Introdução

Uma argamassa é efetuada a partir de uma mistura de agregados relativamente finos com um ligante e água. No entanto, podem ser incluídos outros materiais na sua formulação, para otimização face ao tipo de aplicação em causa. As argamassas podem ser utilizadas no assentamento de blocos em alvenarias, no tratamento de juntas e em rebocos interiores e exteriores. Têm de possuir características que sejam compatíveis com as dos materiais sobre os quais vão ser aplicadas, com as solicitações a que vão estar sujeitas e com os requisitos que são função do tipo de aplicação (^{VEIGA, 2017}).

Nas paredes da taipa,de alvenarias de adobe ou de pedra irregular argamassada, de pau a pique ou taipa de mão (tabique) era corrente utilizarem-se antigamente argamassas só de terra em rebocos interiores. Em rebocos exteriores e no assentamento e tratamento de juntas de alvenarias usavam-se argamassas mistas de terra e cal aérea ou argamassas só de cal aérea. A cal era geralmente utilizada na forma de pasta (^{FARIA; HENRIQUES; RATO, 2008}).

Na atualidade as argamassas de terra são muito utilizadas em alguns países desenvolvidos, como é o caso, na Europa, da Alemanha, Itália ou França, em rebocos interiores de construções novas ou na reabilitação de construções existentes. O incremento da sua utilização deve-se particularmente a preocupações de ecoeficiência e qualidade do ar ambiente que estas argamassas de terra otimizam (^{DARLING et al., 2012}; ^{MELIÀ et al., 2014}; ^{LIMA, FARIA, 2016}; ^{LIMA; FARIA; SANTOS SILVA, 2016}). Assim, as argamassas com base em terra têm voltado a ser usadas para o refechamento de juntas de assentamento de alvenarias históricas (^{MORTON; LITTLE, 2013}), para a reparação das superfícies das paredes de terra (^{GOMES, 2013}) e para rebocos (^{HAMARD et al., 2013}; ^{FARIA; SANTOS; AUBERT, 2016}; ^{FARIA; LIMA, 2018}).

Nas argamassas só de terra, são as partículas argilosas da terra que funcionam como aglutinante, tendo o papel de ligante natural. Em função das características observadas, verifica-se que a sua utilização não se restringe à aplicação em paredes realizadas com base em terra, mas pode estender-se a outros suportes. ^{Faria, Santos e Silva (2014)} mostraram o bom comportamento apresentado por um reboco de terra aplicado sobre paredes de alvenaria com materiais mais ou menos correntes, como o bloco cerâmico (tijolo furado), blocos de betão, adobes ou alvenaria de pedra argamassada antiga. Estes últimos casos são frequentes em edifícios mais antigos, na maioria dos casos com necessidades de intervenção com vista à sua conservação e manutenção.

Mas as argamassas só de terra (não estabilizadas, nomeadamente com ligante) têm como principal desvantagem a sua suscetibilidade à água, que pode conduzir à “lavagem” do ligante (^{GOMES; GONÇALVES; FARIA, 2016}; ^{FARIA; LIMA, 2018}), e suscetibilidade biológica, principalmente se contêm fibras naturais (^{SANTOS; NUNES; FARIA, 2017}). Para a sua estabilização podem ser aplicados tratamentos de superfície ou adicionados produtos distintos à formulação, tal como um ligante corrente ou uma mucilagem. O ligante que era tradicionalmente adicionado era a cal aérea.

As argamassas mistas, de terra e cal aérea, podiam resultar assim de formulação específica em que a cal era misturada com uma terra (mais ou menos arenosa) em vez de areia. É muito provável que, partindo de argamassas vernáculas de terra, e quando as condições económicas o permitiam, adições sucessivamente mais elevadas de cal a estas argamassas tenham resultado nas argamassas de cal aérea que existem em muitos edifícios antigos. Estas identificam-se por vezes por terem agregado muito argiloso, mesmo após “lavagem” parcial destas partículas finas por envelhecimento e exposição das argamassas.

