Influência das condições de cura na carbonatação de
argamassas tradicionais com ligante à base
de cal aérea – Métodos de análise
Andreia Carina de Bem Fontes
Dissertação para a obtenção do grau de Mestre em
Engenharia Civil
Júri
Presidente: Professor Augusto Martins Gomes
Orientador: Professor José Manuel Gaspar Nero
Orientadora: Professora Inês dos Santos Flores Barbosa Colen
Vogal: Professora Maria Paulina Faria Rodrigues
Julho de 2011
Dedico este trabalho ao meu Pai
José Manuel
Manuel
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Agradecimentos
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Aos meus orientadores, Professor José Manuel Gaspar Nero e Professora Inês
Flores-Colen, pelos conhecimentos transmitidos, pela orientação e incentivo, pela
ajuda na obtenção de equipamentos que permitissem realizar ensaios
importantes no desenvolvimento deste trabalho e pela disponibilidade e paciência
demonstrada ao longo de todos estes meses de trabalho.
Ao Doutor Manuel Francisco Costa Pereira pela sua colaboração,
disponibilização de utilização de equipamentos do Laboratório de Mineralogia e
Petrologia do IST (LAMPIST) pertencente ao Centro de Petrologia e Geoquímica
(CEPGIST), pela sua dedicação e disponibilidade;
À Engª. Rita Nogueira, pelos conhecimentos transmitidos e pela colaboração na
realização de alguns ensaios;
Ao Sr. Leonel Silva, técnico do Laboratório de Construção do IST, pela sua
disponibilidade e auxílio na realização de amassaduras e produção de provetes e
execução de alguns ensaios;
À Professora Fernanda Margarido, pela disponibilização de equipamento do
Laboratório de Reciclagem e Valorização de Resíduos Sólidos do IST;
Ao Eng.º Paulo Henriques pela ajuda em alguns aspectos experimentais;
Ao Professor Vasco Rato pela sua disponibilidade em esclarecer algumas
dúvidas relativamente a determinados ensaios;
Aos Engenheiros Pedro Silva e Luís Evangelista, bem como ao pessoal técnico
do laboratório do ISEL, pela disponibilidade e facilidade na requisição da
máquina de ensaios da resistência à flexão e à compressão do laboratório do
ISEL.
À Doutora Rosário Veiga pela disponibilização de equipamento no LNEC;
À SECIL, pela oferta da areia do rio utilizada na formulação das argamassas do
presente trabalho;
Aos meus amigos, António, Diogo, Catarina, Carla, Pedro e Sara, quer pela ajuda
na obtenção de material, quer pela amizade e incentivo quando as coisas corriam
menos bem na realização deste trabalho;
Aos meus colegas de laboratório, pela troca de ideias;
Aos meus colegas e amigos, pelo incentivo e amizade demonstrados durante
todo o meu percurso académico;
E, acima de tudo, ao meu pai, pelo incentivo, confiança e tolerância
demonstrados ao longo de todo o meu percurso estudantil e sobretudo, pelo
enorme esforço financeiro realizado.
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Resumo
A cal aérea embora tenha entrado em desuso nas últimas décadas, devido ao
aparecimento dos ligantes hidráulicos, que apresentam tempos de presa reduzidos e
elevadas resistências mecânicas, tem vindo a ser mais utilizada nos últimos anos,
quer em reabilitação de edifícios antigos, quer em edifícios recentes.
O processo de carbonatação apresenta extrema importância em argamassas de cal
aérea, pois é responsável pelo seu endurecimento e consequente ganho de
resistência. Assim, o presente trabalho pretende aprofundar o conhecimento acerca
deste processo, assim como a influência das condições de cura. A potencialidade
dos métodos de análise para avaliação da carbonatação também constituem
objectivo deste trabalho.
Deste modo, formularam-se argamassas, com traço em volume aparente de 1:2, de
cal aérea hidratada em pó e areia de areeiro e areia do rio (misturadas em igual
proporção). A relação água/ligante (a/l) utilizada foi de 1.24.
As argamassas foram submetidas a quatro condições de cura, tendo-se procedido à
caracterização física e mecânica das argamassas no estado endurecido, a diversas
idades (7, 14, 28, 90 e 120 dias), efectuando-se os ensaios sobre provetes
prismáticos de argamassa, com 4x4x16 cm3.
Este estudo permitiu aferir que diferentes condições de cura conduzem a
comportamentos distintos das argamassas de cal aérea. Os métodos de análise
utilizados apresentaram-se bons indicadores para o estudo da carbonatação ao
longo do tempo.
Assim, através da elaboração desta dissertação, pretende-se contribuir para o
incremento do conhecimento acerca do processo de carbonatação e estabelecem-se
bases para desenvolvimentos futuros do estudo deste fenómeno.
Palavras-chave:
Cal aérea; carbonatação; condições de cura; métodos de análise; evolução do
desempenho
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Abstract
Although lime as fallen into disuse in the last decades, due to the appearance of
hydraulic binders, that present reduced setting times and higher mechanical
strengths, it has been used more frequently in the last years, either in rehabilitation of
old buildings, or in recent buildings.
The carbonation process presents high importance in lime mortars, since it is
responsible for its hardening and consequent increase of strength. So, the present
work intends to extend the knowledge on this process, as well as the influence of the
curing conditions. The potentiality of the analysis methods for the evaluation of
carbonation also constitutes an objective of this work.
Therefore, the studied mortars were prepared with a binder/aggregate ratio of 1:2 (in
volume) and water/binder ratio of 1.24, using hydrated lime powder and yellow and
river sand (mixed in equal proportion).
The mortars were subjected to four curing conditions, having proceeded to the
physical and mechanical characterization of the hardened mortars, at several curing
ages (7, 14, 28, 90 and 120 days). The tests were made using prismatic specimens
with 4x4x16 cm3.
With these experiments it can be concluded that distinct curing conditions lead to
different performances of the lime mortars. The testing methods presented
themselves as good indicators for the study of carbonation in during over time.
Therefore, the purpose of this dissertation is to contribute to the increase of
knowledge about the carbonation process and establish the basis for further
developments regarding the study of this phenomenon.
Key-words:
Lime; carbonation; curing conditions; analysis methods; performance evolution
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Índice de texto
1
Introdução ........................................................................................................... 1
1.1 Considerações gerais .................................................................................... 1
1.2 Enquadramento e justificação do tema ......................................................... 1
1.3 Objectivos e metodologia de investigação .................................................... 2
1.4 Organização da dissertação .......................................................................... 2
2 Argamassas tradicionais ..................................................................................... 5
2.1 Considerações gerais .................................................................................... 5
2.2 Breve historial sobre a aplicação das argamassas ....................................... 5
2.3 Classificação de argamassas ........................................................................ 7
2.4 Materiais constituintes ................................................................................... 8
2.4.1 Ligantes .................................................................................................. 8
2.4.2 Agregados ............................................................................................ 12
2.4.3 Água ..................................................................................................... 15
2.4.4 Adições e adjuvantes ............................................................................ 17
2.5 Requisitos para o desempenho de argamassas de revestimento ............... 18
2.5.1 Exigências funcionais gerais dos rebocos ............................................ 18
2.5.2 Exigências para rebocos a aplicar em edifícios antigos........................ 19
2.6 Factores que afectam o comportamento das argamassas de revestimento 20
2.7 Síntese do capítulo ...................................................................................... 25
3 A carbonatação ................................................................................................. 27
3.1 Considerações gerais .................................................................................. 27
3.2 O fenómeno de carbonatação ..................................................................... 27
3.3 Factores que influenciam o processo de carbonatação .............................. 29
3.3.1 Quantidade de água de amassadura .................................................... 29
3.3.2 Porosidade ............................................................................................ 30
3.3.3 Condições termohigrométricas ............................................................. 31
3.3.4 Técnicas de aplicação e de acabamento das argamassas................... 32
3.4 Efeitos/consequências da carbonatação ..................................................... 33
3.5 Métodos para a avaliação da carbonatação ................................................ 33
3.5.1 Análise do pH e da condutividade......................................................... 33
3.5.2 Análise de compostos cristalinos .......................................................... 35
3.5.3 Análise da microestrutura ..................................................................... 37
3.6 Síntese do capítulo ...................................................................................... 37
4 Trabalho experimental ....................................................................................... 39
4.1 Considerações gerais .................................................................................. 39
4.2 Materiais adoptados e sua caracterização .................................................. 39
4.2.1 Caracterização dos agregados ............................................................. 40
4.2.2 Caracterização do ligante ..................................................................... 41
4.3 Formulações estudadas e condições de cura ............................................. 41
4.3.1 Traço..................................................................................................... 41
4.3.2 Relação água/ligante ............................................................................ 42
4.3.3 Ambientes de cura ................................................................................ 42
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4.4 Produção, preparação e desmoldagem de provetes ................................... 44
4.5 Plano de ensaios ......................................................................................... 48
4.5.1 Objectivos do plano de ensaios e sua apresentação ............................ 48
4.5.2 Métodos de análise ............................................................................... 50
4.5.2.1 Ensaios realizados sobre as argamassas no estado fresco ........................................ 50
4.5.2.1.1 Avaliação da consistência por espalhamento ..................................................... 50
4.5.2.1.2 Avaliação da massa volúmica aparente e estimativa do volume de vazios ........ 51
4.5.2.2 Ensaios realizados sobre as argamassas no estado endurecido ............................... 52
4.5.2.2.1 Determinação das resistências à tracção por flexão e à compressão ................ 52
4.5.2.2.2 Determinação da profundidade de carbonatação .............................................. 55
4.5.2.2.3 Determinação da massa volúmica aparente e porosidade aberta ..................... 56
4.5.2.2.4 Observação das argamassas com lupa binocular ................................................ 57
4.5.2.2.5 Análise mineralógica por difracção de raios X .................................................... 58
4.5.2.2.6 Análise microtomográfica de raios X................................................................... 60
5
4.6 Síntese do capítulo ...................................................................................... 63
Resultados obtidos e sua apreciação ................................................................ 65
5.1 Ensaios de carácter preparatório ................................................................ 66
5.2 Propriedades das argamassas no estado endurecido................................. 67
5.2.1 Resistências mecânicas das argamassas ensaiadas ........................... 67
5.2.2 Profundidade de carbonatação ............................................................. 71
5.2.3 Estrutura porosa das argamassas ........................................................ 74
5.2.4 Observação interna das argamassas ................................................... 79
5.2.5 Alterações mineralógicas das argamassas ........................................... 82
5.2.6 Outros resultados.................................................................................. 88
5.2.6.1
5.2.6.2
Confirmação do traço por difracção de raios X ......................................................... 88
Microtomografia de raios X ....................................................................................... 89
5.3 Conclusões do capítulo ............................................................................... 92
6 Conclusões e propostas para desenvolvimentos futuros .................................. 95
6.1 Considerações gerais .................................................................................. 95
6.2 Conclusões.................................................................................................. 95
6.3 Propostas para desenvolvimentos futuros................................................... 98
Referências bibliográficas......................................................................................... 99
Anexos
A.1 Requisitos estabelecidos para as características mecânicas e de
comportamento à água das argamassas de revestimento para edifícios antigos…...III
A.2 Ficha técnica da cal aérea………………………………………………………….V
A.3 Conversão do traço em volume para traço em massa e definição das
quantidades de materiais…………………………………………..………………………XI
A.4 Determinação do volume de vazios…………………………..…………………XIII
A.5 Registos individuais dos ensaios realizados……………...….……….………..XV
A.6 Valores conhecidos de ensaios (obtidos em estudos semelhantes)…........XXIII
A.7 Resultados das análises com difractómetro de raios X……..………...........XXIX
A.8 Resultados da análise microtomográfica……………………………………XXXIX
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Índice de figuras
Figura 2.1 – Ciclo da cal (adaptado de [W1]) ........................................................... 11
Figura 2.2 – Tipo de cal aérea de construção de acordo com a EN 459-1
(IPQ, 2010) ............................................................................................................... 12
Figura 2.3 – Esquerda: Diagrama triangular de Feret; Direita: Curvas de igual
compacidade ............................................................................................................ 14
Figura 2.4 – Esquerda: areia de areeiro; Direita: areio do rio ................................... 15
Figura 2.5 – Empolamento decorrente da cristalização de sais – criptoflorescências
................................................................................................................................. 20
Figura 2.6 – Biodeterioração (in: Magalhães, 2002) ................................................. 20
Figura 2.7 – Manchas em argamassas de assentamento, devidas à lixiviação do
carbonato de cálcio [W4] .......................................................................................... 23
Figura 2.8 – Contracção do reboco de cal aérea, com posterior lixiviação do
ligante ....................................................................................................................... 23
Figura 2.9 – Perda de aderência (descolamento, abaulamento) (in: Magalhães,
2002) ........................................................................................................................ 24
Figura 3.1 – Observação em microscópio electrónico SEM (in: Margalha, 2010) .... 27
Figura 3.2 – Cor rosada – indica que o reboco ainda não está totalmente
carbonatado (in: Cavaco, 2005) ............................................................................... 34
Figura 3.3 - Medidor de pH, condutividade e TDS (in: Flores-Colen, 2009) ............. 34
Figura 3.4 – Esquema da geometria do feixe de raios X antes e depois de incidir
sobre a amostra (in: Carretero et al., 2007) .............................................................. 36
Figura 3.5 – Exemplo de um registo de ATG / ATD / DTG (in: Margalha, 2010) ...... 37
Figura 4.1 – Barrica .................................................................................................. 40
Figura 4.2 – Cal hidratada ........................................................................................ 40
Figura 4.3 – Provetes colocados na câmara seca .................................................... 43
Figura 4.4 – Provetes colocados na câmara húmida................................................ 43
Figura 4.5 – Moldes colocados em ambiente de laboratório (condições variáveis) .. 44
Figura 4.6 – Provetes colocados na câmara de cura acelerada ............................... 44
Figura 4.7 – a) Recipiente; b) Pá misturadora; c) Misturador ................................... 44
Figura 4.8 – Colocação da areia............................................................................... 45
Figura 4.9 – Aparelho de compactação .................................................................... 46
Figura 4.10 – Preparação dos provetes ................................................................... 46
Figura 4.11 – Provete partido aquando da desmoldagem ........................................ 47
Figura 4.12 – Retracção dos provetes no molde ...................................................... 47
Figura 4.13 – Esquema dos ensaios realizados no trabalho experimental............... 49
Figura 4.14 – Procedimento da avaliação da consistência por espalhamento ......... 50
Figura 4.15 – Determinação da massa volúmica aparente ...................................... 51
Figura 4.16 – Máquina para determinação das resistências mecânicas .................. 52
Figura 4.17 – Dispositivo de flexão........................................................................... 53
Figura 4.18 – Dispositivo de compressão ................................................................. 53
Figura 4.19 – Determinação da resistência à tracção por flexão .............................. 53
Figura 4.20 – Determinação da resistência à compressão ....................................... 54
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Figura 4.21 – Medição da profundidade de carbonatação (zona incolor) ................. 55
Figura 4.22 – Argamassa CS, aos de 90 dias de idade ........................................... 55
Figura 4.23 – Provetes colocados na estufa ventilada ............................................. 56
Figura 4.24 – Provetes colocados no exsicador, ligado à bomba de vácuo ............. 56
Figura 4.25 – Pesagem hidrostática dos provetes.................................................... 57
Figura 4.26– Pesagem no prato superior da balança ............................................... 57
Figura 4.27 – Lupa binocular .................................................................................... 57
Figura 4.28 – Regularização da superfície das amostras de argamassa ................. 57
Figura 4.29 – Amostra de argamassa para observação com lupa binocular ............ 57
Figura 4.30 – Difractómetro de Raios X Philips X’Pert Pró ....................................... 58
Figura 4.31 – Preparação das amostras .................................................................. 58
Figura 4.32 – Procedimento para a avaliação do traço e da carbonatação .............. 59
Figura 4.33 – Peneiração da amostra ...................................................................... 59
Figura 4.34 – Peneiro nº 200 da série ASTM ........................................................... 59
Figura 4.35 – Curva de calibração............................................................................ 60
Figura 4.36 – Microtomógrafo de raios X – SkyScan ............................................... 61
Figura 4.37 – Geometria do leque de raios X (in: SkyScan, 2005) ........................... 61
Figura 4.38 – Reconstrução de um objecto pontual usando vários ângulos de
rotação (in: SkyScan, 2005) ..................................................................................... 61
Figura 4.39 – Exemplo de uma amostra para análise microtomográfica de raios X.
Esquerda: superfície de corte; Centro: superfície em contacto com o molde; Direita:
Amostra colocada no microtomógrafo de raios X ..................................................... 62
Figura 4.40 – Corte de provete de argamassa para obtenção de um provete
cilíndrico para análise microtomográfica de raios X ................................................. 63
Figura 4.41– Provete partido e desagregado ........................................................... 63
Figura 5.1 – Valores médios da tensão de rotura à tracção por flexão (Rt) para os
diferentes ambientes de cura ................................................................................... 68
Figura 5.2 – Valores médios da tensão de rotura à compressão (Rc) para os
diferentes ambientes de cura ................................................................................... 68
Figura 5.3 – Valores médios da profundidade de carbonatação para os diferentes
ambientes de cura .................................................................................................... 71
Figura 5.4 – Evolução da carbonatação das argamassas CH, aos 28 e 90 dias de
cura, respectivamente .............................................................................................. 71
Figura 5.5 – Evolução da carbonatação das argamassas CS, aos 7, 14, 28, 90 e 120
dias, respectivamente ............................................................................................... 72
Figura 5.6 – Evolução da carbonatação das argamassas CI, aos 14, 28 e 90 dias
de cura, respectivamente ......................................................................................... 72
Figura 5.7 – Profundidade de carbonatação das argamassas CA aos 90 dias de
cura .......................................................................................................................... 72
Figura 5.8 – Comparação entre a tensão de rotura à tracção e a profundidade de
carbonatação ............................................................................................................ 74
Figura 5.9 – Comparação entre e tensão de rotura à compressão e a profundidade
de carbonatação ....................................................................................................... 74
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Figura 5.10 – Valores médios da massa volúmica aparente (MVA) para os
diferentes ambientes de cura ................................................................................... 75
Figura 5.11 – Valores médios da porosidade aberta (Pab) para os diferentes
ambientes de cura .................................................................................................... 75
Figura 5.12 – Comparação entre a tensão de rotura à tracção (Rt) e a massa
volúmica aparente (MVA) ......................................................................................... 77
Figura 5.13 – Comparação entre a tensão de rotura à compressão (Rc) e a massa
volúmica aparente (MVA) ......................................................................................... 77
Figura 5.14 – Comparação entre a tensão de rotura à tracção (Rt) e a porosidade
aberta ....................................................................................................................... 77
Figura 5.15 – Comparação entre a tensão de rotura à compressão (Rc) e a
porosidade aberta..................................................................................................... 77
Figura 5.16 – Comparação entre a massa volúmica aparente (MVA) e a
profundidade de carbonatação ................................................................................. 78
Figura 5.17 – Comparação entre a porosidade aberta (Pab) e a profundidade de
carbonatação ............................................................................................................ 78
Figura 5.18 – Argamassas CH, com idades de cura de 28, 90 e 120 dias e
ampliações de 10x, 20x e 30x .................................................................................. 79
Figura 5.19 – Argamassas CA, com idades de cura de 28 e 90 dias e ampliações
de 10x, 20x e 30x ..................................................................................................... 80
Figura 5.20 – Argamassas CS, com idades de cura de 28, 90 e 120 dias e
ampliações de 10x, 20x e 30x .................................................................................. 80
Figura 5.21 – Argamassas CI, com idades de cura de 28, 90 e 120 dias e
ampliações de 10x, 20x e 30x .................................................................................. 81
Figura 5.22 – Pormenor das argamassas CH, às idades de cura de 28, 90 e 120
dias, com ampliação de 30x ..................................................................................... 81
Figura 5.23 – Pormenor das argamassas CA, às idades de cura de 28 e 90 dias,
com ampliação de 30x .............................................................................................. 82
Figura 5.24 – Pormenor das argamassas CS, às idades de cura de 28, 90 e 120
dias, com ampliação de 30x ..................................................................................... 82
Figura 5.25 – Pormenor das argamassas CI, às idades de cura de 28, 90 e 120
dias, com ampliação de 30x ..................................................................................... 82
Figura 5.26 – Difractogramas da argamassa CS (amostra integral), para as várias
idades em estudo ..................................................................................................... 83
Figura 5.27 – Valores da amostra integral na curva de calibração ........................... 85
Figura 5.28 – Valores da parte fina da amostra na curva de calibração................... 86
Figura 5.29 – Comparação entre a DRX e o indicador de fenolftaleína, para todos
os ambientes de cura e idades em estudo ............................................................... 88
Figura 5.30 – Exemplo de uma radiografia de uma amostra da argamassa CS aos
120 dias de idade ..................................................................................................... 89
Figura 5.31 – Análise de uma fatia reconstruída em cores falsas: Amarelo ou verde –
agregados; Roxo – ligante + microporos; Preto – macroporos; Branco – minérios
opacos (ex: óxidos de ferro) ..................................................................................... 89
Figura 5.32 – “Agregado” – imagens obtidas por microtomografia de raios X .......... 89
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Figura 5.33 – “Ligante” (ligante + microporos) – imagens obtidas por
microtomografia de raios X ....................................................................................... 89
Figura 5.34 – Definição das diferentes fases............................................................ 90
Figura 5.35 – Área de interesse de uma amostra..................................................... 90
Figura 5.36 – Reconstrução das imagens num modelo 3D, para as argamassas
CS, às diferentes idades de cura.............................................................................. 91
Figura 5.37 – Distribuição dos diâmetros das partículas de “ligante” ao longo do
tempo ....................................................................................................................... 91
Figura 5.38 – Distribuição do diâmetro dos “macroporos” ao longo do tempo ......... 92
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Índice de quadros
Quadro 2.1 – Índice de hidraulicidade e tempo de presa para os vários tipos de cal
(in: Coutinho, 1973) .................................................................................................... 9
Quadro 3.1 – Factores que influenciam o processo de carbonatação e o
comportamento das argamassas ............................................................................. 38
Quadro 4.1 – Baridade e massa volúmica real dos agregados (média dos valores
retirados de: Agostinho, 2008; Malva, 2009; Mendonça, 2007; Rodrigues, 2004) ... 40
Quadro 4.2 – Idade a que os provetes de argamassa foram ensaiados .................. 48
Quadro 4.3 – Condições ambientais dos diferentes ambientes de cura ................... 64
Quadro 4.4 – Idade a que as argamassa foram ensaiadas e nº. total de medições
efectuadas em cada ensaio ...................................................................................... 64
Quadro 5.1 – Média dos valores obtidos para os vários dias das amassaduras
(± desvio-padrão) ..................................................................................................... 66
Quadro 5.2 – Valores médios das tensões de rotura à tracção por flexão e à
compressão e respectivos desvios-padrão para argamassas em diferentes
ambientes de cura .................................................................................................... 67
Quadro 5.3 – Requisitos estabelecidos para as características mecânicas das
argamassas de substituição (adaptado de: Veiga, 2005) ......................................... 70
Quadro 5.4 – Valores médios da profundidade de carbonatação............................. 71
Quadro 5.5 – Valores médios da massa volúmica aparente e porosidade aberta.... 75
Quadro 5.6 – Excerto de uma lista de picos de intensidade, com os minerais
relevantes para o presente estudo ........................................................................... 84
Quadro 5.7 – Índices de intensidade das riscas para amostra integral e parte fina
da amostra................................................................................................................ 85
Quadro 5.8 – Percentagem carbonatada das amostras (% calcite), para as várias
idades e ambientes de cura estudadas (valores estimados a partir da curva de
calibração) ................................................................................................................ 86
Quadro 5.9 – Estimativa do volume carbonatado com base nos resultados do
indicador de fenolftaleína.......................................................................................... 87
Quadro 5.10 – Parâmetros de estudo das argamassas CS obtidos por mico-CT .... 91
Quadro 6.1 – Condições ambientais dos diferentes ambientes de cura ................... 95
Quadro A.0.1– Requisitos estabelecidos para as características mecânicas e de
comportamento à água das argamassas de revestimento para edifícios antigos
(adaptado de Magalhães e Veiga, 2005)................................................................... III
Quadro A.0.2– Valores médios da baridade e massa volúmica dos materiais .......... XI
Quadro A.0.3– Avaliação da consistência das argamassas no estado fresco –
Amassaduras experimentais .................................................................................. XVII
Quadro A.0.4– Avaliação da consistência das argamassas no estado fresco –
Produção de provetes ............................................................................................ XVII
Quadro A.0.5– Avaliação da consistência das argamassas no estado fresco –
Produção de provetes para repetição de ensaios e argamassas CA ..................... XVII
Quadro A.0.6 – Massa volúmica aparente e volume de vazios das argamassas
no estado fresco .................................................................................................... XVIII
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Quadro A.0.7– Valores individuais das resistências mecânicas para as várias
idades e ambientes de cura..................................................................................... XIX
Quadro A.0.8 – Valores individuais da determinação da profundidade de
carbonatação ............................................................................................................ XX
Quadro A.0.9– Valores individuais da massa volúmica aparente e porosidade
aberta para as várias idades e ambientes de cura .................................................. XXI
Quadro A.0.10– Valores conhecidos de consistência por espalhamento e massa
volúmica aparente no estado fresco (± desvio-padrão) ......................................... XXV
Quadro A.0.11– Valores conhecidos de ensaios de resistência à tracção e à
compressão em argamassas de cal aérea hidratada em pó ................................ XXVI
Quadro A.0.12 – Valores conhecidos de profundidade de carbonatação por
indicador de fenolftaleína em argamassas de cal aérea hidratada em pó ........... XXVII
Quadro A.0.13 – Valores conhecidos de ensaios de massa volúmica aparente e
porosidade aberta em argamassas de cal aérea hidratada em pó ...................... XXVII
Quadro A.0.14– Resumo dos picos de intensidade dos principais minerais
utilizados no presente estudo ........................................................................... XXXVIII
Quadro A.0.15 – Resultados obtidos a partir da análise microtomográfica das
amostras CS, para as várias idades em estudo ................................................. XXXIX
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Página xviii
Abreviaturas
a/l – Relação água/ligante
ATD – Análise térmica diferencial (variação de energia em função da temperatura),
em µV
ATG – Análise termogravimétrica (perdas de massa em função da temperatura), em
%
CA – Cura acelerada
CEPGIST – Centro de Petrologia e Geoquímica
CH – Cura húmida
CI – Cura no interior do laboratório (ambiente não controlado)
CL – Cal cálcica
CS – Cura seca
DL – Cal dolomítica
DRX – Difracção de raios X
DTG – Análise termogravimétrica derivada (derivada da curva de termogravimetria)
EMO – European Mortar Organization
Hr – Humidade relativa, em %
IPQ – Instituto Português da Qualidade
IST – Instituto Superior Técnico
LAMPIST – Laboratório de Mineralogia e Petrologia
MVA – Massa volúmica aparente, em kg/m3
Pab – Porosidade aberta, em %
Rc – Tensão de rotura à compressão, em MPa
Rt – Tensão de rotura à tracção por flexão, em MPa
T – Temperatura, em ºC
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Página xix
Simbologia
Ca(HCO3)2 – Bicarbonato de cálcio
Ca(OH)2 – Hidróxido de cálcio ou portlandite, vulgarmente conhecido por cal
apagada ou cal extinta
CaCO3 – Carbonato de cálcio ou calcite
CaMg(CO3)2 – Carbonato de cálcio e magnésio
CaO – Óxido de cálcio, vulgarmente conhecido por cal viva
CO2 – Dióxido de carbono
CO3H2 – Ácido carbónico ou carbonato de hidrogénio
H2CO3 – Ácido carbónico
H2O – Água
Mg(OH)2 – Hidróxido de magnésio
MgO – Óxido de magnésio
MgSO4 – Sulfato de magnésio
SO2 – Dióxido sulfuroso
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Página xx
Capítulo 1 – Introdução
1 Introdução
1.1 Considerações gerais
Desde há muitos séculos que se tem vindo a utilizar argamassas como material de
revestimento de paredes e elementos estruturais de edifícios. Uma argamassa pode
definir-se como sendo a mistura de um ou mais ligantes orgânicos ou inorgânicos,
agregados, adições e/ou adjuvantes (EMO, 2001).
Os revestimentos e acabamentos de elementos de construção dos edifícios
desempenham um papel importantíssimo, pois constituem a “pele” que assegura a
protecção desses elementos, no que concerne às acções agressivas de natureza
mecânica e química (Appleton, 2003).
Este capítulo pretende enquadrar e justificar o tema da presente dissertação, dar a
conhecer os objectivos que se pretendem alcançar com o presente estudo e
explicar, resumidamente, como está organizado o texto e os aspectos que se
abordam em cada capítulo.
1.2 Enquadramento e justificação do tema
As argamassas de cal aérea têm vindo a ser utilizadas há vários séculos, em
construções. Considerando os monumentos e edifícios históricos pode-se afirmar
que este material é durável apesar das baixas resistências mecânicas que
apresentam (Stefanidou, 2005).
No entanto, nas últimas décadas, este tipo de ligante entrou em desuso com o
aparecimento de novos materiais mais resistentes e de endurecimento mais rápido,
tendo-se perdido grande parte do conhecimento e das técnicas que haviam sido
adquiridas.
Nos últimos anos, a utilização de argamassas com ligante à base de cal aérea tem
vindo a crescer, sendo utilizadas quer em reabilitação de edifícios antigos
(argamassas de cal e areia ou argamassas bastardas), devido à necessidade de
preservar o património histórico, quer em edifícios recentes (argamassas bastardas).
O desempenho de uma argamassa depende principalmente das características dos
materiais que a constitui: o tipo de ligante, a natureza mineralógica e a granulometria
dos agregados e, ainda, eventuais adições e/ou adjuvantes (Rato, 2006).
A proporção de cada componente na mistura é outro factor de extrema importância,
pois a utilização de diferentes traços e quantidades de água de amassadura afectam
o desempenho das argamassas no estado endurecido.
Outro factor de grande importância, é o processo de cura, pois as condições
ambiente a que as argamassas estão expostas e a duração do tempo de cura, irão
Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil
Página 1
Capítulo 1 – Introdução
determinar as propriedades da sua estrutura porosa e, consequentemente, o seu
desempenho no estado endurecido.
Sabe-se que as argamassas de cal aérea endurecem e ganham resistência através
do processo de carbonatação. Este processo desenvolve-se através da reacção
química entre o hidróxido de cálcio, Ca(OH)2, e o dióxido de carbono, CO2, (presente
na atmosfera), dando origem ao carbonato de cálcio, CaCO3. Assim, é um processo
que é extremamente influenciado pelas condições termohigrométricas do ambiente
onde se desenvolve e da quantidade de CO2 disponível para reagir com o hidróxido
de cálcio presente na argamassa.
Deste modo, o presente estudo pretende ser mais um contributo para o incremento
do conhecimento da influência das condições de cura na carbonatação de
argamassas de cal aérea hidratada em pó e, consequentemente, no seu
desempenho ao longo do tempo.
1.3 Objectivos e metodologia de investigação
Este trabalho tem como principal objectivo estudar a influência de diferentes
condições de cura na carbonatação de argamassas com ligante à base de cal aérea.
A relação entre diferentes métodos e ensaios para a carbonatação constituem
também objectivos desta dissertação.
A concretização dos objectivos propostos apoiar-se-á num conjunto de ensaios e
caracterizações, físicas, químicas e mecânicas, em argamassas de cal aérea
hidratada em pó, com traço volumétrico 1:2, durante um período de quatro meses,
compatível com o tempo concedido para a realização da dissertação.
1.4 Organização da dissertação
O presente trabalho, está organizado em 6 capítulos.
No primeiro capítulo enquadra-se e justifica-se o tema do presente trabalho,
apresentam-se os objectivos que se pretendem alcançar e define-se organização do
texto.
O segundo capítulo é dedicado às argamassas tradicionais, com ênfase nas
argamassas de cal aérea, passando pela sua evolução histórica, abordando as
argamassas à base deste ligante e os seus constituintes, bem como os factores que
influenciam este tipo de argamassas e os requisitos a cumprir por estas.
O capítulo 3 incide sobre o fenómeno da carbonatação, explicando como se
processa, os factores que influenciam o seu desenvolvimento e o seu efeito sobre as
argamassas. Para além disso, menciona algumas das técnicas actualmente
utilizadas, in-situ e em laboratório, para a sua avaliação.
No quarto capítulo, descreve-se o trabalho experimental realizado, onde se explicam
todos os procedimentos utilizados na realização deste estudo, desde a preparação
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Página 2
Capítulo 1 – Introdução
das argamassas, até à realização dos ensaios. Definem-se os ambientes de cura a
que as argamassas foram expostas e o plano de ensaios seguido.
No capítulo 5 apresentam-se os resultados obtidos e procede-se à sua apreciação –
numa primeira fase analisa-se a evolução de cada característica ao longo do tempo,
comparando, sempre que possível, com valores conhecidos obtidos por outros
autores, procedendo-se, em seguida, à comparação entre os vários parâmetros
avaliados.
No capítulo 6 fazem-se as conclusões finais acerca do trabalho desenvolvido e
apresentam-se algumas propostas para desenvolvimentos futuros, que se
consideram importantes aprofundar, tendo em conta as dificuldades sentidas, os
objectivos propostos e os resultados alcançados, no decorrer deste estudo.
Finalmente, enumeram-se as referências bibliográficas que serviram de base ao
desenvolvimento do presente estudo e apresentam-se, em anexo, todos os
resultados individuais obtidos, bem como alguns aspectos complementares relativos
aos procedimentos experimentais.
Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil
Página 3
Capítulo 1 – Introdução
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Página 4
Capítulo 2 – Argamassas tradicionais
2 Argamassas tradicionais
2.1 Considerações gerais
Neste capítulo aborda-se, muito resumidamente, a história das argamassas, dando
ênfase à evolução das argamassas de cal aérea, dando enquadramento à
argamassa em estudo no presente trabalho.
Além disso, introduz-se o conceito de argamassa, falando acerca dos seus
constituintes e dos factores que podem influenciar o seu desempenho, assim como
os requisitos de argamassas de reboco.
Este capítulo tem como objectivos dar a conhecer um pouco da evolução das
argamassas e quais os seus principais constituintes, assim como os principais
factores que influenciam o seu desempenho, focando as argamassas com ligante à
base de cal aérea.
2.2 Breve historial sobre a aplicação das argamassas
Há vários séculos que se recorre à utilização de argamassas para a construção
desde abrigos até às construções actuais. Esta utilização remonta às primitivas
civilizações humanas, que as terão utilizado sob a forma de barro misturado com
água (Gomes et al., 2006a).
Consta que a descoberta da cal deverá ter acontecido pouco depois da descoberta
do fogo. No entanto, só mais tarde terá sido utilizada como material de construção
(Cavaco, 2005).
Margalha (2010), com base em Rattazzi (2007), refere que a cal terá sido um dos
materiais mais antigos a ser utilizado como ligante na construção, tendo,
provavelmente, sido antecedido apenas pelo barro e pelo gesso.
Os primeiros vestígios da utilização de argamassas na construção remontam para
as civilizações neolíticas, que as utilizavam em revestimentos de tectos e paredes e
em ornamentos elaborados com argamassa à base de cal (Martins, 2008).
Os Etruscos e os Egípcios aplicavam argamassas (à base de cal e gesso) na
construção de arcos, abóbadas e pirâmides, para assentamento de blocos e
execução de revestimentos. No entanto, a sua aplicação em maior escala na Europa
deve-se à civilização grega, que utilizava, sobretudo, argamassas de cal aérea,
principalmente em revestimentos (Cavaco, 2005; Cruz, 2008; Martins, 2008).
