabricada em canteiro, camada única. Acabamento: pastilhas cerâmicas, utilizando-se o sistema do fabricante: (cola + cerâmica + rejunte): ½ fosca de 7,5 x 7,5 cm e ½ esmaltada de 3 x 3 cm.

Parede 10: revestimento com argamassa fabricada em canteiro, camada única. Acabamento: cerâmica, utilizando-se o sistema do fabricante: (cola+cerâmica+rejunte): ½ fabricante 1 e ½ fabricante 2.

Parede 11: revestimento com argamassa fabricada em canteiro, camada única. Acabamento: porcelanato, utilizando-se o sistema do fabricante: (cola+cerâmica+rejunte): ½ fabricante 1 e ½ fabricante 2.

Parede 12: revestimento com argamassa fabricada em canteiro, camada única. Acabamento: Pedras ornamentais coladas, em cor clara: ½ mármore e ½ granito. 5.2 No concreto Nas superfícies das vigas de concreto que servem de apoio às paredes serão testados revestimentos protetores específicos para o concreto armado aparente: hidrofugantes e vernizes acrílicos. 6. ENSAIOS A SEREM REALIZADOS Os ensaios previstos permitirão averiguar, além da degradação visível por simples observação, principalmente o desempenho dos revestimentos sobre as alvenarias em face da penetração de umidade nas paredes, e também da penetração de dióxido de carbono e de cloretos na superfície do concreto aparente das vigas. As condições ambientais serão monitoradas, com registros constantes da precipitação de chuva, da velocidade do vento e da temperatura e umidade relativa do ar, obtidos da estação meteorológica da UFF, localizada nas proximidades. 6.1 Caracterização dos blocos cerâmicos • Determinação da massa e da absorção de água, de acordo com a NBR1 8947. 6.2 Caracterização das argamassas • Resistência à compressão, conforme NBR 7215; • Retração, conforme NBR 8490;

1 Norma Brasileira Registrada, da ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas.

• Aderência, conforme NBR 13528; • Absorção de água, conforme NBR 9779 ou LNEC Pa 39.1; • Retenção de água, NBR 13277 6.3 Caracterização do concreto • Resistência à compressão, conforme NBR 5739; • Retração, conforme NBR 8490; • Resistência à névoa salina, MB 787; • Permeabilidade à água, conforme NBR 10786. Estes ensaios serão realizados no Laboratório de Materiais de Construção da UFF, podendo também ser realizados em laboratórios da UFRJ2 e da UERJ3. 6.4 Ensaios sobre as paredes • Determinação da penetração da água da chuva; • Medição do teor de umidade superficial; • Aderência dos revestimentos, conforme NBR 13528. Estes ensaios serão realizados in loco. 6.5 Ensaios sobre o concreto aparente das vigas de apoio • Avaliação da penetração e do teor de cloretos, colhendo-se amostras do pó de concreto em diferentes profundidades a partir da superfície; • Avaliação da penetração de CO2, colhendo-se amostras do pó de concreto em diferentes profundidades, a partir da superfície. Estes ensaios serão realizados no Laboratório de Engenharia Química da UFF. 6.6 Avaliação do ambiente • Temperatura e umidade relativa do ar; • Precipitação pluviométrica; • Velocidade do vento. Estes e outros dados relativos as condições atmosféricas serão fornecidos pela estação meteorológica existente no Campus da UFF, sob orientação de professores do Instituto de Geociências da UFF. 7. EQUIPE DE TRABALHO A equipe de trabalho é multidisplinar, constituída por 6 pesquisadores das áreas de engenharia civil e arquitetura, 1 pesquisador da área de engenharia química, e 1 da área de Geociências, das Universidades Federal Fluminense (5), do Estado do Rio de Janeiro (2) e Federal do Rio de Janeiro (1), além de dois funcionários de apoio técnico e 4 alunos

2 Universidade Federal do Rio de Janeiro. 3 Universidade Estadual do Rio de Janeiro.

bolsistas de iniciação científica. O grupo inclui ainda consultores externos, da Universidade Federal de Goiás (1) e do Laboratório Nacional de Engenharia Civil de Lisboa (2). Do projeto participam ativamente ainda (principalmente na construção dos modelos e na aplicação dos revestimentos e acabamentos), 3 empresas de construção civil/edificações. 8. EQUIPAMENTOS NECESSÁRIOS Prevê-se a utilização dos seguintes equipamentos principais: - balança com precisão de 0,001g e capacidade de 500g; - estufa com temperatura ajustável de até 105 ± 5°C; - misturador mecânico com capacidade de 5L; - moldes metálicos cilíndricos de 50mm de diâmetro e 100mm de altura; - prensa hidráulica de compressão; - paquímetro capaz de medir espessuras de até 200mm, com precisão de 0,1mm; - régua metálica não flexível, com 200mm de comprimento; - placas de vidro de 70 x 100mm, com 5mm de espessura; - espátula metálica com 25mm de largura e 200mm de comprimento; - câmara úmida com controle de temperatura e umidade; - tanque de cura de corpos de prova; - moldes metálicos prismáticos, com dimensões de 25 x 25 x 285mm; - pinos de aço inox tipo 3/6 AIS; - aparelho com padrão comparador e extensômetro, para medição da variação do comprimento de corpos de prova de argamassa; - micrômetro graduado para ler unidades de 0,001 mm, com precisão de 0,002 mm; - furadeira elétrica e conjunto de brocas; - aderímetro (conforme especificações da NBR-13258); - permeâmetro para concreto (conforme especificações da NBR-10786); - mini-termo-higrógrafo para câmara condicionada; - termo-higro-anemômetro portátil; - tubos de Carsten, para ensaio de absorção superficial; - micro-computador de mesa; - computador portátil, para os ensaios de campo; - scanner HP 3400C ou similar; - impressora HP Deskjet 970 ou similar; - higrômetro do tipo do fornecido pela James Instruments; - Vaisala humidity tester (sonda de umidade); - umidímetro Palma, desenvolvido pelo LNEC [4]. Entre equipamentos e materiais, a pesquisa demandará cerca de € 23.000,00 para sua realização, que serão supridos pelas empresas, organismos de fomento e universidades envolvidas. 9. CRONOGRAMA DOS TRABALHOS Prevê-se um período de 24 meses para a realização do estudo, cuja seqüência de

