Caracterização dos materiais

As argamassas estabilizadas de 36 h e de 72 h para uso em revestimento foram coletadas já prontas na própria empresa fabricante, localizada na região central do Rio Grande do Sul. Conforme informações obtidas no local, os materiais empregados na composição das argamassas foram cimento Portland composto com material pozolânico (CPII-Z-32-RS), agregado miúdo (areia média), água potável, aditivo retardador de pega (estabilizante) e aditivo incorporador de ar. O proporcionamento dos materiais em termos percentuais (definido em massa) é apresentado na Figura 1, e na Tabela 1 são apresentados os consumos dos insumos por metro cúbico de argamassa produzido. Da análise da figura percebe-se que a argamassa de 72 h possui maior quantidade dos aditivos incorporador de ar e estabilizante se comparada à argamassa de 36 h.

A areia empregada no traço foi uma areia média proveniente de jazida própria, com armazenamento ao ar livre no pátio da empresa fornecedora das argamassas estabilizadas. De acordo com a empresa, a areia não é lavada antes de ser utilizada para a confecção do traço. Os dados de caracterização obtidos na empresa são apresentados na Tabela 2, e a curva granulométrica é apresentada na Figura 2. Nessa figura são indicadas as zonas ótima e utilizável segundo a norma NBR 7211 (^{ABNT, 2019}).

O cimento é do tipo CPII-Z-32-RS (^{ABNT, 2018}), fornecido por empresa nacional. A Tabela 3 apresenta a composição química e física do cimento.

Na composição das argamassas estabilizadas foram utilizados dois tipos de aditivos, o primeiro era um retardador de pega (estabilizante), Centripor Retard 225, do fabricante MC-Bauchemie, para que a argamassa possa ser utilizada durante um maior período, e o segundo, um incorporador de ar, Centripor 411, do mesmo fabricante, para proporcionar maior trabalhabilidade. As características dos aditivos são apresentadas na Tabela 4.

Fonte: adaptada do fabricante das argamassas estabilizadas.

Figura 1 Proporcionamento dos materiais nas argamassas estabilizadas 

Figura 2 Distribuição granulométrica da areia utilizada 

Após a coleta no fabricante, as argamassas foram transportadas em sacos plásticos até o Laboratório de Materiais de Construção Civil da Universidade Federal de Santa Maria. A argamassa de 36 h foi utilizada logo após sua chegada, sendo disposta em baldes para homogeneização. Já a argamassa de 72 h de estabilização, conforme recomendação do fornecedor, permaneceu em repouso por 3 dias com película de água de 2 cm, acondicionada em baldes. Na sequência, a película de água foi retirada e se promoveu a homogeneização do material previamente à realização dos ensaios.

Aplicação dos tratamentos cristalizantes

A aplicação dos tratamentos cristalizantes foi realizada sobre as amostras de argamassa estabilizada de 36 h e de 72 h ao serem atingidos os 28 dias de idade. Conforme recomendado pelo fabricante, após a aplicação foi necessário aguardar, no mínimo, 14 dias para promover a cura úmida do material por metade desse tempo, para, então, ensaiar as amostras. Foram utilizados dois tipos de cristalizantes, um líquido e um em pó, aqui denominados “R” e “P”. As características dos cristalizantes são apresentadas na Tabela 5.

O cristalizante R é um material pronto, comercializado no estado líquido, destinado à aplicação interna e externa na parede, específico para uso em argamassas. Já o cristalizante P é um material semipronto, comercializado em forma de pó e descrito pelo fabricante como um “material de impermeabilização por cristalização integral, aplicado superficialmente, que impermeabiliza e protege o concreto em profundidade”.

Com o intuito de facilitar a leitura das imagens apresentadas na sequência, foi utilizada a simbologia gráfica da Figura 3.

Quanto ao cristalizante R, o fornecedor indica consumo de 250 ml/m² para aplicação apenas na superfície do material. A quantidade de cristalizante R utilizada foi calculada de acordo com a área superficial da amostra que receberia o tratamento.