O desenvolvimento das argamassas, sobretudo as de ligante à base de cal aérea,
deve-se principalmente aos Romanos, que devido à grande expansão do seu
império, sentiram necessidade de aperfeiçoar os conhecimentos adquiridos de
outros povos, com o intuito de desenvolver técnicas de construção mais rápidas,
eficazes e económicas. Assim, desenvolveram métodos de fabrico da cal que
Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil
Página 5
Capítulo 2 – Argamassas tradicionais
satisfizessem as necessidades crescentes deste material (Agostinho, 2008; Cavaco,
2005; Cruz, 2008; Martins, 2008).
Foram, também, os Romanos a estudar a influência das adições, desenvolvendo
métodos empíricos que lhes permitia saber quando é que deveriam ser utilizadas.
Como exemplo de uma adição muito utilizada na altura, têm-se as pozolanas, que
conferiam propriedades hidráulicas às argamassas. No entanto, foram utilizadas
muitas outras adições e misturas, com propriedades diversas, tais como cinzas,
sangue, ovos, sumo de figo e gorduras animais e vegetais (Botelho, 2003; Cavaco,
2005; Lima, 2009; Oliveira, 2008).
Após a queda do Império Romano, grande parte do conhecimento adquirido e da
experiência foi desaparecendo, tendo ficado apenas os registos deixados pelo
arquitecto romano Vitrúvio, obra denominada “Os dez livros de arquitectura”
(Agostinho, 2008; Margalha, 2010). Foram estes registos que, mais tarde,
possibilitaram a retoma das técnicas clássicas, pelos arquitectos renascentistas
(Cavaco, 2005).
Só em 1756, quando John Smeaton começou a estudar a hidraulicidade das
argamassas – tendo sido seguido, mais tarde, por Vicat – é que se verificou um novo
avanço no campo das argamassas. Os seus estudos resultaram na obtenção de cais
com diferentes índices de hidraulicidade, dando origem a uma classificação das cais
segundo este índice, composta por cinco categorias, desde as cais gordas às cais
eminentemente hidráulicas (Cavaco, 2005; Cruz, 2008; Lima, 2009; Martins, 2008;
Velosa, 2006).
Mais tarde, em 1824, Joseph Aspdin, um construtor de Leeds, patenteou o processo
de fabrico do cimento Portland. No entanto, este “cimento” não era mais do que uma
cal hidráulica. Consta que terá sido o seu filho que, acidentalmente, terá descoberto
que temperaturas superiores davam origem a um material clinkerizado, com
características resistentes superiores (Cavaco, 2005; Martins, 2008).
Desde então, e até aos dias correntes, o cimento tem sido desenvolvido e
aperfeiçoado tendo o seu uso dominado o sector da construção, substituindo a
utilização da cal, pelo que se foram perdendo conhecimentos relativos à adequada
utilização da cal aérea (Agostinho, 2008; Cavaco, 2005; Cruz, 2008).
Actualmente, na maior parte dos projectos, recorre-se principalmente à utilização de
argamassas de cimento e argamassas bastardas de cimento e cal (hidráulica ou
aérea) (Agostinho, 2008). No entanto, devido ao aumento das intervenções em
edifícios antigos, seja na recuperação, restauro ou reabilitação de elementos de
construção, tem-se sentido a necessidade de recuperar as técnicas de fabrico e de
aplicação das argamassas com ligante à base de cal aérea, por ser uma solução
que apresenta maior compatibilidade com os materiais pré-existentes (Agostinho,
2008; Gomes et al., 2006a).
Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil
Página 6
Capítulo 2 – Argamassas tradicionais
Actualmente, são produzidos diversos tipos de argamassa, que oferecem
propriedades químicas e mecânicas que melhor se adaptam à grande variedade de
obras de engenharia civil existentes (Gomes et al., 2006a).
Com o objectivo de aumentar o conhecimento sobre as propriedades das
argamassas de cal aérea, e o seu comportamento face a diversos factores, tais
como as condições de cura, continuam a ser realizados estudos sobre estas
argamassas, dos quais se destacam: Algarvio (2010), Margalha (2010), Marques
(2010), Pavão (2010), Silva (2010), entre outros.
2.3 Classificação de argamassas
Segundo a European Mortar Organisation (EMO), uma argamassa é a mistura de
um ou mais ligantes orgânicos ou inorgânicos, agregados, adições e/ou adjuvantes
(EMO, 2001).
Relativamente à composição do ligante, as argamassas podem dividir-se em dois
tipos: argamassas de um só ligante, cuja designação decorre do ligante utilizado; e
argamassas bastardas, quando na sua composição entra mais que um ligante, como
é o caso do estuque, que incorpora como ligantes o gesso e a cal (Gomes et al.,
2006a).
As argamassas podem ser classificadas da seguinte forma:
• De acordo com o local de produção (EMO, 2001):
Argamassa industrial, que se subdivide em, pré-doseada e pré-misturada;
Argamassa industrial semi-acabada;
Argamassa feita em obra ou tradicional.
• De acordo com a concepção (EMO, 2001):
Argamassas de formulação;
Argamassas de desempenho ou prestação.
• De acordo com as propriedades e/ou a utilização (EMO, 2001; CEN, 2003):
Argamassa de uso geral;
Argamassa leve;
Argamassa colorida;
Monocamada;
Argamassa de isolamento;
Argamassa de renovação.
Das possíveis aplicações de uma argamassa, destacam-se as mais relevantes
(Gomes et al., 2006a; Mendonça, 2007):
• Assentamento de alvenarias;
• Revestimento de paredes e tectos: rebocos (devem possuir três camadas, no
caso de argamassas tradicionais; as argamassas industriais são aplicadas
numa única camada ou em duas camadas):
Salpisco, chapisco ou crespido – camada que promove a aderência do
revestimento ao suporte e uniformiza a absorção do mesmo, quando
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Página 7
Capítulo 2 – Argamassas tradicionais
•
•
•
•
•
•
•
este se apresenta muito poroso. Esta camada deve ser contínua, de
espessura não uniforme (entre 3 e 5 mm), possuir elevadas
características de aderência, ser rugosa; a argamassa utilizada deve
ser aplicada com uma consistência bastante fluida e de forma vigorosa
contra o paramento da parede;
Camada de base ou emboço – é a camada de regularização da
superfície que deve garantir a verticalidade dos paramentos e
contribuir para a impermeabilização das paredes. Deve aderir
perfeitamente ao salpisco, não deve ser completamente lisa e a sua
espessura não deverá ser superior a 20 mm; esta camada deve
apresentar resistência inferior à do salpisco (seja por redução da
dosagem de ligante, ou por utilização de um ligante mais fraco).
Camada de acabamento – camada que deve contribuir para a
impermeabilização da parede, permitir a passagem do vapor de água
resultante da evaporação da água que se encontre no interior da
mesma e possuir boa resistência aos choques; também nesta camada,
a resistência deverá ser inferior à da camada anterior.
Refechamento de juntas;
Assentamento de ladrilhos e azulejos;
Assentamento de placas de pedra;
Assentamento de manilhas e tubagens;
Regularização (betonilhas);
Execução de remates e acabamentos;
Reparações.
Em intervenções de edifícios antigos, as argamassas podem ter as seguintes
aplicações (Faria, 2009):
• Revestimentos (exteriores e interiores);
• Refechamento de juntas;
• Caldas de injecção para consolidação de núcleos internos de alvenarias
antigas.
2.4 Materiais constituintes
2.4.1 Ligantes
Um ligante é um material que, ao ser misturado com água, adquire propriedades
aglutinantes e funciona como uma espécie de cola que aglomera os demais
constituintes da argamassa e promove a sua ligação aos suportes em que é
aplicada (Gomes et al., 2006b).
Podem-se classificar os ligantes como minerais ou orgânicos. Os ligantes minerais
apresentam-se na forma de pó de elevada finura, possuindo a capacidade de,
quando misturados com água, formarem uma pasta que, ao endurecer, aumenta a
sua rigidez (Gomes et al., 2006b; Penas, 2008). Este tipo de ligante pode ser
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Página 8
Capítulo 2 – Argamassas tradicionais
dividido em natural ou artificial, conforme seja proveniente de pedras calcárias com
determinada percentagem de argila, sem que seja adicionado qualquer composto
até à obtenção do produto final, ou quando resultam da mistura de vários materiais
(como é o caso do cimento Portland), respectivamente (Botas, 2009). No que
concerne a ligantes orgânicos, têm-se produtos como os ligantes betuminosos e
materiais poliméricos (resinas, colas, mástiques) (Gomes et al., 2006b; Penas,
2008). Os ligantes normalmente utilizados em obra são o cimento Portland, as cais
(aérea e hidráulica) e o gesso.
Por sua vez, os ligantes minerais podem ser divididos em hidráulicos ou aéreos. Os
ligantes hidráulicos, como o cimento ou a cal hidráulica, são constituídos por pós
muito finos que apresentam a capacidade de endurecer e manter as propriedades
mecânicas, quer em contacto com o ar, bem como na presença de água, pois o
processo de endurecimento ocorre de forma mais significativa através de reacções
químicas entre o pó e a água. Relativamente aos ligantes aéreos, estes só fazem
presa e permanecem mecanicamente resistentes quando em contacto com o ar,
pois necessitam do dióxido de carbono presente na atmosfera para transformar o
hidróxido de cálcio em carbonato de cálcio, como é o caso da cal aérea (Agostinho,
2008; Martins, 2008; Rodrigues, 2004).
A hidraulicidade da cal está relacionada com a percentagem de argila presente no
calcário e define o índice de hidraulicidade da cal, i (Botelho, 2003). O índice de
hidraulicidade e o tempo de presa dos vários tipos de cal apresentam-se no Quadro
2.1.
Quadro 2.1 – Índice de hidraulicidade e tempo de presa para os vários tipos de cal (in: Coutinho, 1973)
Tipo de cal
% de argila
Cal aérea gorda
Cal aérea magra
Cal fracamente hidráulica
Cal mediamente hidráulica
Cal simplesmente hidráulica
Cal eminentemente hidráulica
Cal limite
<1
1–5
5.3 – 8.2
8.2 – 14.8
14.8 – 19.1
19.1 – 21.8
21.8 – 26.7
Índice de
hidraulicidade
+ 10 – 16
16 – 31
31 – 2.4
2.4 – 2
2 – 1.5
Tempo de presa
16 a 30 dias
10 a 15 dias
5 a 9 dias
2 a 4 dias
1 a 12 horas
Como já se referiu anteriormente, os ligantes podem ser usados individualmente ou
em combinação com outros ligantes (argamassas bastardas), quando há
compatibilidade entre os mesmos, o que permite que seja possível aproveitar as
propriedades de cada um deles. Contudo, estas argamassas bastardas também
podem apresentar as desvantagens dos ligantes constituintes (Penas, 2008;
Rodrigues, 2004). Citando Paulo (2006, 46 p.) “a principal vantagem da introdução
combinada de cal aérea hidratada numa argamassa é a obtenção de maior
trabalhabilidade, pois confere facilidade de manuseamento e aplicação das
argamassas e um melhor poder de sustentação dos agregados, diminuindo a
Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil
Página 9
Capítulo 2 – Argamassas tradicionais
segregação.”; ou seja, a introdução deste ligante aumenta a porosidade e reduz a
tendência para a fissuração.
Segundo Botelho (2003) as argamassas bastardas de cimento e cal hidráulica,
quando comparadas com as argamassas com ligante à base de cimento,
apresentam menor resistência, coeficiente de capilaridade mais elevado, menor
tendência para a fendilhação e uma evolução da retracção mais lenta.
Cal aérea
A cal aérea é um ligante que resulta da decomposição térmica de rochas calcárias
(ou calcários) com teor de carbonato de cálcio (CaCO3), ou de carbonato de cálcio e
magnésio, não inferior a 95%, e posterior extinção em água (Botelho, 2003; Estrela,
2008; Penas, 2008). Este tipo de cal endurece lentamente ao ar por reacção com o
dióxido de carbono atmosférico e não faz presa debaixo de água, por não possuir
propriedades hidráulicas (Botelho, 2003).
Relativamente ao teor de impurezas, a cal aérea pode chamar-se de gorda, quando
provém de calcários muito puros, com percentagem de carbonato de cálcio não
inferior a 99% e apresenta cor branca; ou magra, quando é obtida a partir de
calcários com teor entre 1 a 5% de argila ou de outras impurezas, apresentando cor
acinzentada (Estrela, 2008).
Pode-se também designar a cal aérea de cálcica ou dolomítica (Agostinho, 2008;
Estrela, 2008; Penas, 2008). A cal aérea cálcica (CL) provém da decomposição de
rochas cálcicas (CaCO3), a uma temperatura de aproximadamente 900ºC, e é
principalmente constituída por óxido de cálcio (CaO) (Equação (2.1)) (Coutinho,
1988):
á
+ "
!!
(2.1)
Por sua vez, a cal aérea dolomítica (DL) resulta da reacção de calcinação de
calcários dolomíticos (CaMg(CO3)2), a uma temperatura de cerca de 500ºC, e é
formada sobretudo por óxido de cálcio e óxido de magnésio (CaO + MgO) (Equação
(2.2)):
#$% &" + #$ + 2"
(2.2)
Citando Almeida (2008, 27 p.) “a cal viva é um produto sólido de cor branca e
apresenta-se sob a forma de grãos de grandes dimensões – blocos e/ou pedras – ou
sob a forma de pó, o qual, dada a sua instabilidade, necessita de ser hidratado”,
hidratação que ocorre antes de ser utilizado como material de construção, pois ao
ser misturado com água liberta calor, podendo atingir temperaturas muito elevadas.
O processo de adicionar água à cal viva designa-se por extinção ou hidratação da
cal e dá origem ao hidróxido de cálcio (ou cal apagada) (Cavaco, 2005; Fernandes,
2009). De acordo com Rodrigues (2004, 30 p.) “na extinção da cal processa-se uma
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Página 10
Capítulo 2 – Argamassas tradicionais
desagregação com efervescência e produção de calor (que pode conduzir a
temperaturas superiores a 100ºC), libertação de vapores cáusticos e aumento de
volume. A extinção da cal é tanto mais difícil quanto mais elevada foi a temperatura
à qual a rocha original foi cozida”. O processo de extinção da cal viva traduz-se pela
Equação (2.3), dando origem à cal apagada (Coutinho, 1988):
+ (" )
%(&
))
)"
!!
(2.3)
*+
A reacção de extinção da cal viva formada por óxido de cálcio e óxido de magnésio
origina a cal dolomítica totalmente hidratada (ou cal apagada), constituída
principalmente por hidróxido de cálcio e hidróxido de magnésio (Estrela, 2008)
(Equação (2.4)):
+ #$ + 2(" %(&
)
))
)"
,ó- á
+
#$%(&
)
)))"
,ó- .+é/
(2.4)
Todo este processo é cíclico, como se pode visualizar na Figura 2.1.
CaCO3 (Carbonato de
cálcio)
Carbonatação
Calcinação
Ca(OH)2 (Hidróxido
de cálcio - cal
hidratada)
CaO (Óxido de cálcio
- cal viva)
Hidratação
Figura 2.1 – Ciclo da cal (adaptado de [W1])
Existem três processos distintos para a extinção da cal viva tais como: aspersão,
imersão e mistura da cal viva com areia molhada, de onde se obtém,
respectivamente, a cal em pó (vulgarmente conhecida por cal hidratada), a cal em
pasta ou uma argamassa de cal e areia (Almeida, 2008; Cavaco, 2005).
O procedimento de extinção da cal tem influência na sua qualidade, pois altera o
valor médio da dimensão das suas partículas, sendo que uma extinção prolongada
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Página 11
Capítulo 2 – Argamassas tradicionais
favorece o crescimento dos cristais de portlandite hidratados, aumentando a
plasticidade da cal em pasta (Fernandes, 2009).
De acordo com as suas
uas condições de fornecimento, as cais aéreas são classificadas
em cal viva (Q) ou cal hidratada (S). No caso particular das cais dolomíticas
hidratadas, o grau de hidratação é identificado por S1 (semi-hidratada)
hidratada) ou S2
(totalmente hidratada) (IPQ,
IPQ, 2010).
2010
Na Figura 2.2 podem visualizar-se
visualizar
os tipos de cal aérea disponíveis para a
construção, de acordo com a norma EN 459-1
459 (IPQ, 2010).
Cal aérea
Cal Cálcica
Cal Dolomítica
CL
DL
Cal Viva
Cal Hidratada
dp, lu
dp, sl, pu
Cal Semihidratada
Cal totalmente
hidratada
dp
dp
Figura 2.2 – Tipo de cal aérea de construção de acordo com a EN 459-1
1 (IPQ, 2010)
20
Legenda:
dp – pó seco; sl – leite ou calda de cal; lu – cal viva em pedaços; pu – pasta de cal.
Após a hidratação da cal, esta está pronta para ser aplicada em obra, endurecendo
através da absorção de dióxido de carbono (CO2),, como já foi mencionado
anteriormente. A este processo
process dá-se o nome de carbonatação.
Uma vez que a carbonatação é um ponto fulcral do presente trabalho, reservou-se
reservou
o
Capítulo 3 para a descrição e análise deste processo.
2.4.2 Agregados
Designa-se por agregado,
o, um material granular que não contribui para a reacção de
endurecimento
ecimento da argamassa (EMO, 2001).
2001
Segundo Rodrigues (2004, 68 p.), “os
os agregados podem ser classificados como
grossos e areias. As areias são materiais granulados finos que são aglomerados por
p
um ou mais ligantes, constituindo o esqueleto das argamassas. Nas argamassas
utilizam-se
se genericamente areias com máxima dimensão inferior a 4.75
4
mm
(passando no peneiro com essa abertura).”
abertura).
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Capítulo 2 – Argamassas tradicionais
Os agregados podem também ser classificados segundo a origem, a dimensão das
partículas e a massa volúmica aparente (Paulo, 2006):
Classificação segundo a origem:
Naturais – agregados que já se encontram com a sua forma na natureza, como
a areia e o cascalho;
Industrializados – os que têm composição “particulada” obtida por processos
industrializados. Nestes casos, a matéria-prima pode ser rocha, escória de altoforno, entre outros;
Reciclados – os que resultam do processamento de material inorgânico
anteriormente utilizado na construção.
Classificação segundo as dimensões das partículas:
Fino – areias (recicladas ou britadas), com partículas de menores dimensões que
passam no peneiro de 4 mm;
Grosso – o godo, de origem sedimentar; o rolado, calhau ou seixo e as britas
(não sendo as últimas utilizadas em argamassas).
Classificação segundo a massa volúmica aparente:
Conforme a densidade do material que constitui as partículas, os agregados são
classificados em leves (por exemplo a cortiça com densidade de
aproximadamente 0.24 kg/m3 [W2], ou a argila expandida que apresenta
densidades entre os 297 e os 550 kg/m3, conforme a sua granulometria [W3]),
médios/normal e pesados.
Em termos químicos, as areias podem ser siliciosas (quartzozas e graníticas),
geralmente provenientes de rio ou de areeiro, ou calcárias, normalmente resultantes
da britagem do material extraído de pedreiras. À areia de areeiro com algum teor de
argila denomina-se por areia amarela, apresentando-se geralmente mais áspera,
com grãos mais angulosos e contendo, normalmente, mais impurezas. A areia do
rio, de forma geral, confere menor resistência às argamassas, devido aos grãos
serem rolados, mas é naturalmente mais “lavada” (Agostinho, 2008; Rodrigues,
2004), logo sem impurezas.
Os agregados são utilizados em argamassas pois reduzem a retracção que se
verifica nas pastas de ligante, e a quantidade necessária deste (solução mais
económica). Quando bem calibradas, conferem uma porosidade à argamassa que
melhora a permeabilidade ao vapor de água, o processo de carbonatação e
incrementam a resistência à compressão (Cavaco, 2005).
Na selecção dos agregados a utilizar no fabrico da argamassa, deve-se ter em
atenção o tipo de argamassa (contexto de utilização), e o desempenho que se
pretende, pelo que devem ser verificadas as seguintes características do agregado
(Cavaco, 2005):
• granulometria;
• forma da partícula;
• inalterabilidade ao ar, água e outros agentes;
• compatibilidade química com os componentes da argamassa;
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Capítulo 2 – Argamassas tradicionais
•
•
resistência mecânica e à erosão;
ausência de substâncias nocivas (matéria orgânica, partículas moles, friáveis
ou muito finas, entre outras).
A granulometria e a forma das partículas influenciam a porosidade da argamassa
visto que, quanto mais equilibrada for a granulometria e mais angulosas forem as
partículas, menor será a percentagem de vazios e, consequentemente, menor será a
percentagem de água e a dosagem de ligante necessários, contribuindo para a
redução da retracção. As partículas angulosas conferem uma maior compacidade e
atrito entre si, melhorando, à partida, a capacidade resistente do revestimento
(Agostinho, 2008; Martins, 2008).
Contudo, nem sempre é possível a utilização de areias calibradas, em que se
controle a dimensão dos grãos. Posto isto, muitas vezes recorre-se à mistura de dois
tipos de areia com granulometrias diferentes, normalmente um de jazida e outro de
rio. Na maior parte dos casos recorre-se aos agregados existentes na região (por
exemplo, em Lisboa, é usual a utilização de areia amarela de Corroios juntamente
com areia do rio Tejo) (Cavaco, 2005).
Penas (2008), refere que se deve procurar obter uma granulometria contínua e bem
equilibrada, de modo a que haja cerca de 15% de elementos finos (diâmetro menor
ou igual a 0.50 mm).
Martins (2008) menciona que Feret (1896) propôs um estudo que viabiliza a
determinação experimental da compacidade das areias utilizadas nas argamassas.
A Figura 2.3, à esquerda, apresenta o diagrama triangular de Feret (1896). As letras
G, M e F designam, respectivamente uma areia de grãos grossos, uma areia de
grãos médios e uma areia de grãos finos. Os lados deste diagrama estão divididos
em 10 partes iguais. O ponto p, no interior do diagrama, com as coordenadas
triangulares 50, 30 e 20, corresponde à mistura das três areias numa proporção de
50% de grãos finos, 30% de grãos médios e 20% de grãos grossos. Para determinar
um ponto no diagrama, traçam-se paralelas aos lados do triângulo, determinando os
segmentos f1, m1 e g1. Qualquer composição de areia deverá obedecer a
f1+m1+g1=100 (Mendonça, 2007).
Figura 2.3 – Esquerda: Diagrama triangular de Feret; Direita: Curvas de igual compacidade
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Capítulo 2 – Argamassas tradicionais
Misturando areias com grãos de diferentes tamanhos, obtém-se uma mistura com o
mínimo volume de vazios e, consequentemente, com a máxima compacidade, uma
vez que os grãos mais pequenos preenchem sucessivamente os intervalos deixados
pelos grãos maiores, sendo necessário utilizar uma menor quantidade de ligante
para uma massa mais compacta. Da análise das curvas de igual compacidade de
Feret (1896) (Figura 2.3, à direita) conclui-se que a composição granulométrica que
apresenta o mínimo de vazios é aquela que, geralmente, contém somente grãos
grossos e grãos finos, com um rácio de 2/3 de grossos para 1/3 de finos, não
contendo grãos médios (Martins, 2008).
Conforme referido anteriormente, as areias devem apresentar-se limpas e secas.
Não devem conter matérias orgânicas, pois podem retardar ou impedir parcialmente
a presa; sais minerais solúveis (que podem provocar eflorescências); nem poeiras
ou elementos muito finos (Botelho, 2003).
Também é de grande importância a quantidade de argila presente na areia, pois
favorece o aumento da retracção e a consequente fissuração quando se apresenta
em quantidades superiores a 5% da massa da areia (Cavaco, 2005; Botelho, 2003).
Além disso, as suas partículas de pequena dimensão criam uma camada em torno
dos grãos de areia, reduzindo a aderência do ligante. No entanto, a presença de
argila, melhora a trabalhabilidade da argamassa, tornando-a mais fácil de aplicar.
Um processo simples para verificar a existência de argila em excesso consiste em
lançar a areia em água ou sobre um tecido branco, verificando se a água fica turva
ou se o tecido fica sujo, respectivamente (Cavaco, 2005; Botelho, 2003).
Segundo Agostinho (2008), nas argamassas produzidas actualmente, em que se
utiliza apenas um tipo de agregado, recorre-se maioritariamente ao uso de areia do
rio (Figura 2.4, à direita), pelo que, quando se introduz areia de areeiro (Figura 2.4, à
esquerda) na mistura está-se a influenciar positivamente as características das
argamassas; de facto, a areia de areeiro contribui para o incremento das
resistências mecânicas e da retenção de água das argamassas através do
incremento da compacidade e redução da porosidade aberta, da permeabilidade ao
vapor de água e da absorção capilar da argamassa.
Figura 2.4 – Esquerda: areia de areeiro; Direita: areio do rio
2.4.3 Água
A água de amassadura tem fundamentalmente como função a hidratação do ligante
e a molhagem dos agregados, possibilitando a aglomeração dos constituintes e a
formação de uma pasta; confere trabalhabilidade à argamassa, condicionando a
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Capítulo 2 – Argamassas tradicionais
aderência ao suporte, a sua consistência, o processo de endurecimento, as
características no estado endurecido e a qualidade final do revestimento (Botelho,
2003; Penas, 2008; Agostinho, 2008).
Em argamassas de cal aérea, a água presente na argamassa influencia o processo
de carbonatação, agindo como um catalisador da reacção, sendo responsável pela
dissolução do dióxido de carbono. No caso dos ligantes hidráulicos, a água é
indispensável para promover a hidratação dos silicatos e aluminatos (Cavaco, 2005).
A quantidade de água da amassadura é determinada tendo em conta o tipo de
ligante, o traço da argamassa, a granulometria da areia e a quantidade de água
presente no próprio agregado (Botas, 2009; Penas, 2008).
Segundo Lima (2009) o excesso de água conduz ao aumento da retracção de
secagem e da porosidade do revestimento. Assim, a quantidade de água a utilizar
na produção de uma argamassa deverá ser a mínima necessária para garantir uma
consistência adequada à sua aplicação. Deve ser em quantidade tal, que se consiga
obter um revestimento mais compacto, com menor tendência para a fissuração,
reduzida permeabilidade à água líquida e maior capacidade resistente, garantindo
uma maior durabilidade do mesmo. De referir que uma percentagem da água de
amassadura se perde por evaporação e outra por absorção do suporte. No entanto,
a quantidade de água absorvida pelo suporte não é contabilizada na maior parte dos
ensaios laboratoriais, uma vez que são utilizados moldes metálicos (que não
absorvem a água).
Por forma a desempenhar adequadamente a sua função, a água utilizada deve
apresentar-se isenta de impurezas e de preferência potável, pelo que não deve
conter matéria orgânica e terrosa – responsável por uma diminuição da resistência
mecânica do reboco – assim como sais nocivos dissolvidos, pois com o decorrer do
tempo poderão surgir eflorescências que degradam o reboco e a pintura (Martins,
2008; Silva, 2010). Esta exigência deve-se ao facto de as águas impróprias para
consumo possuírem partículas em suspensão ou dissolvidas que podem afectar
propriedades das argamassas e retardar o processo de presa, assim como as
características da argamassa (Agostinho, 2008; Malva, 2009; Silva, 2010). É de todo
desaconselhável o uso de água do mar, pois esta apresenta um teor de sais elevado
(cloretos e sulfatos, principalmente). As águas minerais, mesmo sendo potáveis, não
são adequadas ao fabrico de argamassas pois têm maior dificuldade em atingir a
saturação, retardando o processo de presa (Agostinho, 2008; Cavaco, 2005; Malva,
2009; Mendonça, 2007).
Também a temperatura da água é um factor importante, pois influencia o tempo de
endurecimento de uma argamassa. Cavaco (2005) e Malva (2009), com base em
Rojas (2002), referem que caso a temperatura da água seja superior a 30ºC o
processo de endurecimento é acelerado, enquanto que temperaturas inferiores a
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Capítulo 2 – Argamassas tradicionais
7ºC retardam este processo, desaconselhando principalmente a execução de
argamassas em épocas demasiado frias.
2.4.4 Adições e adjuvantes
As adições são materiais inorgânicos finamente moídos, que se adicionam às
argamassas com o objectivo de melhorar propriedades específicas, tais como:
optimizar a compacidade, melhorar o processo de hidratação do ligante, aumentar a
resistência ao ataque por sulfatos, por ácidos, às reacções sílica-agregados e à
penetração dos iões cloreto (Pinto et al., 2006). Como exemplo de adições têm-se
as pozolanas naturais e as artificiais – como as cinzas volantes e a sílica de fumo –
e as escórias de alto forno.
Designa-se por adjuvante um material orgânico ou inorgânico adicionado, durante a
amassadura, em pequenas quantidades com o objectivo de melhorar propriedades
da argamassa no estado fresco ou endurecido, ocorrendo alteração a nível químico
(Coutinho, 1998; Silva, 2006) ou físico, como por exemplo os introdutores de ar.
Os adjuvantes são classificados de acordo com o efeito dominante nas propriedades
da argamassa, visto que na maior parte dos casos, estes materiais apresentam
múltiplas acções e propriedades (Coutinho, 1988).
Ao longo dos tempos utilizaram-se materiais como: sebo, azeite ou óleo de linhaça
como hidrófugos; grude ou folha de piteira cortada para fixar a cal; e folhas de feno
para aumentar a resistência à tracção dos revestimentos (Botelho, 2003).
Actualmente, estes materiais entraram em desuso, dando-se preferência à utilização
de materiais sintéticos mas com objectivos semelhantes aos pretendidos na
antiguidade (Cavaco, 2005).
Como exemplo de adjuvantes utilizados no fabrico de argamassas tem-se (Botelho,
2003; Cavaco, 2005; Coutinho, 1988; Veiga, 1998):
Redutores de água – melhoram a trabalhabilidade sem que seja necessário
aumentar a quantidade de água de amassadura, reduzindo a dessecação
prematura das argamassas e resultando em argamassas mais compactas e com
menor permeabilidade à água;
Hidrófugos – reduzem a penetração de água no revestimento e abrandam o
transporte capilar. No entanto, é necessário algum cuidado na sua utilização,
particularmente em argamassas de cal aérea, pois originam uma redução da
permeabilidade ao vapor de água;
Aceleradores de presa – aceleram as reacções de hidratação do ligante,
levando a que haja uma diminuição de resistência da argamassa, pois os cristais
não se desenvolvem regularmente e o crescimento cristalino é substancialmente
mais desordenado;
Introdutores de ar – a sua utilização resulta na formação de um grande número
de pequenas bolhas de ar que se distribuem uniformemente pela argamassa,
mantendo-se após a sua aplicação e endurecimento. As bolhas formadas
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Capítulo 2 – Argamassas tradicionais
funcionam como um corte na capilaridade, conferindo uma melhor resistência
aos ciclos gelo/degelo, melhorando as características térmicas da argamassa e
reduzindo a retracção e, consequentemente, a tendência para a fissuração.
Fungicidas – impedem a fixação de microrganismos (bolores, musgos, líquenes)
na argamassa;
Pigmentos - Os pigmentos são produtos naturais ou sintéticos que se adicionam
às argamassas com o objectivo de conferir cor (Botelho, 2003; Cavaco, 2005).
Devem apresentar estabilidade à luz e compatibilidade química com os
constituintes da argamassa e a quantidade a utilizar não deve exceder 10% do
peso do ligante (Botelho, 2003).
A utilização de adições e adjuvantes em Portugal é reduzida, pelo que o seu domínio
é baixo. Assim, não se recomenda o uso destes produtos sem a realização de
ensaios prévios que possam fundamentar a sua adequabilidade (Martins, 2008;
Veiga, 1998).
2.5 Requisitos para o desempenho de argamassas de
revestimento
A utilização de revestimentos de ligante mineral, vulgarmente conhecidos por
rebocos, remonta a antiguidade. Durante séculos, os rebocos vêm cumprindo a
função de regularização das alvenarias, bem como de assegurar a protecção das
paredes contra agentes de degradação e proporcionando condições de
habitabilidade e salubridade aos edifícios (Cavaco, 2005; Magalhães, 2002; Veiga,
1998; Veiga, 2005). Como tal, impõem-se algumas exigências funcionais aos
rebocos, de modo a que estes traduzam o desempenho desejado.
2.5.1 Exigências funcionais gerais dos rebocos
No geral, as funções a desempenhar pelos rebocos são (Magalhães, 2002; Veiga,
2005):
• Regularização das alvenarias;
• Impermeabilização (no caso revestimentos exteriores) e protecção das
paredes;
• Protecção do suporte contra agentes agressivos – agentes de natureza
biológica, física, mecânica e química;
• Acabamento dos paramentos.
No sentido de garantir estas funções, é necessário cumprir os seguintes requisitos
(Gomes et al., 2006a; Veiga, 2005):
• Aderência ao suporte;
• Flexibilidade compatível com os movimentos do suporte;
• Resistência à fendilhação;
• Capacidade de impermeabilização em zona não fendilhada (no caso de
revestimentos exteriores);
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Capítulo 2 – Argamassas tradicionais
•
•
•
Durabilidade face às acções externas, particularmente às acções climáticas
(no caso de revestimentos exteriores);
Reduzida absorção capilar e capacidade de promover a expulsão do vapor de
água formado no interior e da água infiltrada, por evaporação;
Aspecto estético.
Como forma de se garantir estes requisitos, é importante que se opte por uma
solução de reboco adequada, pelo que se recomenda, para os rebocos correntes
executados em obra, pelo menos 3 camadas: chapisco, camada de base e camada
de acabamento (descritos em 2.3) (Veiga, 2005).
2.5.2 Exigências para rebocos a aplicar em edifícios antigos
Nas intervenções em edifícios antigos deve-se primeiramente considerar a
conservação dos revestimentos existentes, recorrendo a reparações pontuais, caso
se apresente necessário, ou a operações de consolidação, caso se justifique pelo
valor do edifício ou do seu revestimento (Veiga, 2003).
Quando se verifica a necessidade de substituir, parcial ou totalmente, as
argamassas existentes, devem seleccionar-se argamassas adequadas a esse uso
específico – caso contrário poderá surgir patologia mais grave que a que se
pretende reparar –, devendo verificar determinados requisitos funcionais e estéticos
(Veiga e Tavares, 2002; Veiga, 2003).
Visto que as argamassas de substituição para edifícios antigos têm de apresentar
um conjunto de exigências adicionais (em relação às argamassas destinadas a
paredes de edifícios correntes), que estão relacionadas com a ética da conservação
do património edificado, estas têm como principais, os seguintes critérios a cumprir
(Magalhães e Veiga, 2005; Veiga, 2003):
• Proteger as paredes;
• Não contribuir para a degradação dos elementos pré-existentes, tais como as
alvenarias antigas;
• Ser uma solução reversível ou, no mínimo, reparável;
• Ser uma solução durável e contribuir para a durabilidade do conjunto;
• Não descaracterizar o edifício, nem prejudicar a apresentação visual da sua
arquitectura (em termos de textura, cor e tecnologia de aplicação).
