UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARAN

ELIZIANE JUBANSKI MARTINS

PROCEDIMENTO PARA DOSAGEM DE PASTAS PARA ARGAMASSA AUTO-NIVELANTE

CURITIBA

2009

ELIZIANE JUBANSKI MARTINS

PROCEDIMENTO PARA DOSAGEM DE PASTAS PARA

ARGAMASSA AUTO-NIVELANTE

Dissertao apresentada como requisito parcial

a obteno de grau de Mestre em Engenharia

Civil, Programa de Ps-Graduao em

Construo Civil, setor de Tecnologia,

Universidade Federal do Paran.

Orientadora: Prof. Dr. Marienne do Rocio de Mello Maron da Costa

Co-Orientador: Prof. Dr. Vicente Coney Campiteli

CURITIBA

2009

FICHA CATALOGRFICA

Quando partes diferentes se

renem num todo nico e slido, o que

seria pedra, ferro e argila transforma-se

na escultura de um tempo... Matria se

junta a matria sob a liga tenaz do

homem e todo o conhecimento de sua

poca. Neste instante, o construtor de

SONHOS constri IDEAIS e de ideais o

mundo construdo!!!!"

Autor Desconhecido

Dedico esse trabalho aos meus Pais

Alceu e Eliane, aos meus Irmos

Elizangela e Juninho e ao meu grande

amor Bruno pelo seu Carinho, Dedicao

e Compreenso.

AAGGRRAADDEECCIIMMEENNTTOOSS

Agradeo primeiramente a Deus, por me oferecer sade, persistncia e

serenidade no desenvolvimento desse trabalho e tambm pela proteo divina em

todos os dias da minha vida.

A minha orientadora Dr. Marienne do Rocio de Mello Maron da Costa que

aceitou o desafio da argamassa auto-nivelante j no final da empreitada, porm

sempre mostrando uma competncia e dedicao que poucos possuem. Prof. esse

trabalho estaria longe de ser concludo sem sua contribuio to valiosa, obrigada

por tudo.

Ao meu co-orientador o Prof. Dr. Vicente Coney Campiteli, que tambm

contribuiu de forma significativa ao longo desses dois anos de mestrado, sempre

mostrando amor daquilo que faz. Melhora logo e continua passando esse sbio

conhecimento a ns alunos! Obrigada.

Aos professores Jos Marques Filho, Mauro Lacerda Santos Filho, Adriana de

Paula Lacerda Santos, Kleber Franke Portella e Fernando Crema, Marienne Costa

que ministraram disciplinas de grande importncia para o desenvolvimento este

trabalho.

Ao pessoal do LAME, Betina, Jeferson, Amanda, Marcelo, Aline, Luiz

Fabiano, Cris e demais colegas por ter me recebido de portas abertas para que

meus ensaios fossem desenvolvidos.

Ao pessoal do LACTEC, Alessandra, Douglas, Leandro, Joo Henrique,

tambm por ter me auxiliado na execuo dos ensaios de reologia e caracterizao

dos aditivos, sempre prontos para auxiliar.

Ao pessoal do LAMIR, J. Manoel, Elisiane, Rodrigo, Evelise, que me ajudaram

na execuo dos ensaios de caracterizao do cimento, slica ativa e agregados.

Obrigada pela fora e carinho com que me receberam!

Ao Alecio, bolsista e estagirio que me ajudou na execuo dos ensaios com

o viscosmetro, acompanhou minha trajetria dentro dos laboratrios, dividia sempre

alguns materiais de ensaios comigo, inclusive a prof. em dias muito corridos... Acho

que ganhei um grande parceiro de laboratrio. Valeu rapaz !

A secretria do PPGCC, Ziza, pelo carinho, pacincia e incentivo mostrando-

se sempre pronta para ajudar.

Aos amigos Louise, Carolina Toledo, Carolina Riedel e Polan ) por estarem de

uma certa forma sempre por perto. A vida bem mais feliz com vocs por perto!

Aos colegas de mestrado que foram chegando de mansinho e conquistando

lugares especiais na minha vida, Leticia, Marcia, Sheila, Clara, Csar Daher, Kironi,

Ariovaldo, Luiz, Cris, Rafael, Valmir... e a todos os colegas que de certa forma

estiveram juntos nesses dois anos de estudos... Valeu pessoal!!

Agradeo aos profissionais do SENAI, prof. Marcos Dallarme, Rodrigo, prof.

Jan, prof. David, por terem me acolhido nesse perodo de estudos, conciliando meus

horrios de aula e aos meus queridos alunos por terem sido um grande incentivo na

aquisio dos novos conhecimentos.

A LLMarques, Luiz Geraldo, Lcia e Valria excelentes profissionais e que

tambm me ajudaram em vrias ocasies para que eu conseguisse concluir o

mestrado. Muito Obrigada!

A HOBIMIX, Fernando, Ricardo, Srgio e a todo o pessoal que me recebeu

em Unio da Vitria, por me apresentarem esse novo desafio, oferecendo sempre

todo o apoio quanto a duvidas tcnicas, materiais e equipamentos. Meu grande

respeito e admirao pelo trabalho de vocs! Obrigada pela confiana.

A todo o pessoal da VLB Engenharia, por me auxiliar, em vrios assuntos no

decorrer desse trabalho. Obrigada!

A minha irm caula Elizangela, por ser minha seguidora, protetora,

companheira, cmplice e eterna amiga, mostrando sempre o lado bom de tudo e

como ser alegre em todos os momentos da vida.

Aos meus pais Alceu e Eliane que me ensinaram no s as primeiras

palavras, os primeiros passos, mas tambm as lies de amor, carter, dignidade e

persistncia. Obrigada por muitas vezes abrirem mo dos seus sonhos pelos meus.

Amo vocs.

Ao Bruno, grande amor da minha vida, por deixar meus dias mais alegres,

fazer companhia nas minhas solitrias noites de estudo, sofrer comigo nos

momentos difceis, rir comigo nas conquistas, mostrar o amor, carinho, apoio,

proteo e incentivo no desenvolvimento desse trabalho. Amo voc!

No existe uma frmula para o sucesso. Mas, para o fracasso, h uma infalvel:

tentar agradar a todo mundo". (Herbert Swope)

SSUUMMRRIIOO

LISTA DE ILUSTRAES ___________________________________________ 12LISTA DE TABELAS________________________________________________ 15LISTA DE ABREVIATRAS E SMBOLOS ______________________________ 16RESUMO _________________________________________________________ 17ABSTRACT _______________________________________________________ 181. CAPTULO 1 INTRODUO _____________________________________ 191.1. CONSIDERAES INICIAIS ________________________________________ 191.1.1. APLICAO DA ARGAMASSA AUTO-NIVELANTE_______________________ 211.2. HIPTESES ___________________________________________________ 231.3. OBJETIVOS ___________________________________________________ 231.4. JUSTIFICATIVAS ________________________________________________ 231.4.1. JUSTIFICATIVA TECNOLGICA ____________________________________ 241.4.2. JUSTIFICATIVA ECONMICA______________________________________ 251.4.3. JUSTIFICATIVA AMBIENTAL ______________________________________ 291.5. LIMITAES DA PESQUISA ________________________________________ 311.6. ESTRUTURA DA DISSERTAO _____________________________________ 322. CAPTULO 2 ARGAMASSA AUTO-NIVELANTE_____________________ 332.1. DEFINIO____________________________________________________ 332.2. MATERIAIS EMPREGADOS PARA O ESTUDO DA PASTA VISANDO A ARGAMASSA AUTO-NIVELANTE ___________________________________________________ 362.2.1. SELEO DOS MATERIAIS _______________________________________ 362.2.1.1. Cimento Portland ___________________________________________ 37

2.2.1.2. Aditivo Qumico ____________________________________________ 37

2.2.1.3. Aditivo Superplastificante (SP)_________________________________ 38

2.2.1.4. Aditivo Modificador de Viscosidade (VMA) _______________________ 42

2.2.1.5. Adies Minerais ___________________________________________ 44

2.3. PROPRIEDADES DA PASTA NO ESTADO FRESCO________________________ 472.4. ENSAIOS PARA CARACTERIZAO DA PASTA AUTO-NIVELANTE ____________ 482.4.1. ENSAIOS COM CILINDRO ESPANHOL _______________________________ 492.4.2. ENSAIO COM O VISCOSMETRO ___________________________________ 533. CAPTULO 3 CONCEITOS BSICOS DA REOLOGIA ________________ 55

3.1. CONCEITOS DA REOLOGIA ________________________________________ 553.2. PARMETROS REOLGICOS_______________________________________ 573.2.1. TENSO DE CISALHAMENTO _____________________________________ 573.2.2. DEFORMAO _______________________________________________ 583.2.3. VISCOSIDADE ________________________________________________ 583.3. CLASSIFICAO DO COMPORTAMENTO REOLGICO _____________________ 603.4. IMPORTNCIA DA REOLOGIA NAS ARGAMASSAS AUTO-NIVELANTE__________ 633.5. FATORES QUE INFLUENCIAM O COMPORTAMENTO REOLGICO _____________ 644. CAPTULO 4 PROGRAMA EXPERIMENTAL _______________________ 674.1. CARACTERIZAO DOS MATERIAIS _________________________________ 684.1.1. CIMENTO ___________________________________________________ 694.1.2. SLICA ATIVA ________________________________________________ 714.1.3. ADITIVOS ___________________________________________________ 724.1.3.1. Espectroscopia de Infravermelho_______________________________ 72

4.2. CARACTERIZAO DA PASTA PARA ARGAMASSA AUTO-NIVELANTE_______ 754.2.1. PROCEDIMENTO DE MISTURA ____________________________________ 764.2.2. PROCEDIMENTOS DE EXECUO DO ENSAIO COM O CILINDRO ESPANHOL ____ 774.2.3. ETAPA I: ENSAIOS PRELIMINARES COM A PASTA AUTO-NIVELANTE ________ 814.2.3.1. Parmetro Fixo_____________________________________________ 81

4.2.3.2. Variveis Independentes ou de Controle _________________________ 82

4.2.3.3. Variveis Dependentes ou de Resposta _________________________ 83

4.2.3.4. Entrada de Dados __________________________________________ 83

4.2.4. ETAPA II: ENSAIOS COM A PASTA AUTO-NIVELANTE PROPRIAMENTE DITA____ 854.2.4.1. Parmetro Fixo_____________________________________________ 85

4.2.4.2. Variveis Independentes ou de Controle _________________________ 85

4.2.4.3. Variveis Dependentes ou de Resposta _________________________ 86

4.2.4.4. Entrada de Dados __________________________________________ 86

4.2.5. ETAPA III - ENSAIOS COM O VISCOSMETRO __________________________ 884.2.5.1. Parmetros Fixos ___________________________________________ 90