Já para o cristalizante P, de acordo com o fabricante, o rendimento é variável, dependendo da área de aplicação, entretanto todas as recomendações são feitas para uso em concreto. Indica-se um rendimento de 800 g/m² de cristalizante P por demão para aplicação na argamassa, sendo necessárias duas demãos. A quantidade utilizada foi calculada de acordo com a área superficial da amostra que receberia o tratamento, sendo o traço indicado de 5 partes de pó para 2 partes de água.

As quantidades de cristalizantes aplicadas estão descritas na Tabela 6.

Previamente à aplicação do tratamento R, o fornecedor recomenda a molhagem da superfície que recebe o cristalizante, saturando-a, mas sem a encharcar. Concluída essa etapa, aplicou-se diretamente o cristalizante R sobre as amostras com o auxílio de um pincel limpo, conforme a Figura 4.

Figura 3 Simbologia gráfica com idade de ensaio e tratamento cristalizante utilizado 

Figura 4 Aplicação do cristalizante R aos 28 dias 

Antes da aplicação do tratamento P, o fornecedor recomenda a molhagem da superfície que recebe o cristalizante, saturando-a, mas sem a encharcar. O cristalizante e a água foram pesados de acordo com o definido para cada superfície de amostra, e ambos foram misturados. O fabricante recomenda ainda que o material seja usado em até 20 min, o qual deve ser misturado constantemente. O cristalizante P foi aplicado diretamente sobre as amostras com o auxílio de pincel, conforme evidenciado na Figura 5.

Técnicas de ensaio

No Quadro 1 sintetizam-se as propriedades das argamassas avaliadas no estado fresco, para fins de caracterização do material, bem como as normas utilizadas para as determinações dessas propriedades.

Os ensaios de densidade de massa e de teor de ar incorporado foram executados segundo a NBR 13278 (^{ABNT, 2005a}), com o emprego de um copo de aço inox com capacidade de 400 ml.

Por sua vez, no Quadro 2 apresentam-se as propriedades das argamassas avaliadas no estado endurecido, as normas utilizadas para a determinação e demais informações complementares aos ensaios. A moldagem dos corpos de prova seguiu as orientações da NBR 13279 (^{ABNT, 2005b}).

A desmoldagem das amostras foi realizada aos 7 dias, uma vez que as 48 h recomendadas se revelaram insuficientes para esse tipo de argamassa devido à presença de aditivo retardador de pega na composição. A cura dos corpos de prova foi realizada ao ar, em ambiente de laboratório (20 ºC e 65% de umidade relativa), visto que a cura úmida não é comum em revestimentos de fachada. Os corpos de prova foram ensaiados em duas idades a fim de que pudesse ser feita a comparação entre as amostras antes e após a aplicação do tratamento cristalizante.

Figura 5 Aplicação do cristalizante P aos 28 dias 

Quadro 1 Ensaios no estado fresco 

Nota: *CP = corpos de prova.

Quadro 2 Ensaios no estado endurecido 

A norma NBR 12042 (ABNT, 2013) estabelece as diretrizes para o ensaio de desgaste por abrasão e recomenda que sejam seguidas as diretrizes da NBR 12041 (ABNT, 2012) para o preparo dos corpos de prova de argamassa. Contudo, o abrasímetro utilizado não possuía sapata de acoplamento para corpos de prova cilíndricos, motivo pelo qual foram moldadas amostras de 7,5x7,5x5 cm, segundo as orientações de moldagem da NBR 13279 (ABNT, 2005b). Na realização do ensaio, dois corpos de prova foram acoplados em um abrasímetro do tipo Amsler da marca Contenco e sofreram desgaste através do anel giratório, cuja superfície recebe areia padrão IPT nº 50 para promover a abrasão do material. A medição das amostras foi realizada com o auxílio de um paquímetro.