Atualmente, as argamassas mistas de terra e cal aérea, comparativamente a argamassas só de cal aérea, podem apresentar vantagens económicas, ambientais e técnicas. São vantagens ambientais e económicas poderem utilizar-se na formulação das argamassas menores teores de ligante produzido especificamente (a cal aérea), substituindo-o parcialmente por terra argilosa. A terra idealmente provirá de escavações para trabalhos de construção e é classificada como resíduo de construção e demolição (RCD) inerte. Dessa forma reduz-se o volume de RCD a gerir. Podem também utilizar-se menores teores de areia explorada especificamente e transportada, substituindo-a parcialmente pela terra argilosa escavada. São vantagens técnicas a obtenção de adequada trabalhabilidade, retração controlada, resistências mecânicas relativamente baixas, que lhes propiciam compatibilidade com uma grande gama de suportes com boa aderência e resistência às ações correntes. Mas estas argamassas têm ainda a vantagem de se apresentarem ligeiramente pigmentadas (pela terra), o que pode ser muito interessante para determinados tipos de aplicações, nomeadamente em rebocos não pintados e no tratamento de juntas.

Embora argamassas mistas de terra e cal aérea sejam diversas vezes referidas em bibliografia genérica, não têm sido objeto de caracterização sistemática. Para além disso, cada terra apresenta as suas particularidades específicas, o que multiplica a diversidade das características obtidas (^{CARDOSO; EIRES; CAMÕES, 2013}). Para contribuir para um maior conhecimento das características destas argamassas desenvolveram-se duas linhas de investigação, nas quais se partiu de dois extremos: argamassas só de terra e argamassas só de cal aérea. Nas argamassas só de terra, ^{Gomes, Faria e Gonçalves (2018)} avaliaram a influência da adição de baixas percentagens de cal aérea a uma argamassa de terra caulinítica, enquanto ^{Santos, Nunes e Faria (2017)} avaliaram situação similar, mas a argamassa de terra ilítica. Nas argamassas com base em cal aérea, ^{Faria et al. (2013}, ²⁰¹⁵⁾ iniciaram a avaliação da influência de substituições parciais de cal por uma terra caulinítica (a mesma utilizada na linha de investigação anteriormente referida) pela aplicação de painéis de rebocos sobre um murete de taipa. Pretende-se contribuir para um mais amplo conhecimento que permita compreender o desempenho de argamassas mistas de cal e terra em edifícios antigos. Dentro do possível, procura-se promover uma mais abrangente aplicação de argamassas de cal com substituições parciais por terra caulinítica. Assim, apresenta-se neste artigo um estudo de caracterização efectuado com este tipo de argamassas. Para além da observação visual do estado dos rebocos aplicados no murete ao fim de cinco anos (2013-2017), apresentam-se os resultados da caracterização destas argamassas a partir de provetes em laboratório.

Materiais utilizados

A cal aérea hidratada em pó utilizada (CL) foi disponibilizada pela empresa Lusical (Grupo Lhoist). Trata-se de uma cal aérea calcítica, como se pode observar pela composição química apresentada na Tabela 1.

A areia utilizada nestas argamassas é resultante da mistura de três areias siliciosas lavadas e graduadas, de granulometrias distintas: APAS12, APAS20 e APAS30 comercializadas pela Areipor, Portugal. As suas curvas granulométricas foram apresentadas em ^{Pimenta et al. (2014)}. Na formulação das argamassas as areias foram misturadas na proporção 1:1,5:1,5 respectivamente de APAS12:APAS20:APAS30. A terra utilizada (t) foi selecionada por ^{Gomes (2013)} entre várias disponibilizadas pela empresa Sorgila - Sociedade de Argilas, por apresentar baixa retração. É proveniente de Rendinha, Pombal, Portugal, e foi desterroada após remoção manual das partículas mais grossas. A sua caracterização por difração de raios X (DRX), apresentada na Tabela 2, mostra tratar-se de uma terra com argila maioritariamente caulinítica.

A curva granulométrica resultante da peneiração a húmido e a seco da terra e da mistura das areias é apresentada na Figura 1.

Fonte: ^{Pimenta et al. (2014)}.

Figura 1 Curvas granulométricas da mistura das areias e da terra, determinada por via húmida e seca, tal como inserida na mistura 

A massa específica (baridade) de todos os constituintes secos das argamassas, determinada com base na EN 1015-1 (^{COMITE..., 1998}), é apresentada na Tabela 3.

Realizaram-se duas argamassas de referência só de cal aérea, com traços volumétricos de cal:areia 1:2 (argamassa CL2) e 1:3 (argamassa CL3). Com base na formulação da argamassa ao traço 1:2, realizaram-se substituições parciais da massa de cal por terra: 5%, 10%, 25% e 50% (argamassas CL2_5t a CL2_50t), conforme apresentado na Tabela 4.

