ENSAIOS PARA AVALIAÇÃO DO DESEMPENHOTÉCNICO DE ÓLEOS DESCOFRANTES

Brito*, J.; Branco**, F. A.; Santos***, J R

*professor Auxiliar. DECivil, Instituto Superior Técnico, Lisboa - Portugal**professor Catedrático. DECivil, Instituto Superior Técnico, Lisboa - Portugal

***Assistente. DECivil, Instituto Superior Técnico, Lisboa — Portugal

Os óleos descofrantes de base vegetal tiveram num passado recente um desempenho técnicomenos conseguido, o que induziü em determinadas agentes da indústria da construçãoalguma relutância na sua aplicação como substitutos mais ecológicos dos produtos maiscorrentes de base mineral. No âmbito de um programa de investigação, patrocinado pelaComunidade Europeia e parciaimente desenvolvido no ISI foi calibrada e implementadauma série de ensaios que permitiu demonstrar ser possível obter um desempenho técnico comóleos descofrantes de base vegetal tão bom ou melhor que o dos seus congéneres de basemineral. Neste artigo, descrevem-se os procedimentos propostos para esses ensaios queincidiram fundamentalmente na interacção com o betão e com a cofragem.

1. INTRODUÇÃOOs óleos descofrantes das peças de

betão à base de subprodutos do petróleotêm diversos inconvenientes associados aoambiente, à saúde dos trabalhadores e àsegurança no trabalho [1]. Essesinconvenientes são anulados ou, nomínimo, fortemente minorados com autilização de produtos de base vegetal.

No entanto, as primeiras experiênciascom óleos descofrantes deste tiporevelaram algumas insuficiências no seudesempenho técnico que têm contribuído,entre outros factores, para que a sua quotade mercado seja ainda bastante pequenaem termos europeus e praticamente nulaem Portugal. No âmbito da Comunidade

Europeia, foi desenvolvido o projectoSUMOVERA cujo principal objectivo é o deapoiar a implementação da substituição dosóleos descofrantes de base mineral por óleosdescofrantes de base vegetal (VERA).

Desenvolveu-se no IST uma campanhade ensaios, calibrados para avaliar odesempenho técnico absoluto dos óleosVERA assim como o seu desempenhorelativamente aos produtos equivalentes debase mineral.

A campanha incidiu fundamentalmentesobre dois campos: a interacção dodescofrante com a superfície de betãodescofrada e a interacção do descofrantecom a cofragem propriamente dita.

RESUMO

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2. INTERACÇÃO COM O BETÃO

Neste grupo de ensaios, foram analisados os potenciais aspectos negativos nasuperficie de betão resultantes dautilização de óleos descofrantes:• falta de hidratação do cimento

superficial;falta de aderência do revestimento;não uniformidade da cor do betão;

• porosidade deficiente do betão.

2.1 Hidratação do cimento

Verificou-se que em determinadascircunstâncias fcofragens de madeiratradicional não tratada e/ou concentraçõesmuito elevadas de óleo em emulsões comágua [1]) se forma uma camadapulverulenta de cimento não hidratado,quer na superfície descofrada de betão quernas paredes da cofragem.

Para avaliar este fenómeno, propôs-seum método baseado no ensaio de aderênciadescrito em detalhe num artigo recente [1].Nesse ensaio, a aderência entre a cofrageme o betão, a tradução directa do desempenhõtécnico do descofrante, é avaliadaindirectamente através do coeficiente deatrito entre o betão e a cofragem emprovetes normalizados.

São preparados e testados diversosprovetes com os diferentes. tipos decofragem a testar e com diferentes rélaçõesóleo / água [21. Os coeficientes de atritoassim obtidos são comparados com asituação de ausência de descofrante,considerando-se aceitáveis as relações óleo/ água a que correspondam valores 20%menores. A comparação com óleos de basemineral pode também ser feita desta forma.

A existência de deposição nãodesprezável de cimento não hidratado,quer no betão quer na cofragem, é tambémuma condição para a não aceitação dacofragem e/ou relação óleo / água emanálise.