Para a avaliação da permeabilidade à água, aplicou-se o método do cachimbo ou tubo Karsten. Portanto, foram confeccionadas 8 placas de 50x26x2,5 cm para investigar o comportamento apenas do material de revestimento, sem interferência do substrato ou das demais camadas. Dessas 8 placas, 4 foram utilizadas para a argamassa de 36 h, e as outras 4 para a argamassa de 72 h. Dessas 4 placas para cada tipo de argamassa, 2 receberam tratamento com o aditivo cristalizante P, e outras 2 com o cristalizante R. Foram empregados seis cachimbos do tipo piso/teto em cada placa, totalizando doze cachimbos para cada tipo de tratamento cristalizante, os quais foram vedados com silicone e, após, preenchidos com água até a marcação de 4 ml. Optou-se por esperar a coluna de água chegar ao fim, de forma a verificar mais detalhadamente o tempo necessário para a argamassa absorver todo o volume de água. Também se observou a área de molhagem na parte inferior da placa, a fim de verificar se o tratamento com aditivo cristalizante atuava tanto na superfície do material, quanto em profundidade. As placas sem tratamento superficial foram denominadas de “A₁”, “A₂”, “B₁” e “B₂” para as argamassas de 36 h e de “C₁”, “C₂”, “D₁” e “D₂” para as argamassas de 72 h. Essas placas foram ensaiadas aos 28 dias. Finalizado o ensaio, foram aplicados os tratamentos cristalizantes nas mesmas placas, e, aos 40 dias, o experimento foi realizado novamente, conforme esquematizado na Figura 6.

O ensaio de permeabilidade ao vapor d’água para argamassas não é normatizado no Brasil, por isso se fez uso dos procedimentos descritos na norma EN 1015-19 (^{COMITÉ..., 2000}). Os corpos de prova foram confeccionados com diâmetro de 10 cm e altura de 2 cm, conforme o estudo de ^{Temp (2014}), e a cura foi ao ar. As amostras foram ensaiadas em câmara climatizada da marca Feutron, modelo KPK 200, à temperatura de 20±2 ºC e umidade relativa de 95±5%, e o copo de ensaio preenchido com solução saturada de nitrato de potássio (KNO₃). Foram moldadas 15 placas circulares para cada argamassa, e, aos 28 dias, 5 amostras receberam tratamento cristalizante do tipo R e 5 amostras do tipo P, para, aos 40 dias, todas as amostras serem ensaiadas pelo método do copo, com pesagens diárias.

A resistência à compressão foi determinada conforme a NBR 13279 (ABNT, 2005b) aos 28 dias, sem aplicação de cristalizante, e posteriormente aos 40 dias, com aplicação dos tratamentos.

Ensaios no estado fresco

A Tabela 7 apresenta os resultados obtidos para os ensaios realizados com as argamassas estabilizadas de 36 h e de 72 h no estado fresco, a fim de caracterizar as diferentes argamassas. Os resultados obtidos foram comparados aos de ^{Casali et al. (2011}), que avaliaram argamassas similares, enquadradas de acordo com a classificação estabelecida nas normas brasileiras.

Figura 6 Esquema das condições do ensaio de permeabilidade à água das argamassas estabilizadas 

Ao se compararem os resultados obtidos na presente pesquisa com os de ^{Casali et al. (2011}), percebe-se que o elevado teor de ar incorporado é comum em se tratando de argamassas estabilizadas, enquanto para argamassas sem aditivos são obtidos teores mais baixos, na faixa entre 4% e 12% (^{BRUGALI; CASAGRANDE; STOLZ, 2019}; ^{SCHACKOW et al., 2019}). ^{Bellei e Caten (2019}) também obtiveram teores na faixa entre 17% e 23% de ar incorporado para os lotes de argamassas estabilizadas analisados. Mesmo recebendo maior quantidade de aditivo incorporador de ar na composição, as argamassas de 72 h, ao final do período de estabilização, atingem teores próximos às argamassas de 36 h, devido ao colapso das bolhas de ar.

Conforme procedimento descrito no código MR-6 (REUNIÓN..., 1982), as amostras de argamassa estabilizada de 36 h e de 72 h não apresentaram exsudação de água, não evidenciando quantidade mensurável de água em sua superfície no decorrer das 4 h de realização do ensaio.

Os espalhamentos das argamassas de 36 h e de 72 h foram, em média, de 223 mm e de 243 mm respectivamente. Comparando-se as amostras ensaiadas, pode-se dizer que a argamassa de 72 h é mais trabalhável do que a argamassa de 36 h, mesmo com os teores de ar incorporado muito próximos. ^{Nakakura e Cincotto (2004}) observaram que os aditivos presentes nas argamassas industrializadas modificam suas propriedades reológicas. ^{Silva et al. (2005}) também concluíram que a facilidade com que a argamassa é espalhada depende dos fenômenos de movimentação e de lubrificação existentes entre suas partículas internas, o que, nas argamassas industrializadas, é proporcionado pelo aditivo incorporador de ar. No entanto, maior quantidade de aditivo estabilizador de hidratação também pode contribuir para esse maior espalhamento devido à maior quantidade de água livre no sistema (^{ANTONIAZZI, 2019}).