Para a amassadura das argamassas, e através da massa específica, determinaram-se as massas dos constituintes secos de cada formulação, que foram homogeneizados manualmente. A amassadura mecânica iniciou-se em simultâneo com a adição da água de amassamento (ou amassadura), durante os 20 segundos iniciais. A água de amassadura foi adicionada de forma a obter-se a consistência por espalhamento de 150 ± 5 mm (Tabela 4), determinada com base na EN 1015-3 (^{COMITE..., 1999}) com mesa de espalhamento de acordo com a versão de 1999 desta norma. A amassadura mecânica foi interrompida ao fim de 150 segundos, o material junto aos bordos foi integrado manualmente na argamassa e foi realizada amassadura mecânica por mais 30 segundos.

Com cada argamassa foram produzidos três provetes prismáticos com dimensões de 40 mm x 40 mm x 160 mm, com compactação mecânica em duas camadas, e dois provetes constituídos por uma camada de argamassa com cerca de 2 cm de espessura aplicada sobre uma superfície de bloco cerâmico (tijolo furado) com área de cerca de 20 cm x 30 cm, após aspersão prévia com água. Para a execução destes provetes de argamassa sobre bloco cerâmico, esta foi deixada cair por ação da gravidade de uma altura constante de 70 cm, e depois, com a desempenadeira (talocha), a camada de argamassa foi acomodada e regularizada, simulando um reboco de camada única (Figura 2).

Figura 2 Provete de argamassa sobre bloco cerâmico (esq.) e meios provetes prismáticos em ensaio de sulfatos, ilustrando a pigmentação natural pela terra (dir.) 

Todos provetes foram colocados numa sala condicionada, a temperatura de 20±2 ºC e humidade relativa (HR) de 65±5%, sendo aspergidos com água diariamente durante os primeiros 4 dias. Os provetes prismáticos foram desmoldados e permaneceram na sala de cura até aos 90 dias, juntamente com os provetes de argamassa sobre bloco cerâmico. Foram ensaiados aos 90 dias de idade.

Procedimentos de ensaio utilizados

Realizou-se uma observação visual periódica ao longo de 5 anos do estado de um painel de reboco de argamassa de cal e 25% de terra em comparação com o só de cal aérea. O comportamento das argamassas simulando um reboco foi observado visualmente nos provetes sobre bloco cerâmico. Efetuaram-se ensaios de caracterização em provetes prismáticos; apenas o ensaio de condutibilidade térmica foi executado nos provetes sobre bloco cerâmico. A Figura 3 apresenta em esquema os ensaios e os correspondentes provetes utilizados.

Figura 3 Esquema da caracterização efetuada com os provetes 

Três provetes prismáticos de cada argamassa foram utilizados para determinação da massa volúmica, módulo de elasticidade dinâmico e resistência à flexão. Uma das metades resultantes de cada provete foi utilizada para determinação da resistência à compressão e uma parte íntegraresultante desse ensaio foi utilizada para a determinação da porosidade aberta. A outra metade dos três provetes foi utilizada para determinação da absorção de água por capilaridade, secagem e, posteriormente, resistência aos sulfatos.

Todos estes ensaios foram realizados em três provetes e os resultados são expressos pela média (e desvio-padrão) dos valores obtidos.

A porosimetria de mercúrio e a análise por difração de raios X e análise termogravimétrica (TGA-DTG) foram realizadas apenas num provete por argamassa, a partir de pequenas amostras resultantes dos meios provetes utilizados no ensaio de compressão.

Resultados e discussão

Por observação visual durante cinco anos em exposição natural verificou-se que o painel de reboco de cal com 25% de terra em substituição de massa equivalente de cal não apresentou degradação distinta da do painel de reboco só de cal áerea.

Os restantes resultados dos ensaios são expressos pela média (e desvio-padrão) dos valores obtidos, sempre que um mínimo de três ensaios foi realizado.

Características microestruturais e mineralógicas

Apresentam-se na Tabela 5 a massa volúmica (MV) e a porosidade aberta (Pab) das argamassas, que são inversamente proporcionais. No entanto, entre as argamassas de referência aos traços 1:2 e 1:3 observam-se valores muito próximos apesar de CL3, por conter menos ligante, ser potencialmente mais porosa, o que não é demonstrado pelo resultado destes ensaios. Aparentemente, e admitindo que o processo de ensaio não propicia a lavagem significativa de finos da terra, há uma redução acentuada de massa volúmica com a substituição de 5% de cal por terra, redução essa que se vai diluindo gradualmente com o aumento da substituição.