Assim, a argamassa de substituição deve apresentar um módulo de elasticidade
reduzido e boa capacidade de relaxação, por forma a não desenvolver tensões
elevadas quando sofre variações dimensionais restringidas; deve apresentar bom
comportamento à água, nomeadamente, ser impermeável à água líquida e
permeável ao vapor de água que se introduz, quer através da própria argamassa,
quer através das fundações, por capilaridade ascendente, ou ainda através de
coberturas e remates; não deve ser formulada com materiais ricos em sais solúveis
(Magalhães e Veiga, 2005; Veiga, 2005). Para além destes requisitos, o
revestimento deve apresentar resistência mecânica inferior à dos tipos de suporte
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Capítulo 2 – Argamassas tradicionais
sobre os quais se prevê que possam vir a ser aplicados; aderência ao suporte
suficiente para garantir a durabilidade, mas de modo a que a sua remoção não
afecte a alvenaria; reduzida susceptibilidade à fendilhação; bom comportamento ao
gelo e aos sais solúveis existentes no suporte; alguma resistência à colonização
biológica (Magalhães e Veiga, 2005).
Deve-se evitar a descaracterização do edifício e a sua apresentação visual
arquitectónica, procurando que a solução promova a conservação da imagem global
do edifício, reduzindo ao máximo variações na textura e apresentação cromática dos
revestimentos, bem como evitar que a nova argamassa apresente envelhecimento
diferencial (Veiga, 2005; Veiga, 2007).
No caso de se tratar de reparações pontuais, os materiais a utilizar estão sujeitos a
requisitos bastante mais rigorosos devendo ter: composições muito semelhantes aos
pré-existentes, tanto ao nível dos constituintes, nomeadamente, o tipo de cal e a
natureza, granulometria e cor da areia, como da técnica de preparação e aplicação,
(Santos, 2009).
Atendendo a alguns critérios enunciados acima, apresenta-se, no Anexo A.1,
Quadro A.0.1, uma compilação (efectuada por Magalhães e Veiga (2005)) dos
requisitos especificados para as argamassas de revestimento da maioria das
paredes de alvenaria irregular (“ordinária”) nacionais. De salientar que para
diferentes tipos de paredes estes requisitos poderão sofrer adaptações.
É importante manter presente que a função principal das argamassas de
revestimento é proteger a parede, pelo que essa função de protecção e de não
degradação deve ser privilegiada em relação à durabilidade da argamassa de
substituição.
2.6 Factores que afectam o
argamassas de revestimento
comportamento
das
Segundo Magalhães (2002), as anomalias mais correntes em rebocos são a
humidade, a erosão, a perda de aderência, o aparecimento de eflorescências e
criptoflorescências (Figura 2.5), a biodegradação (Figura 2.6), a fendilhação e
fissuração, a sujidade e a perda de coesão ou desagregação.
Figura 2.5 – Empolamento decorrente da
cristalização de sais – criptoflorescências
Figura 2.6 – Biodeterioração (in: Magalhães, 2002)
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Capítulo 2 – Argamassas tradicionais
De acordo com Veiga et al. (2004) e Malva (2009), os principais tipos de anomalias
nos revestimentos exteriores, podem ter origem em factores intrínsecos aos
materiais constituintes; nas técnicas utilizadas na sua fabricação – formulação para
a mistura, processo de execução e aplicação da argamassa; ou em processos
naturais ou artificiais da sua alteração ao longo do tempo, designadamente factores
ambientais (clima e microclima, poluição atmosférica, entre outros) e de factores
humanos, tais como, erros de projecto e de execução, degradação devido às acções
humanas, entre outros.
Vários factores podem influenciar a durabilidade das argamassas de reboco, dos
quais podem salientar-se o comportamento face à presença de água, organismos e
microrganismos e de sais solúveis, a porosidade, a retracção, fissuração e
fendilhação, as resistências mecânicas, a aderência ao suporte, assim como as
características das argamassas no estado fresco (Agostinho, 2008; Almeida, 2008).
Relativamente aos materiais, têm-se os aspectos qualitativos dos agregados
(areias), dos ligantes e da água. Conforme referido anteriormente, a granulometria
das areias tem grande importância no desempenho das argamassas, no entanto o
conhecimento acerca deste factor não está tão desenvolvido como o conhecimento
da influência dos ligantes. Rato (2006) cita Bessey (1966), referindo que os
principais factores que influenciam a qualidade de uma areia destinada ao fabrico de
argamassas são: a dimensão média das partículas, a amplitude do intervalo das
dimensões das partículas, a forma das partículas e as impurezas contidas na areia
(principalmente a percentagem de argila). A quantidade de argila pode aumentar a
trabalhabilidade e resistência das argamassas, no entanto, quando presente em
grandes quantidades, pode reduzir a aderência do ligante ao agregado e exigir
maiores quantidades de água de amassadura, o que se traduz em fenómenos de
retracção mais significativos (Malva, 2009). A forma das partículas influencia a
aderência da argamassa ao suporte, a sua trabalhabilidade e a compacidade desta
após o endurecimento, enquanto que a dimensão das partículas afecta a porosidade
aberta (Rato, 2006).
A qualidade dos ligantes deve-se principalmente à matéria-prima de onde provêem,
do grau de impurezas, da produção e das condições de acondicionamento até à sua
utilização.
A proporção em que os agregados e ligantes são doseados, ou seja, o traço
utilizado na formulação das argamassas e a relação água/ligante (a/l) vai dar origem
a argamassas mais ou menos resistentes, com maior ou menor porosidade, entre
outros. Estes factores aliados à execução, aplicação e condições de cura das
argamassas apresentam grande influência no desenvolvimento da carbonatação, na
compacidade, nas resistências mecânicas, no desenvolvimento mais ou menos
acentuado da retracção e fendilhação, e no comportamento face à água e à
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Capítulo 2 – Argamassas tradicionais
presença de sais solúveis. Todos estes factores interferem com a durabilidade e
aspecto estético da argamassa (Malva, 2009).
Os materiais presentes nos edifícios antigos, são normalmente materiais porosos
que favorecem a penetração e permanência de água e sais solúveis que causam
problemas estéticos e, em situações extremas, podem colocar em perigo a
segurança estrutural dos edifícios antigos (Gonçalves, 2007).
A elevada solubilidade de alguns sais é responsável pela facilidade com que estes
são transportados pela água e percolam nos materiais, sendo os mecanismos de
cristalização (com possível aumento de volume, que podem dar origem ao
desenvolvimento de tensões internas no interior dos materiais) e dissolução
processos complexos e difíceis de controlar. Estes mecanismos podem ocorrer face
a alterações de temperatura, humidade ou devido à evaporação de água (Agostinho,
2008).
A estrutura porosa de uma argamassa é responsável pela absorção e controlo do
movimento da água no interior dos materiais e condiciona a cinética de secagem, a
capacidade de transporte, de retenção e expulsão de água por evaporação.
Relativamente às argamassas de cal aérea, a porosidade é determinante para o
desenvolvimento da carbonatação, uma vez que esta ocorre por absorção de dióxido
de carbono, pelo que é necessário que a estrutura porosa facilite a penetração deste
gás proveniente da atmosfera, que vai reagir com o hidróxido de cálcio, formando
cristais de carbonato de cálcio (Agostinho, 2008). Malva (2009), citando Lawrence et
al., (2007), afirma que o próprio evoluir da carbonatação altera a microestrutura da
argamassa, modificando as suas propriedades mecânicas e afectando a estrutura
porosa e consequentemente as características de transporte de água.
Segundo Rodrigues (2004), a absorção de água pelo reboco pode originar a redução
das resistências mecânicas e do isolamento térmico, o transporte de sais solúveis
que se encontram presentes nos materiais, o desenvolvimento de microrganismos e
vegetação parasitária em meio húmido e a retracção ou dilatação dos materiais
(provocando novas fendilhações, a que se seguem maiores infiltrações).
Quando os rebocos à base de cal aérea são aplicados em condições atmosféricas
inadequadas, como tempo frio (temperaturas abaixo dos 5ºC) e húmido (Flores,
2002; Galvão, 2009) ou ficam saturados, por períodos de tempo significativos, pode
ocorrer a lixiviação do hidróxido de cálcio, pois a água ao preencher os poros da
argamassa, para além de deslocar os cristais sólidos de hidróxido de cálcio, também
permite a dissolução destes em água, à razão de uma parte de hidróxido de cálcio
para 800 partes de água (à temperatura de 20ºC) (Nero, 2001). De facto, após a
carbonatação do hidróxido de cálcio, o carbonato de cálcio, que se mostra como um
composto muito mais estável do que o hidróxido de cálcio de onde partiu, não se
apresenta como fim do processo de carbonatação, pois os cristais de carbonato de
cálcio já formados, ao entrarem em contacto com o ácido carbónico, que provém da
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Capítulo 2 – Argamassas tradicionais
dissolução do CO2 na água (de acordo com a Equação (2.5)), facilmente se
solubilizam neste, originando bicarbonatos de cálcio (Equação (2.6)) que são
bastante solúveis em água (Nero, 2001).
" + (" 0
+ (" 0
(
" á ó
%( &"
))))
á
(2.5)
(2.6)
Após um período de secagem, a água transporta os sais até à superfície, resultando
na deterioração da função ligante, pois os agregados ficam sem o envolvimento
necessário à manutenção de um estado de coesão mínimo, resultando num
processo de degradação das argamassas (Nero, 2001).
Para além disso, quando os sais, transportados pela água, entram em contacto com
o CO2 da atmosfera, voltam a formar cristais de carbonato de cálcio, dando origem a
manchas de cor branca (Flores-Colen et al., 2005). Todo este processo denomina-se
por lixiviação do carbonato de cálcio. As manchas devidas à lixiviação do carbonato
de cálcio (Figura 2.7) são facilmente confundíveis com as eflorescências, mas
distinguem-se destas por serem efervescentes na presença de ácido clorídrico
(Flores-Colen, 2009).
Figura 2.7 – Manchas em argamassas de assentamento, devidas à lixiviação do carbonato de cálcio [W4]
A lixiviação do ligante das argamassas de cal aérea pode dar origem a um aumento
de porosidade e, consequentemente, da permeabilidade, resultando num
decréscimo das características mecânicas, tornando as argamassas mais
susceptíveis de ataques de degradação (Sousa et al., 2005) (Figura 2.8).
Figura 2.8 – Contracção do reboco de cal aérea, com posterior lixiviação do ligante
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Capítulo 2 – Argamassas tradicionais
Rodrigues (2004) menciona que, a condensação de vapor de água pode dar origem
ao desenvolvimento de bolores e fungos, diminuição do isolamento térmico ou
diminuição local da resistência mecânica. Quando ocorre a cristalização de sais ou
gelificação no interior do elemento, pode surgir o risco de descolamento e
destacamento do revestimento (Figura 2.9) ou do acabamento.
Figura 2.9 – Perda de aderência (descolamento, abaulamento) (in: Magalhães, 2002)
Em argamassas com ligante à base de cal aérea, pode ocorrer o destacamento do
reboco, devido à má aderência da cal aos suportes, que é originada pela difícil
carbonatação da argamassa até ao suporte.
A retracção das argamassas é determinante para o aparecimento e desenvolvimento
de fendas e fissuras, pelo que é aconselhável que seja reduzida. Este factor, para
além de representar um problema estético, também acelera os processos de
degradação, pois facilita a infiltração de água e penetração de agentes agressivos
(Agostinho, 2008).
No caso das argamassas de cal aérea, o processo de carbonatação pode dar
origem à retracção, visto que as reacções entre o dióxido de carbono e o hidróxido
de cálcio ocorrem da libertação de água.
De acordo com Veiga et al. (2004), o número de camadas e a sua espessura têm
consequências directas tanto na retracção durante o processo de endurecimento
das argamassas como na melhoria do comportamento dos rebocos em presença da
água, dado que, pela descontinuidade das camadas, a resistência à penetração da
água em estado líquido é reforçada, mantendo uma elevada permeabilidade ao
vapor de água.
Relativamente à acção de microrganismos e organismos, Magalhães (2002) refere
que estes agentes podem atacar quimicamente os materiais de revestimento através
da sua simples deposição sobre os mesmos ou pelas substâncias que expelem. A
presença de microrganismos pode ter efeitos nefastos quando originam ácidos que
podem desagregar o material sobre o qual assentam, ou quando retêm a humidade
na superfície destes materiais, permitindo uma posterior destruição do reboco.
Flores-Colen (2009) menciona que a acção destes organismos é mais nefasta
quando existe, em simultâneo, a presença prolongada de humidade, a acumulação
Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil
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Capítulo 2 – Argamassas tradicionais
de detritos na superfície do revestimento (terra e pó) e elevada porosidade do
revestimento.
2.7 Síntese do capítulo
Ao longo dos séculos tem havido uma grande evolução das argamassas tendo-se
partido de uma simples mistura de barro com água até às formulações actuais.
Actualmente, na construção, as argamassas são utilizadas, principalmente, em
revestimento de paredes e tectos e para assentamento de alvenarias, azulejos,
ladrilhos, placas de pedra, manilhas, entre outros. Para garantir a durabilidade dos
elementos construídos é necessário, fazer uma selecção cuidada dos materiais a
utilizar, de acordo com a aplicação que se queira dar às argamassas e garantir que
cada constituinte é utilizado nas proporções adequadas, de forma a maximizar o
desempenho da argamassa (melhorando a porosidade e as resistências mecânicas,
reduzindo as retracções, entre outros).
As argamassas devem proteger eficientemente o suporte em que são aplicadas,
evitando anomalias que possam levar à sua degradação, pelo que devem
apresentar uma boa compatibilidade, em termos químicos, físicos e mecânicos, com
o suporte. Para tal, pode-se recorrer a argamassas de um só ligante ou a
argamassas bastardas, combinando as vantagens dos vários ligantes.
A execução e aplicação das argamassas devem ser cuidadas, pois caso contrário
poderão, também, aparecer anomalias que afectem tanto o aspecto estético das
argamassas de reboco, como a sua funcionalidade (protecção da parede) e
durabilidade.
Actualmente, devido ao aumento das intervenções em edifícios antigos, seja na
recuperação, restauro ou reabilitação de elementos de construção, tem-se recorrido,
com maior frequência, ao uso de argamassas com cal aérea, por ser uma solução
que apresenta maior compatibilidade com os materiais pré-existentes, adaptando-se
aos movimentos sazonais do suporte, provocados pelas variações higrotérmicas e
apresentando uma boa permeabilidade à água e ao vapor de água.
Como se viu, são vários os factores que influenciam o comportamento das
argamassas, quer no estado fresco, quer no estado endurecido, tais como as
características dos seus constituintes e respectivas dosagens, o processo de fabrico
dos ligantes, a metodologia utilizada na produção e aplicação das argamassas ou as
condições ambientais a que estas estão expostas. Factores como o comportamento
face à presença de água, organismos e microrganismos e de sais solúveis, a
porosidade, a retracção, fissuração e fendilhação, as resistências mecânicas, a
aderência ao suporte ou as características das argamassas no estado fresco podem
influenciar a durabilidade das argamassas de reboco, pelo que é necessário
continuar a desenvolver estudos que permitam adquirir um maior conhecimento
sobre as suas propriedades, no sentido de obter produtos que se adeqúem às
necessidades actuais.
Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil
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Capítulo 2 – Argamassas tradicionais
Outro dos factores que influencia o comportamento e as características das
argamassas com ligante à base de cal aérea é o fenómeno da carbonatação, sendo
este um factor muito importante neste tipo de argamassas, pelo que o capítulo
seguinte vai incidir sobre este fenómeno e sobre os seus efeitos/consequências.
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Capítulo 3 – Carbonatação
3 A carbonatação
3.1 Considerações gerais
A carbonatação é o processo através do qual as argamassas de cal aérea
endurecem. Inicia-se pela evaporação da água em excesso (com ocorrência de
retracção) verificando-se, quase em simultâneo, o início da transformação da
portlandite (Ca(OH)2) em calcite (CaCO3) (Lanas e Alvarez, 2003).
Este capítulo aborda em detalhe este processo, bem como os factores que o
influenciam e as consequências deste nas argamassas de revestimento.
Enunciam-se algumas das técnicas de avaliação da carbonatação utilizadas in-situ e
em laboratório, explicando-se resumidamente as metodologias utilizadas.
3.2 O fenómeno de carbonatação
O fenómeno de carbonatação é o processo através do qual o hidróxido de cálcio,
Ca(OH)2, reagindo com o dióxido de carbono, CO2, presente na atmosfera, dá
origem ao carbonato de cálcio, CaCO3, responsável pelo endurecimento das
argamassas (Equação (3.1)) (Botas, 2009; Gomes, 2009; Rato, 2006; Rodrigues,
2004). Contudo, este carbonato de cálcio é diferente do existente na rocha calcária
original, devido à diferente organização mineralógica dos seus cristais (Almeida,
2008; Rodrigues, 2004).
%(&
)
))
)"
,ó- á
+ " 0
á
+ (" (3.1)
Em termos de massa molar, a Equação (3.1) traduz-se na Equação (3.2)
74 $⁄345 + 44 $⁄345 0 100 $⁄345 + 18 $⁄345
(3.2)
Os cristais de portlandite (Ca(OH)2), que apresentam forma hexagonal, durante o
processo de carbonatação, transformam-se em cristais de aragonite (CaCO3), sem
forma precisa e ramificada, e cristais de calcite (CaCO3), de forma cúbica (Figura
3.1) (Margalha, 2010).
Figura 3.1 – Observação em microscópio electrónico SEM (in: Margalha, 2010)
Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil
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Capítulo 3 – Carbonatação
No entanto o processo de carbonatação não é uma reacção química única,
passando por várias fases intermédias. Para que o processo de carbonatação
ocorra, é necessária a presença de água para que haja a dissolução do CO2.
Balen e Gemert (1994), num estudo efectuado sobre argamassas de cal aérea,
afirmam que o processo de carbonatação pode ser dividido num processo de difusão
de dióxido de carbono (Equação (3.3)), seguido por uma reacção química em que se
formam cristais de carbonato de cálcio (Equação (3.4)). A deposição de cristais de
carbonato de cálcio, na sua maioria calcite, durante a carbonatação altera a
estrutura porosa da argamassa e influencia as suas propriedades higroscópicas
(Balen e Gemert, 1994).
" + (" 0
(
" á ó
%(&" + (" 0 + 2(" (3.3)
(3.4)
Outros autores (Lawrence et al., 2006; Arandigoyen et al., 2006) mencionam que o
processo de carbonatação pode abranger 5 ou 6 fases:
• difusão do dióxido de carbono nos poros da argamassa;
• dissolução do dióxido de carbono nos poros que contêm água (Equação
(3.3));
• dissolução do hidróxido de cálcio nos poros com água;
• equilíbrio químico da dissolução do dióxido de carbono;
• precipitação do carbonato de cálcio (Equação (3.4));
• evaporação da água resultante da reacção química.
Margalha (2010) refere que, de acordo com alguns autores, o processo de
carbonatação apenas tem início após a evaporação do excesso de água localizada
nos poros da argamassa e que é irrelevante para a dissolução do dióxido de
carbono.
Durante processo de endurecimento da cal dolomítica, ou cal “preta”, ocorre a
formação de carbonato de cálcio e de magnésio (MgCO3), sendo um processo mais
lento que o da cal cálcica, ou cal “branca”, devido à tardia hidratação do óxido de
magnésio (MgO) (Malva, 2009). Para além disto, a absorção do dióxido sulfuroso
(SO2) presente na atmosfera, pode resultar na formação de sulfatos de magnésio
(MgSO4) que são altamente solúveis e destrutíveis, pelo que se dá preferência à
utilização das cais cálcicas (Rodrigues, 2004).
Nos ligantes aéreos, como a cal aérea, o endurecimento da argamassa dá-se
apenas por carbonatação, enquanto que nos ligantes hidráulicos o endurecimento
processa-se por hidratação – no caso de argamassas formuladas com ligante à base
de cimento – ou por um processo combinado de carbonatação e hidratação, como é
o caso das argamassas formuladas à base de cal hidráulica (Botas, 2009; Lima,
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Capítulo 3 – Carbonatação
2009; Malva, 2009; Silva, 2010). Também nas argamassas bastardas de cal aérea e
ligante hidráulico o processo de endurecimento é semelhante ao das argamassas
formuladas com cal hidráulica, ocorrendo por duas fases: a fase hidráulica, onde se
dá a hidratação dos aluminatos e silicatos presentes no ligante hidráulico, seguida
da fase aérea, que corresponde à reacção do CO2 presente na atmosfera com a cal
(Botas, 2009).
É de realçar que as argamassas de cal aérea endurecem exclusivamente em
contacto com o ar, pois apenas deste modo o dióxido de carbono entra em contacto
com o hidróxido de cálcio, permitindo a reconversão deste último em carbonato de
cálcio.
Em argamassas de cal aérea, a carbonatação é um processo lento, que pode levar
meses ou anos até estar completo (Lawrence et al., 2006). Contudo, à superfície da
argamassa, é um processo que se desenvolve muito rapidamente (Balen e Gemert,
1994). Durante todo o processo verifica-se uma diminuição do volume dos poros,
pois estes são parcialmente preenchidos com cristais de carbonato de cálcio,
alterando a microestrutura da argamassa e tornando-a cada vez menos permeável à
medida que o processo se desenvolve, podendo mesmo verificar-se a permanência
de quantidades significativas de hidróxido de cálcio quimicamente livres, em vários
elementos de construção, decorrido um longo período de tempo (por vezes séculos)
após a sua construção (Pavão, 2010; Rodrigues, 2004). Por outro lado, devido ao
lento processo de carbonatação, as argamassas de cal aérea mantém a sua
plasticidade por longos períodos de tempo, assegurando alguma capacidade de
deformação perante possíveis movimentos do suporte (Fernandes, 2009).
No que concerne a argamassas à base de ligantes hidráulicos, Coutinho (1997)
menciona que a cura normalmente fica completa ao fim de cerca de um mês.
3.3 Factores que influenciam o processo de carbonatação
A quantidade de água de amassadura, a espessura da camada da argamassa, a
porosidade interna, a presença de dióxido de carbono, a temperatura e a humidade
relativa do ambiente e a quantidade de cal livre para reagir com o dióxido de
carbono são alguns dos factores que influenciam o processo de carbonatação e
consequentemente as propriedades físicas e mecânicas das argamassas (Balen e
Gemert, 1994; Malva, 2009; Santos, 2009). As condições atmosféricas influenciam a
evaporação de água, a passo que a porosidade da argamassa deverá permitir as
trocas de ar e água com a atmosfera, de modo a que as resistências mecânicas não
sejam afectadas (Silva, 2010).
3.3.1 Quantidade de água de amassadura
Para que a carbonatação ocorra é necessária uma quantidade mínima de água,
funcionando como veículo de transporte do CO2, e possibilitando a dissolução deste
(Balen e Gemert, 1994; Margalha, 2010). No entanto, há que ter em atenção que o
excesso de água de amassadura, normalmente, acarreta vários efeitos negativos,
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Capítulo 3 – Carbonatação
podendo provocar a fendilhação generalizada do revestimento devido à retracção,
aumentando a sua porosidade, sendo, de um modo geral, prejudicial para as
resistências mecânicas obtidas (Gomes, 2009; Malva, 2009). Isto acontece
sobretudo, quando o ligante a utilizar é aéreo, em que, quanto maior for a
quantidade de água de amassadura utilizada, maiores serão as retracções, pois o
processo de carbonatação sofre um atraso, visto que a difusão de CO2 é muito mais
lenta em água do que em ar (Cavaco, 2005; Marques, 2010; Rodrigues, 2004).
O aumento de porosidade aberta causado pelo excesso de água de amassadura,
apesar de originar uma diminuição da resistência mecânica das argamassas
permite, no caso específico de argamassas formuladas à base de cal aérea, que o
dióxido de carbono aceda mais facilmente às zonas interiores da argamassa, ainda
disponíveis para carbonatar. Deste modo a carbonatação dá-se de forma mais
completa, contribuindo para o incremento da compacidade e melhoria da capacidade
resistente da argamassa (Lanas e Alvarez, 2003).
Segundo Balen e Gemert (1994), o teor em água de amassadura óptimo para a
carbonatação será o que corresponde à máxima absorção da superfície dos poros
antes da condensação capilar. Os mesmos autores referem que o transporte de
água durante a fase de secagem pode ser dividido em duas fases: transporte de
água por capilaridade, em que a carbonatação é praticamente desprezável, uma vez
que a estrutura porosa não está suficientemente livre para que se possa dar a
difusão do CO2; seguido de difusão de vapor de água até à superfície.
3.3.2 Porosidade
A estrutura porosa de uma argamassa é muito importante enquanto factor para
definir a sua durabilidade e características (Rato, 2006). A formação de poros de
uma argamassa resulta, principalmente, da evaporação da água de amassadura
(Rato, 2006). Com o evoluir da carbonatação, alteram-se algumas propriedades da
microestrutura das argamassas, tais como, a permeabilidade à água líquida, a
difusão de gases e a capilaridade, devido à deposição progressiva de cristais de
carbonato de cálcio (resultante do processo de carbonatação) nos poros da
argamassa (Penas, 2008).
Segundo Guimarães (2002), o cristal de carbonato de cálcio recém-formado é,
aproximadamente, 1.5 vezes maior do que o cristal de hidróxido de cálcio (Margalha,
2010). A reacção de carbonatação do hidróxido de cálcio ocorre com aumento de
volume, cerca de 12% (Beruto et al., 2005). Moorehead (1986), citado por Rodrigues
(2004), defende que no processo de carbonatação, a formação de carbonato de
cálcio ocorre associado a aumento de cerca de 35% da massa de cal hidratada,
devido à transformação da portlandite em calcite, e confirma o aumento de volume
de sólidos de cerca de 12%, mencionado por Beruto et al.. Este aumento de volume
na transformação do hidróxido de cálcio em calcite verifica-se no interior dos poros
da argamassa, pelo que a estrutura se vai alterando, pois os poros mais largos são
preenchidos com carbonato de cálcio microcristalino ou amorfo que se expande,
Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil
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Capítulo 3 – Carbonatação
sem alteração detectável no volume de argamassa, mas o produto torna-se menos
permeável, nomeadamente ao dióxido de carbono, à medida que a reacção se
processa (Rodrigues, 2004).
De acordo com Rodrigues (2004), para que a velocidade de carbonatação seja
optimizada, cerca de 50% do volume dos poros devem estar cheios de água, sendo
que, os capilares mais finos ficam cheios de água e os mais largos permanecem
disponíveis para a difusão do dióxido de carbono para o interior e para dissipação do
vapor de água.
A reacção de carbonatação ocorre, normalmente, com retracção da pasta de ligante,
que tenderá a desenvolver fissuração (Malva, 2009). A mistura de areia separa as
partículas de cal, alterando a estrutura interna das argamassas, facilitando o
processo de carbonatação, por um lado, e por outro, permitindo a distribuição, por
toda a massa, de eventuais retracções que possam ocorrer, para além de que
implica uma redução significativa dos custos, através da diminuição da quantidade
de ligante na mistura (Coutinho, 1988; Guerreiro, 2007; Margalha, 2010; Pavão,
2010).
3.3.3 Condições termohigrométricas
Veiga e Souza (2004) citando Coutinho (1994), referem que a velocidade de
carbonatação é influenciada pela higrometria do ar, verificando-se um máximo a
50% de humidade relativa, e propaga-se em profundidade a velocidade decrescente,
uma vez que a permeabilidade ao dióxido de carbono diminui com a carbonatação.
Assim, as características mecânicas de uma argamassa no estado endurecido estão
intrinsecamente ligadas ao seu processo de endurecimento e consequentemente ao
ambiente de cura a que a argamassa ficou exposta. O desenvolvimento das
resistências mecânicas está, por isso, associado à temperatura e humidade que
influem nos processos de carbonatação e hidratação das argamassas (Marques,
2010).
Segundo Rodrigues (2004), a temperatura ambiente que optimiza a carbonatação,
visto que melhora a solubilidade do CO2 na água, é de 20ºC. A mesma autora refere
que a solubilidade do CO2 na água reduz-se para ¼, quando se verifica um
incremento da temperatura, dos 15ºC para os 60ºC, pois a presença de CO2 quente
facilita a evaporação de água livre nos poros da argamassa. Este factor, combinado
com o calor que se forma durante a reacção química, pode retardar a carbonatação
– diminuindo o teor de humidade de tal forma que esta não consiga funcionar como
veículo de difusão do CO2 – ou terminar prematuramente a reacção, sem que toda a
cal hidratada tenha sido carbonatada (Fernandes, 2009; Rodrigues, 2004).
Segundo Pavão (2010), a exposição de argamassas de revestimento a temperaturas
elevadas deve ser evitada, por forma a prevenir a ocorrência de fissuração por
dessecação rápida.
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Capítulo 3 – Carbonatação
Shih et al. (1999) referem que em condições de humidade relativa inferiores a 8%,
verifica-se que não é possível a ocorrência da transformação da portlandite em
calcite, pois não permite a reacção do hidróxido de cálcio com o dióxido de carbono,
salientando que a humidade relativa tem uma importância significativa na reacção de
carbonatação. Por outro lado, Cultrone et al. (2005) mencionam que a importância
da concentração de CO2 na velocidade de carbonatação apenas se manifesta para
valores de humidade relativa superiores a 50% e temperatura ambiente de 25ºC.
Penas (2008), citando Charola e Henriques (1998), refere que as argamassas de cal
aérea endurecem melhor em ambientes secos, embora a presença de humidade
favoreça a carbonatação. No entanto, a humidade relativa elevada atrasa o processo
de carbonatação, no sentido em que se forma uma camada de água na superfície da
cal, impedindo o acesso directo do dióxido de carbono. Por sua vez, Rodrigues
(2004) e Rato (2006) indicam que, para argamassas de cal aérea, a humidade
relativa ideal para o processo de carbonatação situa-se entre os 50% e os 70%.
A exposição à radiação solar deve ser controlada pois, quando é excessiva,
aumenta a fissuração e quando é reduzida atrasa a carbonatação e pode
comprometer o comportamento da argamassa a longo prazo (Malva, 2009; Pavão;
2010).
3.3.4 Técnicas de aplicação e de acabamento das argamassas
As condições em que a argamassa é misturada em obra e o modo de aplicação da
argamassa como reboco de paramentos, têm influência no processo de
carbonatação, na compacidade, na retracção e nas resistências mecânicas e físicas
da argamassa (Fernandes, 2009; Gonçalves, 2010). A aplicação da argamassa em
várias camadas finas favorece a carbonatação pois, tendo em conta que o processo
de carbonatação ocorre do exterior para o interior, uma espessura de argamassa
elevada demora mais tempo a carbonatar, porque o CO2 tem de penetrar mais
profundamente na argamassa para entrar em contacto com o hidróxido de cálcio que
ainda não carbonatou (Rodrigues, 2004). Para além disto, também reduz as tensões
de retracção inerentes às argamassas durante o seu endurecimento, assim como a
fissuração (Pavão, 2010).
O alisamento intenso da camada de reboco propícia uma concentração de leite de
cal na superfície. Por carbonatação, forma-se uma película de carbonato de cálcio
uniforme que age como uma barreira à penetração do dióxido de carbono,
impedindo o endurecimento do interior da camada de revestimento [W5].
Também o tipo de tinta utilizada (a óleo ou à base de borracha clorada e epóxi) ou a
aplicação prematura da pintura podem afectar o processo de carbonatação, pois
dificulta a penetração do CO2 presente na atmosfera, fazendo com que o grau de
carbonatação atingido não seja suficiente para conferir à camada de reboco
resistência suficiente, podendo resultar no descolamento do emboço com
desagregação da argamassa [W5].
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Capítulo 3 – Carbonatação
3.4 Efeitos/consequências da carbonatação
A alteração da microestrutura da argamassa, durante a formação do carbonato de
cálcio, influencia o processo de secagem, fissuração e as várias fases do processo
químico (Beruto et al., 2005).
A carbonatação provoca uma diminuição da porosidade, da massa e uma redução
do volume devido à retracção por carbonatação, levando a que haja um aumento da
densidade da argamassa (Cincotto et al., 2010) e das resistências mecânicas.
A ocorrência de fendilhação, devido ao desenvolvimento das reacções de
carbonatação, pode manifestar-se durante um longo período de tempo e a
velocidade a que se desenvolve pode variar significativamente, de acordo com as
condições termohigrométricas do ar e para cada tipo de ligante (Malva, 2009).
Martins (2008) e Malva (2009), citando Veiga (1998) e Veiga e Souza (2004),
referem que, durante todo o período de vida de uma argamassa, se desenvolve a
retracção global desta. A retracção global engloba quatro tipos de retracção (embora
se exclua a retracção térmica, para o caso dos rebocos, devido à sua reduzida
espessura) – a retracção por dessecação, gerada pelo consumo da água dos poros
nas reacções químicas; a retracção por hidratação, que provém das reacções de
hidratação dos componentes do cimento; e a retracção por carbonatação, que se
deve à combinação do dióxido de carbono da atmosfera com os componentes
hidratados do cimento, principalmente com o hidróxido de cálcio, que dá origem a
produtos sólidos, como o carbonato de cálcio, sendo que estas reacções se
efectuam com libertação de água –, verificando-se uma interacção contínua entre
estes fenómenos. A influência da retracção varia com a idade da argamassa,
verificando-se que a retracção por carbonatação se dá ao longo da vida da
argamassa, tornando-se sensível tanto mais cedo quanto maior for a relação
superfície/volume do elemento, quanto maior for a permeabilidade da argamassa ao
ar e quanto mais favoráveis forem as condições ambiente para a combinação do
dióxido de carbono do ar com o hidróxido de cálcio (Veiga e Souza, 2004).
3.5 Métodos para a avaliação da carbonatação
3.5.1 Análise do pH e da condutividade
A difusão do CO2 no interior das argamassas causa uma redução do pH, que pode
ser detectada por alteração do indicador de fenolftaleína, que apresenta cor rosada
na zona não carbonatada, ao passo que a zona carbonatada se apresenta incolor.
A alteração de coloração ocorre na presença de carbonatos solúveis ou da
existência de características alcalinas, com pH entre 8.3 e 10, pelo que, em
argamassas com ligante à base de cal aérea, a presença de carbonato de cálcio
(CaCO3) produz uma reacção neutra, ao passo que a presença de cal não
carbonatada (Ca(OH)2), pode ser identificada pela alteração de coloração
(Rodrigues, 2004).
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Capítulo 3 – Carbonatação
Esta técnica é utilizada com frequência em ensaios in-situ (Figura 3.2) e laboratoriais
e consiste em aspergir a amostra com uma solução de fenolftaleína, procedendo-se
em seguida à medição da profundidade de carbonatação com auxílio de uma régua.
Figura 3.2 – Cor rosada – indica que o reboco ainda não está totalmente carbonatado (in: Cavaco, 2005)
Outra técnica utilizada na avaliação do pH é a condutividade eléctrica. A análise é
efectuada através de um aparelho que mede a condutividade, a partir de um
processo electrométrico de uma amostra de revestimento. Para tal, é necessário
proceder à diluição de uma pequena quantidade de produto, resultante da raspagem
in-situ da superfície rebocada (Flores-Colen, 2009).
O aparelho (Figura 3.3) possui dois eléctrodos – um para a medição do pH da
amostra e outro, para a medição da condutividade eléctrica e total de sais
dissolvidos (TDS). A condutividade eléctrica de uma solução fornece um valor
aproximado da concentração de electrólitos nela dissolvidos. A uma elevada
concentração de electrólitos, corresponde um alto teor de condutividade, pois a
passagem de corrente eléctrica é facilitada devido ao maior número de cargas
eléctricas na solução (Flores-Colen, 2009). O TDS avalia (por condutividade) a
concentração de sólidos dissolvidos após um processo de evaporação da amostra.