4.2.5.2. Variveis Independentes ou de Controle _________________________ 90

4.2.5.3. Variveis Dependentes ou de Resposta _________________________ 90

4.2.5.4. Entrada de Dados __________________________________________ 91

5. CAPTULO 5 APRESENTAO DE ANLISE E RESULTADOS________ 925.1. ETAPA I: ENSAIOS PRELIMINARES PARA ANLISE DA PASTA ______________ 925.1.1. COMPORTAMENTO DA MISTURA COM ADITIVO SP 0,5% _________________ 935.1.2. COMPORTAMENTO DA MISTURA COM ADITIVO SP = 0,8%________________ 96

5.2. ETAPA II: ANLISE DO COMPORTAMENTO DA PASTA ____________________ 985.2.1. INFLUNCIA DO TEOR DE ADITIVO PROMOTOR DE VISCOSIDADE (VMA) ____ 1015.2.2. INFLUNCIA DO TEOR DE SLICA ATIVA (SA) ________________________ 1055.2.3. INFLUNCIA DA FORMULAO DA MISTURA NA PASTA IDEAL PARA ARGAMASSA AUTO-NIVELANTE ________________________________________ 1085.3. ETAPA III: ENSAIOS COM O VISCOSMETRO___________________________ 1106. CAPTULO 6 CONSIDERAES FINAIS _________________________ 1166.1. SUGESTES PARA TRABALHOS FUTUROS ___________________________ 118ANEXO 1 RESULTADOS DOS ENSAIOS PRELIMINARES COM O CILINDRO ESPANHOL______________________________________________________ 119ANEXO 2 RESULTADOS DOS ENSAIOS COM O CILINDRO ESPANHOL __ 120ANEXO 3 RESULTADOS DOS ENSAIOS COM VISCOSMETRO _________ 123ANEXO 4 RESULTADOS DOS ENSAIOS COM VISCOSMETRO _________ 126ANEXO 5 RESULTADOS DOS ENSAIOS COM VISCOSMETRO _________ 129REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS ___________________________________ 133

LLIISSTTAA DDEE IILLUUSSTTRRAAEESS

FIGURA 1.1 - Formulao trazida pela empresa HOBIMIX da cidade de Valncia ES ........................................................................... 20

FIGURA 1.2 - Execuo do contrapiso com argamassa auto-nivelante ..... 20 FIGURA 1.3 - Corte de um elemento do subsistema de vedao horizontal

piso ..................................................................................... 22 FIGURA 1.4 - Mtodo Tradicional: Cama de Areia + Argamassa ............... 26 FIGURA 1.5 - Mtodo Tradicional: Cama de Areia + Argamassa +

Argamassa Cola .................................................................... 26 FIGURA 1.6 - Mtodo Tradicional: Argamassa+ Isolamento Trmico ......... 27 FIGURA 1.7 - Mtodo Auto-Nivelante .......................................................... 27 FIGURA 1.8 - Grfico comparativo de custos .............................................. 28 FIGURA 2.1 - Alta fluidez da argamassa auto-nivelante ............................. 34 FIGURA 2.2 - Microestrutura da pasta auto-nivelante ................................. 35 FIGURA 2.3 - Monmero de um policarboxilato ......................................... 40 FIGURA 2.4 - Ao das molculas do aditivo superplastificante SP nas

partculas do cimento ............................................................ 40 FIGURA 2.5 - Floculao entre as partculas do cimento, devido as foras

de Van der Waals (a); Defloculao das partculas do cimento, devida a ao das molculas de aditivo adsorvidas (b) .......................................................................................... 41

FIGURA 2.6 - Ao do aditivo VMA na mistura ........................................... 43 FIGURA 2.7 - Micrografia da Slica Ativa ..................................................... 46 FIGURA 2.8 - Dimenses do Cilindro Espanhol .......................................... 50 FIGURA 2.9 - Diagrama esquemtico do Cilindro Espanhol reproduzido

no Brasil ................................................................................. 51 FIGURA 2.10 - Cilindro Espanhol utilizado nos ensaios com a pasta.

Demonstrao do equipamento (a); A pasta escoando do copo do cilindro espanhol (b) ................................................ 52

FIGURA 2.11 - Modelos de remetros. (a) Remetro BML baseado nos conceito cilindros coaxiais; (b) Remetro BTRHEOM baseado nos conceitos placa/placa ....................................... 53

FIGURA 2.12 - Ensaios com o viscosmetro para a anlise da reologia da pasta. (a) Equipamento utilizado nos ensaios; (b) Componentes do equipamento ............................................. 54

FIGURA 3.1 - Representao esquemtica para definio de viscosidade segundo modelo de Newton .................................................. 59

FIGURA 3.2 - Classificao dos fludos segundo seu comportamento reolgico ................................................................................ 60

LISTA DE ILUSTRAES

FIGURA 3.3 - Comportamento bsico de fluxo Newtonianos e no Newtonianos ......................................................................... 62

FIGURA 3.4 - Reproduo esquemtica indicando o efeito da perturbao causada pela presena de partculas esfricas sobre as linhas de fluxo de um fluxo submetido ao cisalhamento: (a) linhas de fluxo sem perturbao, (b) perturbao causada por uma partcula com pequeno dimetro, (c) perturbao causada por uma partcula com grande dimetro, (d) perturbao causada por um aglomerado de partculas ....... 65

FIGURA 3.5 - Efeito do formato das partculas na viscosidade da mistura . 66 FIGURA 4.1 - Esquema da metodologia empregada na pesquisa .............. 68 FIGURA 4.2 - Equipamento CILAS 1064 Granulometria a Laser ............ 70 FIGURA 4.3 - Curva granulomtrica do cimento CP V ARI RS ................... 70 FIGURA 4.4 - Curva granulomtrica da slica ativa ..................................... 72 FIGURA 4.5 - Resultado do Infravermelho para aditivo promotor de

viscosidade ............................................................................ 74 FIGURA 4.6 - Resultado do Infravermelho para aditivo superplastificante. 74 FIGURA 4.7 - Etapas do estudo de formulaes da pasta .......................... 76 FIGURA 4.8 - Procedimento de mistura para a pasta de cimento ............... 77 FIGURA 4.9 - Equipamento utilizado na mistura da pastas ......................... 78 FIGURA 4.10 - Ensaio com cilindro espanhol. (a) Nomenclatura dos

componentes do cilindro espanhol; (b) Escoamento da pasta atravs do orifcio do copo; (c) Determinao da abertura da pasta com base na mdia de dois dimetros (Dimetro 1 e Dimetro 2) ..................................................... 79

FIGURA 4.11 - Anlise visual da borda da pasta escoada. (a) Pasta com borda desuniforme, (b) Pasta com borda uniforme ............... 80

FIGURA 4.12 - Anlise visual da seqncia da pasta escoada. (a) Pasta sem tendncia segregao, (b) Pasta com tendncia segregao ............................................................................ 80

FIGURA 4.13 - Programao de ensaios com o viscosmetro ...................... 88 FIGURA 4.14 - Ensaios com o viscosmetro para a anlise da reologia da

pasta. (a) Equipamento utilizado nos ensaios; (b) Colocao da pasta na base do viscosmetro; (c) Incio do ensaio; (c) Componentes do equipamento ........................... 89

FIGURA 5.1 - Visualizao das pastas nos ensaios preliminares com o cilindro espanhol. Formulao 1 (a); formulao 5 (b); formulao 8 (c) .................................................................... 95

FIGURA 5.2 - Visualizao das pastas nos ensaios preliminares com o cilindro espanhol. Formulao 10 (a); formulao 14 (b) ..... 97

FIGURA 5.3 - Grfico comparativo entre os trs teores de SP para relao a/ms 0,95 que relaciona espalhamento versus teor de aditivo VMA ........................................................................... 98

FIGURA 5.4 - Grfico comparativo entre os trs teores de SP para relao a/ms 0,67 que relaciona espalhamento versus teor de aditivo VMA ........................................................................... 98

FIGURA 5.5 - Grfico referente ao espalhamento versus VMA. Relao a/ms 0,70 (a); Relao a/ms 0,75 (b); Relao a/ms 0,80 (c); Relao a/ms 0,85 (d) ..................................................... 102

FIGURA 5.6 - Visualizao das pastas aps o escoamento com VMA 0,9%. Formulao 41 (a); formulao 44 (b); formulao 49 (c) .......................................................................................... 104

FIGURA 5.7 - Relao verificada entre o espalhamento versus a/ms. Slica ativa 5% (a); slica ativa 6% (b); slica ativa 7% (c); slica ativa 8% (d) .................................................................. 106

FIGURA 5.8 - Impacto do comportamento das pastas com o aumento da relao a/ms. Formulao 55 (a); formulao 51 (b); formulao 47 (c); formulao 43 (d) .................................... 107

FIGURA 5.9 - Grfico referente aos resultado do viscosmetro quanto a viscosidade versus taxa de cisalhamento e tenso de cisalhamento versus taxa de cisalhamento para uma formulao de SA 5% e a/ms 0,8 .......................................... 111

FIGURA 5.10 - Grfico referente aos resultado do viscosmetro quanto a viscosidade versus taxa de cisalhamento e tenso de cisalhamento versus taxa de cisalhamento. Formulao SA 5% e a/ms 0,75(a); formulao SA 6% e a/ms 0,80 (b);formulao SA 6% e a/ms 0,75 (c); formulao SA 7% e a/ms 0,80 (d); formulao SA 7% e a/ms 0,75 (e); formulao SA 8% e a/ms 0,80 (f); formulao SA 8% e a/ms 0,75 (g) ......................................................................... 114

LLIISSTTAA DDEE TTAABBEELLAASS

TABELA 1.1 - Comparativo de custos ........................................................ 28 TABELA 4.1 - Composio qumica do cimento CPV- ARI-RS da

VOTORAN ........................................................................... 69 TABELA 4.2 - Composio fsica do cimento CPV-ARI-RS da VOTORAN 69 TABELA 4.3 - Composio qumica da slica ativa SILMIX da Camargo

Corra Cimentos S/A .......................................................... 71 TABELA 4.4 - Caracterizao dos aditivos SP e VMA .............................. 75 TABELA 4.5 - Resumo das variveis independentes utilizadas na etapa I 83 TABELA 4.6 - Dados de entrada para a etapa I ......................................... 84 TABELA 4.7 - Resumo das variveis independentes utilizadas na etapa

II .......................................................................................... 86 TABELA 4.8 - Dados de entrada utilizados para a etapa II ....................... 87 TABELA 4.9 - Resumo das variveis independentes utilizadas no ensaio

do viscosmetro ................................................................... 91 TABELA 5.1 - Resultados numricos e anlise visual para 0,5% de

aditivo SP ............................................................................ 94 TABELA 5.2 - Resultados numricos e anlise visual para 0,8% do

aditivo SP ............................................................................ 96 TABELA 5.3 - Resultados do espalhamento e da anlise visual das

pastas formuladas na etapa II da pesquisa ......................... 100 TABELA 5.4 - Resultados do espalhamento e da anlise visual das

pastas formuladas na etapa II da pesquisa ......................... 109

LISTA DE TABELAS

LLIISSTTAA DDEE AABBRREEVVIIAATTUURRAASS EE SSMMBBOOLLOOSS

AAN Argamassa auto-nivelante

CAA Concreto auto-adensvel

EFNARC European Federation of National Trade Associations Representing

Producers and Institute Applicators of Specialist Building Product

AS Slica Ativa

SP Superplastificante

VMA Modificador de Viscosidade

Tenso de cisalhamento

Taxa de cisalhamento

Viscosidade

U Borda Uniforme

D Borda Desuniforme

SS Sem segregao

CS Com segregao

D Dimetro

a/c Relao gua/cimento

a/ms Relao gua/materiais secos

LISTA DE ABREVIATRAS E SMBOLOS

RREESSUUMMOO

MARTINS, E. J. Procedimentos para a formulao de pastas para argamassa auto-nivelante. 2009. Dissertao (Mestrado em Engenharia Civil) Programa de Ps-Graduao em Construo Civil, UFPR, Curitiba.