2.2 Aderência do revestimento

Desenvolveu-se o seguinte ensaiopara testar a aderência do revestimento às

superfícies descofradas de betão [3]. Paracada tipo de revestimento, deve serpreparado um provete cúbico de 15 cm dearesta com o óleo em análise. Neste assimcomo nos ensaios seguintes, a aplicação dodescofrante, a betonagem, descofragem ecura do provete seguem os procedimentosnormalizados descritos para o ensaio deaderência [1]. O revestimento é entãoaplicado da forma normal e deixado secar /curar antes de se proceder ao ensaio dearranque.

E colada uma pastilha circular nasuperfície acabada que é depois arrancadacom o equipamento do ensaio de pull-out ououtro semelhante adaptado para o efeito.Quando o revestimento é relativamenteespesso (reboco), deve-se recorrer a umacoroa circular para obter uma carote combase na massa de betão (pelo menos 10 mm)e que contenha a pastilha. Pararevestimentos finos (pinturas), pode-se usaruma faca afiada para separar a pastilha doresto da área revestida. Em ambos os casos,o objectivo é garantir que o mecanismo derotura é condicionado exclusivamente pelatracção dos materiais (Fig. 1).

O valor absoluto da força aplicada nãoé importante desde que se registe que arotura se dá quer na massa de betão quer nointerior do próprio revestimento mas não nainterface. A validação estatística do ensaio éconseguida pela sua repetição 3 vezes porcada combinação de tipo de revestimento ecofragem.

2.3 Uniformidade da cor do betão

O ensaio desenvolvido para avaliar auniformidade da cor das superfíciesdescofradas de betão consiste na betonagem,descofragem e cura de um painel de pelomenos 1 m2 de área, que é sujeito a umaobservação visual rigorosa pelo menos 4$horas após a descofragem (Fig. 2).

É proposto o seguinte critério declassificação [4]: se a área total de manchasde cor não uniforme for menos de 5 % daárea total, considera-se o betão bom; se essaárea manchada estiver entre 5 e 20 % daárea total, considera-se o betão aceitável; fora

•

•

30

destes limites, o óleo descofrante érejeitado em termos de uniformidade dacor do betão.

No entanto, este critério só deve seraplicado se for demonstrado em iguaiscircunstâncias que é o descofrante a causado problema, já que este também pode ser

Fig. 1 3] - Superfície de um provete revestido com tinta após o ensaio de arranque

Fig. 2 [41 - Aspecto de um painel no qual foi utilizado um óleo VERA

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provocadosegregaçãodeficiente do

por vibraçãodos inertes,

cimento ou outras

deficiente,hidratação

causas.

• período de eficiência muito limitado.

3.1 Corrosão de cofragens metálicas

2.4 Porosidade do betão

Para avaliar a porosidade visível dassuperfícies descofradas de betão, recorre-sea um painel idêntico ao utilizado no ensaioanterior, o qual é analisado cuidadosamentepara detectar eventual porosidade excessiva(Fig. 2).

Determina-se o número n de poros dediâmetro de 1 mm ou mais numa área de 1m2, representativa do painel em termos deporosidade, assim como o respectivodiâmetro máximo Ø.

É proposto o seguinte critério declassificação [5]: se n estiver entre 300 e600 e, simultaneamente, . for menor que 4mm, considera-se o betão bom; se estascondições não forem cumpridas e n estiverentre 600 e 1200 e ainda Ø não exceder $mm, considera-se o betão aceitável; foradestes limites, o óleo descofrante érejeitado em termos de porosidade dobetão.

Mais uma vez, este critério só deve seraplicado se for demonstrado em iguaiscircunstâncias que é o descofrante a causado problema, já que este também pode serprovocado por outras causas.

3. INTERACÇÃO COM•A COFRAGEM

Neste grupo de ensaios, foramanalisados os potenciais aspectos negativosrelacionados com a cofragem resultantesda utilização de óleos descofrantes:• corrosão de cofragens metálicas;• sucção da água de emulsão em

cofragens de madeira não tratada;• efeitos da chuva após aplicação do óleo;• número limitado de reutilizações sem

limpar as cofragens;• instabilidade de cofragens metálicas sob

vibrações;• instabilidade de cofragens metálicas ao

calor;

As cofragens são armazenadas, noexterior ou no interior de armazéns, porvezes por períodos prolongados e semserem limpas dos resíduos dosdescofrantes. Os óleos de base mineral nãosó não são prejudiciais mas contribuemparaa protecção das cofragens metálicas àcorrosão. O comportamento dos óleosVERA é menos conhecido.