A Figura 4 apresenta os resultados da porosimetria de mercúrio, em termos de intrusão incremental em função do diâmetro dos poros. Verifica-se que a microestrutura das argamassas de referência também surge muito semelhante, validando os resultados antes apresentados da massa volúmica e porosidade aberta. O comportamento mais diferenciado é apresentado pelas argamassas com 50% e 5% de terra em substituição da cal, cuja intrusão principal não ocorre na gama dos 0,8 µm, tal como nas restantes argamassas, apresentando-se numa gama um pouco inferior. De entre as argamassas com intrusão incremental maioritariamente na gama dos 0,8 µm sobressai ligeiramente a argamassa com 10% de terra com um maior pico nessa gama. Ressalva-se, no entanto, estes resultados terem sido obtidos apenas com análise de uma amostra por argamassa e não traduzirem, assim, um valor médio.

Figura 4 Curvas de intrusão incremental de mercúrio função do diâmetro dos poros das argamassas 

A Figura 5 apresenta os difractogramas de raios X das argamassas ao traço volumétrico 1:2.

Fonte: ^{Pimenta et al. (2014)}.

Figura 5 Difratogramas das argamassas CL2, CL2_10t, CL2_25t e CL2_50tNota: Legenda:C-Calcite;P-Portlandite;M-Mica;K- Caulinite;F-Feldspatos; eQ-Quartzo. 

Na Figura 6 apresentam-se as curvas resultantes da DTG das argamassas.

Fonte: ^{Pimenta et al.(2014)}.

Figura 6 Curvas DTG das argamassas CL2, CL2_10t, CL2_25t e CL2_50t 

Pelas análises por DRX e ATG-DTG verifica-se que não houve qualquer formação de compostos por reacção entre os minerais de argila da terra e a cal aérea (^{PIMENTA et al., 2014}). Assim, assume-se que o efeito da substituição de cal por terra é apenas físico.

Condutibilidade térmica, capilaridade e secagem

A condutibilidade térmica (λ) das argamassas é apresentada na Tabela 5. Verifica-se uma reduzida variação entre as argamassas, todas elas com valores de 0,73±0,04 W/(m.K). No entanto, estes valores são semelhantes e chegam a ser menos de metade dos apresentados por argamassas cimentícias com agregados leves, tal como se pode observar em ^{Brás, Leal e Faria (2013)}.

Apresentam-se na Figura 7 as curvas de capilaridade das argamassas e na Tabela 6 os correspondentes coeficientes de capilaridade (CC) e valores assintóticos (VA). Verifica-se que a substituição de cal por percentagens de terra até 10% diminui o coeficiente de capilaridade e que mesmo a argamassa com 25% de terra apresenta um CC ligeiramente inferior ao da argamassa de referência CL2. Já a substituição por 50% de terra produz um aumento do CC. O VA de absorção capilar quase não sofre alteração entre as várias argamassas com traço base 1:2. No entanto, a argamassa de referência CL3 apresenta um CC e um VA inferior a todas as CL2, devido à muito provável redução de capilares.

Figura 7 Curvas de capilaridade das argamassas 

Tabela 6 Coeficiente de capilaridade, valor assintótico, taxa na fase 1 de secagem, índice de secagem e perda de massa após 25 ciclos de ataque por sulfatos 

Arg.	CC [kg/(m2.min1/2)]		VA [kg/m2]		TS [kg/(m2.h)]		IS [-]		ΔMassa Sulf. [%]
	Med	Dp	Med	Dp	Med	Dp	Med	Dp	Med	Dp
CL2	3,78	0,18	19,7	0,6	0,26	0,01	0,19	0,02	48,4	2,7
CL2_5t	3,53	0,18	20,0	0,3	0,26	0,01	0,17	0,01	50,0	1,8
CL2_10t	3,24	0,17	20,2	0,6	0,24	0,01	0,16	0,00	43,6	4,5
CL2_25t	3,70	0,17	20,9	0,3	0,23	0,04	0,18	0,03	59,1	0,4
CL2_50t	4,42	0,01	19,5	0,3	0,28	0,02	0,15	0,01	64,9	0,9
CL3	2,76	0,23	17,4	0,5	0,30	0,02	0,10	0,01	42,3	2,5

Apresentam-se na Figura 8 as curvas de secagem das argamassas e na Tabela 6 os correspondentes resultados de taxa da 1ª fase de secagem (TS) e índice de secagem (IS). Verifica-se que a TS reduz-se com a substituição de cal até 25% de terra, aumentando para percentagem de substituição de 50% e para a argamassa de referência ao traço 1:3. Já o IS, que traduz a dificuldade de secagem total, é particularmente positivo para esta argamassa CL3, o que supostamente encontra justificação na maior dimensão de poros desta argamassa, com uma estrutura com poros maiores comparativamente à argamassa CL2. Tal é sugerido pela análise microestrutural, uma vez que a gama principal de poros da argamassa CL3 encontra-se nos 0,8 µm enquanto a da CL2 é um pouco menor. Entre as argamassas com base no traço 1:2, o comportamento traduzido pelo IS indicia menor capacidade de secagem das argamassas CL2 comparativamente às argamassas com terra.

