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PROPOSTA PARA UM CRITÉRIO DE SELECÇÃO DE ARGAMASSAS DE REPARAÇÃO ESTRUTURAL

Resende Nsambu Augusto Gomes Prof. Eng.ª Civil Prof. Eng.ª Civil Universidade Agostinho Neto IST Luanda; Angola Lisboa; Portugal E-mail: [email protected] e-mail: [email protected]

RESUMO Nos actuais trabalhos de reabilitação de edifícios surge com frequência a necessidade de se proceder à reparação de elementos de betão armado em zonas degradadas devido à acção da carbonatação do betão. Este fenómeno causa a despassivação das armaduras de aço cuja corrosão acaba por provocar o destacamento e delaminação do betão de recobrimento. Na reabilitação deste tipo de anomalias são, em geral, utilizadas argamassas de reparação pré-doseadas que se encontram disponíveis no mercado. Muitas vezes a selecção do tipo de produto a utilizar numa determinada intervenção não é apoiada em critérios baseados no seu desempenho. O artigo apresenta uma proposta de um critério de selecção de argamassas de reparação para elementos de betão armado. Essa proposta é fundamentada nos resultados de uma campanha de ensaios de caracterização de um conjunto de seis argamassas de reparação. O critério baseia-se nas seguintes características das argamassas: resistência à compressão, flexão, tracção por compressão diametral, absorção capilar, imersão total às 48 horas, permeabilidade à água, resistividade eléctrica e profundidade de carbonatação. 1. INTRODUÇÃO A corrosão das armaduras é reconhecida como sendo um dos problemas mais importantes da durabilidade dos elementos de betão armado. Esta corrosão é causada, principalmente, pela redução da alcalinidade na solução dos poros dos materiais cimentícios. Esta alteração é devida à reacção do hidróxido de cálcio, Ca(OH)2 com o dióxido de carbono, CO2, presente na atmosfera, que produz carbonato de cálcio, CaCO3. A cinética desta reacção depende do processo de secagem e da humidade relativa (HR) da pasta de cimento endurecida. Tuutti [1] observou que a taxa de corrosão aumenta quando a HR na atmosfera varia entre 90 e 95%. Por outro lado, Lay et al [2]concluíram que a maior taxa de corrosão é obtida para valores de HR entre 81 e 90%. Nos materiais cimentícios de baixa qualidade, o processo de corrosão aumenta para valores de HR entre 50 e 70% na atmosfera. Hallberg [3] considera que a taxa de carbonatação é maior para valores da HR entre 40 e 65%, enquanto que Kayyali e Haque [4] demonstraram que as temperaturas mais altas afectam a estrutura de poros da pasta de cimento endurecida, aumentando o numero de poros cujo diâmetro pode ser maior que 100 µm, com o consequente aumento de permeabilidade. Danckaerts [5] refere também que a temperatura é um parâmetro que incrementa a penetração da carbonatação. A determinação da vida útil das armaduras no betão, que é afectada pela corrosão induzida pela carbonatação, depende de vários factores. Wong et al [6] observaram que, para uma baixa resistência à compressão de betão (20 MPa), a velocidade de carbonatação, kc, varia entre 6 a 8,1 mm/ano0.5. Kenai e Bahar [7] concluíram que uma compactação inadequada do betão e uma deficiente cura podem aumentar a velocidade de carbonatação, causando uma redução significativa do período de iniciação, cuja diminuição pode atingir 5