A argamassa auto-nivelante um material pouco conhecido no Brasil, sua

principal meta preencher espaos vazios e se auto-adensar apenas sob o efeito da gravidade e de sua prpria capacidade de fluxo, sem segregao e com nivelamento. O presente trabalho prope procedimentos de dosagem de pastas cimentcias auto-nivelante, que futuramente serviro de base para estudos com a argamassa auto-nivelante. A aplicao dessa argamassa voltada ao contrapiso, que geralmente no apresenta uma qualidade esperada.

Os ensaios realizados com a pasta no puderam ser os mesmos realizados para pastas convencionais, j que a alta fluidez do material no permite a utilizao de equipamentos convencionais, por isso foi utilizado nessa pesquisa um equipamento novo vindo da Europa chamado de Cilindro Espanhol que foi adaptado para a realizao dos ensaios com pastas para argamassa auto-nivelante. J a anlise reolgica dessa pasta foi caracterizada pelo viscosmetro, que analisou a viscosidade de algumas formulaes, resultando em curvas de viscosidade e tenso de cisalhamento.

Os materiais utilizados nos ensaios da pasta foram o cimento CP-V ARI RS, adio de slica ativa, aditivo superplastificante (SP) e aditivo promotor de viscosidade (VMA). O programa experimental foi desenvolvido a partir de um estudo procedente da cidade de Valncia (ES), onde a argamassa auto-nivelante j comercializada e os procedimentos de dosagens e ensaios com esse novo material j so conhecidos. Com alguns parmetros fornecidos a partir desses estudos em Valncia, pde ser desenvolvido um procedimento para dosagem de pastas cimentcia para a utilizao em argamassa auto-nivelante. As pastas foram avaliadas no estado fresco por esse novo procedimento e selecionadas as formulaes que resultaram simultaneamente em maior fluidez e resistncia segregao.

Foi observado que o procedimento utilizado na composio das pastas foi satisfatrio, j que as formulaes empregadas mostraram eficcia e com comportamento coerente entre os constituintes da mistura. O Cilindro Espanhol mostrou-se uma ferramenta adequada na confeco das pastas para argamassas auto-nivelante e contribuiu para diferenciar o comportamento das pastas com diferentes formulaes.

Palavras-chave: Argamassa auto-nivelante, pasta cimentcia, reologia.

RESUMO

AABBSSTTRRAACCTT

MARTINS, E. J. Procedure for pastes formularization for self-leveling mortars. 2009. M. Sc. Dissertation (Civil Engineering Masters) Civil Construction Post-Graduation Program, UFPR, Curitiba, Brazil.

The self-leveling mortar is still a little-know material in Brazil and its proposal is to fill gaps and to get self-compacted only considering the effect of gravity and its own flow capability, with no segregation and with satisfactory leveling. The present work considers a study on procedures and formularizations regarding cimenticious paste that will be destined to self-leveling paste used on concrete screeded floors.

The performed laboratory assays with the paste could not be the same as the one performed to regular pastes, once the high fluidity of this material does not allow the use of conventional equipment. Thus, a new European equipment called Spanish Cilinder was adopted to be used on the paste for self-leveling mortars assays. The rheological analysis of the paste was characterized by the viscosimeter, which resulted on viscosity curves and shear stresses.

The materials used on the paste laboratory assay were CP-V ARI RS cement, active silica addition, superplasticizer additive (SP) and viscosity modifier additive (VMA). The experimental program was developed from a study made at the city of Valencia, Spanish, where the self-leveling mortar is already commercialized and the knowledge regarding its procedures and assays is already dominated. Considering some parameters taken from this study, a procedure for cimenticious pastes formularization for self-leveling mortars could be developed. The pastes were evaluated still fresh considering this new procedure and the formularization which resulted simultaneously on higher fluidity and segregation resistance were selected.

It could be observed that the procedure used at the pastes composition was satisfactory, once the applied formularization showed effectiveness and coherence of behavior between the constituents of the mixture. The Spanish Cilinder was considered as being an adequate tool for the production process of pastes for self-leveling mortars and contributed to distinguish behaviors of paste with different formularizations.

Keywords: Self-leveling mortar, cimenticious paste, rheolog

ABSTRACT

19

CAPTULO 1

INTRODUO

11..11.. CCOONNSSIIDDEERRAAEESS IINNIICCIIAAIISS

A argamassa auto-nivelante, tambm conhecida como auto-adensvel, ou

at mesmo auto-escoante, um material relativamente novo no Brasil, e que

comeou a ser estudada por empresas de construo civil e pesquisadores no incio

de 2008. Na Europa esse material j foi patenteado por uma empresa potiguar de

investimentos imobilirios, que em parcerias com construtoras locais j est

empregando o produto em vrios empreendimentos.

A principal caracterstica da argamassa auto-nivelante possuir uma

elevada fluidez, em comparao as argamassas convencionais. A aplicao desse

novo tipo de material executada com a ajuda de uma mangueira que espalha a

argamassa em formas, moldes ou em lonas plsticas, sem a necessidade de uma

energia de espalhamento. Outras questes relevantes com relao a aplicao da

argamassa auto-nivelante, so: a diminuio de mo de obra e do tempo para a

aplicao dessa argamassa, j que ela praticamente espalha-se em decorrncia de

seu peso prprio.

Estudos realizados na cidade de Valncia na Espanha serviram como

modelo para o incio das pesquisas com argamassas auto-nivelantes. A empresa

brasileira HOBIMIX visitou as instalaes de empresas na Espanha e trouxe

modelos de formulaes e equipamentos utilizados naquela regio para o

desenvolvimento de argamassa auto-nivelante com os materiais especficos

existentes no Brasil.

A Figura 1.1 mostra uma das dosagens trazidas da Espanha na forma de

rascunho e afirma a importncia do conhecimento dos materiais empregados para

se chegar a um mesmo objetivo, nesse caso a argamassa auto-nivelante. A

1. CAPTULO 1 INTRODUO

20

diferena desses tipos de materiais empregados na Europa e os existentes no Brasil

foi o grande desafio desse estudo e motivao para o incio dessa pesquisa.

Figura 1.1 Formulao trazida pela empresa HOBIMIX da cidade de Valncia ES

Fonte: HOBIMIX (2008)

J Figura 1.2 mostra a argamassa auto-nivelante sendo aplicado no

contrapiso de uma edificao na cidade de Valncia-ES. Essas imagens foram

cedidas pela empresa HOBIMIX em uma das visitas feitas empresas que j

utilizam a argamassa auto-nivelante em suas construes.

Figura 1.2 Execuo do contrapiso com argamassa auto-nivelante

Fonte: HOBIMIX (2008)

21

A proposta da argamassa auto-nivelante de permitir uma moldagem

adequada, isenta de defeitos oriundos da falha de aplicao ou de tcnica

inadequada de moldagem, sem uma grande exigncia na qualificao do operrio.

Com relao aos materiais, a argamassa auto-nivelante no requer nenhum

tipo de material especial, porm, os materiais devem possuir caractersticas

especficas e teores na mistura que proporcionem a fluidez adequada sem haver

segregao da mesma. J os equipamentos e procedimentos de dosagens ainda

no foram normatizados, por esse motivo exigem estudos mais detalhados.

Por se tratar de um tema ainda pouco conhecido nas reas tcnica e

acadmica, esse trabalho visa auxiliar no avano dos estudos com argamassa auto-

nivelante, atravs de proposio de procedimentos para a formulao de pastas

para o desenvolvimento desta argamassa.

O estudo com a argamassa no o escopo deste trabalho, j que para esse

estudo necessitaria de um tempo maior de pesquisa, o estudo preliminar com o

procedimento de dosagem de pastas para a argamassa auto-nivelante, j pode ser

considerada de grande importncia ao meio cientfico.

1.1.1. Aplicao da Argamassa Auto-Nivelante

A construo civil um setor que abrange diversas atividades podendo ser

exemplificado pela execuo de projetos at as tarefas rotineiras do canteiro de

obras (execuo de estruturas, alvenaria, revestimentos, etc.). Porm no so todas

as atividades executadas que recebem ateno merecida em sua execuo e esse

o caso do subsistema piso onde est incluso o contrapiso.

Encarada como uma atividade secundria, no contemplada com um

projeto especfico, sendo executada por operrios que na maioria das vezes no

possuem conhecimento tcnico suficiente para analisar as variveis que influenciam

diretamente no processo de produo e execuo do contrapiso (BARROS e

SABBATINI, 1991).

Segundo BARROS e SABBATINI (1991), os resultados que se obtm a partir

de procedimentos sem um mtodo padronizado e adequado, causam grandes

problemas como:

22

Custo elevado pela m escolha no tipo de material utilizado e

formulaes adequadas;

Espessuras variveis do contrapiso;

Falta de qualidade no produto final;

Falta de padronizao na confeco do contrapiso.

A Figura 1.3 detalha o subsistema piso, demonstrando todas as camadas

que o constitui. O contrapiso uma dessas camadas que ter a finalidade de

regularizar a base para a fixao do revestimento (nivelamento), vedao,

estanqueidade, isolamento termo-acstico, permite embutimento de instalaes,

entre outras. Por esse motivo a execuo do contrapiso deveria ser cuidadosamente

planejada, j que essa camada servir de base para os acabamentos finais nas

edificaes.

A argamassa auto-nivelante contribui na execuo do contrapiso por

ser um material com caractersticas especficas que garante a total horizontalidade

do contrapiso.

Figura 1.3 - Corte de um elemento do subsistema de vedao horizontal - piso Fonte: BARROS e SABBATINI (1991)

23

11..22.. HHIIPPTTEESSEESS

Esse trabalho visa responder a seguinte questo: O procedimento adotado

para a anlise da pasta auto-nivelante, com os materiais especficos, apropriado

para o incio dos estudos com a argamassa auto-nivelante?