Para avaliar esta questão,desenvolveu-se um ensaio [6] que consisteem dividir uma cofragem metálicaescolhida ao acaso (limpa e sem produtosde corrosão visíveis) em duas áreas: naprimeira, não é utilizado qualquerdescofrante; a segunda é pulverizada como óleo em estudo. Numa variante aoensaio, podem-se criar mais áreas paraanalisar comportamentos relativos de maisdo que um tipo de óleo.

A cofragem é depois armazenada nasmesmas condições das restantes por umperíodo longo (cerca de 6 meses). Se ascondições de armazenamento variarem,este ensaio poderá ser reproduzido para oter em conta. No fim desse período, é feitauma observação visual rigorosa dacofragem (Fig. 3), comparando a área nãopulverizada çom a(s) restante(s).

3.2 Humidade em cofragens de madeiranão tratada

Em cofragens de madeira tradicional,corre-se o risco de que esta ao secarabsorva parte da água da emulsão,contribuindo para a hidratação deficientedo cimento através de um aumento daconcentração do óleo orgânico [1]. Sobeste ponto de vista, humidificar ou mesmosaturar a cofragem de madeira poderia terum efeito positivo.

Para avaliar este efeito, desenvolveu-se um ensaio [7] que consiste em saturarcom água a superfície exterior de umacofragem de madeira tradicional que édepois, conjuntamente com uma cofragem

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inteiramente idêntica, pulverizada com oóleo descofrante em análise.

Após a cura dos dois provetesprovenientes dessas cofragens, asrespectivas superfícies exteriores sãoanalisadas cuidadosamente para registardiferenças, nomeadamente nos seguintesaspectos [7]: rugosidade da superfície daargamassa; existência de pedaços deargamassa aderentes à cofragem; pó decimento na cofragem ou nos moldes (fig.4)

3.3 Chuva após aplicação do óleo

A humidade, nomeadamente sob aforma de chuva, pode ter três efeitosnegativos [8]: diminuir a aderência dosóleos à cofragem; alterar a relação óptimaóleo / água; lavar a emulsão.

Para avaliar este efeito, desenvolveu-se um ensaio que consiste em pulverizarcom o óleo descofrante em análise duascofragens do material existente emestaleiro. Cerca de 30 minutos após aaplicação do óleo e antes da betonagem, ésimulado numa das cfragens o efeito dachuva através de cerca de 1$00 gotas porm2 deixadas cair de uma altura deaproximadamente 20 cm durante cerca de1 minuto [8].

Ambos os provetes provenientesdessas cofragens são ensaiados através doensaio de aderência normalizado [1]. Ovalor absoluto dos coeficientes de atritoobtidos não é relevante já que o queinteressa conhecer é o comportamentorelativo das duas cofragens, com e semchuva.

Adicionalmente, a superfície dosprovetes e das cofragens devem ser alvo deuma observação visual cuidadosa paradetectar eventuais diferenças de textura,eficiência na descofragem ou hidrataçãodeficiente do cimento (Fig. 5).

Este ensaio não pretende avaliar osefeitos de chuva intensa nas cofragens apósa aplicação do descofrante. Nessassituações, há fortes probabilidades de que achuva lavará, pelo menos parcialmente, oóleo, pelo que este deve ser aplicado

novamente após a chuva e antes dabetonagem.

3.4 Número de reutilizações sem limparas cofragens

Após a descofragem, pode facilmenteacontecer que as cofragens não sejamcuidadosamente limpas em cadareutilização antes de serem pulverizadasnovamente. Isto pode ser devido a umcontrole de qualidade na construçãodeficiente ou à necessidade de maximizar orendimento das cofragens em estaleiros dedifícil acesso ou nos quais o factor tempo éextremamente condicionante. Em todasestas situações, é de esperar um declíniono desempenho do óleo descofrante emtermos de aderência, podendo conduzir aum nível de qualidade da superfície dobetão inaceitável.