Figura 3.3 - Medidor de pH, condutividade e TDS (in: Flores-Colen, 2009)
O processo inicia-se pela calibração do aparelho com soluções tampão
convenientes, procedendo-se à avaliação do pH por introdução do respectivo
eléctrodo na solução aquosa e medição após estabilização. Para a leitura da
condutividade é necessário alterar o modo de leitura do aparelho, seleccionando a
tecla “mode”, após o qual se introduz o eléctrodo da condutividade na solução
aquosa e se mede o valor após a estabilização. No que concerne à leitura do TDS,
basta voltar a seleccionar a tecla “mode” e registar o valor (Flores-Colen, 2009).
Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil
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Capítulo 3 – Carbonatação
De acordo com Flores-Colen (2009) a relação entre a condutividade e o pH permite
relacionar se as argamassas estão ou não carbonatadas.
3.5.2 Análise de compostos cristalinos
Como técnicas de identificação e quantificação de compostos cristalinos tem-se a
difracção de raios X (DRX), a análise termogravimétrica (ATG) e a análise térmica
diferencial (ATD).
A difracção de raios X (DRX) é uma técnica correntemente utilizada na identificação
de minerais, constituindo um dos métodos mais fiáveis de identificação mineralógica
em materiais que apresentem uma estrutura cristalina (Carretero et al., 2007). A
interacção entre a matéria cristalina e a radiação X dá lugar a uma dispersão, que é
provocada pelo ordenamento interno da matéria cristalina. A relação entre a
radiação e a estrutura do cristal é dada pela lei de Bragg, expressa pela Equação
(3.5) (Carretero et al., 2007).
:; = 2=. ?@: A
(3.5)
Onde,
n – representa a ordem de reflexão e toma, normalmente, o valor de 1;
λ – representa o comprimento de onda dos raios X (geralmente EFG = 1.5418 Ǻ);
CuKα – ampola de cobre utilizada;
d – é o espaçamento entre planos reticulares paralelos, em angstroms;
θ – é o ângulo de incidência.
De referir que os raios X só são difractados pelo cristal, se o ângulo de incidência,
sen θ, for igual a :;⁄2= . Se for utilizada radiação monocromática, ou seja, λ fixo, o
único grau de liberdade possível é o ângulo θ, obrigando a que a posição do cristal
relativamente ao feixe monocromático seja alterada por uma das seguintes formas:
a) modificando a orientação do cristal, por rotação ou por oscilação em torno de um
eixo; b) utilizando uma massa de material cristalina formada por diminutos cristais
(cristalitos) não-orientados (Veiga et al., 2004).
Esta técnica pode ser utilizada em cristais (método do monocristal) ou sobre
amostras pulverizadas (método dos pós ou método do pó policristalino) (Carretero et
al., 2007).
No segundo método, considera-se que o material é formado por diminutos cristalitos,
que se consideram distribuídos aleatoriamente possibilitando assim a obtenção de
um número elevado de planos reticulares que podem difractar, possibilitando a
identificação de substâncias minerais presentes na amostra (Carretero et al., 2007;
Veiga et al., 2004). Esta técnica baseia-se simplificadamente na colocação da
amostra sobre um porta-amostras plano que, por sua vez, é colocado no
difractómetro de raios X, onde se submete a amostra à acção da radiação X. O feixe
de raios X, produzido por ampolas de raios X, passa por um sistema de fendas, até
incidir sobre a amostra que o difracta nas direcções que cumprem a lei de Bragg.
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Capítulo 3 – Carbonatação
Depois de difractado, o feixe passa por outro conjunto de fendas até entrar num
sistema de contagem de radiações (contador), que envia a informação para um
computador que mostra o registo difractomérico da amostra (difractograma) (Figura
3.4) (Veiga et al., 2004).
Figura 3.4 – Esquema da geometria do feixe de raios X antes e depois de incidir sobre a amostra (in: Carretero
et al., 2007)
A utilização desta técnica de análise permite a obtenção de informação qualitativa e
quantitativa relativa aos compostos cristalinos existentes nas amostras, a partir da
sua comparação com os registos de compostos puros existentes numa base de
dados de difracção de raios X, complementando desta forma as restantes análises
efectuadas. De referir que esta operação não dispensa a intervenção do operador na
interpretação da informação obtida.
A ATG é uma técnica de análise térmica de caracterização dos materiais que
permite medir de forma contínua as variações de massa em função da temperatura
ou do tempo, de uma amostra que é aquecida (ou arrefecida) a uma velocidade de
aquecimento (ou arrefecimento) constante. Qualquer reacção que implique uma
perda ou ganho de massa – como por exemplo: desidroxilação, oxidação,
carbonatação ou hidratação – pode ser quantificada (Margalha, 2010; Velosa, 2009).
Muitas destas perdas ou ganhos de massa ocorrem em intervalos de temperatura
que são característicos da presença de um composto específico (Margalha, 2010). O
resultado apresenta-se sob a forma de um gráfico – curva de termogravimetria.
A análise térmica diferencial é uma técnica que se baseia na medição de diferenças
de temperatura entre um material em estudo e um material de referência – material
que não sofre quaisquer transformações na gama de temperatura do ensaio – em
função do tempo ou da temperatura, quando os dois materiais são submetidos a um
mesmo ciclo de aquecimento (Margalha, 2010; Velosa, 2009). As diferenças de
temperatura são originadas pela emissão ou absorção de calor do material em
análise (concretamente, processos exotérmicos ou endotérmicos, respectivamente).
Assim, é possível a detecção de variações de massa – perdas por desidratação ou
descarbonatação – e também transformações estruturais, como por exemplo as
recristalizações, que não produzem variações de massa mas sim a emissão ou
absorção de calor (Margalha, 2010). Na Figura 3.5 apresenta-se um exemplo de
uma análise através de ATG/ATD e DTG.
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Capítulo 3 – Carbonatação
Figura 3.5 – Exemplo de um registo de ATG / ATD / DTG (in: Margalha, 2010)
Legenda:
Curva preta – ATG; Curva vermelha – ATD; Curva azul – DTG (derivada da curva de
termogravimetria)
3.5.3 Análise da microestrutura
Para avaliação da microestrutura das argamassas, tem-se o microscópio electrónico
de varrimento e ambiental (SEM e ESEM, respectivamente), que pode ser
complementado com microanálise de raios X por dispersão em energias (EDS)
(Margalha, 2010).
A observação de amostras aos microscópios óptico e electrónico de varrimento,
complementada com a microanálise de raios X permite, não só, determinar a
composição dos constituintes das argamassas, através da análise de espectros
conhecidos, bem como a visualização da sua microestrutura (Margalha, 2010). No
SEM, as amostras têm de ser previamente secas e recobertas por uma película de
carbono ou metal (usualmente ouro), de forma a tornar a superfície a observar
condutora de feixes de electrões e podem ser observadas a pequenas escalas – na
gama dos micrómetros (Margalha, 2010; Velosa, 2009).
Relativamente ao ESEM, este opera com a câmara de amostra em vácuo (entre 1 e
10 torr); não é necessária a metalização das amostras; permite a análise de
amostras electricamente não condutoras, húmidas, contaminadas com óleo, com
gás aprisionado, fluorescentes, catodoluminescentes ou com estruturas frágeis;
possibilita a análise de processos dinâmicos ou reacções que ocorram na presença
de uma fase líquida ou gasosa, como sejam a hidratação, a desidratação, a
dissolução e cristalização, o aquecimento e arrefecimento, propagação de fracturas,
entre outros; permite ser acoplado a um Espectómetro de Energia Dispersiva (EDS)
para a identificação e análise química semi-quantitativa; possibilita a obtenção de
imagens com resoluções de 512x512, 1024x1024 e 2048x2048 pixéis [W6].
3.6 Síntese do capítulo
O processo de carbonatação é o processo através do qual as argamassas de cal
aérea endurecem. Desenvolve-se lentamente, do exterior para o interior, podendo
levar meses ou anos até completar-se, ou nunca chegar a desenvolver-se
totalmente.
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Capítulo 3 – Carbonatação
São vários os factores que influenciam este processo, tais como as condições de
cura a que as argamassas estão sujeitas, os compostos que as constituem, as
condições de fabrico do ligante e das argamassas, assim como as técnicas de
aplicação destas. Estes factores têm influência na microestrutura das argamassas e
determinam a sua durabilidade. No Quadro 3.1 apresenta-se, resumidamente, esses
factores e em que medida afectam a carbonatação.
Quadro 3.1 – Factores que influenciam o processo de carbonatação e o comportamento das argamassas
Factores que influenciam
o processo de
carbonatação
Excesso de água de
amassadura
Estrutura porosa
Temperatura ambiente
elevada
Humidade relativa
Exposição à radiação solar
Aplicação das argamassas
Acabamento
Consequências
Retardamento do processo de carbonatação.
Elevada porosidade aberta facilita a reacção de
carbonatação, mas pode resultar em resistências mecânicas
reduzidas.
Pode
retardar
a
carbonatação
ou
terminá-la
prematuramente, pois facilita a evaporação de água livre
nos poros da argamassa, de tal forma que esta não
consegue funcionar como veículo de difusão do CO2.
Inferior a 8% – não permite a reacção do Ca(OH)2 com o
CO2.
Elevada – atrasa o processo de carbonatação, devido à
formação de uma camada de água na superfície da
argamassa que impede a penetração do CO2.
Excessiva – aumenta a fissuração.
Reduzida – atrasa a carbonatação.
A aplicação em várias camadas favorece a carbonatação e
reduz as tensões de retracção e a fissuração.
O alisamento intenso da camada de reboco origina uma
concentração de leite de cal à superfície, formando-se, por
carbonatação, uma película de carbonato que age como
uma barreira à penetração de CO2.
Tintas a óleo ou à base de borracha clorada e epóxi, ou a
aplicação prematura da pintura dificultam a penetração do
CO2, podem levar a que as argamassas não atinjam
resistência suficiente, podendo resultar no descolamento do
emboço, com desagregação da argamassa.
São diversas as técnicas utilizadas no estudo da evolução do processo de
carbonatação, seja in-situ ou em laboratório, podendo basear-se em alterações do
pH das argamassas (indicador de fenolftaleína ou condutividade), variações de
massa ou de energia (ATG e ATD), análise dos compostos cristalinos que as
constituem (DRX), ou na análise da microestrutura das argamassas (SEM, ESEM e
microscópio óptico).
Assim, por forma a avaliar a influência das condições de cura no processo de
carbonatação de argamassas de cal aérea e areia e, consequentemente, no seu
desempenho, apresentam-se no capítulo que se segue as metodologias que foram
utilizadas para avaliar estes parâmetros.
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Capítulo 4 – Trabalho experimental
4 Trabalho experimental
4.1 Considerações gerais
O presente capítulo tem como objectivo apresentar todo o trabalho experimental
efectuado, explicando as opções tomadas relativamente às formulações estudadas,
materiais utilizados, ambientes de cura e metodologias de ensaio, por forma a
possibilitar a aquisição de conhecimento acerca da evolução da carbonatação.
Para além disso, descrevem-se as metodologias utilizadas e referem-se as
dificuldades sentidas nos casos de maior relevância.
Com o intuito de reduzir ao máximo a variabilidade dos procedimentos, recorreu-se,
sempre que possível, a normas e especificações.
4.2 Materiais adoptados e sua caracterização
Visto ser relativamente frequente o recurso a mistura de areia de areeiro com areia
de rio em argamassas de reboco, optou-se neste estudo por formular as
argamassas com areias desta proveniência, pelo que as argamassas apresentam na
sua formulação cal aérea hidratada em pó e, areia do rio e areia de areeiro
misturadas em igual proporção.
Este tipo de areias vem sendo utilizado em diversos trabalhos de investigação
realizados no Grupo de Materiais de Construção, levando a que a caracterização
das areias apresentada no presente trabalho resulte da consulta de estudos
anteriormente desenvolvidos (Agostinho, 2008; Malva, 2009; Mendonça, 2007;
Rodrigues, 2004).
A areia de rio é constituída por grãos arredondados, o que contribui positivamente
para a trabalhabilidade, enquanto que a areia de areeiro é mais angulosa e contribui
para a melhoria da compacidade (Agostinho, 2008).
Em todas as amassaduras, as areias utilizadas foram previamente secas em estufa,
a uma temperatura de 100±10ºC, durante 48 horas, com o objectivo de reduzir a
influência do teor em água das areias. Após a secagem, as areias foram colocadas
em barricas de plástico com tampas vedantes acopladas com um aro metálico
(Figura 4.1). O ligante utilizado foi uma cal aérea hidratada em pó CL 80 S da
HIDRACAL, fornecida em sacos de 22 kg (Figura 4.2). Depois de aberto o saco, a
cal foi também armazenada no mesmo tipo de barricas mencionado anteriormente.
Por fim, na produção das argamassas foi utilizada água potável, proveniente da rede
de abastecimento público da cidade de Lisboa, no Instituto Superior Técnico. A
quantidade de água a utilizar no fabrico das argamassas foi determinada através de
um estudo preliminar que teve por base o ensaio de consistência por espalhamento.
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Capítulo 4 – Trabalho experimental
Figura 4.1 – Barrica
Figura 4.2 – Cal hidratada
4.2.1 Caracterização dos agregados
A caracterização dos agregados consistiu na avaliação da baridade e na análise
granulométrica. A baridade é necessária para a determinação das quantidades
necessárias de cada areia a utilizar na formulação das argamassas e a
granulometria permite a caracterização das diferentes areias utilizadas na produção
das argamassas (Rato, 2006).
A baridade define-se como a massa volúmica aparente do material, dada pelo
quociente da massa do material pelo volume por este ocupado em condições de
compactação definidas e distingue-se da massa volúmica real na medida em que
esta última representa a massa correspondente à soma dos volumes das partículas
individuais, não considerando os espaços de ar entre partículas (Cruz, 2008; Gomes
et al., 2006a).
Como se mencionou anteriormente, para a avaliação da baridade e da massa
volúmica real recorreu-se a valores de estudos, presentes na bibliografia estudada,
(Agostinho, 2008; Malva, 2009; Mendonça, 2007; Rodrigues, 2004). Estes valores
foram obtidos de acordo com o disposto na NP 955 (IPQ, 1973). Os valores da
baridade e da massa volúmica adoptados encontram-se no Quadro 4.1.
Quadro 4.1 – Baridade e massa volúmica real dos agregados (média dos valores retirados de: Agostinho, 2008;
Malva, 2009; Mendonça, 2007; Rodrigues, 2004)
Material
Baridade média
[kg/m3]
Massa Volúmica Real
[kg/m3]
Areia do rio
1539,8
2650,0
Areia de areeiro
1547,0
2650,0
No que concerne à análise granulométrica, Coutinho (1988, 107 p.), define
granulometria como a “distribuição das percentagens das partículas de
determinadas dimensões que compõem o agregado”, e representa-se por um gráfico
denominado curva granulométrica. A curva granulométrica de uma areia permite
avaliar rapidamente dois aspectos importantes: a ordem de grandeza das partículas
e a variabilidade entre as diversas fracções que correspondem à percentagem de
cada dimensão de partículas que constituem a areia, permitindo também uma eficaz
comparação entre as diversas areias utilizadas na formulação de uma argamassa
(Cruz, 2008).
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Capítulo 4 – Trabalho experimental
Segundo o mesmo autor, a análise granulométrica permite obter a ordem de
grandeza da máxima e mínima dimensão do agregado, parâmetros que indicam os
valores das dimensões extremas das partículas. Coutinho (1988), define a máxima
dimensão do agregado, Dmáx, como a menor abertura da malha do peneiro, de uma
série de peneiros de referência, através do qual passa, pelo menos, 90% da massa
do agregado. A mínima dimensão do agregado, Dmin, é definida como a maior
abertura da malha do peneiro, de uma série de peneiros de referência, através do
qual não passa mais de 5% da massa do agregado.
De acordo com a bibliografia consultada (Agostinho, 2008; Malva, 2009; Martins,
2008), ambas as areias utilizadas possuem Dmáx de 2.38 mm, e Dmin de 0.149 mm.
Outro parâmetro que se destina a caracterizar a granulometria numericamente é o
módulo de finura. Coutinho (1988), refere que o módulo de finura é determinado
através da soma das percentagens totais que ficam retidas em cada peneiro, da
série normal (ASTM), dividida por 100, excluindo o peneiro nº 200. Este autor refere
ainda que, “uma interpretação do módulo de finura pode ser a dimensão média
ponderada do peneiro do grupo no qual é retido o material, sendo os peneiros
contados a partir do mais fino” (Coutinho, 1988, 113 p.). Por exemplo, uma areia
com módulo de finura 4.00 significa que a dimensão média é a correspondente ao 4º
peneiro da série (1.19 mm de abertura).
De acordo com a bibliografia estudada (Agostinho, 2008; Malva, 2009; Martins,
2008; Rodrigues, 2004), os valores dos módulos de finura para o tipo de areias
utilizadas no presente trabalho é de 3.1 para a areia de areeiro e 2.7 para a areia do
rio.
4.2.2 Caracterização do ligante
Como se mencionou anteriormente, o ligante utilizado foi uma cal aérea hidratada
em pó CL 80 S, de origem nacional. Os valores adoptados para a baridade e a
massa volúmica da cal aérea foram, respectivamente, 583.7 kg/m3 e 2200 kg/m3
(média dos valores retirados de trabalhos anteriores) (Agostinho, 2008; Malva, 2009;
Mendonça, 2007; Rodrigues, 2004).
A ficha de segurança da cal aérea encontra-se no Anexo A.2.
4.3 Formulações estudadas e condições de cura
4.3.1 Traço
O traço representa a percentagem de cada componente sólido na argamassa (Cruz,
2008). Para garantir a compacidade de uma argamassa é necessário que a
quantidade de ligante preencha os vazios deixados pelo agregado, volume este que
depende da granulometria e da forma das partículas do agregado (Penas, 2008).
De acordo com um estudo apresentado por Nero et al. (1994), os traços mais
utilizados em edifícios antigos variam entre o 1:2.5 e 1:3 (traços em volume). Este
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Capítulo 4 – Trabalho experimental
estudo revela que o traço 1:3 (com cal aérea e areia de areeiro) é o mais
representativo nas primeiras camadas de reboco.
Botelho (2003), menciona que existem normas europeias que prescrevem
composições de argamassa a serem adoptadas para cada camada específica dos
rebocos enunciando a norma inglesa BS – 5262 (BSI, 1977), que recomenda
especificadamente composições e traços expressos em volume para cada camada,
em função das condições de exposição das fachadas e do tipo de acabamento
pretendido. A mesma autora refere também o documento de trabalho francês DTU
26.1 (1990), onde estão definidos procedimentos a seguir para uma boa prática na
execução de rebocos, bem como composições recomendadas para diversas
situações de suporte. Este documento recomenda, para as primeiras camadas de
reboco de argamassas de cal aérea e areia, traços em volume de 1:2, para a 1ª
camada e 1:2.5, para a segunda camada, não sendo recomendado este tipo de
argamassas como camada de acabamento.
No estudo em causa optou-se por usar o traço em volume aparente 1:2 (cal aérea,
areia do rio e areia de areeiro), por forma a relevar a presença de cal na argamassa
e, consequentemente, o efeito da carbonatação a que está sujeita.
4.3.2 Relação água/ligante
A quantidade de água a utilizar foi obtida através de um estudo preliminar que
consistiu na produção de amassaduras experimentais variando a quantidade de
água até se obter uma consistência por espalhamento de 165±5 mm ou 65±5% –
optou-se por este valor do espalhamento, por ser um valor frequentemente utilizado
em estudos científicos semelhantes (Agostinho, 2008; Cruz, 2008; Fernandes, 2009;
Lima, 2009; Marques, 2010; Pavão, 2010), por se considerar ser um valor que
proporciona boas condições de trabalhabilidade, sem que a quantidade de água seja
em demasia. Para tal, partiu-se de uma relação a/l (água/ligante) de 1.62, valor este
que foi retirado de um estudo sobre argamassas de cal aérea realizado por
Agostinho (2008), e que serviu apenas de ponto de partida para a obtenção do valor
a utilizar no presente trabalho, tendo-se obtido uma relação a/l de 1.24. O método
utilizado para a avaliação da consistência por espalhamento encontra-se descrito no
ponto 4.5.2.1.1.
4.3.3 Ambientes de cura
As condições de cura recomendadas encontram-se descritas na norma EN 1015-11
(CEN, 1999a). No entanto, como se apurou na fase experimental, estas condições
não se adequam a argamassas formuladas à base de cal aérea, verificando-se que
passados 5 dias as argamassas ainda se encontravam frescas.
De acordo com Rodrigues (2004) e Rato (2006), as condições ideais para a cura de
argamassas com ligante à base de cal aérea são uma temperatura de 20ºC e
humidade relativa entre os 50% e 70%.
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Capítulo 4 – Trabalho experimental
No presente trabalho optou-se por sujeitar os provetes a diferentes ambientes de
cura, desde o seu fabrico até à data da realização dos ensaios, de forma a verificar
qual a influência das condições de cura na carbonatação de provetes de argamassa
de cal aérea.
Assim, os provetes de argamassa foram colocados nas 4 condições de cura que se
descrevem seguidamente:
Cura seca (CS)
A cura seca foi efectuada numa câmara (Figura 4.3) que apresenta uma temperatura
e humidade relativa de aproximadamente 20±5ºC e 55±5%, respectivamente.
Cura húmida (CH)
A cura húmida deu-se numa câmara onde as argamassas estão sujeitas a uma
humidade relativa de 95±5% e temperatura de 20±5ºC (Figura 4.4). As argamassas
foram acondicionados, por forma a que não estivessem em contacto directo com a
água que é pulverizada na câmara.
Figura 4.3 – Provetes colocados na câmara seca
Figura 4.4 – Provetes colocados na câmara húmida
Cura no interior do laboratório (CI)
Este ambiente de cura, é um ambiente com condições variáveis, pelo que as
argamassas foram sujeitas às condições de humidade relativa e temperatura
presentes no laboratório (Figura 4.5), por um período de 5 meses (entre Fevereiro e
Junho). Durante a fase experimental, as argamassas estiveram sujeitas a uma
humidade relativa que variou entre os 34% e os 78 % e temperatura que variou entre
os 14ºC e os 26ºC (valores aproximados).
Cura acelerada (CA)
Nesta câmara, tem-se uma temperatura de 20±5ºC, humidade relativa de 60% e
uma concentração de CO2 de 5% (Figura 4.6). Tendo em atenção que as
argamassas de cal aérea endurecem devido ao fenómeno de carbonatação, ou seja,
por absorção de CO2, os provetes colocados neste ambiente, deverão apresentar
um endurecimento mais rápido que os provetes colocados nos demais ambientes de
cura, conduzindo, em princípio, a uma evolução mais rápida das respectivas
características mecânicas.
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Capítulo 4 – Trabalho experimental
Figura 4.5 – Moldes colocados em ambiente de
laboratório (condições variáveis)
Figura 4.6 – Provetes colocados na câmara de cura
acelerada
4.4 Produção, preparação e desmoldagem de provetes
Com o objectivo de reduzir a variabilidade na produção das argamassas, o traço em
volume foi convertido para traço em massa, conferindo assim um maior rigor na
produção. Esta conversão baseou-se nos valores e no conceito de baridade obtidos
através de pesquisa bibliográfica. O procedimento efectuado para a conversão do
traço em volume para traço em massa, assim como a definição das quantidades de
materiais utilizadas na produção das argamassas encontram-se descritos no Anexo
A.3.
Por forma a obter o número necessário de provetes a ensaiar, foram precisos três
dias de produção de argamassas. As argamassas foram produzidas num ambiente
com temperatura e humidade relativa médias de 18±1ºC e 55±5%, respectivamente.
De referir, que a produção e posterior desmoldagem das argamassas foi efectuada,
na sua maioria, no mês de Fevereiro (com excepção das amassaduras efectuadas
para repetição de ensaios).
As argamassas foram produzidas de acordo com o disposto na norma EN 1015-2
(CEN, 1998), tendo-se utilizado um misturador mecânico (Figura 4.7 – c), de modo a
que se garantisse as condições normalizadas para a produção de amassaduras.
O misturador é constituído por um recipiente de aço inoxidável (Figura 4.7 – a) e
uma pá misturadora de aço inoxidável (Figura 4.7 – b) accionada por um motor
eléctrico de velocidade regulável.
a)
c)
b)
Figura 4.7 – a) Recipiente; b) Pá misturadora; c) Misturador
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Capítulo 4 – Trabalho experimental
Iniciou-se a produção, pela pesagem de todos os constituintes da argamassa, numa
balança com precisão de 0.1 g. Em seguida, colocou-se a água no recipiente do
misturador, seguida do ligante e colocou-se o misturador a funcionar em movimento
lento. Passados 30 segundos, adicionaram-se as areias (Figura 4.8) (operação que
deve demorar cerca de 30 segundos). Decorrido este período de tempo o
movimento do misturador passou para movimento rápido e permaneceu assim por
30 segundos, após o qual, o funcionamento deste foi interrompido. Posteriormente,
procedeu-se à limpeza do material aderente às paredes do recipiente, com
raspadeira de borracha, juntando este material à massa contida no recipiente
(operação que deve demorar cerca de 15 segundos), cobrindo, em seguida, o
mesmo e deixando a argamassa em repouso por 75 segundos. O misturador
recomeçou a funcionar em movimento rápido durante um período de 60 segundos,
dando por terminada a amassadura.
De mencionar que todo o processo descrito foi efectuado utilizando o modo
automático do misturador existente no laboratório.
Figura 4.8 – Colocação da areia
Avaliou-se a consistência das argamassas através do ensaio de espalhamento e
determinou-se a massa volúmica aparente das mesmas, tendo-se procedido, em
seguida, à moldagem dos provetes, conforme descrito na especificação LNEC E29
(1979).
Cada molde de aço tem capacidade para três provetes e apresenta as seguintes
dimensões interiores: 160 mm de comprimento, 40 mm de largura e 40 mm de
altura. Antes da colocação da argamassa nos moldes de aço, estes foram limpos e
untados com óleo descofrante e fixados à mesa do aparelho de compactação
(Figura 4.9) que consiste numa mesa que é, sucessivamente, elevada e deixada cair
sobre uma coluna, com a frequência de uma queda por segundo, por meio de um
excêntrico accionado por um motor eléctrico. Assim, com auxílio de uma colher de
pedreiro, colocou-se em cada compartimento do molde, uma quantidade de
argamassa correspondente a metade da sua capacidade e distribuiu-se a mesma,
formando uma camada uniforme, com o auxílio de uma espátula de maior
comprimento. Seguidamente, ligou-se o aparelho de compactação e sujeitou-se a
primeira camada a 60 choques. Procedeu-se ao enchimento do molde com a
segunda camada, completando-o e, utilizando uma espátula de menor comprimento,
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Capítulo 4 – Trabalho experimental
distribuiu-se a argamassa pelo molde nas mesmas condições que anteriormente,
após o que se procedeu a nova compactação com 60 choques.
Figura 4.9 – Aparelho de compactação
O molde foi retirado do aparelho de compactação e, após a desmontagem da
prolonga, rasou-se o molde com a colher de pedreiro, ao longo dos eixos
longitudinais dos provetes, imprimindo à colher lentos movimentos transversais de
serra. Retirou-se a argamassa em excesso, identificaram-se os provetes e
procedeu-se à colocação dos mesmos nos respectivos ambientes de cura.
Os provetes foram designados conforme o ambiente de cura em que foram
colocados, da seguinte forma: CS – Cura seca; CH – Cura húmida; CI – Cura no
interior do laboratório (condições variáveis); CA – Cura acelerada.
O procedimento de preparação dos provetes encontra-se ilustrado na Figura 4.10.
Figura 4.10 – Preparação dos provetes
Relativamente à desmoldagem dos provetes, é importante referir que não foi
possível desmoldar todos os provetes à mesma idade, visto que a humidade relativa
dos diferentes ambientes de cura a que estavam expostos influenciou o
endurecimento das argamassas; os provetes colocados na câmara húmida,
expostos a valores de humidade relativa de cerca de 100% apresentaram maior
dificuldade em endurecer, como seria de esperar; os provetes colocados em
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Capítulo 4 – Trabalho experimental
ambiente de laboratório (condições variáveis) também evidenciaram
dificuldade, mas devido às reduzidas humidades relativas do ar.
esta
Verificou-se que, ao fim de 7 dias, ainda era possível deformar, por pressão ligeira
de um dedo, os provetes colocados em ambiente de cura húmido. Assim, houve a
necessidade de colocar estes provetes na câmara seca, até que apresentassem
consistência adequada à sua desmoldagem, tendo permanecido neste ambiente de
cura por mais 13 dias, perfazendo um total de 20 dias até à sua desmoldagem.
Relativamente aos provetes colocados em ambiente de laboratório, apenas foi
possível proceder ao seu desmolde aos 12 dias de idade, devido à humidade
relativa que se fazia sentir no laboratório (entre 47% e 65%), nessa altura.
Como seria de esperar, os provetes acondicionados em ambiente de cura seca, ao
fim de 7 dias, apresentavam consistência adequada à sua desmoldagem.
Quanto aos provetes destinados a cura na câmara de CO2, por não ser aconselhável
a colocação dos moldes nesta câmara, estes foram previamente colocados em
ambiente de cura seca durante 7 dias, após os quais foram desmoldados e
colocados no respectivo ambiente de cura.
De referir que, aquando da desmoldagem, alguns provetes se partiram (Figura 4.11),
provavelmente devido a tensões introduzidas nas argamassas causadas pela
retracção do material, aquando do início do processo de carbonatação. Os provetes
apresentavam cerca de 2 mm de retracção (1 mm em cada extremidade – Figura
4.12).
Figura 4.11 – Provete partido aquando da desmoldagem
Figura 4.12 – Retracção dos provetes no molde
Após a desmoldagem todos os provetes permaneceram nos respectivos ambientes
de cura até à realização dos ensaios de caracterização no estado endurecido. No
Quadro 4.2 mostram-se as idades a que os provetes de argamassa foram
ensaiados.
De referir que, devido a anomalias na bomba de vácuo, houve a necessidade de
repetir os ensaios da massa volúmica aparente (MVA) e da porosidade aberta (Pab),
num total de 24 medições, para as idades assinaladas com asterisco, pelo que se
teve de proceder à produção de novas argamassas. Assim, foram produzidas 5
amassaduras, com a mesma constituição das produzidas inicialmente, tendo-se
Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil
Página 47
Capítulo 4 – Trabalho experimental
procedido à avaliação da consistência por espalhamento e da massa volúmica
aparente, como forma de controlo.
Quadro 4.2 – Idade a que os provetes de argamassa foram ensaiados
Ensaios realizados
CS
Idade [Dias]
CH
CI
CA
Resistências mecânicas
7, 14, 28, 90, 120
28, 90, 120
14, 28, 90, 120
14, 28, 90
Prof. carbonatação
7, 14, 28, 90, 120
28, 90, 120
14, 28, 90, 120
14, 28, 90
MVA e Pab
7*, 14*, 28*, 90, 120 28*, 90, 120 14*, 28*, 90, 120 14, 28, 90
Lupa binocular
7, 14, 28, 90, 120
28, 90, 120
14, 28, 90, 120
14, 28, 90
DRX e Micro-CT
7, 14, 28, 90, 120
28, 90, 120
14, 28, 90, 120
14, 28, 90
*Idades a que se teve de repetir os ensaios; **Nº. de medições que foi necessário realizar novamente
Legenda:
CS – cura seca; CH – cura húmida; CI – cura no interior do laboratório (condições variáveis); CA –
cura acelerada; MVA – massa volúmica aparente; Pab – porosidade aberta; DRX – difracção de raios
X; Micro-CT – microtomografia de raios X.
4.5 Plano de ensaios
4.5.1 Objectivos do plano de ensaios e sua apresentação
Definiu-se um plano de ensaios de forma a reduzir a variabilidade intrínseca a estes
estudos, mais propriamente no que se refere à produção de argamassas,
preparação, desmoldagem e cura dos provetes e à realização dos ensaios às idades
pré-estabelecidas (7, 14, 28, 90 e 120 dias de idade das argamassas).
Assim, numa primeira fase, procedeu-se à caracterização dos constituintes das
argamassas, utilizando valores obtidos através de consulta de trabalhos de
investigação realizados no Grupo de Materiais de Construção do IST (Agostinho,
2008; Malva, 2009; Mendonça; 2007).
Seguidamente, definiu-se a relação água/ligante, como descrito em 4.3.2, apropriada
à argamassa em questão, tendo-se obtido o valor de 1.24, após o qual se procedeu
à produção das argamassas.
De salientar que foram realizados ensaios de consistência por espalhamento e
massa volúmica aparente, como forma de controlo das características das
argamassas produzidas.
Por fim, procedeu-se à determinação de parâmetros que possibilitassem o estudo da
carbonatação efectuando ensaios sobre as argamassas no estado endurecido.
Assim, efectuaram-se ensaios de resistência à tracção por flexão e à compressão,
de determinação da profundidade de carbonatação por indicador de fenolftaleína, de
avaliação da massa volúmica aparente e porosidade aberta (pelo método da
pesagem hidrostática), observaram-se as argamassas à lupa binocular e realizaramDissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil
Página 48
Capítulo 4 – Trabalho experimental
se análises por difracção de raios
raio X e microtomografia de raios X. Na Figura 4.13, é
apresentado um esquema dos ensaios
ensaio realizados.
5 prismas
(4x4x16 cm3)
Resistência à flexão
Micro-CT
CT e DRX
(4 prismas - 4x4x16 cm3)
(1 prisma - 4x4x16 cm3)
Resistência à compressão
(3 meios prismas aproximadamente 4x4x9
cm3)
Determinação da
profundidade de
carbonatação (amostras
com 4x4x3 cm3,
aproximadamente
aproximadamente)
Porosidade aberta e
Massa volúmica aparente
(4 meios prismas aproximadamente 4x4x7
cm3)
Observação com lupa
binocular (amostras com
4x4x2 cm3,
aproximadamente)
Figura 4.13 – Esquema dos ensaios realizados no trabalho experimental
Os ensaios foram efectuados sobre provetes prismáticos, tendo-se
tendo
procedido à
preparação do número de provetes necessário para
para garantir a caracterização das
argamassas no estado endurecido, em 3 dias de produção (um dia para cada
condição de cura – CS, CH e CI),
CI), perfazendo um total de 15 amassaduras, de onde
resultaram 90 provetes (6 por cada amassadura).
Mais tarde, houve a possibilidade
ossibilidade de estudar mais um ambiente de cura (cura
acelerada), tendo-se
se efectuado 3 amassaduras para a preparação de 18 provetes, a
ensaiar aos 14, 28 e 90 dias de idade. Estas argamassas foram produzidas alguns
meses após o fabrico dos provetes previstos
previs
inicialmente.
Também, neste caso, se efectuaram ensaios de consistência por espalhamento,
como forma de controlo das argamassas.
Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil
Página 49
Capítulo 4 – Trabalho experimental
4.5.2 Métodos de análise
4.5.2.1 Ensaios realizados sobre as argamassas no estado fresco
Para a caracterização das argamassas no estado fresco recorreu-se à avaliação da
consistência por espalhamento e à determinação da massa volúmica aparente e
volume de vazios das argamassas, como se descreve seguidamente.
4.5.2.1.1 Avaliação da consistência por espalhamento
A avaliação da consistência por espalhamento foi realizada de acordo com o
descrito na norma EN 1015-3 (CEN, 1999b). De referir que houve uma alteração na
norma, em termos de equipamento. No entanto, para a realização deste trabalho
utilizou-se o equipamento antigo.
Este ensaio foi realizado logo após a produção das argamassas e consiste no
enchimento de um molde tronco-cónico com a argamassa fresca em duas camadas,
correspondendo cada camada a aproximadamente metade do volume do molde.