O equipamento utilizado para testar a pasta auto-nivelante adequado e

eficiente na anlise de suas caractersticas no estado fresco?

Parte-se da hiptese de que aps uma formulao adequada de

constituintes, ensaiada em um equipamento prprio de caracterizao de materiais

auto-adensveis, seja possvel obter a pasta auto-nivelante que servir de base para

os estudos posteriores com a argamassa auto-nivelante.

11..33.. OOBBJJEETTIIVVOOSS

O presente trabalho tem como objetivo definir um procedimento de dosagem

de pastas para argamassa auto-nivelante, no que diz respeito indicaes dos tipos

e quantidades dos constituintes da mistura a partir de avaliaes laboratoriais de

desempenho no estado fresco.

A anlise da eficincia de outro tipo de equipamento tambm ser avaliada,

j que a argamassa auto-nivelante apresenta uma consistncia bastante fluida no

estado fresco. Os mtodos tradicionais para medir tais propriedades (Cone de

Abrams, Squeeze Flow, Mesa de Consistncia, Dropping Ball, etc.) no so

indicados trata-se da pasta e argamassa auto-nivelante obrigando a substituio

desses ensaios por outros ajustados pasta auto-nivelante.

11..44.. JJUUSSTTIIFFIICCAATTIIVVAASS

A argamassa auto-nivelante representa uma evoluo dentro do universo

das argamassas, capaz de proporcionar construo civil benefcios tecnolgicos,

econmicos e ambientais. Esses benefcios sero justificados nos itens a seguir.

24

1.4.1. Justificativa Tecnolgica

A argamassa auto-nivelante que foi introduzida na dcada de 80 na Europa,

e ainda pouco difundida no Brasil, vem sendo motivo de estudos e pesquisas com

relao ao seu comportamento, conceito, materiais, propriedades entre outros.

Segundo NAKAKURA (1997) o estudo das argamassas em geral vem

crescendo consideravelmente de uns anos para c, sendo que j existem estudos

realizados junto ao Sindicato Nacional dos Produtos base de cimento

(SINAPROCIM, 2001), que constatou a diviso das indstrias de argamassas em

dois seguimentos. O primeiro seguimento refere-se a indstrias de pequeno a mdio

porte produzindo argamassas colantes e argamassas de rejuntamento. J o

segundo seguimento refere-se s argamassas de assentamento, revestimento e

contrapiso.

Uma das principais vantagens que a argamassa auto-nivelante apresenta

a capacidade de se mover no interior de frmas, ou em uma determinada rea por

ao do seu peso prprio, ou seja, sem a necessidade de aplicao de foras

externas para o seu adensamento. Em conseqncia disso, o preenchimento de

todos os espaos so executados de modo uniforme, fazendo com que a estrutura

apresente-se com um grau de homogeneidade bastante alta, conseqentemente

sem segregao e/ou exsudao.

Segundo NAKAKURA (1997) e TUTIKIAN et. al. (2008), abaixo esto

relacionadas outras vantagens da argamassa auto-nivelante:

A espessura do piso/contrapiso pode ser reduzida a apenas 5,0 mm a

10 mm, o que significa uma tima reduo no peso prprio e no

consumo de cimento.

A tendncia fissurao tambm reduzida praticamente a zero,

com o acrscimo de aditivos qumicos retentores de gua e fibras

orgnicas.

As ondulaes ficam restringidas apenas s que podem ocorrer na

superfcie de um lquido viscoso e, pela ao da gravidade sobre um

lquido a horizontalidade e a reduo significativa de patologias ficam

plenamente garantidas.

25

Na questo de produtividade a argamassa auto-nivelante tambm tm

vantagem sobre a argamassa convencional, j que o material

considerado fluido e sua aplicao consiste em literalmente

esguichar esse material sobre o substrato ou a lona plstica sem a

necessidade de desempenar e ainda garantindo a total

horizontalidade do contrapiso.

O tempo para a execuo do piso/contrapiso tambm tem uma

reduo significativa e pode decorrer a um ritmo de 50 a 100m2.h-1

por homem.

Torna o local de trabalho mais seguro, j que h uma diminuio

considervel no nmero de trabalhadores.

A cura da argamassa auto-nivelante extremamente rpida, causada

pelo tipo de cimento (CP V ARI-RS) e a combinao de aditivos e

adies, sendo que aps decorridos 2 a 3 horas da sua aplicao j

possvel pisar em sua superfcie.

A textura tambm extremamente fina, j que a argamassa auto-

nivelante contm uma grande quantidade de agregados com

dimenses mxima caracterstica inferior a 0,60mm, inserida numa

matriz rica em cimento, dispensando at alguns tipos de selantes

adicionais.

Existe um elevado ganho ecolgico, j que se utilizam alguns tipos de

resduos industriais em sua composio como as adies: slica ativa,

cinza volante, escria de alto forno, cinza de casca de arroz, entre

outras.

1.4.2. Justificativa Econmica

Segundo ORTEGA (2003), o estudo sobre a argamassa auto-nivelante teve

seu incio na dcada de 70, porm somente em 1999 algumas empresas

Espanholas comearam a testar materiais e mtodos para a confeco desse novo

material.

Aps a percepo sobre a inovao tecnolgica proposta pela argamassa auto-

nivelante comearam a serem desenvolvidos paralelamente aos estudos de

26

laboratrio, estudos econmicos e de mercado, que consistiam em algumas visitas

em obras para eleger os mtodos mais utilizados nas obras chamados de Mtodos

Tradicionais, demonstrados nas Figuras 1.4, 1.5 e 1.6 para que se conseguisse um

comparativo ao novo Mtodo Auto-Nivelante, demonstrado pela Figura 1.7

(ORTEGA, 2003).

Figura 1.4 Mtodo Tradicional: Cama de Areia + Argamassa

Fonte: ORTEGA (2003)

Figura 1.5 Mtodo Tradicional: Cama de Areia + Argamassa + Argamassa Cola

Fonte: ORTEGA (2003)

Argamassa

Cama de areia

Argamassa Cola

Forma

Forma Cama de areia

Argamassa

27

Figura 1.6 Mtodo Tradicional: Argamassa+ Isolamento Trmico

Fonte: ORTEGA (2003)

Figura 1.7 Mtodo Auto-Nivelante

Fonte: ORTEGA (2003)

A Figura 1.4 refere-se ao mtodo tradicional mais simples quando se

utiliza somente a argamassa no subsistema piso, j a Figura 1.5 mostra a utilizao

da argamassa para um8a provvel colocao de cermica, e por fim a Figura 1.6

refere-se a utilizao de um revestimento de madeira sobre a argamassa em

questo. Esses mtodos foram selecionados para que se fizesse uma mdia dos

dados obtidos, fazendo com que a estatstica da anlise econmica fosse a mais

real possvel.

A partir da mdia dos resultados comparativos entre os trs mtodos

tradicionais, foi possvel a comparao entre o mtodo tradicional e o mtodo com a

argamassa auto-nivelante. Esses resultados podem ser visualizados na Tabela 1.1 e

na Figura 1.8.

Revestimento de madeira

Isolamento

Argamassa

Lona Plstica

Argamassa Cola

Argamassa

Forma

Forma

28

Tabela 1.1 Comparativo de custos

CUSTOS (R$/m) DESCRIO MDIA DOS

TRS MTODOS

AUTO-NIVELANTE

Mo de Obra 16,13 3,00 Argamassa 6,12 16,57

Argamassa Cola 0,39 1,16 Cama de Areia 0,74 0,48

Junta Perimetral 0,39 1,46 Gabaritos 1,78 0,53

Custos Indiretos 2,85 1,87 TOTAL 28,39 25,07

Fonte: ORTEGA (2003)

ORTEGA (2003) demonstra com esse estudo a eficincia da argamassa

auto-nivelante em relao a argamassas tradicionais com relao a custos,

indicando que o estudo com a argamassa auto-nivelante vivel.

A diminuio de imperfeies no piso, rapidez na execuo tambm so

fatores positivos na escolha por uma argamassa auto-nivelante e comprovados

nesse estudo de ORTEGA (2003).

Figura 1.8 Grfico comparativo de custos

Fonte: ORTEGA (2003)

29

1.4.3. Justificativa Ambiental

Segundo METHA (2008) a escolha de um material para a construo civil

deve atender ao qudruplo enfoque iniciadas pela letra E: Engenharia, Economia,

Energia e Ecologia.

A busca do processo produtivo sustentvel, que significa a preservao dos

recursos naturais e do meio ambiente, o gerenciamento da energia, do lixo e do

transporte, continua sendo uma preocupao no meio tcnico, visto que, esto

sendo muitos os investimentos em novas tecnologias para a reduo dos impactos

ambientais.

A fabricao do cimento responsvel pela maior parte da produo de

dixido de carbono ou gs carbnico (CO2) emitido na atmosfera, sendo que nos

ltimos 200 anos, a concentrao desse gs na atmosfera foi responsvel pelas

alteraes climticas como o aumento da temperatura mdia do ar e dos oceanos

que causaram degelo das calotas polares, elevao do nvel dos oceanos, entre

outros.

A relao que se estabelece na fabricao do cimento que a cada tonelada

de clnquer produzido, corresponde a aproximadamente uma tonelada de gs

carbnico emitido na atmosfera. A moagem do clnquer juntamente com as adies

minerais resulta em um produto composto com mistura homogeneizada do cimento

Portland. Ao se produzir em mdia 1,6 bilhes de toneladas/ano de cimento em todo

o planeta, 7% desse material so transformados em dixido de carbono que

lanado na atmosfera (HAWKEN, et. al, 1999).

Alm da produo do gs carbnico, nocivo ao meio ambiente, fatores como

a demanda de matrias-primas no renovveis como a argila e o calcrio, e a

energia para a produo e moagem do clnquer, tambm so fatores relevantes

quando se trata de impacto ambiental.

Uma das solues para a diminuio da produo de cimento o uso do

cimento composto com adies minerais como, por exemplo, cinzas volantes,

pozolanas naturais, slica ativa, cinzas de casca de arroz entre outros, sendo que o

uso dessas adies em argamassas e concretos tm se intensificado nas ultimas

dcadas.

30

A utilizao desses materiais alternativos em substituio ao cimento se

torna cada vez mais comum diante do custo de produo do cimento, j que o

emprego desses materiais combinados tambm auxilia na questo da durabilidade e

desempenho de argamassas e concretos (NEVILLE, 1997).

A crescente demanda pelo uso desses resduos e subprodutos torna os

estudos de suas aplicaes uma necessidade que contribui no s com o

surgimento de um benefcio ecolgico mais tambm econmico e social (TASHIMA

et. al, 2004).

Neste trabalho o estudo da formulao da pasta prev a substituio de uma

parcela do cimento pela slica ativa, pois alm de ser um subproduto da indstria

metalrgica de ligas de ferro-silcio metlico, tem caractersticas especficas para a

confeco da argamassa auto-nivelante, como por exemplo, suas partculas com

grande rea superficial e um aumento na durabilidade do subsistema contrapiso.