Fotografia Autor 1

30 mm

x 40 mm

Fotografia Autor 1

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x 40 mm

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a 10 anos. Recentemente, Delmi et al [8] mostraram que as argamassas de reparação formuladas com um cimento do tipo CEM I 52.5 R, proporcionam um maior grau de resistência à carbonatação de um betão normal. Neste artigo é apresentada uma proposta para um critério de selecção de argamassas de reparação que tem em consideração a vida útil do elemento. Na definição da vida útil das argamassas de reparação foram consideradas duas classes de exposição, XC3 e XC4, estabelecidas na norma europeia EN 206-1. 2. MATERIAIS Em geral, as argamassas comerciais contêm adições, tais como cinzas volantes, escória de alto-forno e sílica de fumo, e adjuvantes poliméricos, como por exemplo, polímeros dispersivos, polímeros acrílicos (AS) ou polímeros de estireno-butadieno modificados (SBR)). Estes produtos reagem com o hidróxido de cálcio (Ca(OH)2 ) da argamassa, produzindo nos diferentes componentes uma diminuição significativa da porosidade dos materiais cimentícios endurecidos e, consequentemente, a redução da penetração do dióxido de carbono e dos coeficientes de difusão de iões de cloretos. No mercado dos materiais de construção estão actualmente disponíveis um grande número de argamassas de reparação e que tem vindo cada vez mais a aumentar. Em geral, as composições e a formulação das argamassas de reparação constituem segredos industriais, não sendo por essa razão divulgadas. No presente trabalho foi estudado um grupo de seis argamassas de reparação: três argamassas pré-doseadas comercializadas no mercado e três argamassas produzidos em laboratório com um cimento do tipo CEM I 42.5R. As argamassas comerciais selecionadas são designadas como A, B e C. Estas argamassas são tixotrópicas e são normalmente recomendadas para reparação de espessuras consideráveis, isto é, com espessura superior a 30 mm. De seguida, apresenta-se um resumo das informações constantes nas fichas técnicas destes três produtos:

- A argamassa A é um material em pó, com ligante à base de cimento Portland, com areias selecionadas e adições especiais, incluindo cinzas volantes;

- A argamassa B é constituída por um ligante de cimento Portland, modificado com um agente dispersivo polimérico, com areias selecionadas, sílica de fumo e reforçada com fibras de poliamida;

- A argamassa C é fornecida em dois componentes: (i) - uma emulsão polimérica de base acrílica; (ii) – uma argamassa de cimento Portland, reforçada com resinas, sílica de fumo e fibras especiais.

As três argamassas produzidas em laboratório foram formuladas com cimento Portland do tipo CEM I 42.5R. A primeira composição é considerada uma argamassa normal, designada por (N), e constitui uma argamassa de referência. A segunda formulação (argamassa P) é obtida através da introdução dum adjuvante à base de SBR, na argamassa N. A terceira formulação de argamassa (E), resulta da incorporação de dois componentes adicionais na argamassa N: (i) – uma mistura expansiva em pó (E1); (ii)- um superplastificante com base num copolímero de vinilo (E2). De acordo com a informação fornecida na ficha técnica, os adjuvantes SBR e E2 são redutores de água e também introdutores de ar. Algumas das características físicas e químicas dos adjuvantes SBR e E2 são apresentadas na tabela 1.

Tabela 1. Características físicas e químicas dos adjuvantes SBR, E1 e E2 Adjuvante Massa Volúmica

(kg/m3) Teor de Cloretos

(%) pH Resíduo Seco

(%) SBR 1002±20 <0.1 9.5±1 38.5±1.9 E1 3030 - - - E2 1200±20 0 7.1±0.5 40±2

Tabela 2. Argamassas pré-doseadas e produzidas em laboratório [9]

Argamassa Água/Ligante ou

Água/cimento

Polimero /Ligante Cimento (kg/m3)

Água (kg/m3)

Agregado (kg/m3)

Adjuvante (kg/m3)

Fino Médio SBR E1

E2 A 0.150 - - - - - -

B 0.144 - - - - - - - C - 0.160 - - - - - - N 0.50 - 481.7

240.8

448.0

997

- -

E - 451.9 203.4 420.3 935 - 4.5 5.4 P 0.35 - 454.6 108.9 442.8 941 177 - -

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3. PROPRIEDADES MECÂNICAS A resistência à flexão e à compressão das argamassas foram obtidas aos 28 dias em provetes prismáticos de 40×40×160mm3. Ambos os ensaios foram realizados de acordo com a EN 196-1. Os provetes foram condicionados a 20±2ºC e 60±10% HR, de acordo com a EN 12190. O ensaio da resistência à tracção por compressão diametral foi realizado aos 28 e 90 dias de idade. Os resultados dos ensaios de resistência à compressão e à flexão são apresentados na tabela 3 e os resultados da resistência à tracção por compressão diametral são apresentados na tabela 4. Em termos da resistência à compressão, os resultados dos ensaios mostram que o adjuvante acrílico, utilizado na Argamassa C, causa um maior aumento da resistência que o polímero dispersivo utilizado na Argamassa B.