Ambas as camadas foram compactadas, com um varão de aço de 15 mm de
diâmetro, com 25 pancadas. Após o enchimento do molde retirou-se a argamassa
em excesso e removeram-se todos os detritos do molde e do prato. Com um
movimento firme vertical, retirou-se o molde e procedeu-se ao espalhamento da
argamassa, rodando o volante da mesa 25 vezes em 15 segundos. Seguidamente,
mediu-se o diâmetro da argamassa, em três direcções distintas, com o auxílio de
uma craveira. O procedimento pode visualizar-se na Figura 4.14.
Figura 4.14 – Procedimento da avaliação da consistência por espalhamento
A avaliação da consistência foi efectuada com recurso à Equação (4.1) (Pinto et al.,
2008), tendo-se obtido espalhamentos de 165±5 mm.
P?Q5ℎ3S:T4 =
U. − 100
U1 + U2 + U3
× 100, com U. =
100
3
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(4.1)
Página 50
Capítulo 4 – Trabalho experimental
Onde,
Dmed – diâmetro médio;
D1, D2 e D3 – diâmetros medidos em 3 direcções distintas.
4.5.2.1.2 Avaliação da massa volúmica aparente e estimativa do volume de
vazios
A determinação da massa volúmica aparente da argamassa no estado fresco
efectuou-se de acordo com o descrito na norma prEN 12350-6 (CEN, 2008),
adaptada às argamassas.
O ensaio foi realizado após a avaliação da consistência por espalhamento e consiste
no enchimento de um recipiente com massa e capacidade conhecida (neste caso, foi
utilizado um recipiente com a capacidade de 1 litro), com argamassa em três
camadas, sendo cada camada compactada com o auxílio de um varão de
compactação, com 15 pancadas distribuídas uniformemente. Rasou-se a superfície
do recipiente, recorrendo a uma colher de pedreiro e limpou-se o excesso.
Seguidamente, procedeu-se à pesagem do conjunto. Na Figura 4.15, pode
visualizar-se o procedimento descrito.
Figura 4.15 – Determinação da massa volúmica aparente
A massa volúmica aparente (MVA) obtém-se através da Equação (4.2) (CEN, 2008).
#bc =
3" − 3d
ef$/3 h
b
(4.2)
Onde,
m1 – massa do recipiente;
m2 – massa do recipiente com argamassa;
V – volume do recipiente.
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Página 51
Capítulo 4 – Trabalho experimental
Para a estimativa do volume de vazios, recorre-se ao mesmo procedimento utilizado
para determinar a massa volúmica aparente da argamassa, sendo o volume de
vazios obtido através da relação entre o volume da argamassa e o somatório do
volume dos constituintes da mesma, como mostra a Equação (4.3) (Agostinho,
2008).
b! =
b+.// − ∑ b/j/
× 100 e%h
b+.//
(4.3)
Onde,
Vv – volume de vazios;
Vargamassa – volume de argamassa contida no recipiente;
ΣVconstituintes – somatório do volume dos constituintes da argamassa (ligante,
agregados, água).
No Anexo A.4, explica-se detalhadamente como se efectua a estimativa deste
parâmetro.
4.5.2.2 Ensaios realizados sobre as argamassas no estado endurecido
4.5.2.2.1 Determinação das resistências à tracção por flexão e à compressão
A determinação das resistências mecânicas foi efectuada no laboratório de
Construção do Departamento de Engenharia Civil e Arquitectura (DECivil) do IST.
No entanto, por impossibilidade de utilização do equipamento do laboratório do IST,
na data de realização dos ensaios das argamassas CS e CH, aos 120 dias de cura,
houve a necessidade de utilizar o equipamento do Laboratório de Construção do
Instituto Superior de Engenharia de Lisboa (ISEL). Como este equipamento não se
apresentou adequado à determinação das resistências das argamassas em estudo,
os provetes CI, aos 120 dias de idade, foram ensaiados no Laboratório Nacional de
Engenharia Civil (LNEC). De salientar que, imediatamente após o ensaio de
compressão, procedeu-se à determinação da espessura carbonatada.
Na avaliação das resistências mecânicas utilizou-se uma máquina que permite
aplicar forças gradualmente crescentes, de modo contínuo e sem choques (Figura
4.16), conforme especificado na norma EN 1015-11 (CEN, 1999a). Este aparelho é
composto por um dispositivo de flexão e um dispositivo de compressão.
Figura 4.16 – Máquina para determinação das resistências mecânicas
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Página 52
Capítulo 4 – Trabalho experimental
O dispositivo de flexão é composto por dois apoios de aço cilíndricos, com 10 mm de
diâmetro, distanciados de 100±0.5 mm, e por um cutelo com as mesmas
características dos apoios e centrado relativamente a estes (Figura 4.17).
No dispositivo de compressão o prato superior da máquina é provido de rótula
esférica para permitir a aplicação de forças perpendicularmente à face superior do
provete. A aplicação de forças ao provete é efectuada interpondo duas placas
auxiliares, de forma quadrada (Figura 4.18).
Figura 4.17 – Dispositivo de flexão
Figura 4.18 – Dispositivo de compressão
Para a realização destes ensaios retiraram-se os provetes dos ambientes
condicionados cerca de 15 minutos antes do início do ensaio. Os procedimentos
utilizados na determinação das resistências mecânicas tiveram por base o
estabelecido na norma EN 1015-11 (CEN, 1999a).
Na determinação da resistência à tracção por flexão foram ensaiados 3 provetes
prismáticos, com 40x40x160 mm3, para cada idade. Iniciou-se o procedimento por
limpar quaisquer partículas soltas que estivessem nos provetes e na máquina.
Seguidamente, colocou-se cada provete na máquina, centrado, com o eixo
longitudinal perpendicular ao dos apoios e de forma a que a carga seja aplicada
numa das faces de moldagem, como mostra a Figura 4.19. Desceu-se o cutelo da
máquina até que este estivesse em contacto com a face superior do provete e
aplicaram-se forças gradualmente crescentes, de modo contínuo e sem choques até
que se atingisse a rotura do provete, e registou-se a respectiva força de rotura.
Figura 4.19 – Determinação da resistência à tracção por flexão
A tensão de rotura à tracção por flexão é dada pelo quociente que relaciona a força
de rotura à flexão, F [N], e a distância entre os apoios, 5 [mm], com as dimensões
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Página 53
Capítulo 4 – Trabalho experimental
laterais do provete, sendo b a largura e h o comprimento (ambos em mm), como
mostra a Equação (4.4) (CEN, 1999a):
wx-ã = 1.5
Fyáz × 5
e#|h
{ × ℎ"
(4.4)
A tensão de rotura à tracção por flexão de cada provete é calculada com
aproximação às centésimas, enquanto que o valor da tensão de rotura à flexão
correspondente à idade em estudo é dada pela média dos valores obtidos em cada
provete, arredondado às décimas.
Relativamente ao ensaio para a determinação da resistência à compressão, foram
utilizados os meios provetes resultantes do ensaio de flexão, que apresentavam
dimensões aproximadas de 40x40x90 mm3. Também neste caso, foram ensaiadas 3
amostras. Assim, após a limpeza dos pratos e dos provetes, estes foram
cuidadosamente centrados entre os pratos inferior e superior da máquina, por uma
das faces laterais de moldagem. Desceu-se o prato superior da máquina e
aplicaram-se forças gradualmente crescentes, de modo contínuo e sem choques,
até que se desse a rotura do provete, e registou-se o respectivo valor da força de
rotura (Figura 4.20).
Figura 4.20 – Determinação da resistência à compressão
A tensão de rotura à compressão de cada provete é determinada pelo quociente
entre a força de rotura, que é a máxima aplicada durante o ensaio, F [N], e a área da
secção transversal onde foi aplicada a força, Ac [mm2], de acordo com a Equação
(4.5) (CEN, 1999a).
w =
}.áe#|h
c
(4.5)
Tal como para a flexão, a tensão de rotura à compressão de cada provete é
calculada com aproximação às centésimas e o valor da tensão de rotura à
compressão correspondente à idade em estudo é dada pela média dos valores
obtidos em cada provete, arredondado às décimas.
De referir que os topos resultantes deste ensaio foram utilizados para determinação
da espessura carbonatada e para observação com lupa binocular.
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Página 54
Capítulo 4 – Trabalho experimental
4.5.2.2.2 Determinação da profundidade de carbonatação
A determinação da espessura carbonatada foi realizada imediatamente após o
ensaio de resistência à compressão, sobre a superfície de rotura de um dos topos
resultantes daquele ensaio. Assim, ensaiaram-se 3 amostras, com 40x40x30 mm3
(aproximadamente), para cada idade em estudo, tendo-se pulverizado a superfície
com uma solução de fenolftaleína a 0.2% de concentração.
A difusão do CO2 no interior das argamassas causa uma redução do pH, que pode
ser detectada por alteração do indicador de fenolftaleína, que apresenta cor rosada
na zona não carbonatada, ao passo que a zona carbonatada se apresenta incolor
(este processo encontra-se descrito com mais detalhe no ponto 3.5.1)
Assim, procedeu-se à medição da profundidade de carbonatação, avaliada na
perpendicular às quatro faces de cada provete, ou seja, a distância compreendida
entre a superfície do provete e o limite da redução da alcalinidade do material
(Figura 4.21). A espessura carbonatada é obtida pela média dos valores obtidos em
cada aresta.
Figura 4.21 – Medição da profundidade de carbonatação (zona incolor)
De referir que o uso da fenolftaleína para a determinação da profundidade de
carbonatação é apenas um método qualitativo, não traduzindo de forma precisa a
extensão de carbonatação das argamassas pois, como se pode observar na Figura
4.22, o indicador de fenolftaleína detecta a presença pontual de zonas não
carbonatadas. Porém, as reacções de carbonatação continuam a ocorrer (tendo-se
confirmado por DRX), muito embora o indicador deixe de ter sensibilidade para a
sua detecção.
Figura 4.22 – Argamassa CS, aos de 90 dias de idade
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Capítulo 4 – Trabalho experimental
4.5.2.2.3 Determinação da massa volúmica aparente e porosidade aberta
A massa volúmica aparente (MVA) e a porosidade aberta (Pab) foram determinadas
com base na proposta da RILEM I.1 (1980) (para pedras), adaptado a argamassas.
Os procedimentos de ensaio são comuns, variando apenas a expressão segundo a
qual se computam os resultados, e têm por base o método da pesagem hidrostática.
Assim, colocaram-se 4 meios provetes, com dimensões aproximadas de 40x40x70
mm3, numa estufa ventilada (Figura 4.23) a uma temperatura de 60ºC, fazendo-se
várias pesagens até se obter massa constante, após o que foram colocados num
exsicador com sílica gel até atingirem a temperatura ambiente. Seguidamente,
pesaram-se os provetes numa balança de precisão de 0.1 g e colocaram-se num
exsicador, cuja pressão foi diminuída até ao valor de 6500 Pa e mantida constante
por 24 horas (Figura 4.24). Decorridas 24 horas, fez-se penetrar lentamente no
exsicador a quantidade de água necessária para a total imersão dos provetes –
acção que deve demorar, no mínimo, 15 minutos – mantendo-se o vácuo durante a
colocação da água e por um novo período de 24 horas. Findo o período de 24 horas,
mantiveram-se os provetes imersos, à pressão atmosférica, por mais 24 horas.
Seguidamente, pesaram-se os provetes em imersão, numa balança hidrostática
(Figura 4.25) e, depois de enxugada a sua superfície com um pano húmido, foram
novamente pesados, no prato superior da balança (Figura 4.26).
Os valores da massa volúmica aparente e da porosidade aberta, foram
determinados de acordo com as Equações (4.6) e (4.7) (RILEM I.1, 1980),
respectivamente.
#bc =
3d
× 10 ef$⁄3 h
3 − 3"
| =
3 − 3d
× 100 e%h
3 − 3"
(4.6)
(4.7)
Em que,
m1: massa do provete seco [g]
m2: massa do provete saturado imerso [g]
m3: massa do provete saturado [g]
Figura 4.23 – Provetes colocados na estufa ventilada
Figura 4.24 – Provetes colocados no exsicador, ligado
à bomba de vácuo
Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil
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Capítulo 4 – Trabalho experimental
Figura 4.25 – Pesagem hidrostática dos provetes
Figura 4.26– Pesagem no prato superior da balança
De referir que aquando do ensaio se verificou a ocorrência de perda de material,
podendo este factor afectar os resultados obtidos.
4.5.2.2.4 Observação das argamassas com lupa binocular
A observação à lupa binocular é um dos métodos correntemente empregues para
observação das amostras de argamassa de reboco após a sua extracção,
permitindo detectar aspectos particulares na amostra, tais como, a presença de
materiais de origem vegetal ou a existência da aplicação de diferentes camadas,
sendo também utilizada na observação de superfícies polidas das amostras, (neste
caso é necessário que a amostra seja previamente impregnada sob vácuo com uma
resina adequada) (Veiga et al., 2004).
Para a observação das amostras foi utilizada uma lupa binocular, munida de
máquina fotográfica digital, como se pode ver na Figura 4.27.
As amostras observadas foram obtidas após o ensaio de compressão. Para tal,
utilizou-se o topo da extremidade do provete prismático (que esteve em contacto
com o molde metálico) resultante do ensaio de compressão, conferindo uma base
lisa à amostra. Para possibilitar a visualização de possíveis alterações na estrutura
das argamassas ao longo do tempo, foi necessário regularizar a superfície de corte
das amostras. Esta operação foi efectuada com o auxílio de uma lima (Figura 4.28),
tendo-se obtido uma superfície aproximadamente plana (Figura 4.29).
Figura 4.27 – Lupa
binocular
Figura 4.28 – Regularização da superfície
das amostras de argamassa
Figura 4.29 – Amostra de argamassa
para observação com lupa binocular
Depois de obtidas, as amostras foram observadas no Laboratório de Reciclagem e
Valorização de Resíduos Sólidos do IST, com uma lupa binocular, tendo-se obtido
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Capítulo 4 – Trabalho experimental
imagens com ampliações de 10x, 20x e 30x, para identificação de alterações a nível
do ligante e observação da quantidade de poros.
4.5.2.2.5 Análise mineralógica por difracção de raios X
Estes ensaios foram realizados no Laboratório de Mineralogia e Petrologia do IST
(LAMPIST) pertencente ao Centro de Petrologia e Geoquímica do IST (CEPGIST).
A difracção de raios X (DRX) é uma técnica de análise que fornece informação
qualitativa relativamente aos compostos cristalinos existentes nas amostras, através
de espectros conhecidos. Esta técnica encontra-se explicada em pormenor no ponto
3.5.2.
Na análise cristalina da argamassa utilizou-se um difractómetro de raios X (XPERTPRO da Panalytical), Figura 4.30, com ampola de Cobre (K-Alfa 1.541 [Å]). A
intensidade de corrente utilizada foi de 30 mA, com uma voltagem de 40 kV. Foram
efectuados varrimentos de 5º a 80º de 2θ, com um passo de 0.002º e t=4.86
segundos por passo.
Figura 4.30 – Difractómetro de Raios X Philips X’Pert Pró
Para análise das argamassas através de difracção de raios X e microtomografia de
raios X, dividiu-se 1 provete em 3 partes, com auxílio de um serrote de cortar ferro,
como se mostra na Figura 4.31, de onde se retirou ¼ do provete para análise do
traço, ¼ para avaliação da carbonatação e, da metade restante, retirou-se uma
pequena amostra para análise microtomográfica de raios X.
Figura 4.31 – Preparação das amostras
1
K-Alfa 1.54 [Å] é a risca que corresponde à transição K-Alfa dos átomos de cobre e fornece o
comprimento de onda para os cálculos aplicando a Lei de Bragg.
Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil
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Capítulo 4 – Trabalho experimental
A análise do traço através da DRX, foi efectuada com o intuito de perceber se a
carbonatação poderá “alterar” o traço das argamassas. Assim, como se utilizou
sempre o mesmo traço em todas as argamassas, espera-se que por DRX se
obtenha um factor que seja constante em todas as argamassas (diferentes idades e
condições de cura), de modo a que se chegue ao traço utilizado.
Relativamente à preparação da amostra para análise do traço, esta foi fragmentada
com o auxílio de um pilão, após o qual foi moída num almofariz de onde se obteve
um pó muito fino. Seguidamente, colocou-se uma parte da amostra, devidamente
compactada, no aparelho de difracção de raios X e procedeu-se à sua análise. Na
Figura 4.32, pode observar-se o procedimento.
Figura 4.32 – Procedimento para a avaliação do traço e da carbonatação
Para a avaliação da carbonatação, procedeu-se de igual forma ao anterior. No
entanto, neste ensaio experimental, utilizou-se apenas a parte fina da amostra, pelo
que, esta foi peneirada (Figura 4.33) num peneiro com abertura da malha de 0.075
mm (Figura 4.34), antes de ser moída.
Figura 4.33 – Peneiração da amostra
Figura 4.34 – Peneiro nº 200 da série ASTM
Por forma a obter um termo de comparação com os resultados obtidos da análise
das amostras, considerou-se importante criar uma curva de calibração (Figura 4.35).
Para tal efeito, efectuaram-se misturas de portlandite (cal apagada – Ca(OH)2) e
calcite (carbonato de cálcio – CaCO3), tendo-se iniciado o procedimento por analisar
uma “mistura” de 100% de portlandite. Seguidamente analisou-se uma mistura de
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Página 59
Capítulo 4 – Trabalho experimental
90% de portlandite com 10% de calcite, sendo que, as restantes misturas foram
obtidas através de incrementos de 10% na quantidade de calcite e correspondente
redução da percentagem de portlandite, obtendo-se por fim uma “mistura” de 100%
de calcite (que corresponde a 100% de carbonatação), num total de 10 misturas. De
referir que foram efectuadas 3 medições para cada mistura.
Curva de calibração
60,0
Curva de calibração
ICal/IPort
50,0
40,0
Exponencial (Curva de
calibração)
30,0
20,0
y = 47,469e-0,039x
R² = 0,9669
10,0
0,0
0
50
100
150
Percentagem de portlandite [%]
Figura 4.35 – Curva de calibração
Note-se, nos valores para 100% de portlandite, que a cal já exibe algum grau de
carbonatação, confirmando que basta a produção e ensacagem da cal para que esta
carbonate, facto que não acontece com a cal em pasta.
Saliente-se que para a análise das amostras é necessário um programa informático
específico para o efeito.
4.5.2.2.6 Análise microtomográfica de raios X
Este ensaio foi realizado no Laboratório de Mineralogia e Petrologia do IST
(LAMPIST) pertencente ao Centro de Petrologia e Geoquímica do IST (CEPGIST).
A microtomografia de raios X (micro-CT) é um ensaio não destrutivo, que permite
efectuar estudos de microscopia qualitativa e quantitativa tridimensional (3D) de
objectos, possibilitando a análise das características estruturais e texturais tanto à
superfície do objecto, como no seu interior, sem que seja necessário qualquer tipo
de preparação ou tratamento químico da amostra. Esta metodologia não se adequa
à realização de análise composicional quantitativa dos objectos, no entanto,
possibilita a discriminação de diferenças, desde que os objectos em análise sejam
constituídos por fases com propriedades contrastantes aos raios X.
O sistema SkyScan 1172 (Figura 4.36), utilizado, permite alcançar uma resolução
espacial de 5 µm, o que corresponde a, aproximadamente, 1x10-7 mm3 voxel
(Volumetric Picture Element) (SkyScan, 2005). Este aparelho possibilita a
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Página 60
Capítulo 4 – Trabalho experimental
reconstrução interna da estrutura da amostra e a sua análise, sem que esta seja
destruída.
Figura 4.36 – Microtomógrafo de raios X – SkyScan
Resumidamente, esta técnica consiste em tirar várias radiografias verticais à
amostra. Como se pode visualizar na Figura 4.37, a origem dos raios X é fixa, pelo
que a amostra tem de rodar, em torno o seu eixo vertical, entre 180º e 360º, por
forma a obter imagens de todos os ângulos.
Figura 4.37 – Geometria do leque de raios X (in: SkyScan, 2005)
O número de imagens obtido depende do passo de rotação e da rotação total do
objecto escolhido. Estas imagens vão sendo armazenadas e quanto mais imagens
se obtiverem, maior a definição do objecto reconstruído (Figura 4.38) (SkyScan,
2005). De salientar que a dimensão da amostra tem de ser tal que seja toda
abrangida pelo feixe de raios X.
Figura 4.38 – Reconstrução de um objecto pontual usando vários ângulos de rotação (in: SkyScan, 2005)
Após a obtenção das imagens, procede-se à sua filtragem, que consiste na
eliminação do ruído criado pelo processo de aquisição, após o qual se efectua a
obtenção de fatias horizontais. Nesta fase, define-se o valor de corte para
transformar as imagens originais em imagens binárias, de modo a que seja possível
identificar os constituintes da amostra de argamassa, como por exemplo:
Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil
Página 61
Capítulo 4 – Trabalho experimental
interstícios/ar, “agregado”, “ligante”. Seguidamente definem-se os volumes de
interesse a estudar e determinam-se os parâmetros (análise morfométrica).
Após a análise e tratamento dos resultados obtidos é possível construir modelos
tridimensionais da amostra, podendo visualizar-se as diferentes fases.
Para a aquisição de imagens utilizou-se uma voltagem de 100 kV e uma intensidade
de corrente eléctrica de 100 µA; foi empregue um filtro de 0.5 mm de alumínio; as
imagens obtidas apresentam uma resolução de 1280 pixéis, tendo a dimensão do
pixel 24 µm; a amostra sofreu uma rotação de 180º, a um passo de rotação de 1º,
tendo-se obtido, em média, 5 radiografias por cada posição de aquisição; a duração
do scan foi de 20 minutos por fatia.
Esta técnica foi utilizada com o intuito de avaliar a existência de diferenças
composicionais e microestruturais – caracterizar a presença de poros no interior da
argamassa, mais concretamente a percentagem de poros e o diâmetro destes
(medida indirecta da porosidade e da porometria) – ao longo do processo de
carbonatação, assim como estabelecer eventuais correlações entre os parâmetros
determinados pela micro-CT e os parâmetros determinados por outras técnicas.
Os resultados obtidos dependem fortemente das condições instrumentais utilizadas.
Fixando as condições da âmpola que proporcionam o melhor contraste de fases, a
precisão dos parâmetros medidos depende sobretudo da resolução das imagens
obtidas. No presente caso de estudo, a melhor escolha permitiu adoptar 24 µm para
dimensão do pixel, tendo as amostras dimensões aproximadas de 7x5x5 mm3
(Figura 4.39) (a escolha de melhores resoluções implicaria a utilização de amostras
ainda mais pequenas o que acarretaria uma maior perda de representatividade).
Figura 4.39 – Exemplo de uma amostra para análise microtomográfica de raios X. Esquerda: superfície de corte;
Centro: superfície em contacto com o molde; Direita: Amostra colocada no microtomógrafo de raios X
Inicialmente pretendia-se obter amostras cilíndricas de uma zona mais interior do
provete (Figura 4.40), no entanto, tal não se apresentou exequível, pois as
argamassas desagregavam-se e partiam-se facilmente (Figura 4.41). Assim, e, visto
que estas também se apresentavam extremamente difíceis de cortar e obter
superfícies de corte relativamente planas, optou-se por utilizar amostras dos cantos
dos meios provetes prismáticos.
Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil
Página 62
Capítulo 4 – Trabalho experimental
Figura 4.40 – Corte de provete de argamassa para
obtenção de um provete cilíndrico para análise
microtomográfica de raios X
Figura 4.41– Provete partido e desagregado
Note-se que para a obtenção e análise das imagens recolhidas é necessário
software informático específico para tal efeito.
4.6 Síntese do capítulo
Na formulação de argamassas é necessário ter em atenção a escolha dos materiais
a utilizar e as suas características, bem como o ajustado controlo das composições
adoptadas, por forma a obter um produto final com características adequadas à
utilização que se pretende.
Os agregados funcionam como o esqueleto da argamassa, concorrendo para a sua
compacidade e resistência, contribuindo ainda para reduzir a sua retracção.
O traço fornece-nos a relação entre as proporções das quantidades de ligante e de
agregados, sendo que, o ligante deve preencher os vazios deixados pelos grãos
daqueles.
A relação água/ligante deve ser alvo de estudo prévio, de modo a se obter uma
argamassa com trabalhabilidade adequada e para que não seja em excesso, pois ao
evaporar vai deixar poros que vão reduzir a resistência das argamassas. Este
aspecto, se é importante em laboratório, mais se acentua no caso de estarmos
perante produção in-situ onde a variabilidade das condições termohigrométricas são
significativas.
No presente trabalho, fabricaram-se argamassas de cal aérea e areia (areia de
areeiro e areia do rio, em igual proporção), com traço em volume aparente de 1:2,
para a produção de provetes prismáticos de 40x40x160 mm3, num total de 26
amassaduras (incluindo amassaduras para repetição de ensaios), com 6 provetes
por amassadura. Estes provetes foram utilizados para a avaliação das
características mecânicas e físicas do tipo de argamassa em estudo, no estado
endurecido.
Optou-se por estudar a evolução das argamassas em quatro ambientes de cura
distintos, pois a humidade relativa e a quantidade de CO2 são factores
predominantes no fenómeno de carbonatação, determinando a estrutura interna das
argamassas. As condições ambiente utilizadas podem visualizar-se no Quadro 4.3.
Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil
Página 63
Capítulo 4 – Trabalho experimental
Quadro 4.3 – Condições ambientais dos diferentes ambientes de cura
Tipo de cura
Seca
Húmida
Ambiente de laboratório
Acelerada
Designação das
argamassas
CS
CH
CI
CA
Temperatura
[ºC]
20±5
20±5
entre 14 – 26
20±5
Humidade
Relativa [%]
55±5
95±5
entre 34 – 78
60±5
% de CO2
[%]
≈ 0.026
≈ 0.026
≈ 0.026
5
Assim, efectuaram-se ensaios de consistência por espalhamento e de determinação
da massa volúmica aparente das argamassas no estado fresco, num total de 26
medições para cada parâmetro. No estado endurecido, avaliaram-se as resistências
mecânicas, a profundidade de carbonatação por indicador de fenolftaleína, a massa
volúmica aparente e a porosidade aberta, por pesagem hidrostática. Procedeu-se à
observação de amostras de argamassa com lupa binocular e à estimativa da
percentagem de carbonatação e do traço através de análise por DRX e da
percentagem de poros (ao longo do tempo) por análise microtomográfica de raios X.
As idades a que as argamassas foram ensaiadas e o nº. total de medições
efectuadas em cada ensaio mostram-se no Quadro 4.4.
Quadro 4.4 – Idade a que as argamassa foram ensaiadas e nº. total de medições efectuadas em cada ensaio
Ensaios
realizados
CS
Resistências
7, 14, 28, 90,
120
mecânicas
Prof.
7, 14, 28, 90,
carbonatação
120
7*, 14*, 28*,
MVA e Pab
90, 120
7, 14, 28, 90,
Lupa binocular
120
7, 14, 28, 90,
DRX e Micro-CT
120
Idade [Dias]
CH
CI
14, 28, 90,
28, 90, 120
120
14, 28, 90,
28, 90, 120
120
14*, 28*, 90,
28*, 90, 120
120
14, 28, 90,
28, 90, 120
120
14, 28, 90,
28, 90, 120
120
CA
Nº total de
medições
14, 28, 90
45 (Rt)
45 (Rc)
14, 28, 90
45
14, 28, 90
84 (60+24**)
14, 28, 90
30
14, 28, 90
30 (DRX)
15 (Micro-CT)
*Idades em que foi necessário repetir os ensaios; **Nº. de medições que foi necessário realizar
novamente
Legenda:
CS – cura seca; CH – cura húmida; CI – cura no interior do laboratório (condições variáveis); CA –
cura acelerada; Rt – resistência à tracção; Rc – resistência à flexão; MVA – massa volúmica aparente;
Pab – porosidade aberta; DRX – difracção de raios X; Micro-CT – microtomografia de raios X.
De salientar que, sempre que possível, os ensaios foram realizados de acordo com
normas e especificações, de modo a reduzir a variabilidade dos procedimentos, de
estudo para estudo.
No capítulo seguinte apresentam-se os resultados dos ensaios efectuados e
procede-se à sua apreciação.
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Página 64
Capítulo 5 – Resultados obtidos e sua apreciação
5 Resultados obtidos e sua apreciação
O presente capítulo apresenta e analisa os resultados obtidos nos ensaios descritos
no capítulo anterior. Primeiramente, efectuam-se conclusões sobre alguns ensaios e
procedimentos de carácter preparatório, nomeadamente em argamassas no estado
fresco.
Tendo como principal objectivo avaliar a influência das condições de cura na
carbonatação de argamassas com ligante à base de cal aérea, avaliaram-se as
propriedades de uma argamassa de cal aérea, com o traço em volume aparente de
1:2. As argamassas foram expostas a diferentes condições de cura, de forma
possibilitar o estudo da influência destas na carbonatação das argamassas ao longo
do tempo e, consequentemente, no seu desempenho no estado endurecido. Assim,
traçaram-se os seguintes objectivos:
Avaliar as resistências mecânicas, por forma a apreciar o desenvolvimento do
processo de carbonatação ao longo do tempo, pois o endurecimento e o
consequente ganho de resistência das argamassas está associado a este
processo;
Determinar a profundidade de carbonatação, através de indicador de
fenolftaleína, para que se perceba qual a influência das condições de cura no
processo de carbonatação;
Estimar a massa volúmica aparente e a porosidade aberta das argamassas, pelo
método da pesagem hidrostática, de modo a que se compreenda qual a
influência da carbonatação nestes parâmetros;
Observar a alteração da estrutura interna das argamassas (alterações a nível do
ligante, redução do volume dos poros), por visualização, através de lupa
binocular, de forma a perceber de que modo as condições de cura afectam os
parâmetros mencionados;
Determinar a evolução da carbonatação das argamassas ao longo do tempo,
através da sua análise mineralógica, por difracção de raios X (DRX).
Complementarmente procurou-se:
Verificar a possibilidade de determinar o traço das argamassas através da
análise da percentagem de minerais que as constituem, por DRX;
Analisar a estrutura interna das argamassas, por microtomografia de raios X
(micro-CT), estimando a percentagem de poros presente nas argamassas ao
logo do tempo, por forma a estabelecer uma relação com a porosidade aberta.
Em primeiro lugar apresentam-se e discutem-se os resultados obtidos em cada
ensaio, procedendo-se à comparação dos resultados obtidos com valores
conhecidos de outros estudos publicados. Seguidamente, correlacionam-se os
parâmetros estudados.
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Página 65
Capítulo 5 – Resultados obtidos e sua apreciação
5.1 Ensaios de carácter preparatório
Como forma de controlar as argamassas produzidas, garantindo a consistência
desejada, efectuaram-se ensaios de avaliação da consistência por espalhamento.
Adicionalmente, procedeu-se à avaliação da massa volúmica aparente e estimativa
do volume de vazios, sobre as argamassas no estado fresco.
Resultados dos ensaios
No Quadro 5.1, apresentam-se os valores médios dos ensaios de consistência por
espalhamento, massa volúmica aparente e estimativa do volume de vazios, bem
como os respectivos desvios-padrão, realizados aquando da produção das
argamassas. Os resultados individuais da avaliação da consistência por
espalhamento e, da massa volúmica aparente e da estimativa do volume de vazios
encontram-se no Anexo A.5, Quadro A.0.3 a Quadro A.0.5 e Quadro A.0.6,
respectivamente.
Quadro 5.1 – Média dos valores obtidos para os vários dias das amassaduras (± desvio-padrão)
Nº de Consistência por espalhamento
MVA
ensaios
[mm]
[kg/m3]
1
5
163,1±0,9
1854±29
2
5
163,1±1,3
1840±24
3
5
163,3±1,7
1835±35
4
3
162,5±2,0
1877±59
5
2
162,5±1,8
1794±25
6
3
163,7±1,8
1834±65
7
3
164,3±2,5
1809±25
Média
163,2±0,7
1835±27,6
Dia
Vv
[l/m3]
92±14,1
99±11,6
101±17,4
81±28,8
121±12,1
102±31,6
114±11,9
100±19,6
Apreciação dos resultados
Como se referiu anteriormente, a avaliação da consistência das argamassas por
espalhamento, foi efectuada em duas fases. Numa fase inicial, para garantir um
espalhamento de 165±5 mm de modo a determinar a relação água/ligante e, numa
fase posterior, para controlo das argamassas para produção de provetes, garantindo
a consistência desejada, por forma a não introduzir mais uma variável aquando da
comparação de resultados.
Como se pode ver, obtiveram-se argamassas com uma consistência por
espalhamento média de 163.2±0.7 mm e verifica-se que a variabilidade entre
amassaduras é reduzida.
Relativamente à massa volúmica aparente e estimativa do volume de vazios,
verifica-se uma grande variabilidade entre amassaduras. Esta variabilidade poderá
estar relacionada com o procedimento de ensaio, pois pequenas alterações na
forma como se efectua o ensaio, como por exemplo o modo como se faz a
compactação da argamassa no recipiente, podem originar variações significativas
nos valores obtidos. Contudo, como os valores dos ensaios de consistência por
Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil
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Capítulo 5 – Resultados obtidos e sua apreciação
espalhamento apresentam variabilidade muito reduzida, não se considerou que as
diferenças registadas na massa volúmica aparente e no volume de vazios tivessem
consequências mensuráveis.
No Anexo A.6, Quadro A.0.10, apresentam-se alguns valores de consistência por
espalhamento e massa volúmica aparente retirados da bibliografia estudada.
Como se pode observar, o valor do espalhamento adoptado no presente trabalho é
um valor comummente utilizado neste tipo de estudos. No que concerne à massa
volúmica aparente, verifica-se que os resultados obtidos (valores entre 1794 e 1877
kg/m3), apesar de se apresentarem relativamente inferiores aos valores alcançados
nos outros estudos (valores entre 1860 e 1970 kg/m3), não diferem muito destes.
5.2 Propriedades das argamassas no estado endurecido
5.2.1 Resistências mecânicas das argamassas ensaiadas
Resultados dos ensaios
Os valores apresentados no Quadro 5.2 representam a média das resistências
mecânicas, determinadas a partir do ensaio de 3 amostras, e os respectivos
desvios-padrão, para os diferentes ambientes de cura. Os valores individuais da
determinação das resistências mecânicas das argamassas podem visualizar-se no
Anexo A.5, Quadro A.0.7.
Quadro 5.2 – Valores médios das tensões de rotura à tracção por flexão e à compressão e respectivos desviospadrão para argamassas em diferentes ambientes de cura
Idade
[dias]
CS
CH
Tensão de
rotura à
tracção
[MPa]
14
0,23±0,04
-
28
0,28±0,01 0,10±0,02 0,36±0,01 0,56±0,05
90
0,24±0,08 0,18±0,04 0,39±0,01 0,62±0,04
Tensão de
rotura à
compressão
[MPa]
14
0,37±0,08
28
0,56±0,01 0,10±0,04 0,64±0,00 1,34±0,01
90
0,93±0,03 0,20±0,04 0,94±0,06 1,76±0,02
-
CI
CA
0,14±0,00 0,49±0,02
0,33±0,02 1,20±0,05
Legenda:
CS – cura seca; CH – cura húmida; CI – cura no interior do laboratório (ambiente não controlado); CA
– cura acelerada
Como tensão de rotura à tracção, obteve-se 0.09±0.02 MPa, para as argamassas
CS aos 7 dias de cura e 0.38±0.01 MPa, para as argamassas CI aos 120 dias. Para
a tensão de rotura à compressão, obteve-se 0.31±0.01 MPa e 1.0±0.03 MPa,
respectivamente, para as argamassas CS aos 7 dias de cura e CI aos 120 dias.