Outro benefcio da argamassa auto-nivelante com relao possibilidade de

reduo da espessura do contrapiso, conseqentemente reduo da quantidade de

pasta do sistema (economia de cimento), que passar de 8,0 mm a 15 mm

aproximadamente (Classe de Trnsito Leve), para 5,0 mm a 10 mm com os

benefcios da argamassa auto-nivelante.

Um comparativo pesquisado por BARROS (1991) demonstra uma grande

economia no consumo de cimento, somente com uma diminuio de 2,0 cm na

espessura de contrapiso. Essa pesquisa foi executada no universo da construo de

edifcios residenciais em So Paulo no ano de 1990 e demonstra um consumo de

cimento anual de aproximadamente 97.200 toneladas considerando uma espessura

mdia do contrapiso de 6,0cm (com trao em volume de cimento e areia de 1:3).

Com uma reduo de 2,0 cm na espessura do contrapiso e um consumo de cimento

de 25 kg/m a reduo do consumo de aglomerante caiu para 36.000 toneladas,

uma economia que significa a execuo da estrutura de concreto de

aproximadamente 72 edifcios de 15 pavimentos e 500m de laje cada um, ou ainda,

a execuo do contrapiso em mais de 6.000.000m.

31

11..55.. LLIIMMIITTAAEESS DDAA PPEESSQQUUIISSAA

As limitaes que ocorreram nessa pesquisa foram em virtude do tempo

restrito para a execuo da pesquisa que ao total de 24 meses e nenhum recurso

disponvel, sendo assim necessrio eleger alguns dos inmeros fatores que

influenciam na dosagem da pasta para argamassa auto-nivelante, dentre as quais:

tipo de cimento, que foi fixado (CP V ARI RS), relao a/ms, tipo e quantidade de

aditivos, teores de adies, entre outros.

O presente trabalho foi restringido da seguinte forma:

Utilizou-se o Cimento Portland de Alta Resistncia Inicial Resistente a

Sulfatos (CP V ARI RS), pelo fato de que este cimento especfico apresenta uma das

caractersticas que devem ser avaliadas na produo da argamassa auto-nivelante,

que a sua finura, pois quanto maior a superfcie especifica dos gros, menor a

tenso de escoamento e maior a viscosidade da mistura, justamente o que se

necessita para o material em questo.

Elegeram-se dois tipos de aditivos na produo de pastas para argamassas

auto-nivelante, sendo eles o superplastificante a base de policarboxilato e o

modificador de viscosidade. O superplastificante justificado pelo fato de permitir

que se alcance alta fluidez na mistura, enquanto que o aditivo modificador de

viscosidade oferece um aumento de coeso, prevenindo a exsudao e a

segregao.

Muitas poderiam ter sido as adies minerais utilizadas nessa pesquisa,

porm a eleita foi a slica ativa, utilizada em substituio ao cimento pelo fato de que

as partculas desse material apresentam uma grande rea especfica (partculas

finas), caracterstica essa muito importante quando trata-se da pasta auto-nivelante,

j que essa finura um dos fatores responsvel pela fluidez da mistura.

Devido a falta de laboratrio adequado execuo dos ensaios da pasta

auto-nivelante dessa pesquisa, no foi mensurado temperatura e umidade do

laboratrio onde foi realizado todos os ensaios.

32

11..66.. EESSTTRRUUTTUURRAA DDAA DDIISSSSEERRTTAAOO

O captulo 1 apresentar as consideraes iniciais do tema, seguido do

captulo 2 que detalha a reviso bibliogrfica referente ao tema argamassa auto-

nivelante, bem como suas definies, materiais empregados, propriedades

relevantes e ensaios de caracterizao da pasta auto-nivelante.

J o captulo 3 tambm se refere a uma reviso bibliogrfica, porm sob o

tema da reologia: conceitos, parmetros, classificao dos comportamentos

reolgicos, importncia da reologia nas argamassas auto-adensveis e os fatores

que influenciam o comportamento reolgico.

O captulo 4 detalha o programa experimental desenvolvido para essa

pesquisa onde mostra a descrio da metodologia desenvolvida em laboratrio,

caracterizao de todos os materiais e procedimentos utilizados e estudos

desenvolvidos para o novo equipamento chamado de Cilindro Espanhol, utilizado

nos ensaios de caracterizao da pasta auto-nivelante.

Captulo 5 descreve a apresentao dos resultados obtidos, buscando

determinar parmetros necessrios para o cumprimento dos objetivos definidos.

O captulo 6 traz as concluses obtidas no decorrer do trabalho, bem como

sugestes para trabalhos futuros.

Do texto constam ainda as referncias bibliogrficas e os anexos com dados

complementares da pesquisa experimental.

33

CAPTULO 2

ARGAMASSA AUTO-NIVELANTE

Neste captulo so abordados os principais aspectos da literatura sobre

conceitos relacionados argamassa auto-nivelante, incluindo definies, vantagens,

materiais constituintes, propriedades e ensaios.

A argamassa auto-nivelante proveniente da argamassa auto-adensvel,

com a diferena que a argamassa auto-nivelante obrigatoriamente deve ser

constituda de uma superfcie horizontalmente nivelada. Como a argamassa auto-

nivelante ainda um assunto pouco discutido entre estudiosos e pesquisadores da

rea, esse trabalho baseou-se em conceitos dos materiais auto-adensveis, j

conhecidos, para que posteriormente se iniciasse estudos do comportamento da

argamassa auto-nivelante propriamente dita.

A aplicao desse novo tipo de material, a princpio, est voltada a pisos e

contrapisos, j que esses sistemas ainda possuem certa carncia com relao

qualidade de execuo e escolha dos materiais apropriados.

22..11.. DDEEFFIINNIIOO

Entende-se por argamassa auto-nivelante uma argamassa capaz de

preencher os espaos vazios e se auto-adensar apenas sobre o efeito da gravidade

e de sua prpria capacidade de fluxo, sendo caracterizada pela grande capacidade

de fluir e se adensar, sem segregar. Essa capacidade obtida com o equilbrio entre

alta fluidez com grande mobilidade e moderada viscosidade e coeso entre as

partculas que constituem a mistura (Figura 2.1).

CAPTULO 2 ARGAMASSA AUTO-NIVELANTE

34

Figura 2.1 Alta fluidez da argamassa auto-nivelante

A argamassa auto-nivelante uma argamassa auto-adensvel, porm com

caractersticas especficas ao apresentar sua superfcie lisa e regular, aceitando um

desnvel de 1 mm a cada 4m de comprimento do elemento estrutural.

Sob o ponto de vista reolgico define-se argamassa auto-nivelante como

uma suspenso de partculas, ou seja, mistura do tipo slido/lquido na qual as

partculas se distribuem de forma relativa e uniforme atravs do meio lquido. A

argamassa auto-nivelante formada por agregado mido e pela pasta cimentcia.

Essa pasta cimentcia est representada na Figura 2.2, que demonstra sua

composio.

35

Figura 2.2 Microestrutura da pasta auto-nivelante

H uma influncia na concentrao de slidos sobre o desempenho

reolgico da argamassa e/ou pastas, pois se tratam de misturas granulares

suspensas em gua (COSTA, 2007). Essa aglomerao das partculas do cimento

ocorre antes da mistura com a gua, pelo fato de que o cimento j recebe influncias

da prpria umidade do ar, sendo que a adio de gua de amassamento e outros

aglomerantes tendem a formao de uma camada liquida na superfcie das

partculas. Com o acrscimo gradativo de gua na mistura, comea a aumenta o

nmero de partculas envolvidas por essa camada e somente quanto o teor de gua

for suficiente para recobrir a superfcie das partculas e preencher os espaos

vazios, o teor crtico de gua atingido. Somente com a ocorrncia desse fenmeno

que comea a ocorrer a reduo da viscosidade da suspenso (PILEGGI, 2001;

YOSHIOKA et. al. 2002 apud COSTA, 2007)

A fluidez apresentada pela argamassa auto-nivelante decorre pelo elevado

afastamento entre partculas maiores, diminuindo o contato entre elas. Esse

comportamento torna-se possvel com a utilizao de um elevado teor de finos que

utilizado na composio para conseguir tal efeito. Alguns problemas prticos podem

ocorrer devido a esse elevado teor de finos, e a elevada fluidez como, por exemplo,

a dificuldade de controlar o tempo de pega, a tendncia a segregao, controle de

retrao de secagem e a dificuldade da sada de gua (PILEGGI, 1996).

O procedimento de dosagem para a argamassa auto-nivelante ainda um

desafio na rea tcnica e acadmica, porm algumas exigncias propostas por

PILEGGI (1996) devem ser observadas.

36

1. Distribuio Granulomtrica: As argamassas no estado fresco so

suspenses reativas de partculas sendo que sua quantidade e tamanho

influenciam diretamente as propriedades reolgicas. A grande quantidade de

finos representada pelas partculas do cimento, adies (slica ativa, fler

calcrio etc.) e frao grada (agregados) deve ser analisada com cautela, j

que esse grupo de partculas tem comportamentos distintos e que afetam

diretamente as propriedades reolgicas das argamassas.

2. Utilizao de Agentes Dispersantes: Os dois grupos de partculas se

distinguem por foras de naturezas distintas, sendo elas: foras de superfcie,

que se aplicam s partculas pequenas (sub-micromtricas e/ou

micromtricas) com rea superficial especfica elevada, e foras mssicas,

que se aplicam a partculas gradas (milimtricas) com rea superficial

especfica pequena.

3. Condies de Mistura: A matriz composta de partculas finas, aglomerantes,

adies minerais, gua e aditivos, sendo ela de grande importncia, j que ela

influencia diretamente o fluxo da mistura. Matriz em excesso

conseqentemente ter uma viscosidade alta dificultando o fluxo da mistura,

j a matriz em quantidades menores alm de ser muito fluida, possibilitar o

choque entre agregados, com baixa tenso de escoamento, dificultando sua

utilizao, dependendo da sua finalidade.

22..22.. MMAATTEERRIIAAIISS EEMMPPRREEGGAADDOOSS PPAARRAA OO EESSTTUUDDOO DDAA PPAASSTTAA

VVIISSAANNDDOO AA AARRGGAAMMAASSSSAA AAUUTTOO--NNIIVVEELLAANNTTEE

2.2.1. Seleo dos Materiais

Neste item abordam-se as principais caractersticas que os materiais

constituintes da pasta auto-nivelante, visando futuros trabalhos sobre a argamassa

auto-nivelante, devem possuir para serem adequados na sua produo. Ainda que a

pasta auto-nivelante no requeira materiais especiais ou incomuns, esta exige o uso

de materiais com algumas propriedades especficas em certos aspectos e que se

no forem selecionadas criteriosamente podem ocasionar problemas ao produto final

(AITCIN, 2000).