De acordo com a NBR 13281 (^{ABNT, 2005d}), ambas as argamassas podem ser enquadradas na categoria U5 (91-97% de retenção de água), ou seja, com alta retenção de água, e para a densidade de massa as duas argamassas podem ser enquadradas na categoria D4 (1.600-2.000 kg/m³), segundo classificação da NBR 13281 (ABNT, 2005d).

Ensaios no estado endurecido

Resistência à compressão

Os resultados da presente pesquisa foram comparados aos parâmetros definidos pelas normas brasileira NBR 13281 (^{ABNT, 2005d}) e europeia EN 998-1 (COMITÉ..., 2003), juntamente a resultados obtidos por outros pesquisadores. Quanto à norma europeia, as argamassas desta pesquisa foram classificadas como OC (one coat rendering mortar ou monocamada). Os resultados médios obtidos no estudo, seguidos do desvio padrão, são apresentados na Tabela 8. Para fins comparativos, também são apresentados resultados obtidos em estudos semelhantes.

Comparando-se os resultados encontrados nesta pesquisa com os valores obtidos por ^{Casali et al. (2011}), pode-se observar um mesmo comportamento das argamassas, em que o traço de 36 h apresenta resistência superior ao traço de 72 h, como mostra a Tabela 8. Essas diferenças também podem ser verificadas, de forma mais evidente, na Figura 7, que faz um comparativo entre as duas argamassas, em diferentes idades e com diferentes tratamentos.

A argamassa de 72 h recebeu maior quantidade de aditivo estabilizador de hidratação, o que acaba refletindo em uma diminuição de sua resistência mecânica (Figura 7), conforme também obtido por ^{Bauer e Oliveira (2017}) e ^{Schackow et al. (2019}). Isso acontece porque, a depender da quantidade de aditivo estabilizador de hidratação empregada, pode ocorrer, além do retardo no tempo de pega, atraso também no tempo para que sejam atingidas as propriedades mecânicas devido à formação mais tardia dos compostos hidratados (^{ANTONIAZZI, 2019}). Pela Figura 7 é possível perceber isso: para a argamassa de 36 h, com menor teor de aditivo estabilizador de hidratação, a resistência praticamente não se alterou de 28 para 40 dias; já para a argamassa de 72 h, houve aumento de 77% na resistência dentro nesse mesmo período. O uso dos cristalizantes aumentou a resistência aos 40 dias de ambas as argamassas, como se pode observar também na Figura 7, uma vez que esses aditivos atuam formando cristais no interior dos poros, o que pode aumentar a compacidade e a resistência delas.

Desgaste por abrasão

Os resultados da avaliação do desgaste por abrasão das argamassas e o desvio padrão obtido são apresentados na Figura 8.

Como se pode observar, no que diz respeito às argamassas de 36 h, as amostras com aplicação do cristalizante P apresentaram menor desgaste. Isso pode ser atribuído, possivelmente, ao fato de que esse tipo de cristalizante cria uma nova camada cimentícia, mais resistente, sobre o corpo de prova. Na sequência, têm-se as amostras com o cristalizante R, o qual, segundo o fabricante, promove o endurecimento da superfície de aplicação, e, por fim, as argamassas sem tratamento, manifestando desgaste mais acentuado que as demais amostras, conforme esperado. O mesmo comportamento ocorreu nas argamassas de 72 h, no entanto, por ser um material com menor resistência mecânica (Tabela 8), a diferença entre as amostras foi mais evidente. Dessa forma, percebeu-se maior eficácia dos cristalizantes para a argamassa de 72 h, sendo capaz de reduzir o desgaste por abrasão em até 54% com o cristalizante P, reflexo do aumento proporcionado na resistência mecânica (Figura 8). Na Figura 9 ilustra-se o aspecto visual dos corpos de prova ao término do ensaio, demonstrando o maior desgaste relatado para a argamassa de 72 h.