Tabela 3. Resistência à flexão, à Compressão e à compressão diametral (28dias) Argamassa Compressão

(MPa) Tracção por

flexão (MPa)

Tracção por compressão diametral

(MPa) A 65.5 8.5 3.2 B 42.9 7.6 3.7 C 56.8 11.8 4.5 N 52.0 7.7 3.4 P 55.9 8.7 4.0 E 54.6 12.3 2.1

4. ENSAIOS DE DURABILIDADE 4.1 Ensaio de Absorção Capilar Wirquin et al. [10] sugeriram que o ensaio de absorção capilar constitui um critério de base para avaliar as características de durabilidade de um material cimentício. A absorção capilar depende de vários factores, tais como: dosagem de cimento e de agregado fino, grau de compactação, relação água/cimento e condições de cura. Os ensaios de absorção capilar foram realizados de acordo com a EN 13057, em todas as argamassas aos após 28 dias de cura. Estes ensaios foram também realizados nas argamassas A, B, e C aos 2 anos de idade. A tabela 4 apresenta os resultados obtidos nos ensaios de absorção capilar. Da análise dos resultados dos ensaios constata-se que a introdução do adjuvante SBR na argamassa N causou uma redução da absorção de água superior à obtida com o adjuvante expansivo E1. A argamassa de referência N, mostra um maior valor de absorção capilar. O resultado às 24 horas de ensaio dos provetes com dois anos de idade foi de 60% e 78% do observado aos 28 dias de idade, respectivamente, para as argamassas A e C. Este comportamento justifica-se pela hidratação do cimento que ocorre ao longo do tempo e que contribui para a redução da porosidade. Comparando a absorção de água das argamassas N e P verifica-se que a argamassa P manifesta uma menor absorção de água devido à presença do polímero. A argamassa B revelou uma maior absorção de água com o aumento de sua idade, verificando-se que o valor obtido nos provetes com dois anos de idade foi 2.66 vezes superior ao resultado obtido aos 28 dias de idade. Este comportamento pode ser devido ao tipo de polímero que a argamassa contém. 4.2. Ensaio de imersão total Os ensaios de imersão total foram efectuados de acordo com a especificação portuguesa LNEC E395. Procurou-se comparar entre si ou correlacionar os ensaios da imersão total com outras propriedades, como por exemplo, a absorção de água por capilaridade. No sentido de se avaliar a correlação com a absorção capilar foram efectuadas pesagens aos 30 minutos e 1, 2, 4 e 24 horas. Na figura 1 são apresentados os resultados obtidos nas argamassas A, B, C, E, N e P. No conjunto das três argamassas pré-doseadas, verifica-se que a A foi a que apresentou uma inclinação da recta de correlação mais elevada (7.9 vezes a da argamassa C). Nas argamassas produzidas em laboratório a argamassa E foi a que apresentou uma inclinação da recta mais elevada cerca de 2.3 e 1.8 vezes relativamente às argamassas P e N, respectivamente.