37

2.2.1.1. Cimento Portland

O Cimento Portland definido como um material pulverulento, aglomerante

hidrulico, composto por silicatos de clcio e aluminatos de clcio que em contato

com a gua hidrata-se e depois de endurecido no se decompe, nem com nova

presena de gua (MEHTA e MONTEIRO, 2008).

Na confeco da pasta auto-nivelante no existe um cimento especfico a

ser utilizado, porm o cimento Portland por ser facilmente produzido e

comercializado no Brasil, geralmente o mais empregado.

Dentre as principais caractersticas que o cimento deve apresentar na

produo de argamassas auto-nivelante, deve-se destacar sua finura e sua

capacidade de adsorver o aditivo superplastificante, j que essa adsoro ocorre

preferencialmente nos aluminatos (C3A Aluminato de Triclcico e C4AF

Ferroaluminato tetraclcico) (AITCIN, 2000; NEVILLE, 1997).

A EFNARC (2002) determina limites para o consumo do cimento, sendo o

mximo 500 kg/m de cimento para controlar a retrao e mnimo de 300 kg/m. A

substituio de uma porcentagem de cimento por algum tipo de adio mineral em

sua composio pode ser a soluo para evitar ou diminuir problemas ocasionados

pelo cimento.

2.2.1.2. Aditivo Qumico

A procura por concretos e argamassas cada vez mais resistentes,

trabalhveis e a grande exigncia em relao ao custo, trouxe ao mercado da

construo civil, o desenvolvimento dos aditivos. Inicialmente desenvolvidos no

Japo e na Alemanha no incio da dcada de 60, hoje so empregados em larga

escala em obras de construo civil em todo o mundo (GRAEFF e FILHO, 2002).

De acordo com o ACI 212.3R (1996), os aditivos, so produtos qumicos

utilizados em argamassas e concretos, com a finalidade de modificar suas

propriedades no estado fresco e/ou endurecido, tornando-os mais adequado em

termos de trabalho, manuseio, custo entre outros (MELO, 2005).

38

O comportamento dos aditivos se deve a inmeras variveis, como sua

natureza e quantidade empregada, composio e superfcie especfica do cimento,

natureza e proporcionalidade dos agregados, compatibilidade entre materiais e

adies, relao gua/cimento, condies de cura, entre diversos outros

(MAILVAGANAM, 1999).

Para o estudo da pasta auto-nivelante, indispensvel o uso de aditivos,

que visa obter caractersticas reolgicas desejadas. Deve ser aplicado o aditivo

superplastificante para garantir uma fluidez adequada e reduzir a tenso de

escoamento e o aditivo promotor de viscosidade para auxiliar na estabilidade da

mistura.

Podem-se destacar os superplastificantes, que so indispensveis para

garantir as principais caractersticas no seu estado fresco, sendo ele responsvel

pela alta fluidez da mistura devido a sua capacidade de reduo de gua

(RONCERO, 2002).

Utilizam-se tambm em alguns casos, aceleradores de pega, aditivos

modificador de viscosidade, incorporadores de ar, retardador de pega entre outros,

conforme a necessidade da mistura (MELO, 2005).

A seguir sero apresentados os aditivos superplastificante e modificador de

viscosidade utilizados nessa pesquisa para a confeco da pasta auto-nivelante.

2.2.1.3. Aditivo Superplastificante (SP)

Desde sua descoberta na Amrica do Norte no ano de 1974, o aditivo

superplastificante (SP) torna-se parte integrante de concretos e argamassas de alta

resistncia. Atualmente o consumo de SP chega a 500 milhes de litros, nos quais

75% so de aditivo SP a base de naftaleno sulfonato (LEIDHODT, 2000 et al.).

J no Brasil, segundo dois dos fabricantes (GRACE e DEGUSA-

Comunicao verbal 2002) o consumo desses aditivos foi de aproximadamente 67

toneladas no ano de 2000, quando efetivamente tais produtos comearam a ser

empregados (HARTMANN, 2002). Os aditivos mais utilizados so geralmente base

de lignossulfonato, melamina sulfonato, naftaleno sulfonato e policarboxilatos

(MONTE, 2003).

39

O uso desses aditivos em conjunto tende a garantir elevada fluidez e

estabilidade adequada s misturas, evitando a segregao ou a exsudao, efeitos

indesejados que podem decorrer da dosagem errnea desses aditivos (BARTOS

et.al., 1999).

A finalidade dos aditivos superplastificantes, segundo alguns autores, est

descrita abaixo (COLLEPARDI et. al., 1999; DE LARRARD, 1999; TATTERSALL,

1991):

Reduo do consumo de gua para uma mesma consistncia,

conseqentemente aumentando a resistncia e a durabilidade de concretos e

argamassas;

Aumento da fluidez da mistura sem modificar a quantidade de gua;

Reduo no consumo de cimento, mantendo a consistncia e a resistncia

compresso com o objetivo de reduzir custos e ainda reduzir a retrao,

fluncia e tenses trmicas.

Geralmente base de lignossulfonato, os aditivos plastificantes

convencionais promovem uma reduo da quantidade de gua de amassamento de

at 15% (RIXON et. al., 1999). A quantidade de reduo de gua de amassamento

a principal diferena entre os aditivos plastificantes e os aditivos superplastificantes,

pois os superplastificantes podem reduzir essa gua de amassamento em at 30%

(VERHASSELT e PAIRON, 1989).

Desde o incio da dcada de 90, pesquisas vm sendo desenvolvidas no

Japo, dando incio a uma grande inovao da tecnologia dos dispersantes de

cimento, definida pelo advento de aditivos SP a base de policarboxilatos

(HARTMANN, 2002). No Brasil, o aditivo SP ainda considerado um material novo e

com preo elevado.

O SP base de policarboxilato atua de forma mais completa nas partculas

de cimento. Somado ao eletrosttica conseguida pelo carregamento nas

partculas de cimento de cargas de mesmo sinal, o policarboxilato possui longas

cadeias laterais (side chains), responsveis pelo chamado efeito estrio. Essas

longas cadeias laterais que so responsveis pela reduo de gua acima de 40%

(www.basf.com.br/aditivos consultado em 12/06/08).

A estrutura qumica do policarboxilato pode ser visualizada pela Figura 2.3:

40

Figura 2.3 Monmero de um policarboxilato

Fonte: RAMACHANDRAN (1998)

A ao qumica dos superplastificantes em geral consiste em trs fases:

Adsoro superficial;

Carga eletrosttica sobre a partcula de cimento;

Disperso.

O aditivo envolve um sistema de partculas carregando-o com cargas de

mesmo sinal. Por efeito da repulso eletrosttica, o SP vai dispersar as partculas de

cimento, fazendo com que se necessite de menos gua para se atingir uma mesma

trabalhabilidade. Esse fenmeno pode ser mais bem visualizado pela Figura 2.4.

Figura 2.4 Ao das molculas do aditivo superplastificante SP nas partculas do cimento

Fonte: www.basf.com.br (2008)

41

As partculas de cimento apresentam forte tendncia floculao devido

induo de foras de Van der Waals (foras eletrostticas entre as regies com

cargas opostas, resultante da fabricao do cimento) entre as mesmas (AITCIN,

1994). A floculao causa alteraes na mistura como, por exemplo, o aumento da

viscosidade da pasta, reduo da fluidez e tambm absorve parte da gua

disponvel para a fluidificao da mistura e hidratao das partculas do cimento

(MONTE, 2003). A Figura 2.5 ilustra a interao entre as partculas de cimento.

(a) (b) Figura 2.5 Floculao entre as partculas do cimento, devido as foras de Van der Waals

(a). Defloculao das partculas do cimento, devida a ao das molculas de aditivo

adsorvidas (b)

Fonte: MONTE apud AITCIN (1994)

Os aditivos SP a base de policarboxilatos alm de agirem por repulso

eletrosttica agem tambm na forma de repulso estrica, que produzida pela

presena de uma longa cadeia lateral ligada em vrios pontos na cadeia central do

polmero, e conseqentemente produz forte efeito dispersante, pois o impedimento

do entrelaamento das cadeias laterais de diferentes molculas de aditivos cria uma

capa de adsoro de grande volume impedindo a aproximao das partculas de

cimento (GETTU et.al., 1998).

42

Outra influncia fsica pode ser descrita com a formao de uma camada

protetora ao redor das partculas de cimento, que impedem sua floculao e ainda

altera a tenso superficial da gua (HARTMANN, 2002).

Em determinadas situaes a ao do aditivo nas partculas de cimento

ocorre um comportamento inesperado e indesejado entre cimento e aditivo, esse

fenmeno conhecido como incompatibilidade entre cimento-aditivo. Esse

fenmeno influenciado por alguns fatores como, por exemplo, a variedade de SP

que existem atualmente no mercado com diferentes composies qumicas, ou

ento, os diversos tipos de cimentos que tambm apresentam diferentes

composies mineralgicas, ou ainda, a utilizao cada vez mais freqente das

adies (cinza de casca de arroz, slica ativa, pozolanas, escrias entre outras)

(AITCIN, et. al, 1994).

A discusso no meio tcnico ainda grande sobre a quantidade de aditivo

que deve ser adicionado concretos/argamassas/pastas, porm ainda h um

consenso quanto necessidade de uma metodologia confivel que permita o correto

teor desse material. O uso em excesso do aditivo SP pode resultar em efeitos

indesejados como, por exemplo, a segregao entre partculas (MONTE, 2003).

2.2.1.4. Aditivo Modificador de Viscosidade (VMA)

Na confeco da argamassa auto-nivelante outro aditivo de grande

importncia o modificador de viscosidade - viscosity modify admixture (VMA), pois

ele pode ser empregado quando o teor de finos for limitado, ajudando a promover a

viscosidade adequada garantindo assim a resistncia segregao,

homogeneidade da mistura e diminui a exsudao (MELO, 2005).

O aditivo promotor de viscosidade formado por cadeias longas de base

celulose, polissacardea, acrlico ou glicol e outros agentes inorgnicos (RIXOM e

MAILVAGANAM, 1999).

Segundo a EFNARC (2005), o VMA tambm pode ser usado para ajudar a

reduzir a segregao e a sensibilidade da mistura devida variao de outros

componentes, principalmente sobre a parcela de umidade. Desta maneira, o VMA

atua na gua da mistura promovendo uma viscosidade moderada por meio de uma

formao de rede, que detm a gua e que mantm as partculas finas da mistura

43

suspensas, fornecendo maior coeso, conseqentemente evitando a ocorrncia de

segregao e exsudao, conforme demonstrada na Figura 2.6.

Figura 2.6 Ao do aditivo VMA na mistura

Fonte: www.basf.com.br (2008)

Outra maneira de funcionamento do aditivo na mistura ocorre quando as

partculas de cimento absorvem o VMA, ou seja, com a superfcie do gro de

cimento completamente saturada do aditivo, no ocorre uma adsoro adequada do

aditivo redutor de gua, fazendo com que a mistura torne-se coesa e menos fluida

(RIXON e MAILVAGANAM, 1999).