Como se referiu anteriormente, houve a necessidade de utilizar um equipamento
diferente do utilizado no laboratório de construção do IST, devido a impossibilidade
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Página 67
Capítulo 5 – Resultados obtidos e sua apreciação
de utilização do equipamento na data de realização dos ensaios. No entanto, não foi
possível obter resultados das resistências aos 120 dias de idade, para os provetes
CS e CH, pois o aparelho utilizado inicialmente possui um mostrador digital, ao
passo que o novo equipamento, que se localiza no ISEL, se encontra munido de
mostrador analógico, tornando de difícil leitura o valor das resistências mecânicas
para este tipo de argamassas, não tendo sido possível repetir os ensaios em tempo
útil.
Na Figura 5.1 e Figura 5.2 encontram-se representados os valores do quadro
anterior.
0,7
0,6
0,5
Rt [MPa]
0,4
CS
0,3
CH
0,2
CI
0,1
CA
0,0
0
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130
Idade [Dias]
Rc [MPa]
Figura 5.1 – Valores médios da tensão de rotura à tracção por flexão (Rt) para os diferentes ambientes de cura
2,0
1,8
1,6
1,4
1,2
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
CS
CH
CI
CA
0
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130
Idade [Dias]
Figura 5.2 – Valores médios da tensão de rotura à compressão (Rc) para os diferentes ambientes de cura
Apreciação dos resultados
As argamassas sujeitas a cura húmida (CH) são as que apresentam os valores mais
baixos de resistência à tracção e à compressão (valores entre 0.10 MPa e
0.20MPa). Este aspecto deve-se, provavelmente, ao facto de estas argamassas
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Página 68
Capítulo 5 – Resultados obtidos e sua apreciação
estarem sujeitas a elevada humidade relativa (95±5%), impedindo que haja uma
evolução significativa do processo de carbonatação, afectando a sua resistência.
Por outro lado, como seria de esperar, as argamassas sujeitas a cura acelerada
(CA) são as que apresentam maiores resistências, pois o processo de carbonatação,
e o consequente aumento de resistência mecânica, é acelerado pela constante
injecção de CO2 na câmara de cura. Nestas argamassas, os incrementos na
resistência à tracção são aproximadamente constantes dos 14 aos 90 dias (cerca de
12%), enquanto que na resistência à compressão o ganho de resistência é
significativamente mais evidente dos 28 aos 90 dias (31%).
Note-se que o ambiente de cura acelerado apresenta temperatura e humidade
relativa (20±5ºC e 60%, respectivamente) semelhante ao ambiente de cura seca (T=
20±5ºC e Hr=55±5%), diferindo apenas na concentração de CO2. No entanto,
verifica-se que as resistências à tracção por flexão das argamassas CA são bastante
superiores às das argamassas CS, sendo que aos 14 dias, as argamassas CA
apresentam o dobro da resistência (0.49 MPa) das argamassas CS aos 90 dias
(0.24 MPa). No caso das resistências à compressão, as argamassas CA, aos 14
dias, exibem cerca do dobro (1.20 MPa) da resistência à compressão das
argamassas CS, aos 28 dias (0.56 MPa). No entanto essa tendência não é linear,
verificando-se que aos 90 dias, as argamassas CS apresentam cerca de metade
(0.93 MPa) da resistência à compressão das argamassas CA, à mesma idade (1.76
MPa).
No que concerne às argamassas CI, verifica-se que, aos 14 dias de cura, estas
apresentam valores de resistência à tracção inferiores aos das argamassas CS,
sendo que, a partir dos 28 dias, passam a evidenciar valores superiores a estas. O
aumento nas resistências à tracção é mais evidente na primeira semana após a
desmoldagem, ou seja, dos 7 aos 14 dias nas argamassas CS (150.8%) e dos 14
aos 28 dias nas argamassas CI (162.1%). Relativamente às resistências à
compressão, constata-se que as argamassas CI apresentam valores semelhantes
aos das argamassas CS, apesar das condições de cura em ambiente de laboratório
(14ºC < T < 26ºC; 34% < Hr < 78%) variarem substancialmente em relação à cura
seca (T=20±5ºC, Hr=55±5ºC). Nas argamassas CS, o incremento de resistência à
compressão é mais significativo, dos 14 aos 28 dias de cura (51.4%) e dos 28 aos
90 dias (63.8%). No que diz respeito às argamassas CI, estas apresentam um
incremento de 91.8%, dos 14 aos 28 dias de cura e de 47.2%, dos 28 aos 90 dias,
sendo o incremento dos 90 aos 120 dias bastante menos significativo (6.7%).
De referir, que se detecta um decréscimo de resistência à tracção nas argamassas
CS dos 28 para os 90 dias, de 13.2%, e nas argamassas CI dos 90 para os 120 dias
de cura, de 3.6%. No entanto, não se considera que tal seja relevante pois as
diferenças observadas devem-se à variabilidade do ensaio.
Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil
Página 69
Capítulo 5 – Resultados obtidos e sua apreciação
Comparando os resultados obtidos com resultados de outros estudos efectuados
com argamassas de cal aérea hidratada (Anexo A.6, Quadro A.0.11), verifica-se
que:
• Nas argamassas CS, obtiveram se valores muito próximos para os 14 e 28
dias de idade, no ensaio de resistência à tracção por flexão, sendo os valores,
aos 90 dias, cerca de 25% inferiores aos de referência; no ensaio de
resistência à compressão os resultados obtidos aproximam-se da média dos
valores de referência;
• Para as argamassas CH obtiveram-se resultados bastante inferiores, tanto
para a tracção (cerca de 50%) como para a compressão (cerca de 80%);
• Relativamente às argamassas CI, para o ensaio de tracção, os valores
obtidos foram, no geral, superiores, tendo-se obtido resultados bastante
próximos em alguns casos; na compressão, a mesma tendência é evidente;
• No que diz respeito às argamassas CA, os valores obtidos apresentam-se
bastante mais elevados em ambos os ensaios (entre 100 e 150%, no ensaio
de tracção, sendo que, com o decorrer do tempo as diferenças tornam-se
menores; entre 100 e 200%, no ensaio de compressão, sendo as diferenças
mais evidentes aos 14 dias de cura).
Note-se que os resultados dos estudos efectuados por outros autores não são
totalmente comparáveis com os do presente trabalho, pois diferem no traço, no tipo
de agregados, na relação água/ligante (a/I), ou no tipo de cura. No entanto, pela
análise efectuada, é possível verificar que é o tipo de cura que mais influência tem
na diferença de resultados que se observou, pois as argamassas sujeitas a
ambientes de cura mais agressivos (CA e CH) são as que exibem resultados
bastante divergentes dos obtidos para argamassas sujeitas a ambientes de cura
seca (ambiente de cura frequentemente utilizado neste tipo de estudos).
No Quadro 5.3, apresentam-se alguns requisitos mínimos de argamassas de
revestimento para edifícios antigos.
Quadro 5.3 – Requisitos estabelecidos para as características mecânicas das argamassas de substituição
(adaptado de: Veiga, 2005)
Características mecânicas aos 90 dias [MPa]
Rt
Rc
E
Reboco exterior
0,2 - 0,7
0,4 - 2,5
2000 - 5000
Reboco interior
0,2 - 0,7
0,4 - 2,5
2000 - 5000
Argamassa
Legenda:
Rt – resistência à tracção por flexão; Rc – resistência à compressão; E – módulo de elasticidade
De acordo com estes valores, com excepção das argamassas CH, que revelaram
valores muito baixos das resistências mecânicas, todas as argamassas apresentam
valores dentro dos limites estabelecidos, adequando-se, em termos de resistências
mecânicas, à sua aplicação como revestimento de paredes de edifícios antigos.
Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil
Página 70
Capítulo 5 – Resultados obtidos e sua apreciação
5.2.2 Profundidade de carbonatação
Resultados dos ensaios
No Quadro 5.4, pode visualizar-se a média dos valores obtidos para a profundidade
de carbonatação, para cada idade ensaiada e respectivos desvios-padrão. No Anexo
A.5, Quadro A.0.8, encontram-se os valores individuais da determinação da
profundidade de carbonatação, para cada idade e ambiente de cura. Na Figura 5.3,
apresentam-se as médias dos valores obtidos.
Quadro 5.4 – Valores médios da profundidade de carbonatação
Idade
[dias]
14
28
90
120
Profundidade de Carbonatação [mm]
CS
CH
CI
CA
1,5±1,1
0,2±0,3 14,8±1,2
5,6±0,8 0,3±0,3 3,9±1,1 20,0±0,0
12,6±1,1 1,1±1,0 13,5±1,2 20,0±0,0
20,0±0,0 0,0±0,0 20,0±0,0
-
Prof. de Carbonatação [mm]
25
20
15
10
CS
CH
CI
CA
5
0
0
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130
Idade [Dias]
Figura 5.3 – Valores médios da profundidade de carbonatação para os diferentes ambientes de cura
Apreciação dos resultados
A utilização de uma solução de fenolftaleína em provetes submetidos a cura húmida
não identificou a presença significativa de espessura carbonatada, dado que a
elevada humidade relativa (95±5%) a que estas argamassas foram submetidas
atrasa o avanço da carbonatação (Figura 5.4).
Figura 5.4 – Evolução da carbonatação das argamassas CH, aos 28 e 90 dias de cura, respectivamente
Nos ambientes com humidades relativas mais baixas e/ou com injecção permanente
de 5% de CO2, a frente de carbonatação progride mais rapidamente, sendo que, aos
Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil
Página 71
Capítulo 5 – Resultados obtidos e sua apreciação
120 dias de idade, os provetes CS, CI e CA apresentam-se completamente
carbonatados, ao passo que os provetes CH, que apesar de apresentarem alguma
profundidade de carbonatação aos 28 e 90 dias (0.3 e 1.1 mm, respectivamente),
não apresentam quaisquer sinais de carbonatação aos 120 dias.
Os provetes CS (Figura 5.5) e CI (Figura 5.6) apresentam frentes de carbonatação
semelhantes, apesar das diferenças evidentes entre estes ambientes de cura.
Figura 5.5 – Evolução da carbonatação das argamassas CS, aos 7, 14, 28, 90 e 120 dias, respectivamente
Figura 5.6 – Evolução da carbonatação das argamassas CI, aos 14, 28 e 90 dias de cura, respectivamente
Por sua vez, os provetes CA (Figura 5.7) apresentam frentes de carbonatação muito
superiores aos restantes provetes, mostrando-se completamente carbonatados aos
28 dias de idade, facto este que só acontece aos 120 dias de idade para os provetes
CS e CI.
Figura 5.7 – Profundidade de carbonatação das argamassas CA aos 90 dias de cura
Contudo, o fenómeno de carbonatação é um processo que se desenvolve muito
lentamente. Assim, apesar de aos 120 dias, o indicador de fenolftaleína (sensível a
alterações de pH) revelar que os provetes CS, CI e CA se encontram
completamente carbonatados, na realidade tal não é expectável que tenha ocorrido.
Note-se
10. Por
quando
quando
que o indicador de fenolftaleína muda de cor para valores de pH entre 8.3 e
sua vez, o hidróxido de cálcio possui um pH de 12.4, que reduz para 7
transformado em carbonato de cálcio, por reacção com o CO2. Assim,
as argamassas de cal atingem um pH inferior a 8 o indicador mostra-se
Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil
Página 72
Capítulo 5 – Resultados obtidos e sua apreciação
incolor, indicando que a argamassa está carbonatada, muito embora as reacções de
carbonatação possam continuar a ocorrer.
A evolução da carbonatação é validada pelo aumento das resistências mecânicas
com a idade, visto que evidenciam uma forte relação com a carbonatação, e é de
prever que essas reacções continuem, muito embora o indicador deixe de ter
sensibilidade para a sua detecção. Deste modo, quando a carbonatação estiver
totalmente finalizada, é de esperar que as resistências mecânicas atinjam valores
aproximadamente constantes (Agostinho, 2008).
No Anexo A.6, Quadro A.0.12, apresentam-se alguns valores de profundidade de
carbonatação em provetes de argamassa de cal aérea, determinados através de
indicador de fenolftaleína, obtidos em trabalhos anteriores. Procedendo à
comparação dos resultados do presente trabalho, com os resultados do quadro
anterior, conclui-se que:
• As argamassas CS, CH e CI apresentam valores inferiores aos de referência.
Nas argamassas CS, verificam-se diferenças de cerca de 40% aos 14 dias,
15% aos 28 dias e 28% aos 90 dias. Relativamente às argamassas CI,
verifica-se uma maior discrepância aos 14 e 28 dias (diferenças de 90% e
40%, respectivamente), sendo que aos 90 dias a diferença é de
aproximadamente 20%. No que concerne as argamassas CH, verifica-se uma
diferença bastante acentuada, pois a exposição destas argamassas a cura
húmida não permitiu que estas carbonatassem convenientemente;
• Nas argamassas CA, às idades de 14 e 28 dias, os resultados são muito
superiores aos obtidos nos estudos anteriores (cerca de 500%, aos 14 dias e
200%, aos 28 dias), aproximando-se daqueles apenas aos 90 dias.
Mais uma vez, salienta-se que os resultados destes estudos não são totalmente
comparáveis com os do presente trabalho, pelas razões enunciadas anteriormente.
No entanto, pela análise efectuada, é possível verificar que é o tipo de cura que mais
influência tem na diferença de resultados que se observou, pois as profundidades de
carbonatação obtidas para as argamassas CS não se afastam substancialmente dos
valores de referência, ao passo que as argamassas sujeitas a cura húmida
apresentam valores bastante baixos (cerca de 95%). Relativamente às argamassas
CA, verifica-se que estas exibem profundidades de carbonatação bastante
superiores, sendo que aos 14 dias já apresentam valores (14.8 mm) que apenas
foram atingidos aos 90 dias para as argamassas CS (12.6 mm) e CI (13.5 mm).
Comparação entre as resistências mecânicas e a profundidade de
carbonatação
Como se pode observar na Figura 5.8 e na Figura 5.9, à medida que a frente de
carbonatação aumenta, também aumentam as resistências mecânicas das
argamassas. Semelhante tendência se verifica nos estudos de Agostinho (2008),
Fernandes (2009) e Pavão (2010).
Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil
Página 73
Capítulo 5 – Resultados obtidos e sua apreciação
Contudo, apenas as argamassas CS e CI apresentam uma boa correlação entre a
profundidade de carbonatação e a tensão de rotura à compressão (R2 acima de 0.9)
0,70
0,60
R² = 0,79
CH
0,50
Rt [MPa]
CS
R² = 0,54
0,40
CI
CA
0,30
Linear (CS)
R² = 0,34
0,20
Linear (CH)
0,10
Linear (CI)
0,00
Linear (CA)
0
5
10
15
20
25
Prof. Carbonatação [mm]
Rc [MPa]
Figura 5.8 – Comparação entre a tensão de rotura à tracção e a profundidade de carbonatação
2,00
1,80
1,60
1,40
1,20
1,00
0,80
0,60
0,40
0,20
0,00
R² = 0,49
CS
CH
CI
R² = 0,90
R² = 1,00
CA
Linear (CS)
Linear (CH)
Linear (CI)
Linear (CA)
0
5
10
15
20
25
Prof. Carbonatação [mm]
Figura 5.9 – Comparação entre e tensão de rotura à compressão e a profundidade de carbonatação
5.2.3 Estrutura porosa das argamassas
Resultados dos ensaios
Apresentam-se no Quadro 5.5, os valores médios obtidos para a massa volúmica
aparente e porosidade aberta das argamassas, com os respectivos desvios-padrão.
Para a massa volúmica aparente das argamassas CS aos 7 dias de cura obteve-se
o valor de 1837±4.8 kg/m3 e para a porosidade aberta obteve-se 25±0.8%. Os
registos individuais destes ensaios encontram-se no Anexo A.5, Quadro A.0.9. Para
uma melhor compreensão dos resultados apresentados, pode visualizar-se a Figura
5.10 e a Figura 5.11.
Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil
Página 74
Capítulo 5 – Resultados obtidos e sua apreciação
Quadro 5.5 – Valores médios da massa volúmica aparente e porosidade aberta
Idade
[Dias]
14
28
90
120
Massa Volúmica Aparente [kg/m3]
CS
CH
CI
CA
1802±4,7
1791±4,3 1835±4,4
1808±5,1 1987±20,4 1803±7,4 1834±4,3
1826±1,1 2050±6,8 1810±7,1 1845±4,4
1835±7,2 2043±12,1 1818±4,1
-
Porosidade Aberta [%]
CS
CH
CI
CA
29,2±0,3
29,7±0,3 28,5±0,2
29,5±0,3 9,7±2,2 29,8±0,3 29,0±0,3
28,7±0,1 3,9±1,1 29,5±0,2 28,4±0,2
28,7±0,4 5,1±0,7 29,3±0,1
-
1850
R² = 0,92
MVA [kg/m3]
1840
1830
CS
1820
CI
R² = 0,21
1810
CA
R² = 0,89
1800
Linear (CS)
1790
Linear (CI)
1780
Linear (CA)
0
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130
Idade [Dias]
Figura 5.10 – Valores médios da massa volúmica aparente (MVA) para os diferentes ambientes de cura
31
R² = 0,94
30
CS
Pab [%]
29
CI
28
R² = 0,12
27
R² = 0,20
CA
26
Linear (CS)
25
Linear (CI)
24
Linear (CA)
0
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130
Idade [Dias]
Figura 5.11 – Valores médios da porosidade aberta (Pab) para os diferentes ambientes de cura
Apreciação dos resultados
Os valores obtidos nos ensaios de massa volúmica aparente e de porosidade
aberta, para as argamassas CS, aos 7 dias de cura e CH (no geral), não fazem
sentido, pelo que se considera que deve ter havido algum problema aquando da
realização destes ensaios nas argamassas em questão. Pensa-se que os valores
obtidos para as argamassas CH se devem a alguma água adsorvida nas partículas
que não foi eliminada durante o processo de secagem (embora se tenha atingido
massa constante), pelo que se considera que o processo não tem energia suficiente
para eliminar toda a água adsorvida à fina superfície das partículas. Para além
disso, também ocorre perda de algum material durante a realização do ensaio,
Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil
Página 75
Capítulo 5 – Resultados obtidos e sua apreciação
podendo influenciar os resultados obtidos. Note-se que, as argamassas CS, aos 7
dias e as argamassas CH, no geral, apresentavam resistências reduzidas – 0.09
MPa à tracção e 0.31 MPa à compressão, para as argamassas CS e as argamassas
CH apresentavam resistências máximas de 0.18 MPa à tracção e 0.20 MPa à
compressão – pelo que existe uma maior susceptibilidade de perda de material em
contacto com a água.
Exceptuando os resultados anómalos, os resultados da massa volúmica aparente
alcançados no presente trabalho vão de encontro ao obtido num estudo efectuado
por Veiga et al. (2004), que obtiveram valores entre os 1780 kg/m3 e os 1900 kg/m3,
pelo que, se obtiveram valores dentro do que seria de esperar em argamassas de
cal aérea. Verifica-se que as argamassas CS e CI apresentam valores muito
próximos, sendo que nas argamassas CI se obtiveram valores ligeiramente
inferiores relativamente às argamassas CS (valores entre 1800 – 1835 kg/m3 e 1800
– 1818 kg/m3, respectivamente para as argamassas CS e CI). No que concerne as
argamassas CA, os valores obtidos são um pouco superiores ao das argamassas
referidas anteriormente, sendo que aos 14 dias as argamassas CA evidenciam o
mesmo valor de massa volúmica aparente (1835 kg/m3) que as argamassas CS, aos
120 dias de cura. Relativamente às argamassas CH, verifica-se que estas
apresentam valores bastante superiores às restantes (valores entre os 2000 e os
2050 kg/m3).
Relativamente à porosidade aberta, exceptuando as argamassas a que se obtiveram
valores anómalos (CS aos 7 dias de cura e CH), nas restantes argamassas obtevese uma porosidade aberta de aproximadamente 29%, sendo que as diferenças
visíveis nos resultados se devem apenas à variabilidade do ensaio, concluindo-se
que este ensaio não tem sensibilidade para distinguir uma variação significativa na
porosidade, pois os ensaios foram efectuados com intervalos de tempo muito curtos.
Num estudo efectuado por Veiga et al. (2004), obtiveram-se porosidades entre 29 e
30%, pelo que, as argamassas CS, CI e CA apresentam valores dentro do
espectável.
De notar que, apenas as argamassas CI apresentam uma boa correlação entre a
porosidade aberta e o tempo de cura (R2=0.94), sendo aceitável a correlação
apresentada pelas argamassas CH (R2=0.76).
Procedendo à comparação dos resultados do presente trabalho, com resultados de
outros estudos publicados (Anexo A.6, Quadro A.0.13), conclui-se que:
• No que concerne à massa volúmica aparente, as argamassas CH apresentam
valores superiores; as argamassas CA são a que mais se aproximam dos
valores obtidos nos estudos anteriores, sendo as argamassas CS e CI as que
apresentam maior disparidade em relação a esses valores.
• Relativamente à porosidade aberta, às idades de 14 e 28 dias as argamassas
CS, CI e CA apresentam valores dentro da gama de valores conhecida para
argamassas de cal aérea (cerca de 29%); as argamassas CH apresentam
Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil
Página 76
Capítulo 5 – Resultados obtidos e sua apreciação
valores bastante inferiores aos de referência (valores de porosidade inferiores
a 10%).
Pela análise efectuada, é possível verificar que apenas a cura húmida faz com que
haja uma discrepância bastante evidente nos resultados (cerca de 60% aos 28 dias
e cerca de 90% aos 90 dias).
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0,0
CS
CI
CA
Rc [MPa]
Rt [MPa]
Comparação entre as resistências mecânicas e a massa volúmica aparente
Ao se compararem as massas volúmicas aparentes com as resistências mecânicas
(Figura 5.12 e Figura 5.13), verifica-se que à medida que aumentam as massas
volúmicas aparentes também se verifica um incremento das resistências mecânicas
(com excepção das argamassas CS, aos 7 dias de cura, e das argamassas CH). Tal
tendência está de acordo com o que seria de esperar, pois quanto maior o valor da
massa volúmica aparente mais compactas serão as argamassas e,
consequentemente, mais resistentes.
2,1
1,8
1,5
1,2
0,9
0,6
0,3
0,0
CS
CI
CA
1780 1800 1820 1840 1860
1780 1800 1820 1840 1860
MVA [kg/m3]
MVA [kg/m3]
Figura 5.12 – Comparação entre a tensão de rotura à
tracção (Rt) e a massa volúmica aparente (MVA)
Figura 5.13 – Comparação entre a tensão de rotura à
compressão (Rc) e a massa volúmica aparente (MVA)
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0,0
2,0
1,5
CS
CI
Rc [MPa]
Rt [MPa]
Comparação entre as resistências mecânicas e a porosidade aberta
Procedendo à comparação entre as resistências mecânicas e a porosidade aberta,
Figura 5.14 e Figura 5.15, verifica-se que as porosidades se mantêm constantes ao
passo que as resistências aumentam (com excepção das argamassas CH, onde se
verifica uma maior variação da porosidade aberta).
1,0
CS
CI
0,5
CA
CA
0,0
24
26
28
30
32
24
26
28
30
32
Porosidade aberta [%]
Porosidade aberta [%]
Figura 5.14 – Comparação entre a tensão de rotura à
tracção (Rt) e a porosidade aberta
Figura 5.15 – Comparação entre a tensão de rotura
à compressão (Rc) e a porosidade aberta
Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil
Página 77
Capítulo 5 – Resultados obtidos e sua apreciação
De facto, seria de esperar que as argamassas se tornassem menos porosas com o
desenvolvimento da carbonatação. Segundo Botas (2009), argamassas mais
porosas apresentam-se mais brandas, enquanto que as menos porosas serão mais
compactas apresentando valores superiores de resistência mecânica.
Comparação entre a massa volúmica aparente e a profundidade de
carbonatação
Procedendo à comparação entre a massa volúmica aparente e a profundidade de
carbonatação (Figura 5.16), verifica-se que a massa volúmica aparente tem
tendência a aumentar à medida que aumenta a profundidade de carbonatação. No
entanto, essa tendência não é linear, sendo que, apenas a argamassa CI apresenta
uma boa correlação entre ambas as características (R2=0.92).
1850
R² = 0,15
MVA [kg/m3]
1840
CS
1830
R² = 0,18
1820
CI
CA
1810
R² = 0,92
1800
Linear (CS)
1790
Linear (CI)
1780
Linear (CA)
0
5
10
15
20
25
Prof. Carbonatação [mm]
Figura 5.16 – Comparação entre a massa volúmica aparente (MVA) e a profundidade de carbonatação
Comparação entre a porosidade aberta e a profundidade de carbonatação
Através da análise da Figura 5.17, verifica-se que a única argamassa que apresenta
uma boa correlação entre a porosidade aberta e a profundidade de carbonatação é a
argamassa CI (R2=0.91), sendo que, se verifica um ligeiro decréscimo na porosidade
aberta com o aumento da carbonatação. Nas restantes argamassas, não existe
correlação.
31
R² = 0,91
30
CS
Pab [%]
29
CI
28
R² = 0,16
R² = 0,15
27
CA
26
Linear (CS)
25
Linear (CI)
24
Linear (CA)
0
5
10
15
20
25
Prof. Carbonatação [mm]
Figura 5.17 – Comparação entre a porosidade aberta (Pab) e a profundidade de carbonatação
Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil
Página 78
Capítulo 5 – Resultados obtidos e sua apreciação
Cizer et al. (2008) referem que o grau de carbonatação aumenta com o incremento
da porosidade aberta, no sentido em que esta facilita o acesso do dióxido de
carbono às zonas onde o hidróxido de cálcio se encontra por carbonatar. Contudo,
há que ter em conta que a carbonatação origina uma diminuição de volume dos
poros, devido à formação de cristais de carbonato de cálcio no interior destes.
Assim, conclui-se que existe um efeito de compensação entre o processo de
carbonatação e a porosidade aberta.
5.2.4 Observação interna das argamassas
Para observação com lupa binocular usaram-se amostras de argamassa com
dimensões aproximadas de 4x4x2 cm3, tendo-se obtido imagens da sua superfície
de corte, com ampliações de 10x, 20x e 30x, para os 28, 90 e 120 dias de cura
(Figura 5.18 a Figura 5.21).
Figura 5.18 – Argamassas CH, com idades de cura de 28, 90 e 120 dias e ampliações de 10x, 20x e 30x
Pela visualização das amostras de argamassa, através da lupa binocular, foi
possível identificar os seus diferentes constituintes, como os agregados (areias), o
ligante e alguns poros, sendo evidente o envolvimento das partículas de areia pela
cal aérea. As características enunciadas, apresentam-se naturalmente mais visíveis
nas imagens com ampliações de 30x.
Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil
Página 79
Capítulo 5 – Resultados obtidos e sua apreciação
Figura 5.19 – Argamassas CA, com idades de cura de 28 e 90 dias e ampliações de 10x, 20x e 30x
Figura 5.20 – Argamassas CS, com idades de cura de 28, 90 e 120 dias e ampliações de 10x, 20x e 30x
Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil
Página 80
Capítulo 5 – Resultados obtidos e sua apreciação
Figura 5.21 – Argamassas CI, com idades de cura de 28, 90 e 120 dias e ampliações de 10x, 20x e 30x
Observando as imagens da argamassa CH (Figura 5.22), verifica-se que ocorre
lavagem do ligante, pois com o decorrer do tempo os agregados tornam-se mais
evidentes.
Figura 5.22 – Pormenor das argamassas CH, às idades de cura de 28, 90 e 120 dias, com ampliação de 30x
As argamassas CA (Figura 5.23) evidenciam conjuntos de cristais de carbonato de
cálcio mais homogéneos e, aparentemente, individualmente de menor
desenvolvimento, devido ao rápido processo como se desenvolveu a carbonatação
(em ambiente com injecção de CO2). Assim, verifica-se que, durante o período de
tempo observado, as argamassas apresentam maior coesão.
Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil
Página 81
Capítulo 5 – Resultados obtidos e sua apreciação
Figura 5.23 – Pormenor das argamassas CA, às idades de cura de 28 e 90 dias, com ampliação de 30x
Nas argamassas CS (Figura 5.24) observa-se uma maior homogeneidade do ligante
com o decorrer do tempo, sendo evidente a exposição do agregado. Verifica-se que
a cura em ambiente seco conduz a uma menor coesão da argamassa, à medida que
a água nela presente vai evaporando, pois o CO2 absorvido tem menos quantidade
de água disponível para reagir.
Figura 5.24 – Pormenor das argamassas CS, às idades de cura de 28, 90 e 120 dias, com ampliação de 30x
Como se pode ver na Figura 5.25, o ligante das argamassas CI apresenta um
aspecto mais homogéneo, concluindo-se que a variação de humidade associada ao
ambiente de cura no interior do laboratório beneficiou a coesão do ligante.
Figura 5.25 – Pormenor das argamassas CI, às idades de cura de 28, 90 e 120 dias, com ampliação de 30x
5.2.5 Alterações mineralógicas das argamassas
Resultados dos ensaios
A difracção de raios X (DRX) permite obter informação qualitativa relativamente aos
compostos cristalinos presentes nas amostras, com base em espectros conhecidos.
A análise das amostras é efectuada com base em software informático específico
para o efeito, de onde se obtêm difractogramas com os picos de intensidade de cada
mineral e os respectivos relatórios de análise.
Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil
Página 82
Capítulo 5 – Resultados obtidos e sua apreciação
Na Figura 5.26, apresentam-se, como exemplo, os difractogramas obtidos na análise
da amostra integral das argamassas CS. No Anexo A.7, podem visualizar-se alguns
relatórios obtidos da DRX, para a análise dos finos e da amostra integral.
Figura 5.26 – Difractogramas da argamassa CS (amostra integral), para as várias idades em estudo
Legenda:
P – portlandite; Q – quartzo; Fk – feldspato; C – calcite
Pela observação dos difractogramas, é visível uma redução de intensidade dos
picos da portlandite ao longo do tempo, sendo quase imperceptível aos 120 dias de
idade, ao passo que os picos de intensidade da calcite tendem a aumentar.
Os picos de intensidade são um indicador da concentração de cada mineral na
amostra. No entanto, não é possível obter indicadores absolutos, pois cada mineral
responde de forma diferente à DRX, pelo que, o facto de se obter maior
percentagem de um mineral não significa que a amostra tenha mais quantidade
desse mineral, significa apenas que esse mineral apresenta reflexões mais intensas
Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil
Página 83
Capítulo 5 – Resultados obtidos e sua apreciação
que os restantes, quando submetido à difracção de raios X. Assim, a análise é feita
em termos relativos.
Dos relatórios podem-se retirar os valores dos picos de intensidade dos minerais
constituintes das amostras analisadas. Com base nos espectros conhecidos, sabese quais as reflexões (posições de 2θ e respectivas intensidades) correspondentes
aos diversos minerais presentes na amostra. Para efeitos de quantificação
seleccionaram-se as reflexões mais intensas (I100) de cada mineral, sendo
posteriormente comparadas entre si. No Quadro 5.6, mostra-se um exemplo de uma
lista de picos de intensidade com os minerais relevantes para o presente estudo. No
Anexo A.7, Quadro A.0.14, encontram-se os valores dos picos de intensidade, dos
minerais relevantes para o presente estudo, obtidos na análise (integral e dos finos)
das argamassas, para todas as idades e ambientes de cura.
Quadro 5.6 – Excerto de uma lista de picos de intensidade, com os minerais relevantes para o presente estudo
Pos. [2θ]
Height [cts]
Port18.0641
56.21
Q20.8655
328.20
Q26.6511
2518.00
Fto27.4786
199.67
Calc29.4063
106.83
Port34.0909
92.47
Calc39.4363
201.42
FWHM [2θ]
0.1260
0.1260
0.1260
0.1260
0.1574
0.2204
0.1574
d-spacing [Å]
4.90678
4.25389
3.34210
3.24330
3.03493
2.62784
2.28309
Rel. Int. [%]
2.23
13.03
100.00
7.93
4.24
3.67
8.00
Legenda:
Port – portlandite; Q – quartzo; Fto – feldspatos; Calc – calcite; Pos. – posição do mineral no
difractograma; cts – contagens por segundo; FWHM – factor de estrutura; d-spacing – distância entre
os vários planos atómicos definidos na estrutura do mineral; Rel. Int. – relação de intensidades.
No Quadro 5.7, apresentam-se os valores dos picos de intensidade da calcite e da
portlandite, bem como a relação entre estas intensidades, para a amostra integral e
para a parte fina da amostra das argamassas analisadas. A relação Ical/Iport serve de
indicador da evolução da carbonatação das argamassas ao longo do tempo, e tem
tendência a apresentar valores crescentes até atingir um valor constante, quando se
verifica que a argamassa está totalmente carbonatada.
É de notar que as amostras não são exactamente as mesmas a serem medidas,
embora correspondam às mesmas condições de cura, daí que possa haver
variabilidade nos resultados dos ensaios.
De forma a ser possível determinar a evolução da carbonatação nas amostras
analisadas, procedeu-se à elaboração de uma curva de calibração que se obteve
pela mistura de portlandite (cal apagada) com calcite – método descrito em
4.5.2.2.5. Através da curva de calibração e dos indicadores Ical/Iport, foi possível obter
valores aproximados da percentagem de carbonatação presente em cada amostra
analisada, ou seja, a percentagem de calcite indica a percentagem de cal que já se
encontra carbonatada.
Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil
Página 84
Capítulo 5 – Resultados obtidos e sua apreciação
Quadro 5.7 – Índices de intensidade das riscas para amostra integral e parte fina da amostra
Arg.
CS
CH
CI
CA
Idade
[dias]
7
14
28
90
120
28
90
120
14
28
90
120
14
28
90
Amostra Integral
ICalcite IPortlandite ICalc/IPort Variação
1,27
4,00
3,16
0,85
2,34
7,15
3,06
0,02
2,38
4,31
1,81
1,61
6,20
6,08
0,98
0,34
8,30
2,49
0,30
1,65
9,28
5,64
0,04
1,72
5,67
3,30
0,06
1,82
9,39
5,17
1,44
6,51
4,51
1,48
3,59
7,10
1,98
0,34
4,79
6,80
1,42
0,40
6,70
8,11
1,21
11,50
14,61
1,27
0,30
14,93
10,90
0,73
3,99
74,55
14,91
0,20
-
Parte fina da amostra
ICalcite IPortlandite ICalc/IPort Variação
1,05
100,00 95,00
0,33
1,40
100,00 71,40
0,33
1,87
100,00 53,55
3,84
9,04
100,00 11,06
-0,34
5,97
100,00 16,74
1,18
100,00 84,64
0,43
1,68
100,00 59,35
-0,10
1,51
100,00 66,20
1,20
100,00 83,43
0,29
1,54
100,00 64,87
1,65
4,08
47,94
11,74
-0,07
3,81
100,00 26,22
9,18
100,00 10,89
-0,08
8,45
100,00 11,84
10,79
99,60
90,64
0,91
-
Na Figura 5.27, mostra-se a curva de calibração, assim como os valores obtidos na
análise da amostra integral, para as diversas argamassas ao longo do tempo. Na
Figura 5.28, podem visualizar-se os valores obtidos para a parte fina da amostra.