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Tabela 4. Ensaio de absorção capilar. Massa absorvida e Relação massa absorvida 2anos/28 dias (11) Argamassa Tempo (Horas)

0.2 0.5 1.0 2.0 4.0 24 Massa absorvida (kg/m2) -28dias

A 0.36 0.49 1.18 1.32 1.48 1.96 B 0.19 0.25 0.28 0.28 0.33 0.37 C 0.09 0.11 0.13 0.15 0.19 0.31 E 0.49 0.69 0.83 1.03 1.22 1.69 N 0.90 1.39 1.80 2.62 3.44 4.17 P 0.14 0.25 0.28 0.35 0.46 1.22

Massa absorvida (kg/m2) -2 anos A 0.13 0.18 0.24 0.30 0.41 1.17 B 0.15 0.23 0.25 0.31 0.44 0.34 C 0.00 0.06 0.11 0.11 0.17 0.27

Massa absorvida – Relação: 2 anos/28dias A 0.36 0.38 0.21 0.23 0.28 0.60 B 0.81 0.91 0.89 1.09 1.32 2.66 C 0.00 0.55 0.87 0.75 0.89 0.78

Figura 1- Correlação entre os resultados do ensaio de imersão total e de absorção capilar (Massa absorvida).

Argamassas pré-doseadas A, B, C e argamassas produzidas em laboratório E, N e P. 4.3. Ensaio de permeabilidade A permeabilidade é uma propriedade fundamental para a caracterização da durabilidade dos materiais cimentícios. As agressões por ataque de sulfatos, álcali-agregado, gelo-degelo e penetração de cloretos podem ser minimizadas se a permeabilidade à água dos materiais cimentícios for baixa. A determinação da permeabilidade à água das argamassas foi realizada segundo uma metodologia proposta pela norma EN ISO 7031, semelhante à metodologia utilizada pelo LNEC no que diz respeito à medição de água que passa através do provete em regime não estacionário. Este ensaio foi realizado em duas argamassas pré-doseadas A e C e em duas argamassas N e P, formuladas no laboratório. O valor de coeficiente de permeabilidade, kw, obtido nas argamassas A, C, N e P foram respectivamente: 1.49×10-12, 0.34×10-12, 157×10-12 e 0.21×10-12 m/s correspondendo, respectivamente, à profundidade de penetração de água, dw, de: 17.4, 13.4, 40 e 15.4 mm. Dos resultados obtidos, verifica-se que a argamassa P fabricada em laboratório apresentou um coeficiente de permeabilidade cerca de 7.1 e 4.4 vezes menor que as argamassas A e C, respectivamente. 4.4. Resistividade Eléctrica A resistividade eléctrica, ρ, é uma propriedade que controla a propagação da corrosão das armaduras no interior de um material cimentício. Segundo Hunkerler [12] e [13] a resistividade do betão ou da argamassa depende dos seguintes factores: relação água/cimento; dosagem e tipo de cimento; permeabilidade; microestrutura da pasta de cimento

A: I = 3.32M + 0.77 R 2 = 0.89

B: I = 31.54M - 6.34 R 2 = 0.91

C: I = 4M - 0.01 R 2 = 0.99

0

2

4

6 8

10

0 1 2 3

Massa Absorvida [kg/m2] A B C

Imer

sãoT

otal

[%]

N: I = 1.97M + 3.69 R 2 = 0.63

P: I = 1.53M - 0.02 R 2 = 0.98

E: I = 3.47M + 1.73 R 2 = 0.69

0

2

4

6

8

10

0 1 2 3 Massa Absorvida [kg/m 2 ]

E N P

Imer

são

Tota

l [%

]

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(volume e distribuição dos poros); humidade e temperatura; grau de hidratação; tipo e quantidade de adições tais como a micro-sílica e as cinzas volantes. No presente artigo apresentam-se os resultados dos ensaios de Resistividade Eléctrica em três argamassas pré-doseadas A, B e C, e em três argamassas fabricadas em laboratório, N, E e P. Após a amassadura, os provetes foram condicionados na câmara saturada, a T=20ºC e HR=100%, até ao final do ensaio. Os ensaios de Resistividade Eléctrica foram realizados nas idades de 28, 90 e 180 dias, em provetes normalizados cilíndricos com 150mm de diâmetro e 300 mm de altura. Na tabela 5 resumem-se os valores médios dos resultados obtidos e nas figuras 2 e 3 apresenta-se a evolução ao longo do tempo da resistividade eléctrica das argamassas ensaiadas.

