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FACULDADE DE ENGENHARIA DA UNIVERSIDADE DO PORTO

DURABILIDADE DE CIMENTOS-COLAEM REVESTIMENTOS CERMICOS ADERENTES A FACHADAS

Ana Margarida Vaz Duarte Oliveira e S Licenciada em Engenharia Civil pela Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto

Dissertao submetida para satisfao parcial dos requisitos do grau de Mestre em Construo de Edifcios Dissertao realizada sob superviso de Professor Doutor Vasco Manuel Arajo Peixoto de Freitas, do Departamento de Engenharia Civil da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto

Porto, Janeiro de 2005

I

Aos meus pais

III

AGRADECIMENTOSAo finalizar este trabalho quero manifestar o meu sincero agradecimento a todos aqueles que ao longo do tempo e a diferentes nveis contriburam para a sua realizao. Destaco a confiana, o concelho e o incitamento continuamente recebidos do Professor Vasco Peixoto de Freitas, fundamentais concretizao dos objectivos a que me propus. Quero tambm salientar a crtica certa e o estmulo, necessrios finalizao do presente trabalho, recebidos do Professor Vtor Abrantes, deixando expresso o meu profundo reconhecimento. O apoio prestado pela WEBER-CIMENFIX, LDA., na pessoa do Eng. Lus Silva, cuja disponibilidade e dedicao permitiram o desenvolvimento clere do estudo experimental. ARALAB, LDA., nas pessoas do Dr. Mendes Pereira e do Sr. Pedro Jesus, cuja ateno possibilitou uma rpida adaptao ao equipamento de envelhecimento artificial. Agradeo a todos os meus colegas de mestrado, em especial, Eng. Marisa Antunes e ao Eng. Rui Paulo pela amizade e ajuda. Gostaria ainda de deixar uma palavra de apreo muito especial ao Eng. Antnio Eduardo Costa, Eng. Isabel Lopes, ao Eng. Nuno Machado e Eng. Ana Sofia Guimares, do Laboratrio de Fsica das Construes LFC, e D. Lurdes Lopes, ao Rui Cardoso e Ludovina David, da Secretaria da Seco de Construes Civis, pela colaborao inestimvel. compreenso de todos os meus colegas e amigos que ao longo deste tempo aceitaram a minha dedicao a este propsito. Finalmente saliento o carinho e a preocupao da minha famlia, que possibilitaram a serenidade indispensvel realizao deste trabalho.

V

RESUMOPortugal foi o pas europeu que, a partir do sculo XVI, mais utilizou o revestimento cermico em fachadas. Actualmente, este tipo de revestimento contnua a ser amplamente utilizado, contribuindo para a valorizao das edificaes, por se esperar deles uma elevada durabilidade, vasta funcionalidade e bom desempenho esttico. Contudo, apesar do grande desenvolvimento da indstria da cermica e dos processos de fixao dos ladrilhos cermicos, os problemas relacionados com o seu destacamento so hoje uma patologia grave e frequente, registada quer nos primeiros anos de utilizao quer aps longos perodos de desempenho adequado. Faltam-nos mtodos objectivos, capazes de avaliar o desempenho de materiais e componentes da construo ao longo da sua vida til. Os sistemas de revestimento cermico aderentes ao suporte so compostos basicamente pelos ladrilhos cermicos, pelo produto de colagem e pelo produto de preenchimento das juntas entre ladrilhos. Estes materiais esto sujeitos a variaes de temperatura e humidade, radiao solar e chuva, especialmente quando aplicados em fachadas. A resposta dos materiais a esses agentes de degradao denunciada pelo decrscimo do desempenho de algumas das suas caractersticas fundamentais. Com o objectivo de avaliar a influncia do envelhecimento no desempenho dos cimentos-cola efectumos um conjunto de ensaios na cmara de envelhecimento acelerado disponvel no Laboratrio de Fsica das Construes da Faculdade de Engenharia do Porto LFC, FEUP. Estimou-se a durabilidade dos cimentos-cola em funo do decrscimo do seu desempenho relativamente tenso de aderncia ao longo de diversos ciclos de envelhecimento artificial acelerado, estabelecendo-se um modelo de previso da vida til para este tipo de materiais com base na correlao entre os resultados dos ensaios de curta durao ensaios de envelhecimento artificial acelerado, e os resultados dos ensaios de longa durao ensaios de envelhecimento natural.

Palavras-chave: Durabilidade, Cimentos-cola, Revestimento cermico aderente, Fachadas, Ensaios de envelhecimento artificial acelerado, Ensaios de Envelhecimento natural.