Amostra Integral
80
Curva de calibração
70
CS
ICal/IPort
60
CH
50
40
CI
30
CA
20
Exponencial (Curva de
calibração)
10
0
0
20
40
60
80
100
120
ICal/IPort = 47,469e-0,039(%Portlandite)
R² = 0,9669
Percentagem de portlandite [%]
Figura 5.27 – Valores da amostra integral na curva de calibração
Note-se que a análise da amostra integral se aproxima mais da realidade, pois ao
analisar-se apenas a parte fina da amostra (onde se concentra o ligante – portlandite
e calcite), embora se obtenham picos mais intensos do material fino, sendo mais
fácil a sua análise, os valores obtidos não correspondem, na sua totalidade, à
realidade. Isto deve-se ao facto de que, durante o processo de peneiração da
amostra, não se consegue garantir que não haja perda de material fino, uma vez que
é possível que este se encontre ligado ao agregado, que vai ser desprezado na
análise dos finos.
Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil
Página 85
Capítulo 5 – Resultados obtidos e sua apreciação
Parte fina da amostra
ICal/IPort
120
Curva de calibração
100
CS
80
CH
60
CI
40
CA
20
Exponencial (Curva de
calibração)
0
0
20
40
60
80
100
120
ICal/IPort = 47,469e-0,039(%portlandite)
R² = 0,9669
Percentagem de portlandite [%]
Figura 5.28 – Valores da parte fina da amostra na curva de calibração
Os valores do Quadro 5.8, para a amostra integral e para a parte fina da amostra,
foram obtidos com base na equação da linha de tendência exponencial da curva de
calibração, daí que se trate de valores aproximados. Note-se que, a partir de certo
ponto, a linha de tendência deixa de se adaptar convenientemente à curva de
calibração, pelo que, nalguns casos (argamassas CA, aos 90 dias, tanto na análise
integral como na parte fina da amostra) se obtêm percentagens de carbonatação
superiores a 100%. Uma vez que tal não é plausível, apresentam-se esses valores
como sendo superiores a 90%, pois não é possível afirmar com certeza que estas
argamassas se encontram totalmente carbonatadas.
Quadro 5.8 – Percentagem carbonatada das amostras (% calcite), para as várias idades e ambientes de cura
estudadas (valores estimados a partir da curva de calibração)
Idade
[Dias]
7
14
28
90
120
CS
7,1
22,8
23,3
47,8
55,3
Amostra Integral
[% calcite]
CH
CI
10,4
13,8
33,8
14,9
41,2
16,3
49,8
CA
63,7
70,3
> 90
-
CS
2,3
9,7
17,0
57,5
46,9
Parte fina da amostra
[% calcite]
CH
CI
5,7
5,3
12,1
14,4
37,1
11,6
35,3
CA
57,9
55,7
> 90
-
Apreciação dos resultados
No que concerne aos valores estimados para a percentagem de carbonatação das
argamassas, a análise da amostra integral, por DRX, mostra que as argamassas CS
e CI apresentam percentagens de carbonatação relativamente semelhantes, sendo
que, aos 120 dias de cura, revelam cerca de 50% de percentagem carbonatada. No
que concerne as argamassas CA, verifica-se que estas são as que apresentam os
valores mais elevados, mostrando valores de carbonatação superiores a 90% aos
120 dias de cura. As argamassas CH não apresentam uma evolução significativa da
Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil
Página 86
Capítulo 5 – Resultados obtidos e sua apreciação
carbonatação,
tendo-se
alcançado
uma
percentagem
carbonatada
aproximadamente constante, desde os 28 dias até aos 120 dias, de cerca de 15%.
Na análise da parte fina da amostra obtêm-se percentagens carbonatadas bastante
inferiores às obtidas na análise integral das amostras. Neste caso, as argamassas
CS e CI apresentam valores mais díspares entre si. As argamassas CA evidenciam
uma tendência semelhante à obtida na análise integral. Relativamente às
argamassas CH, confirma-se que o processo de carbonatação se encontra pouco
desenvolvido, no entanto, os valores obtidos para os 28 dias de cura representam
cerca de metade da carbonatação apresentada aos 90 e 120 dias de cura,
contrariamente ao que se obteve na análise integral, em que os valores se
apresentam praticamente constantes ao longo do tempo.
Comparação entre a DRX e a profundidade de carbonatação
Os valores de percentagem do volume carbonatado apresentados (Quadro 5.9),
foram obtidos através dos valores medidos na superfície de corte do provete (40x40
mm2), no ensaio de determinação da profundidade de carbonatação através de
indicador de fenolftaleína. Considerou-se que as profundidades de carbonatação
medidas na superfície de corte são constantes ao longo do provete, tendo-se
estimado a percentagem de carbonatação num cubo de argamassa com 40 mm de
lado.
Quadro 5.9 – Estimativa do volume carbonatado com base nos resultados do indicador de fenolftaleína
Idade
[Dias]
7
14
28
90
120
Volume carbonatado [%]
CS
CH
CI
CA
0,0
1,7
93,2
14,6
48,3
2,5
35,1
100,0
86,4
10,5
89,6
100,0
100,0
0,0
100,0
-
Na Figura 5.29, mostram-se os resultados obtidos por DRX e por indicador de
fenolftaleína. Enquanto, pela utilização da fenolftaleína, se obtém que as
argamassas CS e CI (aos 120 dias de cura) e CA (aos 28 dias), estão
completamente carbonatadas, tal não acontece quando analisadas através da DRX,
que mostra que apenas a argamassa CA apresenta valores superiores a 90%, aos
90 dias de cura em câmara de CO2. Note-se que, aos 7 dias, o indicador de
fenolftaleína não detecta alterações de pH que indiquem a presença de cal
carbonatada nas argamassas CS, enquanto a DRX detecta a presença de calcite
nas amostras.
Relativamente às argamassas CH, a análise dos finos revela mesma tendência
verificada por indicador de fenolftaleína, em que as argamassas apresentam um
incremento na percentagem de carbonatação, dos 28 aos 90 dias de cura, seguido
de um decréscimo até aos 120 dias.
Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil
Página 87
Capítulo 5 – Resultados obtidos e sua apreciação
Percentagem carbonatada
120
% carbonatada
100
80
60
40
20
0
7
14
28
90
120
CSi
CSf
CSpc
CHi
CHf
CHpc
CIi
CIf
CIpc
CAi
CAf
CApc
Idade [dias]
Figura 5.29 – Comparação entre a DRX e o indicador de fenolftaleína, para todos os ambientes de cura e idades
em estudo
Legenda:
CS – cura seca; CH – cura húmida; CI – cura no interior do laboratório (ambiente não controlado); CA
– cura acelerada; i – amostra integral; f – parte fina da amostra; pc – profundidade de carbonatação
por indicador de fenolftaleína
Nas argamassas CH e até aos 14 dias de cura das argamassas CS e CI, verifica-se
que por DRX, se obtêm valores superiores quando comparados com o indicador de
fenolftaleína. O mesmo não acontece com as argamassas CA e com as argamassas
CS e CI para idades de cura a partir dos 28 dias, em que o indicador de fenolftaleína
identifica uma maior percentagem de cal carbonatada.
Como se referiu anteriormente, a análise da amostra integral aproxima-se mais da
realidade, pois a probabilidade de haver perda de material fino na preparação das
amostras é praticamente nula.
5.2.6 Outros resultados
5.2.6.1 Confirmação do traço por difracção de raios X
Relativamente ao ensaio experimental, que visava a confirmação do traço das
argamassas por análise da amostra integral, procurou-se determinar um índice que
relacionasse os picos de intensidade da calcite e da portlandite com os picos de
intensidade do quartzo e do feldspato, ou seja, a relação entre o ligante e o
agregado, de modo a que se obtivesse um valor constante.
No entanto, como o método de cálculo se baseou apenas na intensidade dos picos,
e não no perfil de reflexão de cada mineral, não se conseguiu alcançar tal objectivo,
concluindo-se que o método utilizado não foi eficaz para confirmação do traço.
Contudo, não se pode garantir que efectuando os cálculos com base nos perfis de
reflexão se obtivesse a relação pretendida.
Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil
Página 88
Capítulo 5 – Resultados obtidos e sua apreciação
5.2.6.2 Microtomografia de raios X
A análise das radiografias (Figura 5.30) ou das fatias reconstruídas dos provetes de
argamassa, nomeadamente em cores falsas (Figura 5.31), permitiu distinguir três
constituintes principais: partículas, macroporos (a preto) e uma fase intermédia (não
resolúvel) (a roxo). Dentro dos componentes das partículas do agregado é possível
distinguir os feldspatos (a verde), do quartzo (a amarelo) e dos minérios opacos
frequentemente associados (fases muito brilhantes).
Figura 5.30 – Exemplo de uma radiografia de uma
amostra da argamassa CS aos 120 dias de idade
Figura 5.31 – Análise de uma fatia reconstruída em cores
falsas: Amarelo ou verde – agregados; Roxo – ligante +
microporos; Preto – macroporos; Branco – minérios
opacos (ex: óxidos de ferro)
Em conjugação com observações à lupa binocular, concluiu-se que a fase
intermédia é constituída pelo ligante, onde se incluem poros de dimensão mais
reduzida (não discrimináveis com a resolução utilizada: 24 µm).
Às partículas deu-se a designação de “agregado” (Figura 5.32), enquanto a fase
intermédia (que engloba o ligante e os microporos) foi denominada por “ligante”
(Figura 5.33).
Figura 5.32 – “Agregado” – imagens obtidas por microtomografia de raios X
Figura 5.33 – “Ligante” (ligante + microporos) – imagens obtidas por microtomografia de raios X
Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil
Página 89
Capítulo 5 – Resultados obtidos e sua apreciação
Como a micro-CT é uma técnica ainda recente e muito morosa, analisaram-se
quantitativamente os “agregados”, o “ligante” e os “macroporos”, apenas na série de
argamassas CS (CS7, CS28, CS90 e CS120), por forma a se obterem resultados
em tempo útil para realização do presente trabalho.
Para a estimativa destas fases foi necessário definir intervalos de valores, numa
escala de cinzentos (Figura 5.34), para cada uma das fases. Assim, por optimização
visual, ou seja, alterando a escala até se visualizarem contornos coerentes, decidiuse que dos 0 aos 40 se tratava de “macroporos”, o “ligante” corresponde à gama de
valores dos 40 aos 90 e dos 90 em diante, corresponde ao “agregado”. A zona de
transição entre uma fase e outra é uma zona de incerteza, que depende
inteiramente das opções do operador podendo influenciar os resultados obtidos.
Figura 5.34 – Definição das diferentes fases
Para além destes intervalos, também foi necessário definir áreas de interesse
(Figura 5.35), caso contrário, toda a parte preta da imagem obtida (à volta do
provete), seria computada como fazendo parte dos vazios (ou “macroporos”).
Figura 5.35 – Área de interesse de uma amostra
Na Figura 5.36, podem visualizar-se modelos 3D, das argamassas CS, às várias
idades de cura em estudo. A cor branca representa o “ligante” e a vermelho está
representado o “agregado”. Da análise destas imagens pode ver-se que as
partículas de areia se encontram completamente envolvidas pelo “ligante”. No
provete CS90 pode verificar-se que este apresenta uma microfissura (no canto
superior direito, assinalado a verde). Os “macroporos” são mais evidentes na
imagem do provete CS120 (assinalados a amarelo).
Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil
Página 90
Capítulo 5 – Resultados obtidos e sua apreciação
Figura 5.36 – Reconstrução das imagens num modelo 3D, para as argamassas CS, às diferentes idades de cura
Através da análise das imagens recolhidas obtiveram-se
se vários parâmetros, dos
quais se seleccionaram apenas os que se consideraram relevantes para o presente
estudo (Quadro 5.10).
). No Anexo A.8, Quadro A.0.15, podem visualizar-se
visualizar
todos
valores obtidos.
"macroporos"
"ligante"
Quadro 5.10 – Parâmetros de estudo das argamassas CS obtidos por mico-CT
mico
Argamassa BV/TV [%] BS/BV [1/mm] Tb,Th [mm]
CS7
28,1
39,4
0,11
CS28
34,9
28,1
0,14
CS90
32,2
36,8
0,11
CS120
42,8
31,1
0,13
CS7
1,5
42,6
0,16
CS28
1,5
37,7
0,18
CS90
4,7
36,5
0,20
CS120
1,5
32,6
0,21
Legenda:
BV/TV – percentagem volumétrica de matéria; BS/BV – superfície específica; Tb,Th – espessura
estrutural (diâmetro)
Percentagem [%]
Relativamente ao “ligante”, verifica-se
verifica se que este tende a aumentar de volume ao
longo do tempo, com redução da superfície específica e aumento do diâmetro das
partículas (Figura 5.37), no entanto esse
esse aumento não se mostra linear.
60
CS7
40
CS28
20
CS90
0
CS120
0,02 - 0,07 - 0,12 - 0,17 - 0,22 - 0,26 - 0,31 <0,07 <0,12 <0,17 <0,22 <0,26 <0,31 <0,36
Espessura das partículas de "ligante" [mm]
Figura 5.37 – Distribuição dos diâmetros das partículas de “ligante” ao longo do tempo
Engenhari Civil
Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia
Página 91
Capítulo 5 – Resultados obtidos e sua apreciação
CS7
30
25
20
15
10
5
0
CS28
CS90
0,60 - <0,64
0,55 - <0,60
0,50 - <0,55
0,45 - <0,50
0,41 - <0,45
0,36 - <0,41
0,31 - <0,36
0,26 - <0,31
0,22 - <0,26
0,17 - <0,22
0,12 - <0,17
0,07 - <0,12
CS120
0,02 - <0,07
Percentagem [%]
A distribuição de “macroporos
macroporos”,, nas argamassas CS, para as várias idades em
estudo encontra-se representada na Figura 5.38.
Diâmetro dos "macroporos" [mm]
Figura 5.38 – Distribuição do diâmetro dos “macroporos” ao longo do tempo
No que concerne aos “macroporos”, obteve-se
o
uma percentagem
tagem de vazios de 1.5%,
para todas as idades, com excepção dos 90 dias, onde se obteve 4.7%
4
– este valor,
deve-se
se ao facto de a amostra apresentar uma microfissura, que só foi detectada
após a obtenção das imagens.
imagens Relativamente ao diâmetro dos poros,
aparentemente
rentemente há uma tendência crescente. No entanto, para avaliar se esta
tendência não é casual, seria necessário confirmar através da análise das restantes
argamassas (CH, CI e CA). Como se referiu, tal não foi possível, em tempo útil para
a realização da presente dissertação.
Saliente-se
se que, devido às dificuldades apresentadas na obtenção das amostras
(pois estas apresentavam-se
apresentavam
muito friáveis) e, tendo-se
se optado por retirar as
amostras na mesma zona de cada provete (nos cantos dos provetes),
provetes) não se
esperavam
avam obter diferenças significativas ao longo do tempo.
5.3 Conclusões do capítulo
Através da análise dos resultados obtidos durante a fase experimental é possível
verificar que as condições de cura têm uma influência bastante significativa no
processo de carbonatação
onatação das argamassas com ligante à base de cal aérea.
Relativamente às resistências mecânicas, verifica-se
verifica se que no ensaio de tracção por
flexão se obtém que as argamassas CA exibem os valores mais elevados, seguidas
pelas argamassas CI, CS e CH (ordem decrescente
decrescente de resistências). No ensaio de
compressão verifica-se
se sensivelmente a mesma tendência, no entanto as
argamassas CS e CI evidenciam resistências muito semelhantes entre si.
Verificou-se
se que elevadas humidades relativas (95±5%) retardam o processo de
carbonatação, podendo mesmo revertê-lo
revertê – como se viu no ensaio de determinação
Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil
Página 92
Capítulo 5 – Resultados obtidos e sua apreciação
da profundidade de carbonatação através de indicador de fenolftaleína, nas
argamassas sujeitas a cura húmida (CH), tendo-se confirmado esta tendência na
análise dos finos por DRX. As argamassas CS e CI evidenciam a mesma tendência,
tanto na análise por DRX como por indicador de fenolftaleína. Por análise da parte
fina da amostra verifica-se que tende a ocorrer um ligeiro decréscimo nos valores
das percentagens carbonatadas, dos 90 aos 120 dias. Relativamente às
argamassas CA, aferiu-se que estas apresentam percentagens de carbonatação
muito superiores às restantes, tendo-se confirmado essa tendência em ambos os
métodos de análise.
Relativamente à massa volúmica aparente, verificou-se que as argamassas CS e CI
apresentam valores muito próximos, sendo que nas argamassas CI se obtiveram
valores ligeiramente inferiores às argamassas CS (valores entre 1800 – 1835 kg/m3
e 1800 – 1818 kg/m3, respectivamente para as argamassas CS e CI). No que
concerne as argamassas CA, constata-se que, aos 14 dias, as argamassas CA
evidenciam o mesmo valor de massa volúmica aparente (1835 kg/m3) que as
argamassas CS, aos 120 dias de cura. Relativamente às argamassas CH, verificase que estas apresentam valores bastante superiores às restantes (valores entre os
2000 e os 2050 kg/m3).
No que concerne à porosidade aberta, constata-se que não existem diferenças
significativas entre as argamassas CS, CI e CA (tendo-se obtido valores próximos
dos 29%), sendo que as argamassas CH evidenciam percentagens muito reduzidas
de porosidade aberta (entre os 3.9 e os 9.7%).
A visualização das amostras através de lupa binocular, permitiu identificar diferenças
significativas a nível do ligante tendo-se aferido que em ambientes de cura com
injecção de CO2 se obtêm cristais de carbonato de cálcio aparentemente de menor
dimensão, devido ao rápido desenvolvimento do processo de carbonatação. Verificase que a cura em ambiente seco (CS) conduz a uma menor coesão da argamassa
ao longo do tempo. Nas argamassas CI, o ligante evidencia um aspecto mais
homogéneo, concluindo-se que a variação de humidade associada ao ambiente de
cura no interior do laboratório beneficiou a coesão do ligante. Relativamente às
argamassas sujeitas a cura húmida verifica-se que ocorre uma lavagem do ligante,
pois ao longo do tempo as partículas de agregados tornam-se mais evidentes.
Dos objectivos traçados no início do presente capítulo, para cada metodologia
utilizada, conclui-se que:
As resistências mecânicas apresentam uma relação forte com a carbonatação;
O recurso à solução de fenolftaleína, para avaliação da espessura carbonatada,
demonstra algumas limitações pois, sabe-se que este muda de cor para valores
de pH entre 8.3 e 10. Por outro lado, o pH do hidróxido de cálcio (12.4) reduz
para 7, quando transformado em carbonato de cálcio, por reacção com o CO2.
Assim, quando as argamassas de cal atingem um pH inferior a 8 o indicador
mostra-se incolor, indicando que a argamassa está carbonatada, muito embora
Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil
Página 93
Capítulo 5 – Resultados obtidos e sua apreciação
as reacções de carbonatação possam continuar a ocorrer, pois o processo de
carbonatação é um processo moroso.
A metodologia utilizada para a avaliação da porosidade aberta e massa volúmica
aparente apresentou pouca sensibilidade para distinguir uma variação
significativa destes parâmetros, em ensaios efectuados com intervalos de tempo
curtos.
Através da observação das argamassas, com recurso a lupa binocular, foi
possível detectar os diferentes componentes das argamassas e diferenças
evidentes entre cada condição de cura, nomeadamente a nível da estrutura do
ligante.
A análise mineralógica das argamassas por difracção de raios X (DRX)
apresentou bons resultados, tendo permitido a análise da evolução da
carbonatação, assim como a confirmação das tendências apresentadas pelo
indicador de fenolftaleína.
Comparando os resultados obtidos com resultados de estudos semelhantes, verificase que, no geral, os resultados obtidos não diferem muito dos valores de referência,
em particular para as argamassas CS, onde as condições de cura são as correntes.
No que concerne aos ensaios complementares, conclui-se que:
O ensaio experimental, que visava a confirmação do traço das argamassas (traço
em volume de 1:2, conhecido e constante em todas as argamassas) através da
análise mineralógica de amostra integral, por difracção de raios X, não foi
possível pois não se obteve uma relação entre os picos de intensidade da calcite
e da portlandite (ligante) e os picos de intensidade do quartzo e do feldspato
(agregado), que fosse constante ao longo do tempo, nem entre as diferentes
condições de cura. Tal aspecto poderá dever-se ao facto de se terem analisado
argamassas muito recentes, em que o processo de carbonatação está pouco
desenvolvido.
No que concerne à análise das argamassas por microtomografia de raios X
conclui-se que esta técnica permite visualizar o interior da amostra, analisá-lo e
quantificá-lo. Relativamente à porosidade, apurou-se que apenas os macroporos
seriam visíveis e quantificáveis, sendo que os microporos não são distinguíveis
com a resolução adoptada. Isto deve-se ao facto de que, por forma a se obter
uma amostra que seja representativa da argamassa, esta não pode ter
dimensões muito reduzidas. Por outro lado, isto faz com que parâmetros, como
os microporos, que têm dimensões bastante reduzidas, não possam ser
analisados, pois qualquer “objecto” inferior a 24 µm (máxima resolução possível
para a dimensão da amostra analisada) não será resolúvel. De referir, que estas
argamassas são mais friáveis, tornando a obtenção de amostras difícil de
executar.
No capítulo seguinte procede-se às conclusões finais sobre o presente trabalho e
sugerem-se algumas propostas para desenvolvimentos futuros.
Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil
Página 94
Capítulo 6 – Conclusões e propostas para desenvolvimentos futuros
6 Conclusões e propostas para desenvolvimentos
futuros
6.1 Considerações gerais
O presente estudo pretende alargar o conhecimento acerca do fenómeno de
carbonatação e da influência das condições de cura neste processo em argamassas
de cal aérea. Para tal, estudou-se a evolução no tempo do desempenho de
argamassas formuladas com cal hidratada em pó e, areia de areeiro e areia do rio
(em igual proporção), com o traço em volume aparente de 1:2 e relação água/ligante
(a/l) de 1.24. Para o desenvolvimento do trabalho experimental, este traço foi
convertido para traço em massa, tendo-se obtido um relação de 1:5.29, por forma a
se minimizarem as variações inerentes à produção das argamassas com o traço em
volume.
As condições de cura, com excepção do ambiente de laboratório, foram mantidas
constantes de modo a que não fossem introduzidas mais variáveis na análise dos
resultados. Assim, foram utilizadas as seguintes condições de cura (atribuindo-se a
mesma designação às argamassas sujeitas ao ambiente de cura a que foram
submetidas) (Quadro 6.1):
Quadro 6.1 – Condições ambientais dos diferentes ambientes de cura
Tipo de cura
Seca
Húmida
Interior do laboratório
Acelerada
Temperatura
[ºC]
20±5
20±5
entre 14 – 26
20±5
Humidade
Relativa [%]
55±5
95±5
entre 34 – 78
60±5
% de CO2
[%]
≈ 0.026
≈ 0.026
≈ 0.026
5
O comportamento das argamassas no estado endurecido foi estudado recorrendo a
ensaios sobre provetes prismáticos de 40x40x160 mm3.
6.2 Conclusões
A análise de resultados efectuada no capítulo 5 permitiu formular um conjunto de
conclusões acerca da influência de cada tipo de cura na carbonatação de
argamassas de cal aérea. Foram estabelecidas tendências gerais e identificadas
algumas discrepâncias que foram devidamente justificadas ao longo do texto.
Durante a realização do presente trabalho procurou-se responder aos objectivos
definidos inicialmente, através da caracterização física e mecânica de argamassas
de cal aérea sujeitas a diferentes ambientes de cura, procurando-se, sempre que
possível, confrontar os resultados obtidos de cada característica com valores
conhecidos resultantes de estudos efectuados por outros autores com o mesmo tipo
de argamassa.
Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil
Página 95
Capítulo 6 – Conclusões e propostas para desenvolvimentos futuros
Seguidamente, procede-se à análise da influência de cada ambiente de cura no
desempenho das argamassas no estado endurecido.
Através da análise efectuada no capítulo anterior, conclui-se que as argamassas CS
e CI apresentam comportamentos semelhantes, tendo-se obtido, no geral, valores
muito próximos dos parâmetros estudados. Assim, embora estas argamassas
tenham sido sujeitas a ambientes de cura distintos – em que, um ambiente manteve
sempre as mesmas condições e o outro ambiente apresentava condições variáveis
(sendo que, durante os 5 meses da fase experimental, variaram as temperaturas e
humidades relativas) –, manifestam desempenhos semelhantes. Note-se que a fase
experimental decorreu entre Fevereiro e Junho, pelo que, os resultados poderiam
ser diferentes se a campanha experimental tivesse decorrido noutra altura do ano,
pois as temperaturas e humidades relativas seriam, possivelmente, diferentes.
Relativamente às argamassas sujeitas a ambiente de cura húmida (CH), confirma-se
que este ambiente não se adequa a argamassas de cal aérea, no sentido em que a
elevada humidade relativa deste ambiente (95±5%) impede o desenvolvimento
adequado do fenómeno de carbonatação. Isto leva a que estas argamassas
apresentem
profundidades
de
carbonatação
praticamente
nulas
e,
consequentemente, resistências mecânicas muito baixas, elevadas massas
volúmicas aparentes e porosidades abertas excessivamente reduzidas.
Do ponto de vista da carbonatação, as argamassas acondicionadas em câmara de
CO2 (CA), são as que apresentam os melhores resultados. De facto verifica-se que a
constante injecção de CO2 na câmara conduz a valores de carbonatação (tanto por
indicador de fenolftaleína, como por difracção de raios X) e de resistências
mecânicas significativamente superiores às restantes argamassas.
Note-se que, em termos de porosidade aberta, as argamassas acondicionadas em
ambiente dito “seco” (CS, CI e CA), evidenciam porosidades semelhantes entre si,
de cerca de 29%. Concluindo-se que apenas o ambiente de cura húmida teve
influência significativa neste parâmetro de estudo. No entanto, em termos de massa
volúmica aparente, já se evidenciam diferenças entre os ambientes de cura,
verificando-se que as argamassas CS e CI demonstram valores muito próximos
entre si (1800 a 1835 kg/m3); as argamassas CA apresentam valores ligeiramente
superiores (1835 a 1845 kg/m3); sendo as argamassas CH as que evidenciam os
valores mais elevados (2000 a 2050 kg/m3).
Relativamente à potencialidade de cada metodologia para o estudo da
carbonatação, conclui-se que:
O indicador de fenolftaleína é um método simples e rápido de aplicar obtendose bons resultados.
A avaliação das resistências mecânicas é um método frequentemente
utilizado na caracterização das argamassas no estado endurecido.
Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil
Página 96
Capítulo 6 – Conclusões e propostas para desenvolvimentos futuros
O método utilizado para a determinação da massa volúmica aparente (no
estado endurecido) e da porosidade aberta – por pesagem hidrostática –, é
um método que se apresenta pouco desenvolvido, evidenciando pouca
sensibilidade para a detecção de variações significativas daqueles
parâmetros, ao longo do tempo.
A difracção de raios X é um método que obtém bons resultados em termos de
estudo da carbonatação. No entanto, é um método que ainda requer mais
algum desenvolvimento. Para além disto, requer de equipamento específico e
de um operador que tenha conhecimentos para o utilizar e analisar os
resultados obtidos.
Relativamente à microtomografia de raios X, este é um método recente e
ainda pouco desenvolvido. Tal como o anterior, este método requer
equipamento específico e de um operador que tenha conhecimentos para o
utilizar e analisar os resultados obtidos.
Da correlação entre os métodos de análise utilizados conclui-se que, em termos de
resistência à tracção estas não evidenciam uma tendência linear em relação à
profundidade de carbonatação. Facto este, que se deve às discrepâncias
verificadas, nos valores das resistências (tendo-se obtido um decréscimo de
resistências nas argamassas CS, aos 90 dias de cura, e nas argamassas CI, aos
120 dias). No entanto, não se considerou que tal fosse relevante pois as diferenças
observadas devem-se à variabilidade do ensaio. Relativamente às resistências à
compressão, estas apresentam boa correlação com a profundidade de carbonatação
(R2 superior a 0.9), exibindo uma tendência linear.
Ao se compararem as massas volúmicas aparentes com as resistências mecânicas,
verificou-se um incremento nas resistências mecânicas à medida que aumentavam
as massas volúmicas aparentes (com excepção das argamassas CS, aos 7 dias de
cura, e das argamassas CH – valores anómalos).
No que concerne à relação entre a massa volúmica aparente e a profundidade de
carbonatação, aferiu-se que a massa volúmica aparente tem tendência a aumentar à
medida que aumenta a profundidade de carbonatação. Relativamente à porosidade
aberta, não foi possível estabelecer uma relação com a profundidade de
carbonatação.
A análise da carbonatação por difracção de raios X complementou os resultados
obtidos através de indicador de fenolftaleína, tendo-se obtido tendências
semelhantes em ambos os métodos de análise.
A microtomografia de raios X foi utilizada com o objectivo de se detectarem
alterações a nível da porosidade das argamassas, por forma a poder complementar
os resultados obtidos no ensaio de porosidade aberta. No entanto, verificou-se que o
estudo dos microporos não se apresentava exequível. Tal acontece porque a
dimensão da amostra limita a dimensão mínima do pixel que é possível utilizar, de
modo a se obter uma boa definição das imagens recolhidas. Por outras palavras,
Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil
Página 97
Capítulo 6 – Conclusões e propostas para desenvolvimentos futuros
quanto maior for a amostra, menor será o pormenor que se consegue obter das
imagens recolhidas. Assim, apenas se avaliaram os macroporos, não tendo sido
possível estabelecer uma relação com a porosidade aberta.
Por fim, conclui-se que, embora algumas metodologias apresentem algumas
limitações, os resultados obtidos dos ensaios efectuados encontram-se dentro do
que seria de esperar em argamassas de cal aérea.
No geral, os métodos de análise utilizados foram úteis para o estudo da
carbonatação. Verificou-se que o indicador de fenolftaleína, a difracção de raios X e
os ensaios de determinação das resistências mecânicas e da massa volúmica
aparente são bons indicadores da evolução da carbonatação ao longo do tempo. No
que concerne à microtomografia de raios X, verifica-se que esta apresenta potencial,
no entanto o seu estudo deve ser aprofundado.
6.3 Propostas para desenvolvimentos futuros
Embora se tenham obtido resultados bastante satisfatórios e úteis para o
conhecimento da evolução do processo de carbonatação, considera-se que seria
vantajoso aprofundar o conhecimento de alguns aspectos. Assim, sugerem-se as
seguintes linhas de investigação:
Efectuar o mesmo estudo mas com diferentes traços ou alterando alguns dos
constituintes das argamassas, como por exemplo, diferentes ligantes
(argamassas bastardas), areias, pozolanas;
Desmoldar os provetes dos diferentes ambientes de cura, todos à mesma idade,
por forma a verificar qual a influência no desempenho das argamassas;
Aprofundar o estudo das metodologias já utilizadas – desenvolvimento da microCT impregnação das amostras, para observação com lupa binocular, com resina
e corante;
Complementar o estudo com outras técnicas de avaliação, como por exemplo
ensaio com porosímetro de mercúrio ou observação das argamassas em
microscópio electrónico (SEM);
Criar um estudo que permita a avaliação da carbonatação em argamassas com
idades mais avançadas;
Justificar-se-á num futuro trabalho, eliminar toda a água livre e retida no interior
da argamassa (por forma a parar o fenómeno da carbonatação), colocando, em
seguida, as argamassas num ambiente com elevada concentração de CO2, de
modo a verificar qual o efeito de uma carbonatação induzida num material
nessas condições. O objectivo é tentar estabelecer um limite mínimo e máximo
para o qual a carbonatação ocorre.
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Requisitos dos revestimentos por pintura”. Actas do Encontro A indústria das
tintas no início do século XXI. Lisboa: APTETI, Outubro
Velosa, Ana (2006) – “Argamassas de cal com pozolanas para revestimento de
paredes antigas”. Tese de Doutoramento. Aveiro: Universidade de Aveiro, 250 p.
Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil
Página 104
Referências Bibliográficas
Sites consultados
[W1] http://www.lusical.pt/ciclo_da_cal.html, consultado em 15/04/2010
[W2] http://www.ascork.com/Whycork/cork/tabid/104/language/pt-PT/Default.aspx,
consultado em 07/04/2011
[W3] http://www.argex.pt/#, consultado em 07/04/2011
[W4] https://environment7.uwe.ac.uk/resources/constructionsample/conweb/walls/bricks/print.htm,
consultado em 12/04/2011
[W5] http://www.demilito.com.br/10-Patologia%20dos%20revest-rev.pdf, consultado em
01/04/2011
[W6] http://www.rc.unesp.br/igce/aplicada/LABORATORIOS/labsem.html, consultado em
11/04/2011
Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil
Página 105
Referências Bibliográficas
Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil
Página 106
Anexos
Anexos
A.1
Requisitos estabelecidos para as características mecânicas e de comportamento à
água das argamassas de revestimento para edifícios antigos
Quadro A.0.1– Requisitos estabelecidos para as características mecânicas e de comportamento à água das argamassas de revestimento para edifícios antigos (adaptado de
Magalhães e Veiga, 2005)
Uso da
argamassa
Características mecânicas aos
90 dias [MPa]
Rt
Rc
E
Reboco
exterior
0,2 - 0,7
0,4 - 2,5
2000 –
5000
Reboco
interior
0,2 - 0,7
0,4 - 2,5
Juntas
0,4 - 0,8 0,6 – 3,0
Aderência aos
90 dias [MPa]
Comportamento às forças desenvolvidas
por retracção restringida, aos 90 dias
Comportamento à água
Ensaios clássicos
2
1/2
Ensaio com humidímetro
Frmax [N]
G [N.mm]
CSAF
CREF
Sd [m]
C [kg/m .h ]
M [h]
S [h]
H [mv.h]
0,1 - 0,3 ou com
rotura coesiva
pelo reboco
< 70
> 40
> 1,5
> 0,7
< 0,08
< 12; > 0,8
> 0,1
< 120
< 16000
2000 –
5000
0,1 - 0,3 ou com
rotura coesiva
pelo reboco
< 70
> 40
> 1,5
> 0,7
< 0,10
-
-
< 120
-
3000 –
6000
0,1 - 0,5 ou com
rotura coesiva
pela argamassa
< 70
> 40
> 1,5
> 0,7
< 0,10
< 12; > 0,8
> 0,1
< 120
< 16000
Legenda:
Rt – resistência à tracção; Rc – resistência à compressão; E – módulo de elasticidade; Frmax – força máxima induzida por retracção restringida; G – energia de
rotura à tracção; CSAF – coeficiente de segurança à abertura da 1ª fenda; CREF – coeficiente de resistência à evolução da fendilhação; Sd – espessura da
camada de ar de difusão equivalente (valor relacionado com a permeância); C – coeficiente de capilaridade; M – atraso na molhagem; S – período de
humedecimento; H – intensidade de molhagem
Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil
Página III
Anexos
Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil
Página IV
Anexos
A.2
Ficha de segurança da cal aérea
Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil
Página V
Anexos
Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil
Página VI
Anexos
Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil
Página VII
Anexos
Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil
Página VIII
Anexos
Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil
Página IX
Anexos
Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil
Página X
Anexos
A.3
Conversão do traço em volume para traço em massa
e definição das quantidades de materiais
Para converter o traço em volume para o seu equivalente em massa recorreu-se à
baridade dos materiais constituintes das argamassas, obtida através de pesquisa
bibliográfica de outros estudos efectuados com materiais semelhantes (Agostinho,
2008; Malva, 2009; Mendonça, 2007) (Quadro A.0.2).
Quadro A.0.2– Valores médios da baridade e massa volúmica dos materiais
Material
Cal Aérea
Areia do rio (AR)
Areia de areeiro (AA)
Água
Baridade média [kg/m3]
583,7
1539,8
1547,0
-
Parte-se do traço em volume de 1:2, ou seja,
~€
~€‚ƒ„€
Massa Volúmica [kg/m3]
2200,0
2650,0
2650,0
1000,0
d
= ". Como se optou por utilizar
dois tipos de areias em igual proporção (areia de areeiro e areia do rio) e, tendo em
atenção que as baridades das areias são distintas, é necessário definir uma
baridade para a mistura das areias.