Tabela 5- Resistividade eléctrica das argamassas A, B, C, N, E e P (kΩ.cm)

Da tabela 5 é possível observar que aos 28 dias de idade, a argamassa B apresentou uma resistividade eléctrica, cerca de 1.5 vezes superior à da argamassa cimentícia A. Com o aumento da idade verifica-se que os valores da resistividade eléctrica das duas argamassas se aproximam. A argamassa C apresenta, aos 28 dias de idade, uma resistividade eléctrica cerca de 3.8, 2.5 e 4.2 superior à das argamassas A, B, e P, respectivamente. Aos 180 dias de idade, a resistividade eléctrica da argamassa C triplicou a das argamassas A e B. 4.5 Ensaio de carbonatação As adições e os adjuvantes utilizados, expansível e polimérico, podem influenciar a profundidade de carbonatação. Os ensaios acelerados de carbonatação foram realizados de acordo com a especificação, LNEC E 391 em provetes cúbicos de 40 mm de aresta que foram condicionados a 20ºC, 65% HR e 5% do dióxido de carbono (CO2). Foram ainda realizados ensaios em ambiente exterior protegido e num ambiente de ar marítimo na proximidade do mar (Costa de Caparica). Estes ensaios foram realizados em provetes cilíndricos de 150 mm de diâmetro e 50 mm de espessura obtidos através do corte dos cilindros normalizados. A profundidade de carbonatação foi determinada utilizando o indicador fenolfetaleína em solução de 1% em etanol que se pulveriza sobre a superfície fracturada. Os resultados da profundidade de carbonatação são resumidos na tabela 6. Para os ensaios acelerados, cada valor representa a média de 8 medidas enquanto que no ambiente exterior protegido e no ambiente do ar marítimo foram realizadas 4 medidas. Todos os ensaios de carbonatação foram realizados até aos 450 dias de idade. A figura 2 mostra a relação entre a profundidade de carbonatação e a raiz quadrada do tempo para as argamassas pré-doseadas A, B e C. Figura 2 - Relação entre a profundidade de carbonatação e a raiz quadrada do tempo das argamassas pré-doseadas A, B e C

Argamassa Idade (dias) 28 90 180

A 14.7 46.8 75.6 B 22.6 51.7 80.9 C 56.2 174.4 260.0 N 4.2 4.8 5.3 E 5.6 8.1 9.2 P 13.4 18.3 20.9

B: d k = 2.4t 0.5 R 2 = 0.88

C: d k = 1.3t 0.5 R 2 = 0.96

A: d k = 0.7t 0.5 R 2 = 0.46

0

1

2

3

0 0,3 0,6 0,9 1,2 Tempo [ano

0.5 ]

Prof

undi

dade

de

carb

onat

ação

[mm

]

A B C

Ensaio de carbonatação no ambiente natural protegido

A: d k = 4.6t 0.5 R 2 = 0.50

B: d k = 7.2t 0.5 R 2 = 0.94

C: d k = 6.1t 0.5 R 2 = 0.81

0

2

4

6

8

10

0 0,3 0,6 0,9 1,2 Tempo [ano 0.5 ]

Prof

undi

dade

de

carb

onat

ação

[mm

]

A B C

Ensaio acelerado de carbonatação

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6

Tabela 6. Profundidade de carbonatação – Ensaios em ambiente acelerado e natural [9] Ambiente Mistura Profundidade de carbonatação [mm]

7 dias 14 dias 28 dias 90 dias 180 dias 270 dias 450 dias

Acelerado

A 3.4 3.4 3.5 7.6 7.6 5.2 5.8 B 1.9 2.5 3.4 5.4 4.8 7.3 8.8 C 1.9 2.1 4.1 4.2 7.5 6.7 6.4 E 2.0 2.8 4.0 6.9 8.6 11.5 11.4 N 3.2 4.3 5.9 9.6 12.0 10.9 12.5 P 1.1 1.8 2.1 2.9 3.0 3.2 3.7

Exterior protegido

Mistura

Profundidade de carbonatação [mm]