Permeabilidade à água

Os resultados médios obtidos para a permeabilidade à água, seguidos do desvio padrão, estão expressos na Tabela 9. Houve diferença nos coeficientes de absorção obtidos para as placas A e B, com a média das placas A apresentando menor absorção que as placas B, o que pode estar associado ao processo de moldagem e compactação.

Figura 7 Resistência à compressão das argamassas de 36 h e de 72 h sob diferentes tratamentos 

Figura 8 Resultados do ensaio de desgaste por abrasão das argamassas estabilizadas aos 40 dias 

Figura 9 Corpos de prova das argamassas estabilizadas após o término do ensaio de desgaste por abrasão 

Para as 4 placas de argamassa estabilizada de 36 h sem tratamento cristalizante (placas A e B), o ensaio completo durou 900 min (15 h). No entanto, aos 40 dias, após a aplicação do cristalizante R nas placas B, o tempo necessário para realização do ensaio aumentou para 1.500 min (25 h), demonstrando o efeito benéfico do tratamento nas argamassas estabilizadas de 36 h. Assim, houve redução de 47% no coeficiente de absorção de água da placa R em comparação à placa B, evidenciada pelo gráfico da Figura 10, o qual apresenta a média de absorção de água das placas de 36 h ao longo do tempo de ensaio. Já as placas A, de argamassa estabilizada de 36 h, que receberam tratamento com o cristalizante do tipo P não demonstraram diferenças expressivas na absorção de água em relação às placas B com o cristalizante R, conforme demonstra a Figura 10.

A Figura 11 mostra a absorção média de água ao longo do tempo de ensaio para as placas confeccionadas com a argamassas de 72 h, deixando evidente a ação dos cristalizantes sobre a absorção de água. Pode-se notar pelo gráfico da Figura 11 que as placas C apresentaram maior absorção de água em comparação às placas D, o que pode estar relacionado com o processo de moldagem e compactação.

As placas sem tratamento cristalizante (placas C e D) tiveram o ensaio completo em 180 min (3 h), conforme exposto na Tabela 9. Contudo, aos 40 dias, após a aplicação do cristalizante R nas placas D, o tempo necessário para a realização do ensaio aumentou para 360 min (6 h), demonstrando que o cristalizante retardou a absorção da água nas argamassas estabilizadas de 72 h, conforme mostra a Figura 11. Nas placas de argamassa estabilizada de 72 h que receberam tratamento com o cristalizante do tipo P, o tempo necessário para a realização do ensaio aumentou para 720 min (12 h). Assim, para a argamassa estabilizada de 72 h, as placas P tiveram desempenho superior em relação às placas R, reduzindo em 70% o coeficiente de absorção de água, ao contrário do que aconteceu com a argamassa estabilizada de 36 h.

Fazendo um comparativo entre as absorções de água das placas confeccionadas com as argamassas de 36 h e de 72 h, percebe-se que o aumento no teor dos aditivos ocasionou também maior permeabilidade à água, tanto para as placas sem tratamento, como para as placas com cristalizantes. Esse comportamento também foi obtido por ^{Antoniazzi (2019}), o qual associou o aumento da permeabilidade a menor resistência mecânica, a maior retração e às características dos poros proporcionadas por cada aditivo e teor empregados. Conforme explicado por ^{Neville (2015}), a permeabilidade de uma pasta de cimento varia com a evolução da hidratação. Como a argamassa de 72 h tem maior retardo no processo de hidratação devido à maior quantidade de aditivo estabilizador de hidratação empregada, já era esperado que ela apresentasse maior permeabilidade. Assim, a argamassa de 36 h, por já estar mais avançada no processo de hidratação e formação dos cristais, em uma mesma idade, tem menor permeabilidade, já que o volume total do gel preenche parte do espaço incialmente ocupado pela água. Após as primeiras idades, o tamanho, a forma e a concentração das partículas de gel, além da descontinuidade ou não dos capilares, é que definem a permeabilidade do material (^{NEVILLE, 2015}).

A Figura 12 apresenta imagens obtidas após o ensaio de permeabilidade à água para as argamassas de 36 h (Figuras 12a e 12b) e para as argamassas de 72 h (Figuras 12c e 12d).