VII

ABSTRACTThe use of ceramic on external wall tiling systems bedded in mortar or in cement-based adhesives, as long tradition in Portugal. However, in the last few years many pathologies, such as adhesion failure of ceramic wall tiles, appear. One of the fundamental cause is the inadequate selection of the cementitious adhesives. The performance of the adhesive is usually evaluated in the initial period. The knowledge of adhesives' characteristics at the initial moment is essential for its classification and marking. However, it does not inform us of the performance during its working life. Objective methods which are able to evaluate the building materials and components performance through its service life are lacking. This studys main goal is to evaluate the durability of the cementitious adhesives in relation to its decreasing performance towards the tensile adhesion strength and discuss criterion of long-term selection of the most adequate adhesive to apply on external ceramic wall tilling systems. At Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto's (FEUP) Building Physics Laboratory - LFC, about 40 samples were submitted to more than hundred accelerated aging cycles. A model to predict cementitious adhesives service life was established through the correlation between artificial accelerated aging tests and natural aging tests.

Keywords: Durability, Cementitious adhesives, Ceramic tile coating, Faades, Artificial accelerated aging tests, Natural aging tests.

VIII

RESUMDepuis le sicle XVI, Portugal a t le pays europen qui plus a utilis le revtement cramique en faades. Actuellement, ce revtement est encore amplement utilis, contribuant pour l'valuation des constructions, pour se souhaiter une durabilit leve, une vaste fonctionnalit et une bonne performance esthtique. Cependant, malgr le grand dveloppement de l'industrie de la cramique et des processus de fixation des carreaux cramiques, les problmes rapports avec leur dtachement sont aujourd'hui une pathologie grave et frquente, vrifie soit dans les premires annes d'utilisation, soit aprs de longues priodes de performance approprie. Ils manquent des mthodes objectives, capables d'valuer la performance des matriaux et les composantes de la construction au long de sa dure de vie. Les systmes de revtement cramique adhrents au support se composent basiquement par des carreaux cramiques, par des produits de collage et par des produits de remplissage des joints entre des carreaux. Ces matriaux sont sujets des variations de temprature et dhumidit, la radiation solaire et la pluie, surtout quand appliqus en faades. La rponse des matriaux ces agents de dgradation est mise en vidence par la diminution de la performance de certaines de leurs caractristiques fondamentales. Avec l'objectif d'valuer l'influence du vieillissement dans la performance du ciment-colle nous avons effectu un ensemble d'essais de vieillissement acclr dans la chambre du Laboratoire de Physique des Constructions de la Facult d'Ingnierie de LUniversit de Porto - LFC, FEUP. La durabilit des mortier-colle a t estime en fonction de la diminution de sa performance l'gard de la tension d'adhrence au long de divers cycles de vieillissement artificiel acclr, tablissant un modle de prvision de vie utile pour ce type de matriaux sur base de la corrlation entre les rsultats des essais de courte dure - essais de vieillissement artificiel acclr, et les rsultats des essais de longue dure essais de vieillissement naturel.

Mot-cl: Durabilit, mortier-colle, Revtement cramique adhrent, Faades, Essais de vieillissement artificiel acclr, Essais de Vieillissement naturel.

IX

X

DURABILIDADE DE CIMENTOS-COLAEM REVESTIMENTOS CERMICOS ADERENTES A FACHADAS

NDICE GERAL

CAPTULO 1 ...................................................................................................................1 1 INTRODUO.................................................................................................... 1 1.1 1.2 1.3 1.4 CONSIDERAES GERAIS........................................................................ 1 INTERESSE E OBJECTIVOS DO TRABALHO ......................................... 2 ESCOLHA DA AVALIAO DA DURABILIDADE DOS CIMENTOS-COLA COMO TEMA ................................................................ 4 ORGANIZAO E ESTRUTURA DO TEXTO .......................................... 5

CAPTULO 2 ...................................................................................................................7 2 DURABILIDADE ................................................................................................ 7 2.1 2.2 2.3 DEFINIO................................................................................................... 7 CLASSIFICAO......................................................................................... 9 AVALIAO .............................................................................................. 11 Funes, Exigncias e Critrios.............................................................. 11 Mtodos de avaliao ............................................................................. 17

2.3.1 2.3.2 2.4

MECANISMOS E FACTORES DE DEGRADAO ............................... 21

2.4.1 Consideraes gerais .............................................................................. 21 2.4.2 O peso prprio e as sobrecargas decorrentes da sua utilizao normal.. 22 2.4.3 Os choques normais ou excepcionais ..................................................... 22 2.4.4 As solicitaes higrotrmicas ...........................................