180 dias 270 dias 365 dias 450 dias A 0.0 0.0 0.8 1.0 B 1.2 2.3 2.8 2.3 C 1.0 1.2 1.1 1.5 E 1.2 1.2 2.6 2.3 N 1.9 2.1 2.6 2.5 P 0.0 0.0 0.0 0.0

Ar marítimo não protegido

A 0.0 0.0 0.8 0.7 B 0.0 2.2 1.5 0.95 C 1.3 1.4 1.5 2.0 E 1.5 3.0 4.6 3.2 N 2.9 4.1 8.5 4.7 P 0.0 0.0 1.8 1.0

Da análise da tabela 6 podem extrair-se as seguintes conclusões: i) Os resultados dos ensaios de carbonatação confirmam a tendência observada nos ensaios de absorção capilar, de imersão total e de permeabilidade; ii) Das três argamassas cimentícias pré-doseadas, a argamassa A foi a que apresentou uma menor velocidade de carbonatação; iii) A argamassa pré-doseada cimentícia A apresentou uma velocidade de carbonatação cerca de 1.4 vezes inferior à das argamassas pré-doseadas modificadas com adjuvantes poliméricos, B e C. Este comportamento pode estar relacionado com a sua elevada resistência à compressão. 4.6 Estimativa do período de vida útil De modo conservativo, foi assumido que o período de vida útil corresponde ao período de iniciação, desprezando-se o período de propagação. A espessura de recobrimento da argamassa de reparação que garante a protecção das armaduras foi determinada utilizando a primeira lei de Fick, para as classes 4 e 5 de vida útil definidas na EN 1990, que corresponde, respectivamente, a 50 e 100 anos de vida útil. A estimativa da espessura de recobrimento foi determinada para as classes de exposição ambiental XC3 e XC4 definidas na NP EN 206-1. Na tabela 7 apresentam-se os valores do coeficiente de carbonatação, kc, obtidos a partir dos ensaios dos provetes expostos num ambiente natural exterior protegido da chuva e num ambiente de ar marítimo não protegido da chuva, que correspondem, respectivamente, às classes de exposição XC3e XC4. Na mesma tabela apresentam-se as estimativas das profundidades de carbonatação obtidas com base nesses coeficientes de carbonatação para 50 e 100 anos e para as duas condições de exposição. Como se pode observar na tabela 7, para a argamassa de reparação A uma espessura de recobrimento de 10 mm é suficiente para garantir a resistência à carbonatação para os dois períodos da vida útil e para as duas classes de exposição XC3 e XC4 consideradas. Nas argamassas E, N e B é garantida a durabilidade com o recobrimento mínimo de 25 mm definido na especificação Portuguesa E464 para os elementos de betão armado, em que o betão é formulado com um cimento do tipo CEM I, para a classe de exposição XC3 e para 100 anos de vida útil. O recobrimento mínimo de 30 mm requerido pela mesma especificação para os elementos de betão armado produzidos com CEM I, para a classe de exposição XC4 é atingido na argamassa N aos 27 anos, período significativamente inferior aos 50 anos considerados na especificação. As estimativas obtidas com base nos resultados experimentais das argamassas pré-doseadas A, B e C mostram que as espessuras de recobrimento de 25 e 30 mm definidas na especificação E464, para as classes de exposição XC3 e XC4, respectivamente, são suficientes para a garantia da durabilidade no período de vida útil de 50 anos e também de 100 anos em que os requisitos de recobrimento são de 35 e 40 mm.

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Resende Nsambu, Augusto Gomes, Proposta para Um Critério de Selecção de Argamassas de Reparação Estrutural

7

0 1 2 3 4 5 6 7

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1

Coeficiente de absorção Capilar [kg/ (m 2 .h 0.5 )]

Prof

undi

dade

de

carb

onat

ação

[mm

]

A B C E N P

d k =3.41S +2.96 R 2 =0.68

Tabela 7. Velocidade de carbonatação. Estimativa da espessura de recobrimento para as argamassas de reparação A, B, C, E, N e P para as classes de exposição XC3 e XC4e para um período de vida útil de 50 e de 100 anos.