Para analisar este efeito, foidesenvolvido um ensaio que consiste noseguinte [9]: é preparada uma cofragem decada material utilizado no estaleirorecorrendo ao procedimento normalizadodescrito para o ensaio de aderência [1];este é realizado e o respectivo resultadoregistado; sem que a cofragem seja limpade quaisquer impurezas ou irregularidades,o óleo é aplicado novamente, o provetepreparado, o ensaio repetido e o novoresultado registado e comparado com oanterior; o ensaio termina quando uma dasseguintes situações ocorre [9]:a) a superfície da cofragem torna-se

demasiado rugosa para garantir umatextura aceitável da argamassa doprovete;

b) o provete adere à cofragem;e) ficam pedaços de argamassa aderentes

à cofragem;d) o coeficiente de atrito medido após uma

reutilização é superior ao registado naprimeira utilização de uma percentagemigual ou superior a cerca de 30 %;

e) o coeficiente de atrito medido após umareutilização é semelhante ao que seobteria sem recurso a qualquerdescofrante (Fig. 6).No caso a), o número aceitável de reu

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Fig. 3 [6) - Cofragem metálica protegida por um óleo VERA exposta ao meio ambiente exterior durante 6 meses

4

Fig. 4 [7] - Pó de cimento depositado na superfície de uma cofragem de madeira tradicional não tratada

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tilizações da cofragem sem a limpar é igualao número de ensaios de aderênciaexecutados menos um. Nos restantes casos,ainda se deve descontar mais um teste.

3.5 Estabilidade de cofragens metálicassob vibrações

Sobretudo na indústria da pré-fabricação, as cofragens são sujeitas à acçãode vibrações vigorosas após a betonagem, oque pode vir a afectar o desempenho dosdescofrantes. As cofragens metálicas, porterem um coeficiente de amortecimentomenor, são as mais susceptíveis a esteefeito potencial.

Foi desenvolvido um ensaio paraestudar este aspecto e que consiste empulverizar duas cofragens metálicasiclênticas com o óleo descofrante emanálise. Logo após a betonagem, uma dascofragens é colocada numa mesa vibratóriadurante um período de 15 segundos [10].De acordo com os procedimentos normais,é mais tarde efectuado o ensaio deaderência normalizado [1] e registados osvalores obtidos. Apenas o valor relativoentre as situações de com e sem vibração érelevante para este ensaio.

3.6 Estabilidade de cofragens metálicasao calor

As cofragens podem ser sujeitas a umaquecimento anormal após a betonagem. Isto pode dever-se a diversas razões [11]:exposição solar directa sobretudo no Verão;calor de hidratação da amassadura emparticular em elementos espessos; noInverno ou na indústria da pré-fabricação,as cofragens podem ser aquecidas com águaquente para acelerar a presa. As cofragensmetálicas, pela sua maior condutibilidadetérmica, são potencialmente as maissusceptíveis a este efeito.

O ensaio implementado para o estudarconsiste em pulverizar duas cofragensmetálicas idênticas com o óleo descofranteem análise. Logo após a betonagem, umadas cofragens é colocada num forno a umatemperatura de 60 °C durante 15 horas [11].

De acordo com os procedimentos normais, émais tarde efectuado o ensaio de aderêncianormalizado [1] e registados os valoresobtidos. Apenas o valor ftlativo entre assituações de com e sem aquecimento érelevante para este ensaio.

3.7 Período de eficiência após aplicaçãodo óleo

Após a aplicação do descofrante, ascofragens podem ser deixadas por períodosde mais de um dia sem que. se dê abetonagem. Isto pode dever-se a mudançasde turno no estaleiro da obra, à optimizaçãodas condições de betonagem em termos dahora do dia, ao facto de a aplicação dodescofrante poder ter de ocorrer longe dolocal da betonagem ou a outros factoresimprevistos [12]. Sempre que haja umarazão fundamentada para pôr em causa aeficiência do descofrante devida a estassituações, é aconselhável aplicá-lonovamente antes da betonagem. Verifica-se,no entanto, que as emulsões VERA parecemsecar rapidamente na superfície dascofragens, pelo que é importanteconhecerum limite seguro para o seu período deeficiência.