atividades encontra-se descrita a seguir. No primeiro mês serão adquiridos os equipamentos necessários ao estudo. A demarcação física da “Estação”, a limpeza e preparação do terreno, e a locação das fundações e das paredes ocorrerá nos 2 meses seguintes. A execução dos pilaretes, das vigas e das paredes, bem como a cobertura com telhas serão realizadas nos 4 meses subsequentes. Nos 3 meses seguintes ocorrerá a aplicação dos revestimentos: argamassa preparada no canteiro, argamassas industrializadas, revestimentos cerâmicos, tintas, texturas, rochas ornamentais, atividades que serão seguidas do fechamento com cerca da área da estação. Durante os 4 meses subseqüentes serão realizados os ensaios dos blocos cerâmicos (determinação da massa e da absorção de água), das argamassas (resistência à compressão, retração, aderência, absorção de água, retenção de água e permeabilidade). Na seqüência, serão realizados os ensaios nas paredes (penetração da água da chuva, teor de umidade superficial e aderência dos revestimentos) e nas vigas (penetração de cloretos no concreto e profundidade de carbonatação). Em paralelo, será efetuada a monitoração do ambiente, com medição da temperatura e umidade relativa do ar, medição da precipitação pluviométrica e medição da velocidade e direção do vento. Antes do final do período de 24 meses ocorrerá ainda uma avaliação visual do aspecto das paredes, que, em conjunto com a interpretação e análise dos resultados de todos os outros ensaios, comporá a massa de dados do primeiro grande relatório do projeto. O início da construção dos modelos está condicionado à aquisição dos equipamentos necessários aos ensaios. Prevê-se um período máximo de 6 meses para a confecção das paredes e a conclusão dos primeiros ensaios. A partir do 1º ensaio, prevê-se a realização de ensaios semanais nas paredes (ensaio de controle), e de outros ensaios, cuja periodicidade variará em função da precipitação de chuvas importantes (ensaio especial). Depois do 1º ano de instrumentação das paredes, já será possível ter uma idéia mais precisa da periodicidade dos ensaios para os anos seguintes. A interpretação dos dados possibilitará a realização dos primeiros ajustes e correções. Pretende-se monitorar os modelos por pelo menos 10 anos. 10. OBSERVAÇÕES FINAIS O projeto da UFF vem ao encontro da necessidade de estudar a durabilidade das fachadas, considerando os materiais constituintes em escala real e ao longo do tempo, e mobilizando todos os intervenientes do processo construtivo, quais sejam, construtores, fabricantes de materiais, arquitetos e engenheiros civis, em associação com professores, estudantes universitários e pesquisadores.

Durante seu desenvolvimento serão testados, no domínio dos revestimentos de parede, 3 tipos de argamassas preparadas no canteiro de obras e três tipos de argamassas industrializadas, de 4 fabricantes diferentes. Em termos de acabamentos, serão avaliados dois tipos de tintas, duas texturas, dois tipos de pastilhas, dois tipos de materiais cerâmicos e dois tipos de rochas ornamentais. Para o acabamento e a proteção de concreto aparente poderão ser testados até 5 tipos (ou fabricantes) de produtos hidrofugantes e até 5 tipos (ou fabricantes) de vernizes acrílicos. O estudo da intensidade e da forma das deteriorações mais comuns em cada região, em função do ambiente natural, dos materiais e da mão de obra locais, possibilitará o desenvolvimento de projetos específicos, com soluções particulares, específicas para cada caso. A partir da avaliação dos resultados desse projeto, podem vir a ser instaladas outras estações, na UFRJ, na UERJ, em outras universidades do Estado do Rio de Janeiro e até de outros estados do Brasil. Acredita-se que o desenvolvimento deste projeto, que tem despertado grande interesse do meio técnico e do qual são esperados resultados significativos, possa envolver cada vez mais um maior número de alunos de graduação dos cursos de engenharia civil e arquitetura, motivando-os para a pesquisa científica, para a boa técnica da construção e para a busca de soluções funcionais, bonitas e duradouras para o revestimento de fachadas prediais. 11. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS [1] ________ SINDUSCON-PR, Sindicato da Indústria da Construção do Estado do Paraná, Revista Construção nº 408, RJ, Agosto, 2000. [2] Nascimento, R.; Souza, R.H.F. Durabilidade das fachadas, Monografia de Projeto Final II, Departamento de Engenharia Civil, UFF, Niterói 2001. [3] ________ 7º Prêmio PINI Melhores da Construção, Editora PINI, Novembro 2001. [4] Palma, J.; Leite, D. Aparelho Detector de Humidade no Betão com Base na Variação da Condutibilidade. Lisboa, LNEC, Report 56/92-GEEt, 1992. 13. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem à FINEP, FAPERJ, CNPq, UFF, LNEC e às construtoras JM Construções, RG Côrtes Engenharia S.A. e Rui Matoso Engenharia S.A., pelos apoios técnico e financeiro, indispensáveis à realização deste trabalho.