Argamassa Vida útil [anos]

Velocidade de carbonatação - kc [mm/dia0.5]

Recobrimento da espessura de reparação [mm]

XC3 XC4 XC3 XC4 A 50 0.044 0.032 6 4

100 8 6 B 50 0.127 0.032 17 9

100 24 14 C 50 0.067 0.087 9 12

100 13 17 E 50 0.114 0.186 15 25

100 22 36 N 50 0.124 0.304 17 41

100 24 58 P 50 (1) 0.059 (1) 8.0

100 (1) 12.0 (1) – Não foi observada carbonatação

4.6 Critério para a seleção de uma argamassas de reparação Um dos objectivos do trabalho foi a definição de um critério de seleção das argamassas de reparação estrutural que garanta a vida útil para a acção da carbonatação. Este critério foi baseado na análise da correlação entre a profundidade de carbonatação obtida nos ensaios acelerados e o coeficiente de absorção capilar, figura 3. Na tabela 8 apresentam-se os valores do coeficiente de absorção capilar, da profundidade de carbonatação e da velocidade de carbonatação obtidos no ensaio acelerado e ainda o valor da resistência à compressão aos 28 dias de idade. O coeficiente de absorção capilar considerado foi o obtido nos provetes de 105 mm de diâmetro e 25 mm de espessura. A penetração da carbonatação foi a obtida aos 28 dias de ensaio acelerado nos provetes cúbicos de 40 mm de aresta.

Tabela 8. Argamassas de reparação – Ensaio acelerado de carbonatação - Coeficiente de absorção capilar, profundidade de carbonatação, velocidade de carbonatação e resistência à compressão em cubos

Características Argamassas A B C E N P

Coef.de absorção capilar: S [kg/(m2.h0.5)] 0.11 0.07 0.06 0.34 0.85 0.12 Profundidade de carbonatação: dk [mm] 3.5 3.4 4.1 4.0 5.9 2.1

Vel. de carbonatação: kc [mm/day0.5] 0.65 0.64 0.77 0.75 1.13 0.39 Resistência à compressão: fcm [MPa] 65.5 42.9 56.8 55.9 52.0 54.6

Figura 3. Profundidade de carbonatação – Coeficiente de absorção Capilar. Argamassas A, B, C, E, N, P

Com base na análise da figura 3 e da informação da tabela 8 pode dizer-se que no conjunto das argamassas ensaiadas um coeficiente de absorção capilar inferior a 0.4 kg/m2.h0.5 garante que a profundidade de carbonatação seja inferior a 5 mm aos 28 dias de ensaio acelerado de carbonatação nas argamassas A, B, C e P. Para as mesmas argamassas é possível

Page 8: PROPOSTA PARA UM CRITÉRIO DE SELECÇÃO DE …CP2015/Link/Papers/8776.pdf · adjuvantes poliméricos, como por exemplo, ... absorção capilar foram realizados de acordo com a EN

Resende Nsambu, Augusto Gomes, Proposta para Um Critério de Selecção de Argamassas de Reparação Estrutural