Para o obter, desenvolveu-se um ensaioque consiste em pulverizar com o óleodescofrante em análise duas cofragens decada material utilizado no estaleiro, sendoque numa delas a betonagem é instantânea ena outra só ocorre após um período detempo idêntico ao período de eficiênciaindicado pelo fabricante / fornecedor dodescofrante. As condições climatéricasdevem, na medida do possível, reproduziras esperadas no estaleiro da obra,nomeadamente em termos de temperaturado ar, exposição ao sol, humidadeambiente, chuva e outras.

São seguidos os procedimentosnormalizados para executar o ensaio deaderência [1] em ambos os provetesresultantes das cofragens e registados osvalores obtidos. Mais uma vez, o que érelevante é o valor relativo entre assituações de demora na betonagem e deausência dessa demora.

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Fig. 5 [8] - Provete e cofragem de contraplacado sujeita à acção da chuva antes da betonagem

I’4D?___z

Fig. 6 [91 - Cofragem metálica após a 4 utilização

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O ensaio é considerado bem sucedido,ou seja, o período de eficiência esperadofica demonstrado como adequado, se nenhumadas seguintes situações ocorrer [12]:a) a superfície da cofragem pulverizada

com antecedência torna-se demasiadorugosa para garantir uma texturaaceitável da argamassa do provete;

b) o provete adere à cofragem pulverizadacom antecedência;

c) ficam pedaços de argamassa aderentesà cofragem pulverizada comantecedência;

d) o coeficiente de atrito medido noprovete correspondente à cofragempulverizada com antecedência ésuperior ao registado no outro de umapercentagem igual ou superior a cercade 30%;

e) o coeficiente de atrito medido noprovete correspondente à cofragempulverizada com antecedência ésemelhante ao que se obteria semrecurso a qualquer descofrante.

Em qualquer destas situações, o ensaiodeve ser repetido para um período deeficiência menor até que se possa chegar auma conclusão satisfatória sobre esteparâmetro.

A influência deste intervalo entre aaplicação do descofrante e a betonagempode também reflectir-se no aspecto dasuperfície exterior da argamassa doprovete que deve ser observadacuidadosamente. Os seguintes aspectosmerecem especial atenção [12]: rugosidadeda superfície da argamassa; existência depedaços de argamassa aderentes àcofragem; pó de cimento na cofragem ounos moldes (Fig. 7). Adicionalmente, antesda betonagem deve-se registar se ascofragens têm ou não uma aparência desecas. Um teste empírico da capacidade delubrificação do óleo consiste em passarcom o indicador na cofragem e sentir seestá ou não gorduroso.

Este ensaio não pretende avaliar osefeitos de atrasos na betonagem emcondições climatéricas excepcionalmentedesfavoráveis, tais como a temperaturasmuito altas ou baixas, exposição solardirecta em dias muito quentes, humidadeambiente anormal ou chuva muito intensaem cofragens desabrigadas. Por outro lado,também não se pretende validar períodosde espera particularmente extensos. Emqualquer destas circunstâncias, érecomendável a reaplicação do descofranteimediatamente antes da betonagem.

Fig. 7 [12] - Observação visual da superfície dos provetes para períodos de eficiência de 6 e 24 horas

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4. CONCLUSÕES

Os óleos descofrantes de base vegetal

(VERA) têm diversas vantagens

incontestáveis sobre os produtos

equivalentes de base mineral nos domíniós

da preservação do ambiente e dos recursos

naturais, diminuição dos acidentes de

trabalho e melhoria da segurança durante e

após a construção.No entanto, no início do projecto

SUMOVERA, cujo principal objectivo era

exactamente o de promover essa mesma

substituição, havia dúvidas sobre o seu

desempenho técnico, alimentadas por

experiências menos bem conseguidas na

utilização de determinados produtos

VERA há mais de duas décadas.No sentido de chegar a conclusões

cientificamente fundamentadas sobre este

assunto, foi concebida e realizada no IST

uma série de ensaios para verificar o

comportamento dos óleos VERA. Esta

campanha de ensaios foi dividida em duas

partes, relativas respectívamente à

interacção dos descofrantes com o betão

(ou argamassa) e à interacção dos

descofrantes com as cofragens.Na primeira parte, foram analisados

aspectos como a hidratação deficiente do

cimento, a aderência dos revestimentos e a

porosidade e uniformidade da cor do betão.