Figura 8 Curvas de secagem das argamassas 

Resistência ao ataque por sulfatos

Apresentam-se na Figura 9 as variações de massa por ação de sulfatos ao longo dos ciclos e na Tabela 6 a perda de massa ao fim de 25 ciclos (∆Massa Sulf.). Verifica ainda que, ao longo do ensaio, a degradação ocorre sempre superficialmente, por falta de coesão do material na envolvente exterior do provete. Daí haver uma correspondência inversa entre a resistência à compressão das argamassas e a correspondente perda de massa por ação dos sulfatos. Visualmente não se observa a formação de composto químico expansivo que provocasse rotura no seio das argamassas, ao contrário do que ocorre frequentemente em argamassas cimentícias (^{FARIA, 2009}).

Figura 9 Variação de massa das argamassas ao longo dos ciclos de ataque por sulfatos 

Conclusões

Uma vez que os valores mínimos de resistência à compressão de todas as argamassas de cal com terra analisadas (0,51 N/mm²) são superiores aos mínimos definidos para argamassas para aplicação em rebocos (0,40 N/mm²), considera-se que, do ponto de vista mecânico, as argamassas ensaiadas são adequadas para aplicações em alvenarias antigas ou com características similares. De entre as argamassas de cal aérea com terra analisadas, a com 10% de substituição de cal por terra demonstra ser bastante eficiente, não só em termos mecânicos, mas também em termos de comportamento face à água, para aplicação como reboco e também para refechamento de juntas. Mas esta formulação de reboco com 10% de terra não foi aplicada no murete de taipa. No entanto, observando visualmente ao longo de cinco anos o comportamento do reboco com 25% de terra aplicado no murete de taipa, regista-se um estado equivalente ao do reboco só de cal também aplicado no murete: sem ocorrência de fendilhação e boa durabilidade. Para além dos aspectos técnicos analisados, as argamassas de cal com terra apresentam ainda uma ligeira pigmentação natural, que pode ser interessante em termos estéticos para determinadas aplicações.

Nas argamassas de cal com terra analisadas efetuou-se uma substituição em massa de cal aérea por terra. A terra apresenta uma massa específica muito superior à da cal. Isto significa que, na substituição, um determinado volume de cal foi substituído por um volume muito inferior de terra. Assim, interessa também aferir se argamassas em cujas formulações se mantenham os volumes (em vez de as massas) nas substituições de cal por terra, os resultados poderão vir a ser ainda otimizados.

Assim, o uso desta terra como constituinte parcial de argamassas de cal aérea mostra ser uma medida que tecnicamente pode ser eco-eficiente, pela possibilidade de obter características adequadas às aplicações das argamassas, através da sua formulação com menor consumo de recursos de matérias-primas e energia. Com efeito, a substituição parcial de cal por terra local, proveniente de escavações, será particularmente ecológica uma vez que reduz a necessidade de transporte da terra para aterro e reduz a necessidade de exploração de pedra calcária e de energia calorífica para a produção de cal. A terra necessitará apenas de um desterroamento e peneiração para eliminação de partículas de grandes dimensões, não compatíveis com as aplicações das argamassas.

Simultaneamente, as argamassas serão potencialmente menos onerosas, o que pode facilitar a sua aplicação não só em construção nova mas também na reparação de rebocos e no refechamento de juntas existentes no património edificado, assegurando a compatibilidade e, inerentemente, a proteção das respectivas alvenarias.

Considera-se, assim, que tal justifica a continuidade do estudo de argamassas de cal e terra, com vista a uma mais aprofundada caracterização e otimização de potenciais formulações. Embora sem se poder ainda comprovar, admite-se que a situação possa ser semelhante quando se utilizar uma terra ilítica em vez da caulinítica utilizada neste estudo. No entanto, considera-se que não se deve usar uma terra com argila montmorilonítica pela elevada retração associada a este tipo de argila.