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verificar na tabela 7 que que as estimativas das profundidades de carbonatação obtidas a partir dos ensaios de exposição natural, para as condições de exposição XC3 e XC4 e para períodos de 50 e de 100 anos são inferiores a 17 e 24 mm, respectivamente, valores inferiores aos recobrimentos requeridos na E464. Todas estas argamassas revelaram resistências à compressão superiores a 40 MPa, Tabela 8. Com base nestas observações propõe-se como critério de selecção das argamassas um coeficiente de absorção capilar inferior a 0,4 kg/m2.h0.5 e uma resistência à compressão (avaliada em cubos) superior a 40 MPa. 5. CONCLUCÕES O ensaio de absorção capilar constitui um bom indicador para avaliar a durabilidade das argamassas de reparação submetidas à acção da carbonatação. Os resultados de imersão total e os ensaios da permeabilidade de água revelaram a mesma tendência observada nos ensaios de absorção capilar. Em termos gerais as argamassas pré-doseadas A e C e a argamassa P produzida em laboratório apresentaram boas características da durabilidade face à acção da carbonatação. A argamassa pré-doseada cimentícia A, apresenta uma velocidade de carbonatação cerca de 1.4 vezes menor que as argamassas pré-doseadas modificadas com adjuvante polimérico, B e C. No ambiente marítimo não protegido, que corresponde a classe de exposição XC4, as argamassas A, B, C, E e P apresentam um comportamento melhor que o da argamassa de referência N, a qual revelou o pior desempenho em termos de durabilidade. A argamassa P fabricada em laboratório, apresenta uma velocidade de carbonatação cerca de 2.3 vezes superior à obtida nas argamassas pré-doseadas B e C. No ambiente natural protegido (XC3), a velocidade de carbonatação na argamassa P, modificada com adjuvante polimérico (SBR) foi nula. Com base nos resultados experimentais obtidos na presente investigação é sugerido que as argamassas de reparação que apresentam um coeficiente de capilaridade inferior a 0.4 kg/(m2×h0.5) e uma resistência à compressão maior que 40 MPa, avaliada em cubos de 4 cm de aresta, garantem uma vida útil de 50 e 100 anos prescritos na NP EN 206-1, para os valores de recobrimento definidos no mesmo documento.

6. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem o apoio da Fundação para a Ciência e a Tecnologia na atribuição de uma bolsa para a realização dos trabalhos de Doutoramento do Dr. Resende Nsambu, no Instituto Superior Técnico de Lisboa.

7. REFERÊNCIAS [1] Tuutti, K. 1982, ‘Corrosion of steel in concrete, Swedish Cement and Concrete Research Institute, Stockholm’,

CBI Research, 1982, 4: 82, pp. 486. [2] Lay, S., Schiessel, P., Carins, J., ‘Instruction methodology and application of models for the prediction of

residual service life for classified environmental loads and types of structures’, in Europe, Lifecon GIRD-CT-2000-003788 Lifecon deliverable D3.2. Final report Public usage, November 2000.

[3] Halleberg, D., ‘Quantification of exposure classes in The European Standard EN 206-1’, Proc. 10th Intern. Conf. On Durability of Building Materials and Components, Lyon, 17-20 April 2005.

[4] Kayyali, A., Haque, N., ‘Effect of carbonation on the chloride concentration in pore solution of mortars with and without fly ash’, Cement and Concrete Research, 1988, vol. 18, n.º4, pp. 636-648.

[5] Danckaerts, C., ‘Korrosic van beton’, M.Sc., Thesis Catholic University, Belgium, 1984. [6] Wong, F., Chiew, P., Ho, Y., 'Evaluation of in-situ test data from existing Concrete Structures', Proc. of

Symposium Concrete, 1933. [7] Kenai, S., Bahar, R. 2003, ‘Evaluation and repair of Algiers new airport building’, Cement and Concrete

Composite, (25) 2003, pp. 633-641. [8] Delmi, M., Aït-Mokhtar Dumargue, ‘Experimental quantification of the products of carbonation of cement-based

materials’, Proc. 10th Int. Conf. on Durability of Building Materials and Components, Lyon, 17-20 April 2005. [9] Nsambu, R., Gomes, A. M., ‘Characterization of the Durability and Service life evaluation of repair mortars for

Concrete Elements’, Proc. of the first International Conference on Concrete Repair, Rehabilitation and Retrofitting, Cape Town, South Africa 21-23 November 2005.

[10] Wirquin, R., Zaharieva, Buyle-Bodin, F., ‘Use of water absorption by concrete as a criterion of the durability of concrete - Application to recycled aggregate concrete’, Materials and Structures, Vol. 33, July 2000, pp 403-408.

[11] Nsambu, R., 2007, ‘Performance Evaluation of Repair mortars for Reinforced Concrete’, Doctoral Thesis in Portuguese, Universidade Técnica de Lisboa, Instituto Superior Técnico.

[12] Hunkeler, F., “The resistivity of pore water solution”, Construction and Building Materials, 1996, Vol. 10, Nº 5, pg 381-389.