Na segunda parte, os aspectos

analisados foram a corrosão e a

estabilidade a vibrações e ao calor das

cofragens metálicas, a pré-humidificação

das cofragens de madeira tradicional, o

efeito da chuva antes da betonagem, o

número de reutilizações sem limpeza das

cofragens e o período de eficiência dos

descofrantes.Este conjunto de ensaios permitiu

confirmar que o desempenho técnico dos

óleos VERA é globalmente satisfatório, na

maioria dos casos idêntico ao dos produtos

de base mineral já afirmados no mercado,

apresentando mesmo algumas vantagens

na indústria da pré-fabricação, já que

permitem a obtenção de superfícies de

betão mais bem acabadas, de maior

homogeneidade e mengr porosidade.

5. AGRADECIMENTOS

O projecto foi desenvolvido em conjunto

pelas seguintes instituições:

a) Chemiewinkel University of Amsterdam -

Holanda;b) Kooperationsstelle Hamburg — Ale-manha;c) Instituto Superior Técnico - Portugal;

d) Helsinki University of Technology — Fin

lândia;e) Bouygues Chailenger - Direction Deve

loppement Sociale - frança;

O European Federafion ofBuilding and Wood

Workers

6. REFERÊNCIAS

[1] Santos, J. R.; Branco, F. A.; Brito, J. -

“Caracterização Experimental do Comportamento de Oleos Descofrantes de BaseVegetal” - Mecânica Experimental, 11.0 3APAET, 1998

[2] Branco, f. A.; Brito, .1.; Santos, J. R. -

“Sumovera Report 3.5.2 - Concrete SurfaceLack of Hydration” - IST/UTL, 1997.

[3] Branco, F. A.; Brito, J.; Santos, J. R. -

“Sumovera Report 3.5.3 - Adherence of thefinishing” - IST/UTL, 1997.

[4] Branco, f. A.; Brito, J.; Santos, J. R. -

“Sumovera Report 3.5.4 - Concrete Colouruniformity” - IST/UTL, 1997.

[5] Branco, f. A.; Brito, J.; Santos, J. R. -

“Sumovera Report 3.5.5 - Concrete Porosity” -

IST/UTL, 1997.[6] Branco, f. A.; Brito, J.; Santos, J. R. -

“Sumovera Report 3.6.3 - Corrosion Effects inSteel Moulds” - IST/UTL, 1997.

[7] Branco, F. A.; Brito, J.; Santos, J. R. -

“Sumovera Report 3.6.4 - Humidity in Plain

Wood Moulds Before Spraying” - IST/UTL,

1997.[8] Branco, F. A.; Brito, J.; Santos, J. R. -

“Sumovera Report 3.6.5 - Rain Effects After

Spraying” - IST/UTL, 1997.

[9] Brahco, F. A.; Brito, 1.; Santos, J. R. -

“Sumovera Report 3.6.6 - Number of Re

utilisations Without Cleaning” - IST /UTL,

199$.[10] Branco, f. A.; Brito, J.; Santos, J. R. -

“Sumovera Report 3.6.7 - Stability of SteelMoulds Under Vibration” - IST /UTL, 199$.

[11] Branco, f. A; Brito, J.; Santos, 1. R. -

“Sumovera Report 3.6.8 - Stability of Steel

Moulds Under Heating” - IST /UTL, 199$.

[12] Branco, F. A.; Brito, J.; Santos, J. R. -

“Sumovera Report 3.6.9 - Efficiency Period

After Spraying” - IST /UTL, 199$.

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