Figura 10 Absorção média de água da argamassa estabilizada de 36 h ao longo do tempo 

Figura 11 Absorção média de água da argamassa estabilizada de 72 h ao longo do tempo 

Figura 12 Absorção de água no ensaio de permeabilidade das argamassas estabilizadas de 36 h e de 72 h 

As imagens do ensaio de permeabilidade à água das placas A e B (Figura 12a) mostram que as manchas por espalhamento de água não se estenderam pela placa, ficando concentradas em um diâmetro próximo à base do cachimbo. Esse fato pode indicar que a água estava penetrando verticalmente, mesmo que não se tenham percebido manchas na parte inferior da placa. Nos ensaios que ocorreram após a aplicação dos cristalizantes nas placas, foi possível perceber a alteração dessas características, com manchas de configuração radial, demonstrando um espalhamento de água de forma mais horizontal, conforme mostrado na Figura 12b. Isso pode ter ocorrido devido ao efeito dos cristalizantes que bloqueiam os poros e impedem a penetração de água em profundidade, fazendo com que ela percole mais facilmente pela superfície rasada.

A Figura 12c mostra através das manchas por espalhamento de água que as placas de argamassa estabilizada de 72 h com cristalizante R manifestaram absorção de água de forma simétrica, mediante a formação de uma circunferência cujo centro era o próprio cachimbo. Já nas placas com cristalizante P, as manchas de água foram irregulares (Figura 12c), provavelmente devido à configuração das fissuras presentes na placa. Essas fissuras mapeadas na superfície da placa, como exemplificado na Figura 12d, se tornaram perceptíveis apenas após a absorção de água pela placa P, o que pode ter ocorrido devido à retração diferencial entre a argamassa e o cristalizante.

Permeabilidade ao vapor d’água

Para as argamassas estabilizadas de 36 h ensaiadas, ao contrário do esperado, houve um acréscimo de massa no 2º dia, fato esse que pode ter ocorrido porque a câmara ainda não havia conseguido estabilizar sua umidade relativa em 50%, tendo permanecido em 85% durante esse dia. A partir do 5º dia, em que aconteceu a estabilização da umidade relativa, a perda de massa das amostras foi contínua. A evolução da perda de massa diária das amostras é apresentada na Figura 13.

Já no caso das argamassas estabilizadas de 72 h, a perda de massa se mostrou contínua do primeiro ao último dia de ensaio, conforme a Figura 14.

Tanto nos ensaios das argamassas de 36 h, quanto nos das de 72 h, a perda de massa foi mais expressiva nas amostras com cristalizante R, enquanto as com cristalizante P se mostraram menos permeáveis ao fluxo de vapor.

Quanto à permeância (Λ) e a permeabilidade (π) das amostras, tanto a argamassa de 36 h quanto a de 72 h obtiveram resultados similares em relação à aplicação de tratamento cristalizante. Na Tabela 10 são apresentados os resultados médios para cada tratamento superficial e para as argamassas sem tratamento.

Figura 13 Resultados de perda de massa diária da argamassa estabilizada de 36 h 

Figura 14 Resultados de perda de massa diária da argamassa estabilizada de 72 h 

Comparando-se as argamassas, verificou-se que a de 36 h apresentou maior permeabilidade ao vapor d’água do que a de 72 h, o que pode estar associado à configuração, ao tamanho e à distribuição dos poros. Diferentemente da permeabilidade à água, a permeabilidade ao vapor é uma propriedade desejável para as argamassas, a fim de que possam expelir a umidade interna, realizando a transpiração do revestimento.

Todas as amostras que receberam tratamento com o cristalizante P tiveram transmissão de vapor reduzida. Isso se deve ao fato de que esse cristalizante cria uma nova camada cimentícia sobre a amostra, a qual penetra nos poros, vedando-os e também dificultando a passagem do vapor. Em contraponto, as amostras com o cristalizante R se mostraram mais permeáveis ao vapor do que as que não receberam tratamento. Esse efeito é descrito pelo fabricante do cristalizante R, que promete a livre passagem de água em forma de vapor, mas não em forma líquida. Ainda se constatou que a argamassa de 36 h é mais permeável que a de 72 h, indicando, possivelmente, maior conexão entre os poros internos.