A utilizao desse aditivo pode gerar em concretos e argamassas um

comportamento pseudoplstico, ou seja, reduo da viscosidade em funo do

aumento da taxa de cisalhamento aplicada. Como a argamassa auto-nivelante trata-

se de um material fluido, com uma alta taxa de cisalhamento, a viscosidade diminui,

facilitando a execuo. Sendo assim, aps a aplicao da argamassa fluida, a

viscosidade tende a aumentar e garante a capacidade de reter gua e manter a

sustentabilidade das partculas (MELO, 2005).

Algumas vantagens so observadas com a utilizao do aditivo modificador

de viscosidade, sendo elas:

Flexibilidade na escolha de materiais e procedimentos de lanamentos;

Obteno de nveis de fluidez que fazem com que o concreto seja capaz de

vencer grandes distncias horizontais;

Partculas de cimento

Formao de redes Aditivo VMA

agindo tambm nas partculas

do cimento hidratado

44

Melhoria da homogeneidade na mistura;

Permanncia da coeso durante queda livre.

RIXOM e MAILVAGANAM (1999) citam alguns problemas relacionados a

utilizao desse aditivo como a incorporao de ar, devido a sua capacidade de

reduo da tenso superficial da gua da mistura, e a incompatibilidade com certos

aditivos plastificantes, justificada pela capacidade de adsoro de partculas de

cimento. J para REPETTE (2005) o problema est na retrao por secagem

quando o VMA utilizado em doses elevadas.

2.2.1.5. Adies Minerais

Segundo METHA e MONTEIRO (2008), as adies minerais so materiais

silicosos finamente modos, que so adicionados aos concretos e argamassas em

grandes quantidades que variam de 20% a 70% por massa de material cimentcio

total. Usinas de energia eltrica e alto-fornos metalrgicos so as principais fontes

desses subprodutos que so produzidos em larga escala.

As adies podem ser classificadas de acordo com sua reatividade, ou seja,

as inertes e as reativas. As inertes promovem uma ao fsica, aumentando a

compacidade da mistura. Essas adies so representadas pelos flers calcrio,

quartzo modo, entre outros. J as adies reativas contribuem para a formao de

hidratos sendo empregadas em substituio ao cimento em teores de at 30%, e

so exemplificadas pela cinza volante, cinza de casca de arroz, metacaulim, escria

de alto forno e o fumo de slica (microsslica). Geralmente as adies inertes e

reativas podem ser utilizadas em conjunto (METHA e MONTEIRO 2008).

A substituio de parte do cimento pelas adies minerais contribui para a

obteno das condies mais favorveis de fluidez da mistura e tambm para a

formao do esqueleto granular, de modo a favorecer as propriedades mecnicas

para argamassas auto-nivelantes (ALCANTARA, et. al., 2004).

Segundo KECK (2001), durante o processo de hidratao do cimento, os

compostos C3S e C2S formam silicatos de clcio hidratados, C-S-H, e tambm, o

hidrxido de clcio, Ca(OH)2, sendo este composto solvel em gua, podendo

evaporar da mistura, deixando vazios na pasta aumentando a permeabilidade do

concreto. Desta forma, o efeito qumico das adies minerais beneficia concretos e

45

argamassas, sendo que ele diminui a quantidade de Ca(OH)2 livre, j que a slica e

alumina presentes nas adies minerais reagem com esses compostos, fazendo

com que diminua sua quantidade, formando C-S-H atravs das reao pozolnica

(ACI, 1996).

Uma das desvantagens da utilizao destes materiais a possibilidade de

ocorrer retardo de pega e aumento de retrao, ou seja, a utilizao de grandes

quantidades de finos pode levar ao desenvolvimento de um alto calor de hidratao

ocorrendo o surgimento de fissuras. (MALHOTRA, 1987; POPPE e SCHUTTER,

2003).

No item seguinte sero apresentadas algumas caractersticas e

comportamentos, referente slica ativa, sendo essa a adio mineral utilizada no

programa experimental desta pesquisa.

2.2.1.6. Slica Ativa

Existem vrias denominaes para esse material, como por exemplo, fumo

de slica condensada, slica volatilizada, slica ativa, fumo de slica, porm segundo a

norma NBR 13956 (1997) estabeleceu-se como slica ativa a denominao padro

desse rejeito no Brasil.

As primeiras investigaes sobre a utilizao da slica ativa foram realizadas

na Noruega, na dcada de 60, j no Brasil s em 1984 que a slica ativa comeou

a ser debatida nos eventos e congressos tcnicos (DAL MOLIN, 1995).

A slica ativa uma pozolana, de elevada rea especfica, vtrea, constituda

predominantemente de silcio. Trata-se de um subproduto desse silcio ou de ligas

de ferro-silcio a partir do quartzo de elevada pureza e carvo em forno eltrico de

eletrodo de arco submerso. Monxido de silcio gasoso (SiO) se desprende na forma

de gs oxida-se e se condensa, formando partculas esfricas muito pequenas de

slica amorfa (SiO2) que se apresenta com uma colocao que pode variar do cinza

claro ao escuro (CARMO, 2006).

DAL MOLIN (1995) cita que a cor da slica ativa mais clara resultado da

temperatura mais alta na parte superior do forno, fazendo com que a maior parte do

carvo ascendente seja queimada. O teor de ferro, em menor escala, tende a

tambm apresentar uma influncia na cor desta pozolana.

46

Segundo NEVILLE (1997), as partculas de slica ativa so muito pequenas

(Figura 2.7), isso pode ser comprovado com o Blaine por adsoro de nitrognio,

que chega a valores como 20.000m2/kg, ou seja, 13 a 20 vezes maior do que a rea

especfica de outros materiais pozolnicos. J os gros da slica ativa tm seu

dimetro entre 0,03mm e 0,3mm, e sua massa unitria muito baixa, variantes entre

200 kg/m a 300kg/m, dificultando at mesmo seu manuseio.

Figura 2.7 Micrografia da Slica Ativa Fonte: KULAKOWSKI (2002)

Existem dois tipos de efeitos que ocorrem com a slica ativa, sendo eles:

qumica e a fsica. A reao qumica, tambm conhecida como reao pozolnica,

ocorre quando a slica colocada em contato com concretos e argamassas no

estado fresco reagindo quimicamente com o hidrxido de clcio (CH) para produzir

uma quantidade adicional de silicato de clcio hidratado (C-S-H), fonte de resistncia

do concreto. Essa reao causa a obstruo dos poros, que conseqentemente

reduz a permeabilidade (CARNEIRO, et. al., 2004).

Ainda segundo CARNEIRO, et. al. (2004) o efeito fler, que preenche os

vazios criados pela gua livre na matriz, causando um melhor empacotamento.

Porm como a slica muito mais fina que o cimento, acaba causando problemas na

plasticidade e aumenta o consumo de gua do concreto e argamassas,

principalmente para altos teores de substituio, necessitando-se de maiores

quantidades de aditivos superplastificantes.

Deste modo, os gros finos e esfricos da slica ativa produzem um

mecanismo fsico responsvel pela reduo de exsudao, j que os canais de

47

fluxos da gua so bloqueados, gerando um melhor empacotamento das partculas

finas na superfcie dos agregados. A formao de grandes cristais de hidrxido de

clcio devido a vrios pontos de nucleao tambm minimizada. Esses efeitos em

conjunto proporcionam uma evoluo na microestrutura dos materiais cimentcios,

melhorando as caractersticas da zona de transio pasta-agregado, tornando essa

pasta mais densa, conseqentemente diminuindo a permeabilidade (SILVA, 2006).

Alguns dos efeitos da slica ativa nas propriedades de concretos e

argamassas no estado fresco foram citados por MELO (2005):

Maior coeso, proporcionando misturas mais estveis;

Aumento da fluidez do concreto e argamassas, sem exsudao, devido a

reduo no tamanho das partculas;

Aumento na quantidade de gua;

Diminuio da retrao plstica;

Reduo no calor de hidratao, juntamente com o aumento das resistncias

a compresso, tendo em vista a maior densificao da matriz do cimento.

22..33.. PPRROOPPRRIIEEDDAADDEESS DDAA PPAASSTTAA NNOO EESSTTAADDOO FFRREESSCCOO

Algumas propriedades da argamassa auto-nivelante no estado fresco,

devem ser analisadas para uma garantia de qualidade no estado endurecido, porm,

algumas delas so eleitas como as fundamentais para definir ou caracterizar a auto-

adensabilidade dessa argamassa.

As propriedades que se destacam para a argamassa auto-nivelante no

estado fresco so:

Consistncia: A capacidade de preencher completamente todos os espaos em

que foi lanado, apenas sob a ao do peso prprio, sendo que a nata se

espalhar sob o substrato formando uma superfcie plana adequada finalidade

da camada de regularizao e at de acabamento.

Resistncia Segregao: Argamassas com elevada fluidez tendem a

apresentar segregao, devido flutuao das partculas maiores. Evitar

segregao manter a mistura sempre homognea sem essa dissoluo de

partculas.

48

Segundo EFNARC (2002), para que um material auto-adensvel tenha um

timo desempenho, uma complexa combinao de propriedades como fluidez,

coeso, trabalhabilidade, compatibilidade entre cimento-aditivos e viscosidade

devero ser trabalhadas harmonicamente.

A coeso e a viscosidade da argamassa auto-nivelante so caractersticas

essenciais para evitar a segregao e a exsudao da mistura. A resistncia de

segregao alcanada reduzindo a relao a/ms, ou at mesmo uma combinao

entre a utilizao de um aditivo superplastificante com uma grande quantidade de

materiais finos, de forma que a relao a/ms seja suficientemente viscosa para

manter homognea a pasta com os agregados (DE LARRARD, 1999).

A viscosidade tambm um fator que requer certo controle, j que uma

argamassa muito viscosa corre o risco de no conseguir passar pelos obstculos,

como por exemplo, armaduras malhas, dificultando seu prprio espalhamento. Por

outro lado, se a viscosidade for muito baixa a estabilidade da mistura pode ser

afetada ocorrendo exsudao e segregao.

Por conta desta complexibilidade na dosagem dos materiais para a

confeco da argamassa auto-nivelante, que essas propriedades devem ser

observadas, j que, como j foram citadas anteriormente, estas propriedades no

estado fresco iro influenciar diretamente as propriedades no estado endurecido.

22..44.. EENNSSAAIIOOSS PPAARRAA CCAARRAACCTTEERRIIZZAAOO DDAA PPAASSTTAA AAUUTTOO--

NNIIVVEELLAANNTTEE

A pasta auto-nivelante, medida em termos de consistncia, j que sua

fluidez uma das suas caractersticas mais importantes, por isso ela se difere de

pastas convencionais com relao aos ensaios para sua caracterizao. De acordo

com essa diferena apresentada observa-se ento que a pasta auto-nivelante no

deve ser avaliada a partir de procedimentos de ensaios convencionais, como o

caso do ensaio de mesa de consistncia utilizado para avaliar a viscosidade, j

que a pasta para argamassa auto-nivelante possui uma elevada fluidez.

49

Portanto, tanto para pasta, quanto para a prpria argamassa auto-nivelante

necessrio aplicar uma metodologia prpria para avaliar esse novo tipo de

material. Para atender os requisitos de qualidade exigidos argamassa auto-

nivelante de grande importncia avaliar a pasta quanto:

Homogeneidade na mistura;

Coeso entre as partculas;

Fluidez adequada.

Os equipamentos utilizados para a caracterizao da pasta no estado fresco

so o Cilindro espanhol ainda no normatizado, e o remetro/viscosmetro.

2.4.1. Ensaios com Cilindro Espanhol

O equipamento que realiza os ensaios da pasta cimentcia e possibilita a

avaliao (mesmo que visual), da tendncia da pasta a fluidez e a segregao, foi

especificamente desenvolvido para a argamassa auto-nivelante. importante

salientar que esse ensaio ainda no foi normalizado e como qualquer procedimento

sem normalizao, pode haver divergncias quanto s especificaes e medidas.

O equipamento Cilindro Espanhol foi desenvolvido por um grupo de

pesquisadores e profissionais da rea de argamassas na cidade de Valncia na

Espanha, com o propsito de avaliar a pasta auto-nivelante no estado fresco e suas

caractersticas. Como nenhum equipamento especfico existe para estudar o

comportamento de pastas e argamassas com fluidez elevada, foi necessrio

desenvolver um novo tipo de equipamento que analisasse essas propriedades desse

novo tipo de material.

O ensaio com o Cilindro Espanhol semelhante ao ensaio com do Cone de

Marsh, porm o Cilindro Espanhol alm de necessitar de uma quantidade menor de

material utilizado no ensaio, tambm demonstra uma sensibilidade maior na anlise

das caractersticas principais da pasta.

O orifcio na superfcie inferior do cilindro limitado em 5,0 mm acaba

restringindo esse ensaio a pastas auto-nivelantes, j que esse material requer gros

50

com pequenos dimetros e uma com uma fluidez acima de uma argamassa

convencional.

Na extremidade de uma das hastes de ferro acoplado um cilindro com

dimetro da base de 60 mm e altura de 90 mm (volume de 254,34 cm), que contm

um orifcio de dimetro de 5,0 mm em sua superfcie inferior, por onde ir escorrer a

pasta. Dessa superfcie inferior do cilindro at o recipiente completamente nivelado

h uma distncia de 150 mm conforme demonstra a Figura 2.8.

Figura 2.8 Dimenses do Cilindro Espanhol

Fonte: HOBIMIX (2008)

A Figura 2.9 apresenta o cilindro espanhol na forma de perspectiva, e mostra

os detalhes que o equipamento apresenta para os ensaios de pasta para argamassa

auto-nivelante.

150 mm

60 mm

90 mm

5mm

51

(a)

(b)

(c)

(d)

Figura 2.9 Diagrama esquemtico do Cilindro Espanhol reproduzido no Brasil

52

O procedimento realizado para esse ensaio consiste no preenchimento do

cilindro com a amostra de pasta cimentcia e com a ajuda de um cronometro

medido o tempo de escoamento do material. O dimetro medido em dois sentidos da

pasta escoada e o tempo para esse escoamento so os parmetros a serem

analisados.

(a)

(b)

Figura 2.10 Cilindro Espanhol utilizado nos ensaios com a pasta. Demonstrao do equipamento (a); A pasta escoando do copo do cilindro espanhol (b)

A Figura 2.10 (a) mostra o equipamento Cilindro Espanhol, criado na

Espanha e reproduzido no Brasil, para os ensaios com a pasta cimentcia, com a

finalidade de dar incios as pesquisas com argamassas auto-nivelante no Brasil. J a

Figura 2.10 (b) mostra como o ensaio se desenvolve, ou seja, a pasta escoando no

recipiente nivelando.

O Cilindro Espanhol ainda um equipamento que est na fase de testes, j

que suas dimenses necessitam de estudos mais especficos.

53

2.4.2. Ensaio com o Viscosmetro

Os remetros so equipamentos relativamente complexos e com custo

bastante elevado, porm, seus resultados mostram-se precisos e sua utilizao no

apenas para pesquisas, mais tambm para estudos prticos, como o caso de

controle de qualidade de certos materiais (DE LARRARD, 1996).

Em 1968, POWERS desenvolveu o primeiro remetro, modelo cilndrico

coaxial (Figura 2.11) utilizado para caracterizao de concretos e argamassas. Aps

essa inveno uma srie de outros modelos foram desenvolvidos, como por

exemplo, o BTRHEOM desenvolvido por DE LARRARD, com o sistema placa-placa

e o IBB desenvolvido por BEAUPR, com o sistema planetrio (CASTRO, 2007).

(a)

(b)

Figura 2.11 Modelos de remetros. Remetro BML baseado nos conceito cilindros coaxiais (a); Remetro BTRHEOM baseado nos conceitos placa/placa (b)

Fonte: BANFILL (2001)

O funcionamento do remetro cilindro coaxial se inicia quando a amostra

colocada entre dois cilindros concntricos, medindo-se o torque aplicado no cilindro

externo a partir da rotao do cilindro interno. Este ensaio sofre certos problemas, j

que quase inevitvel a formao de uma camada lubrificante em torno das

paredes dos cilindros, fazendo com que a amostra escorregue, dificultando um real

54

comportamento do material. Uma soluo adotada para resolver esse problema

conferir uma textura rugosa superfcie dos cilindros (SAAK et al,. 2001 apud

MELO, 2005).

Para pastas e argamassas esse ensaio pode ser substitudo por

equipamentos com dimenses menores chamados de viscosmetro (MELO, 2005).

Para os ensaios com a pasta para argamassas auto-nivelante foi utilizado o

viscosmetro placa/placa.

(a)

(b)

Figura 2.12 Ensaios com o viscosmetro para a anlise da reologia da pasta. (a) Equipamento utilizado nos ensaios; (b) Componentes do equipamento

ROTAO SPINDLE

PASTA

BASE

55

CAPTULO 3

CONCEITOS BSICOS DA REOLOGIA

Neste captulo tambm apresentado uma reviso da literatura relevante

sobre os recentes estudos relacionados reologia aplicada as argamassas. Os itens

abordados so os conceitos sobre reologia, seus parmetros reolgicos (tenso de

cisalhamento, deformao e viscosidade), a classificao do comportamento

reolgico, importncia da reologia nas argamassas auto-nivelantes e finaliza com os

fatores que influenciam o comportamento reolgico.

33..11.. CCOONNCCEEIITTOOSS DDAA RREEOOLLOOGGIIAA

Apesar do conhecimento da reologia por Newton e Hooke j no sculo XVII,

foi no ano de 1920, quando o comportamento mecnico de materiais industriais,

exemplificados pela borracha, o plstico, a cermica, tintas e os fluidos biolgicos,

passaram a ser interessante para a fsica, mecnica, matemtica e a qumica o

estudo da reologia (TANNER, 1988).

No Brasil, os conceitos relacionados reologia s comearam a ser

estudados no ano de 2005, onde vrios pesquisadores como CARDOSO, et. al.

(2005), COSTA (2005), ANTUNES et. al. (2005) e SILVA (2005), foram

apresentados ao SBTA-Simpsio Brasileiro Tecnolgico de Argamassas (SILVA,

2006).

De acordo com OLIVEIRA et. al. (2000), a reologia indicada pelos radicais

de origem grega rheos (fluir) e logos (estudos), a reologia a cincia que estuda o

fluxo e a deformao dos materiais quando submetida a uma determinada tenso ou

solicitao mecnica externa. Em slidos e lquidos perfeitos a relao tenso/

CAPTULO 3 CONCEITOS BSICOS DA REOLOGIA

56

deformao o resultante linear, j no caso dos slidos elsticos, a deformao

proporcional a carga aplicada.

Na prtica, a reologia foca os materiais que tem suas propriedades de

escoamento mais complicadas do que as de um fluido simples (lquido ou gs) ou as

de um slido elstico ideal, apesar de ser observado que um material, com

comportamento simples sob uma limitada variao da condio do ensaio, poder

mostrar um comportamento mais complexo sob outras condies (TATTERSALL &

BANFILL, 1983).

As caractersticas da argamassa auto-nivelante so muito influenciadas por

suas propriedades reolgicas, definidas basicamente pela tenso de escoamento

() e a viscosidade plstica (), descritas pelo modelo de Bingham e definida pela

Equao 3.1.(BANFILL, 1994).

(Equao 3.1.)

Onde:

Tenso de Cisalhamento (N/m=Pa);

Viscosidade (Pa.s);

Taxa de Cisalhamento (s-1).

Na auto-adensabilidade da argamassa auto-nivelante, a tenso de

escoamento deve ser baixa para garantir o aumento da fluidez, j viscosidade

deve ser moderada para que ocorra a estabilidade necessria (GOMES, 2002).

A determinao das propriedades reolgicas de pastas, argamassas e

concretos so executadas por meio de equipamentos denominados de remetros

e/ou viscosmetros, cujos procedimentos de ensaio sero apresentados nas sees

posteriores.

57

33..22.. PPAARRMMEETTRROOSS RREEOOLLGGIICCOOSS

No caso dos fluidos, a reologia est relacionada aplicao de uma fora

que resulta no escoamento. Para o melhor entendimento seguem nos prximos itens

os conceitos relacionados tenso, deformao e viscosidade.

3.2.1. Tenso de Cisalhamento

Quando um fluido est em movimento, vrias foras atuam sobre ele, sendo

elas as foras de conveco, que surgem devido ao seu movimento, as foras de

campo, que so foras relacionadas ao da gravidade e as foras de superfcie

que so foras relacionadas aos gradientes de presso e s interaes entre as

molculas do fluido (BRETAS e D`VILA, 2000).

A tenso de cisalhamento definida pela equao:

(Equao 3.2.)

Onde:

F Fora (N);

A rea (m);

Tenso de Cisalhamento (N/m=Pa);

Viscosidade (Pa.s);

Taxa de Cisalhamento (s-1).

Segundo OLIVEIRA (2000), de acordo com a Equao 3.2., quanto menor a

viscosidade de um fluido, menor a tenso necessria para submet-la a uma

determinada taxa de cisalhamento constante. Do ponto de vista fsico, a viscosidade

, de modo geral, um indicativo de coeso entre as molculas que constituem as

lminas adjacentes do fluido. Portanto, de se esperar que as molculas de fluidos

mais viscosos como, por exemplo, o mel sejam mais coesos entre si do que

molculas de fluidos menos viscoso como a gua.

58

3.2.2. Deformao

A deformao pode ser definida como uma mudana nas posies relativas

das par