Assim, a baridade das areias obtém-se através das proporções, da seguinte forma:
Q…4Q4…çã4 =S …S@ 3…S5 = Q…4Q4…çã4 =S …S@ =4 …@4 = 0.5
{…@==S = …S@ = 0.5 × {ˆˆ + 0.5 × {ˆ‰
(0.1)
(0.2)
Substituindo os valores das baridades na Equação (0.3), obtém-se:
{…@==S = …S@ = 0.5 × 1547.0 + 0.5 × 1539.8 = 1543.4 f$⁄3
(0.3)
Sabendo que: 3?? = ‹45E3S × {…@==S, tem-se:
b = 3 ⁄{
b = 3 ⁄{
Então:
b
3 ⁄{
3 × { 1
=
=
=
b 3 ⁄{ 3 × { 2
(0.4)
Substituindo os valores das baridades na Equação (0.4), obtém-se a relação entre a
massa de areia e a massa de cal (traço em massa):
3 = 5.293
(0.5)
Pelo que, o traço em massa é de 1:5.29 ou 1:2.64:2.64 (cal : AA : AR).
Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil
Página XI
Anexos
Obtido o traço em massa, procedeu-se à determinação das quantidades de material
necessário para a produção de 1 m3 de argamassa. Para tal, considerou-se um
volume de vazios de 4%, e uma relação a/l de 1.62 (valor retirado da bibliografia
consultada (Agostinho, 2008)). O valor da relação a/l utilizado serviu apenas de
referência para o cálculo das quantidades de material, tendo sido ajustado ao traço
em uso, no presente trabalho, por ensaios de determinação da consistência.
Os cálculos foram efectuados, utilizando a Equação (0.6)
bT4T5 = bŒ5 + bcc + bc + bá$E + b‹
(0.6)
Sabe-se que o volume (V) é igual ao quociente entre a massa (m) e a massa
volúmica (real ou aparente – MVR ou MVA, respectivamente)
Então tem-se a Equação (0.7):
1 3 =
3á+j
3
3ˆˆ
3ˆ‰
+
+
+
+ 0.04
#b #bˆˆ #bˆ‰ #bá+j
(0.7)
Substituindo o traço e a relação água/ligante fica (Equação (0.8)):
1 − 0.04 =
3
2.64 × 3 2.64 × 3 1.62 × 3
+
+
+
#b
#bˆˆ
#bˆ‰
#bá+j
(0.8)
Substituindo os valores das massas volúmicas reais dos constituintes, obtém-se o
valor da massa da cal aérea (Equação (0.9))
1 − 0.04 =
3 2.64 × 3 2.64 × 3 1.62 × 3
+
+
+
0 3 = 235.86 f$/3
2200
2650
2650
1000
(0.9)
A partir deste valor é possível obter os restantes, através da relação entre eles.
3 = 235.86 f$/3
3ˆˆ = 2.64 × 235.86 = 623.67 f$/3
3ˆ‰ = 2.64 × 235.86 = 623.67 f$/3
3á+j = 1.62 × 235.86 = 382.10 f$/3
Para se obter as massas necessárias para 1 amassadura (6 provetes), efectuou-se
o cálculo para 1.85 litros de argamassa (capacidade do balde do misturador).
Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil
Página XII
Anexos
A.4
Determinação do volume de vazios
A estimativa do volume de vazios tem por base as Equações (0.10) e (0.11) (Pinto et
al., 2008)
3 = 3 + 3 + 3á+j
(0.10)
b = b + b + bá+j + b!
(0.11)
Onde:
mt – massa total da argamassa contida no recipiente [g];
mcal – massa da cal [g];
mareia – massa da areia [g];
mágua – massa de água [g];
Vt – volume total de argamassa [cm3];
Vcal – volume de cal [cm3];
Vareia – volume de areia [cm3];
Vv – volume de vazios [cm3]
A partir da Equação (0.10), conhecendo o valor da massa total de argamassa %3 &
e, sabendo que o traço em massa é de 1:5.29 e a razão água/ligante é de 1.24,
obtém-se o valor da massa da cal %3 &.
3 = 3 + 5.29 × 3 + 1.24 × 3 0 3 =
3
7.53
(0.12)
.
Obtido este valor e, sabendo que b =
, é possível determinar o volume de vazios
~‰
da argamassa, com recurso à Equação (0.11).
b =
3
5.29 × 3 1.24 × 3
+
+
+ b! 0
#b
#b
#bá+j
0 b! = b − ‘
3
5.29 × 3 1.24 × 3
+
+
’
#b
#b
#bá+j
(0.13)
(0.14)
Em que MVR é a massa volúmica real dos constituintes da argamassa (em g/cm3).
Para se obter o volume de vazios por metro cúbico de argamassa, fica (Equação
(0.15)):
b! e=3 h
b!
=
3
b e3 h
Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil
(0.15)
Página XIII
Anexos
Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil
Página XIV
Anexos
A.5
Registos individuais dos ensaios realizados
Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil
Página XV
Anexos
Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil
Página XVI
Anexos
Quadro A.0.3– Avaliação da consistência das argamassas no estado fresco – Amassaduras experimentais
Designação CL706,9
D1 [mm] 230,0
D2 [mm] 235,0
D3 [mm] 235,0
Dmed [mm] 233,3
[(Dmed - 100)/100] *100 [%] 133,3
CL500
143,1
142,8
145,2
143,7
43,7
CL550
177,3
174,0
170,6
174,0
74,0
CL525
158,9
155,0
153,3
155,7
55,7
CL535
163,0
162,0
156,0
160,3
60,3
CL535
161,4
161,9
160,4
161,2
61,2
CL540
171,1
162,1
168,5
167,2
67,2
Quadro A.0.4– Avaliação da consistência das argamassas no estado fresco – Produção de provetes
Designação
D1 [mm]
D2 [mm]
D3 [mm]
Dmed [mm]
[(Dmed - 100)/100] *100 [%]
163,6
163,4
163,3
163,4
63,4
163,6
161,3
161,7
162,2
62,2
CS
160,6
162,8
163,5
162,3
62,3
164,9
165,1
163,5
164,5
64,5
162,9
163,5
162,8
163,1
63,1
163,9
163,1
166,2
164,4
64,4
159,9
162,2
161,7
161,3
61,3
CH
164,3
165,0
163,1
164,1
64,1
160,9
163,7
162,7
162,4
62,4
163,8
161,9
163,7
163,1
63,1
165,0
164,9
166,4
165,4
65,4
161,8
164,1
158,4
161,4
61,4
CI
162,9
164,7
164,0
163,9
63,9
158,4
164,3
162,5
161,7
61,7
165,2
162,6
163,8
163,9
63,9
Quadro A.0.5– Avaliação da consistência das argamassas no estado fresco – Produção de provetes para repetição de ensaios e argamassas CA
Designação
D1 [mm]
D2 [mm]
D3 [mm]
Dmed [mm]
[(Dmed - 100)/100] *100 [%]
163,3
161,3
160,4
161,7
61,7
160,4
162,0
161,0
161,1
61,1
Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil
165,1
163,9
165,4
164,8
64,8
159,4
162,7
161,6
161,2
61,2
CS, CH, CI e CA
162,4 161,3 157,0
165,1 161,0 168,7
163,7 164,0 163,8
163,7 162,1 163,2
63,7 62,1 63,2
166,1
165,3
165,6
165,7
65,7
163,1
164,0
167,8
165,0
65,0
167,1
165,2
167,0
166,4
66,4
160,2
162,7
161,8
161,6
61,6
Página XVII
Anexos
Quadro A.0.6 – Massa volúmica aparente e volume de vazios das argamassas no estado fresco
Volume do Massa de
recipiente, argamassa,
3
V [cm ]
m2 [g]
1000,0
Massa
Volúmica
Aparente
3
[kg/m ]
Σmi
mcal [g]
Volume de
3
Vazios [cm ]
Volume de
3
Vazios/m de
3
argamassa [l/m ]
1837,4
1837
244,0
100,16
100,16
1884,6
1885
250,3
77,04
77,04
1865,4
1865
247,7
86,45
86,45
1871,3
1871
248,5
83,56
83,56
1812,8
1813
240,7
112,21
112,21
1871,3
1871
248,5
83,56
83,56
1834,3
1834
243,6
101,68
101,68
1831,2
1831
243,2
103,20
103,20
1854,1
1854
246,2
91,98
91,98
1808,9
1809
240,2
114,12
114,12
1852,1
1852
246,0
92,96
92,96
1881,1
1881
249,8
78,76
78,76
1843,5
1844
244,8
97,17
97,17
1796,0
1796
238,5
120,44
120,44
1802,5
1803
239,4
117,25
117,25
1810,7
1811
240,5
113,24
113,24
1897,7
1898
252,0
70,63
70,63
1922,9
1923
255,4
58,29
58,29
1811,4
1811
240,6
112,89
112,89
1776,4
1776
235,9
130,03
130,03
1765,3
1765
234,4
135,47
135,47
1893,3
1893
251,4
72,78
72,78
1843,7
1844
244,8
97,07
97,07
1822,9
1823
242,1
107,26
107,26
1781,3
1781
236,6
127,63
127,63
1824,2
1824
242,3
106,62
106,62
Valor médio
1839
Valor médio
99,43
7,5
Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil
Página XVIII
Anexos
Quadro A.0.7– Valores individuais das resistências mecânicas para as várias idades e ambientes de cura
Idade
[Dias]
Cura Seca
7
14
28
Cura em interior de laboratório
Cura Húmida
90
28
90
14
28
90
120
Cura Acelerada
14
28
90
Provete
Massa
[g]
CS04
CS05
CS07
CS08
CS09
CS10
CS15
CS16
CS17
CS19
CS20
CS21
Flexão
Força
[N]
Tensão
[MPa]
454,1
455,5
450,8
439,5
442,2
440,8
448,2
439,9
449,2
444,0
444,6
453,9
40
46
32
87
92
117
117
123
117
110
132
68
0,09
0,11
0,07
0,20
0,22
0,27
0,27
0,29
0,27
0,26
0,31
0,16
CH01
CH02
CH03
CH08
CH09
CH16
499,1
502,6
499,8
509,9
507,5
510,1
49
44
31
77
61
97
0,11
0,10
0,07
0,18
0,14
0,23
CI01
CI02
CI04
CI13A
CI14A
CI18A
CI02A
CI03A
CI04A
CI09A
CI10A
CI11A
481,8
467,4
471,3
444,2
448,2
448,8
452,4
452,3
450,5
453,7
449,6
446,2
59
58
57
148
154
154
172
162
168
158
161
165
0,14
0,14
0,13
0,35
0,36
0,36
0,40
0,38
0,39
0,37
0,38
0,39
CA07
CA08
CA09
CA14
CA15
CA16
CA03
CA04
CA05
452,8
450,0
455,1
454,3
453,0
454,3
457,6
458,4
457,5
210
214
198
211
250
252
251
256
283
0,49
0,50
0,46
0,49
0,59
0,59
0,59
0,60
0,66
Compressão
Média±DP
[MPa]
0,09±0,02
0,23±0,04
0,28±0,01
0,24±0,08
0,10±0,02
0,18±0,04
0,14±0,00
0,36±0,01
0,39±0,01
0,38±0,01
0,49±0,02
0,56±0,05
0,62±0,04
Força
[N]
Tensão
[MPa]
490
510
490
520
530
740
910
890
910
1490
1530
1420
0,31
0,32
0,31
0,33
0,33
0,46
0,57
0,56
0,57
0,93
0,96
0,89
160
230
110
360
260
360
0,10
0,14
0,07
0,23
0,16
0,23
490
550
550
1010
1020
1020
1510
1480
1500
1620
1620
1550
0,31
0,34
0,34
0,63
0,64
0,64
0,94
0,93
0,94
1,01
1,01
0,97
1990
1910
1840
2130
2160
2140
2770
2830
2830
1,24
1,19
1,15
1,33
1,35
1,34
1,73
1,77
1,77
Média±DP
[MPa]
0,31±0,01
0,37±0,08
0,56±0,01
0,93±0,03
0,10±0,04
0,20±0,04
0,33±0,02
0,64±0,00
0,94±0,01
1,00±0,03
1,20±0,05
1,34±0,01
1,76±0,02
NOTA: Apenas foi possível desmoldar os provetes CH aos 22 dias e os provetes CI aos 14 dias, daí
que não se apresentem resultados anteriores a essas idades.
Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil
Página XIX
Anexos
Cura Acelerada
Cura em interior de laboratório
Cura Húmida
Cura Seca
Quadro A.0.8 – Valores individuais da determinação da profundidade de carbonatação
Espessura carbonatada [mm]
Idade
Média±DP
Provete
[Dias]
[mm]
1
2
3
4
CS04
0,0
0,0
0,0
0,0
7
CS05
0,0
0,0
0,0
0,0
0±0,00
CS07
0,0
0,0
0,0
0,0
CS08
3,0
2,0
0,0
0,0
14
CS09
2,5
2,0
2,5
0,0
1,5±1,15
CS10
2,0
2,0
2,0
0,0
CS15
5,0
5,5
6,0
6,0
28
CS16
7,0
5,0
5,0
5,0
5,63±0,77
CS17
6,0
5,0
7,0
5,0
CS19
14,5
11,5
11,5
11,0
90
CS20
13,5
13,0
11,5
12,0
12,58±1,12
CS21
13,5
14,0
12,5
12,5
CS26
20,0
20,0
20,0
20,0
120
CS27
20,0
20,0
20,0
20,0
20±0,00
CS28
20,0
20,0
20,0
20,0
CH01
0,5
0,0
0,0
0,0
28
CH02
0,5
0,5
0,5
0,0
0,25±0,26
CH03
0,5
0,0
0,5
0,0
CH08
2,0
2,0
2,0
0,0
90
CH09
1,0
1,0
0,5
0,0
1,08±1,02
CH16
1,5
0,0
3,0
0,0
CH11
0,0
0,0
0,0
0,0
120
CH13
0,0
0,0
0,0
0,0
0±0,00
CH14
0,0
0,0
0,0
0,0
CI01
0,0
0,0
0,0
0,0
14
CI02
0,0
0,5
0,0
0,5
0,17±0,25
CI04
0,0
0,5
0,0
0,5
CI13A
4,0
6,0
4,5
2,0
28
CI16A
4,0
4,0
4,5
3,0
3,88±1,09
CI18A
3,5
5,0
3,5
2,5
CI01A
15,5
13,0
13,5
12,0
90
CI02A
14,5
12,5
13,5
12,0
13,54±1,16
CI03A
14,5
12,5
14,5
14,5
CI09A
20,0
20,0
20,0
20,0
120
CI11A
20,0
20,0
20,0
20,0
20±0,00
CI12A
20,0
20,0
20,0
20,0
CA08
15,5
12,5
13,5
16,0
14
CA09
15,5
14,0
13,5
14,5
14,79±1,23
CA10
15,5
16,5
16,0
14,5
CA14
20,0
20,0
20,0
20,0
28
CA15
20,0
20,0
20,0
20,0
20±0,00
CA16
20,0
20,0
20,0
20,0
CA03
20,0
20,0
20,0
20,0
90
CA04
20,0
20,0
20,0
20,0
20±0,00
CA05
20,0
20,0
20,0
20,0
NOTA: Apenas foi possível desmoldar os provetes CH aos 22 dias e os provetes CI aos 14 dias, daí
que não se apresentem resultados anteriores a essas idades.
Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil
Página XX
Anexos
Quadro A.0.9– Valores individuais da massa volúmica aparente e porosidade aberta para as várias idades e ambientes de cura
Cura Seca
Idade
[Dias]
Provete
MVA
[kg/m3]
CS01A
1834,7
CS02A
1844,3
CS03A
1834,3
25,1
CS04A
1835,2
CS05A
1796,0
CS06A
1803,6
7
Média±DP
[kg/m3]
Cura Húmida
Pab
[%]
Cura Acelerada
Provete
MVA
[kg/m3]
Média±DP
[kg/m3]
Pab
[%]
Média±DP
[%]
Provete
MVA
[kg/m3]
Média±DP
[kg/m3]
Pab
[%]
Média±DP
[%]
Provete
MVA
[kg/m3]
Média±DP
[kg/m3]
Pab
[%]
Média±DP
[%]
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
26,0
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
29,6
-
-
-
-
-
CI I
1791,8
CA07
1831,4
-
-
-
-
-
CI II
1784,9
CA08
1841,8
24,9
24,1
1837±4,8
14
Média±DP
[%]
Cura em interior de laboratório
25,0±0,8
28,9
1802±4,7
29,2±0,3
29,6
30,1
1791±4,3
29,7±0,3
28,8
28,4
1836±4,4
28,5±0,2
CS07A
1802,4
29,3
-
-
-
-
-
CI III
1794,5
29,5
CA09
1834,8
28,4
CS08A
1807,4
29,2
-
-
-
-
-
CI IV
1793,3
29,6
CA10
1834,7
28,2
CS09A
1809,8
29,8
CH01
1984,3
CI 13A
1794,4
30,2
CA14
1830,6
29,0
CS10A
1814,6
CH04
1964,3
CI 14A
1806,1
CA15
1839,6
CS11A
1802,4
29,3
CH05
1987,6
10,0
CI 16A
1801,6
29,8
CA16
1830,8
29,4
CS12A
1807,4
29,2
CH06
2014,0
6,8
CI 18A
1811,9
29,5
CA17
1835,8
28,8
CS18
1826,7
28,5
CH08
2058,2
3,9
CI 01A
1800,7
29,8
CA01
1840,5
28,4
CS19
1824,6
CH09
2046,7
CI 02A
1810,3
CA03
1849,0
28
29,8
1809±5,1
90
29,5±0,3
28,8
1826±1,1
9,9
12,1
1988±20,4
28,7±0,1
9,7±2,2
4,6
2051±6,8
29,7
1804±7,4
3,9±1,1
29,8±0,3
29,4
1810±7,1
28,7
1834±4,3
29,5±0,2
29,0±0,3
28,2
1845±4,4
28,4±0,2
CS20
1827,1
28,7
CH10
2043,5
2,4
CI 03A
1817,7
29,2
CA04
1842,7
28,6
CS21
1825,8
28,7
CH16
2054,6
4,9
CI 04A
1812,3
29,5
CA05
1849,1
28,2
CS25
1837,0
28,7
CH11
2030,1
4,1
CI 09A
1822,5
29,2
-
-
-
-
-
CS26
1842,8
CH13
2043,7
CI 10A
1813,9
-
-
-
-
-
CS27
1836,8
28,7
CH14
2039,2
5,1
CI 11A
1816,7
29,4
-
-
-
-
-
CS28
1825,7
29,3
CH15
2059,0
5,4
CI 12A
1821,9
29,2
-
-
-
-
-
120
28,3
1836±7,2
28,7±0,4
5,8
5,1±0,7
2043±12,1
29,4
1819±4,1
29,3±0,1
NOTA: Apenas foi possível desmoldar os provetes CH aos 22 dias e os provetes CI aos 14 dias, daí que não se apresentem resultados anteriores a essas
idades.
Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil
Página XXI
Anexos
Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil
Página XXII
Anexos
A.6
Valores conhecidos de ensaios (obtidos em estudos
semelhantes por outros autores)
Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil
Página XXIII
Anexos
Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil
Página XXIV
Anexos
Quadro A.0.10– Valores conhecidos de consistência por espalhamento e massa volúmica aparente no estado
fresco (± desvio-padrão)
ca; AR
ca:2
ca:3
1:2
1:3
-
-
Consistência
por
Espalhamento
[mm]
168
174
ca; AA
I
1:3
1:7,7
1,48
163,8
1970±13
ca; AF
II
1:3
1:7,5
1,61
163,5
1880±13
ca; AA; AF
III
1:1,5:1,5
1:3,9:3,7
1,48
165,3
1930±19
ca; AA; AF
IV
1:2:1
1:5,1:2,5
1,44
165,4
1960±22
I
1:2,5
1:6,7
217
1970
II
1:3,5
1:9,3
127
1860
I a)
1:2,5
1:6,7
1,38
II a)
1:3,5
1:9,3
1,84
Traço
Referência
Rodrigues,
2004
Fernandes,
2009
Pavão, 2010
Argamassa
ca; AA; AR
Volume
Massa
Rel.
a/l
Designação
1,62
165
MVA
3
[kg/m ]
-
1970
1950
Silva, 2010
ca;AA; AR
Cal aérea
1:3
1:8
1,52
165±2
1900
Margalha,
2010
ca; A3; A4
8A
1:3
-
1,5
150
1984
Legenda:
ca – cal aérea; AR – areia do rio; AA – areia de areeiro; AF – areia fina; A3 – areia do rio Tejo
(Lisboa); A4 – areia de areeiro (Corroios)
Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil
Página XXV
Anexos
Quadro A.0.11– Valores conhecidos de ensaios de resistência à tracção e à compressão em argamassas de cal aérea hidratada em pó
Traço
Referência
Argamassa Designação
Volume
Massa
-
23±3
50±5
1:3
1:8
1,62
20±2
50±5
1:2,5
1:3,5
1:2,5
1:3,5
1:2,5
1:3,5
1:2,5
1:3,5
1:3
1:6,7
1:9,3
1:6,7
1:9,3
1:6,7
1:9,3
1:6,7
1:9,3
1:8
1:2
-
Faria et al., 2008
ca; AR
al
1:2
Agostinho, 2008
ca; AA; AR
CaH
I
II
I
II
I
II
I a)
II a)
Cal aérea
ca;AA; AR
Hr [%]
50±5
ca:2
Silva, 2010
T [ºC]
23±3
ca; AR
ca; AA; AR
Cura
-
Rodrigues, 2004
Pavão, 2010
Relação
ponderal
a/l
1,62
90
120
90
14
28
90
14
1,62
28
20±2
50±5
1,62
1,38
1,84
1,52
Idade [dias]
90
90
20±2
60±5
28
Rt [MPa]
Valor
DP
Médio
0,32
0,01
0,37
0,01
0,32
0,01
0,20
0,02
0,30
0,06
0,40
0,02
0,16
0,19
0,21
0,26
0,29
0,28
0,31
0,31
0,24
0,04
Rc [MPa]
Valor
DP
Médio
0,75
0,03
0,76
0,00
0,75
0,03
0,40
0,04
0,60
0,03
1,10
0,15
0,34
0,44
0,48
0,62
0,76
0,80
0,89
0,83
0,47
0,04
Legenda:
ca – cal aérea; AR – areia do rio; AA – areia de areeiro
Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil
Página XXVI
Anexos
Quadro A.0.12 – Valores conhecidos de profundidade de carbonatação por indicador de fenolftaleína em
argamassas de cal aérea hidratada em pó
Traço
Ref.
Arg.
Desig.
Agostinho,
2008
Fernandes,
2009
ca; AA;
AR
CaH
Pavão,
2010
Silva, 2010
ca
ca; AA;
AR
ca; AA;
AR
Cura
T
Hr
[ºC]
[%]
Idade
[dias]
Prof. de
carbonat.
[mm]
Volume
Massa
Rel.
a/l
1:3
1:8
1,62
20±2
50±5
90
20±0,8
1:3
-
-
20±2
50±5
90
17±1,2
1:2,5
1:3,5
1:2,5
1:3,5
1:2,5
1:3,5
1:2,5
1:3,5
1:6,7
1:9,3
1:6,7
1:9,3
1:6,7
1:9,3
1:6,7
1:9,3
1:3
1:8
Cal
aérea
I
II
I
II
I
II
I a)
II a)
Cal
aérea
1,62
14
1,62
28
20±2
50±5
1,62
90
1,38
1,84
90
1,52
20±2
3
2
7
8
18
19
14
17
60±5
28
4,8±1,6
Legenda:
ca – cal aérea; AR – areia do rio; AA – areia de areeiro
Quadro A.0.13 – Valores conhecidos de ensaios de massa volúmica aparente e porosidade aberta em
argamassas de cal aérea hidratada em pó
Ref.
Arg.
Desig.
Faria et al.,
2008
ca; AR
al
I
II
I
II
Pavão,
ca; AA; AR
2010
I
II
I a)
II a)
Silva, 2010 ca; AA; AR Cal aérea
Traço
Vol. Massa
1:2
-
1:2,5
1:3,5
1:2,5
1:3,5
1:2,5
1:3,5
1:2,5
1:3,5
1:3
1:6,7
1:9,3
1:6,7
1:9,3
1:6,7
1:9,3
1:6,7
1:9,3
1:8
Rel.
a/l
-
Cura
Idade
T [ºC] Hr [%] [dias]
MVA
3
[kg/m ]
Pab
[%]
50±5
1690±9
35±1
1840
1840
1850
1890
1840
1880
1870
1880
1850
29,0
27,2
28,8
27,5
29,4
28,4
28,0
28,1
24,0
23±3
1,62
14
1,62
28
20±2
50±5
1,62
1,38
1,84
1,52
90
90
90
20±2
60±5
28
Legenda:
ca – cal aérea; AR – areia do rio; AA – areia de areeiro
Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil
Página XXVII
Anexos
Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil
Página XXVIII
Anexos
A.7
Resultados das análises com difractómetro de raios
X
Relatório da argamassa CS90 – Amostra Integral
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0.0020
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4.8639
Scan Type
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PSD Mode
Scanning
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2.12
Offset [°2Th.] 0.0000
Divergence Slit Type Automatic
Irradiated Length [mm] 3.00
Specimen Length [mm] 10.00
Measurement Temperature [°C] 25.00
Anode Material Cu
K-Alpha1 [Å] 1.54060
Generator Settings
30 mA, 40 kV
Diffractometer Type
0000000011019195
Diffractometer Number 0
Goniometer Radius [mm]
240.00
Dist. Focus-Diverg. Slit [mm] 100.00
Incident Beam Monochromator No
Spinning
Yes
Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil
Página XXIX
2000
10
4000
6000
20
30
40
Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil
50
60
Orthoclase
Orthoclase; Muscovite, vanadian barian
Portlandite, syn
Quartz,
syn; Orthoclase; Muscovite, vanadian barian
Quartz,
syn; Orthoclase
Calcite,
Quartz,syn;
syn;Orthoclase
Calcite, syn; Orthoclase
Calcite, syn
Orthoclase
Portlandite, syn; Orthoclase
Quartz, syn
Calcite,
Calcite,syn;
syn;Orthoclase
Orthoclase; Muscovite, vanadian barian
Portlandite, syn; Microcline, inter
Orthoclase
Microcline,
Orthoclase
Calcite,
syn;inter;
Microcline,
inter; Orthoclase; Muscovite, vanadian barian
Quartz,inter;
syn; Portlandite,
Microcline,
Orthoclase syn
Microcline, inter; Orthoclase
Microcline, inter; Orthoclase
Quartz, syn; Calcite, syn
Quartz, syn; Microcline, inter; Orthoclase
Microcline, inter; Orthoclase
Quartz, syn; Orthoclase
Calcite, syn
Orthoclase
Orthoclase
Quartz, syn; Orthoclase
Portlandite,
Calcite, syn; Orthoclase
Calcite, syn; syn;
Orthoclase
Calcite, syn
Orthoclase
Orthoclase
syn syn; Orthoclase
Quartz, syn;Quartz,
Portlandite,
Portlandite,
syn;
Orthoclase
Calcite,
Quartz, syn
syn; Portlandite, syn
Quartz, syn
Portlandite,
Calcite,
syn; syn
Orthoclase
Quartz, syn; Portlandite, syn; Orthoclase
Calcite, syn; Orthoclase
Calcite,
syn;
Quartz, syn; Orthoclase
Calcite, syn; Orthoclase
Orthoclase
Quartz,
Quartz,syn;
syn;Orthoclase
Orthoclase
Calcite, syn; Orthoclase
Calcite, syn; Muscovite, vanadian barian
Portlandite, syn
Calcite, syn
Quartz, syn
CS90 integral
Quartz, syn; Muscovite, vanadian barian
8000
Microcline, inter; Orthoclase
Portlandite, syn; Muscovite, vanadian barian
Calcite, syn; Microcline, inter
Microcline, inter; Orthoclase
Microcline, inter; Orthoclase
Calcite, syn
Microcline, inter; Orthoclase
Quartz, syn; Microcline, inter; Orthoclase
Muscovite, vanadian barian
Microcline, inter
Calcite, syn; Microcline, inter; Orthoclase
Microcline, inter
Microcline, inter
Microcline, inter; Orthoclase
Portlandite, syn
Microcline, inter; Orthoclase
Microcline, inter; Orthoclase
Muscovite, vanadian barian
Anexos
Gráfico principal: (Bookmark 2)
Counts
0
70
Position [°2Theta] (Copper (Cu))
Difractograma
Página XXX
Anexos
Lista de intensidade dos picos: (Bookmark 3)
Pos. [2θ]
5.4087
5.8332
7.8637
8.4211
8.9320
9.8069
10.6225
12.4231
13.7254
14.3507
14.9842
16.3790
16.9085
Port18.1425
18.8916
20.0922
Q20.9342
21.5347
22.1421
23.1435
24.0830
24.8433
25.6309
Q26.7286
Fto27.5532
28.2983
28.7121
Calc29.4799
30.2675
30.8163
31.5237
32.4827
32.9671
Port34.1674
35.1148
35.5600
36.0219
36.6044
37.1070
37.6904
38.2267
38.6982
Calc39.5068
40.3386
41.2223
41.8348
42.4870
43.1892
43.6345
45.0593
45.8717
47.1977
47.5595
48.5369
49.2365
Height [cts]
9.00
-4.00
-0.33
7.00
12.33
3.67
-4.00
1.67
30.67
4.67
8.00
21.33
8.33
48.33
149.67
23.67
615.00
20.00
24.00
40.33
1011.33
123.67
83.67
7862.00
481.00
21.00
32.33
426.33
31.33
43.67
25.67
22.67
72.00
66.00
17.33
76.33
68.33
356.67
5.67
16.67
67.67
42.00
264.00
174.00
75.33
46.33
215.33
83.67
40.67
147.00
381.00
82.33
89.33
83.33
109.67
FWHM [2θ]
0.1260
0.2519
0.2519
0.1260
0.1260
0.3149
0.2519
0.2519
0.1889
0.1574
0.1260
0.2519
0.1260
0.1260
0.1889
0.1889
0.1889
0.1889
0.1889
0.1574
0.1889
0.1889
0.1889
0.1260
0.1574
0.1260
0.1260
0.1574
0.1260
0.1889
0.1889
0.1889
0.1889
0.1889
0.1260
0.1260
0.1260
0.1260
0.1260
0.2519
0.1889
0.2519
0.1260
0.1260
0.1889
0.1574
0.1260
0.1574
0.1260
0.1889
0.2519
0.1889
0.2204
0.2204
0.1889
Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil
d-spacing [Å]
16.32590
15.13875
11.23381
10.49137
9.89244
9.01176
8.32159
7.11925
6.44651
6.16700
5.90767
5.40760
5.23943
4.88574
4.69366
4.41582
4.24007
4.12318
4.01142
3.84008
3.69236
3.58105
3.47276
3.33258
3.23469
3.15120
3.10671
3.02752
2.95051
2.89920
2.83574
2.75418
2.71480
2.62213
2.55352
2.52257
2.49127
2.45296
2.42088
2.38474
2.35250
2.32492
2.27917
2.23408
2.18820
2.15757
2.12595
2.09299
2.07266
2.01038
1.97665
1.92416
1.91036
1.87415
1.84915
Rel. Int. [%]
0.11
-0.05
0.00
0.09
0.16
0.05
-0.05
0.02
0.39
0.06
0.10
0.27
0.11
0.61
1.90
0.30
7.82
0.25
0.31
0.51
12.86
1.57
1.06
100.00
6.12
0.27
0.41
5.42
0.40
0.56
0.33
0.29
0.92
0.84
0.22
0.97
0.87
4.54
0.07
0.21
0.86
0.53
3.36
2.21
0.96
0.59
2.74
1.06
0.52
1.87
4.85
1.05
1.14
1.06
1.39
Página XXXI
Anexos
49.6237
50.2144
50.6472
50.8637
51.3705
52.4391
52.8074
53.7150
54.3184
54.9399
55.4052
56.7101
57.2988
58.2035
58.7667
59.3408
60.0294
60.5002
60.9126
62.6428
63.0332
64.0787
64.6343
65.4242
65.8118
66.4086
67.3163
67.7604
68.2456
69.0391
70.2098
70.9228
71.5623
72.2991
72.8996
73.4385
74.2569
74.7907
75.6271
77.3955
77.6350
79.2506
25.67
1034.67
58.67
37.00
13.00
10.00
17.33
152.33
17.67
542.67
104.00
12.33
92.33
8.67
9.00
4.33
1064.67
96.33
200.67
8.67
13.67
139.33
25.00
28.00
27.67
5.67
46.33
305.33
437.00
32.00
17.67
27.00
5.00
45.00
4.33
26.33
31.67
15.67
63.67
6.33
45.00
4.33
0.1260
0.1889
0.1920
0.1574
0.1260
0.1889
0.1889
0.1889
0.1889
0.1889
0.1260
0.3779
0.1889
0.1574
0.2519
0.1889
0.2519
0.1260
0.1889
0.3149
0.1889
0.1889
0.1260
0.1260
0.1889
0.2519
0.1889
0.1889
0.1889
0.1889
0.2519
0.1260
0.1260
0.1889
0.1260
0.2519
0.1260
0.1260
0.1889
0.1920
0.1889
0.1536
1.83562
1.81540
1.80090
1.79374
1.77723
1.74350
1.73220
1.70506
1.68753
1.66990
1.65698
1.62191
1.60663
1.58380
1.56995
1.55613
1.53991
1.52905
1.51968
1.48181
1.47356
1.45202
1.44087
1.42538
1.41792
1.40662
1.38984
1.38181
1.37316
1.35930
1.33948
1.32775
1.31745
1.30582
1.29654
1.28835
1.27617
1.26838
1.25641
1.23206
1.22886
1.20781
0.33
13.16
0.75
0.47
0.17
0.13
0.22
1.94
0.22
6.90
1.32
0.16
1.17
0.11
0.11
0.06
13.54
1.23
2.55
0.11
0.17
1.77
0.32
0.36
0.35
0.07
0.59
3.88
5.56
0.41
0.22
0.34
0.06
0.57
0.06
0.33
0.40
0.20
0.81
0.08
0.57
0.06
Lista de padrões: (Bookmark 4)
Ref. Code
00-046-1045
00-004-0733
00-005-0586
00-010-0479
00-031-0966
00-046-1409
Score
39
30
30
27
19
19
Compound Name
Quartz, syn
Portlandite, syn
Calcite, syn
Microcline, inter
Orthoclase
Muscovite, vanadian barian
Chemical Formula
Si O2
Ca ( O H )2
Ca C O3
K Al Si3 O8
K Al Si3 O8
( K , Ba , Na )0.75 ( Al , Mg , Cr , V )2 ( Si , Al ,
V )4 O10( O H , O )2
Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil
Página XXXII
Anexos
Relatório da argamassa CA90 – Finos
This is the simple example template containing only headers for each report item and the bookmarks.
The invisible bookmarks are indicated by text between brackets.
Modify it according to your own needs and standards.
Condições de medição: (Bookmark 1)
Dataset Name
File name
Comment
4:22:01 PM
EA90 finos
C:\X'Pert Data\MF\Andreia\EA90\EA90.xrdml
Configuration=PW3064/60, Owner=User-1, Creation date=3/2/2007
Goniometer=PW3050/60 (Theta/Theta); Minimum step size
2Theta:0.001; Minimum step size Omega:0.001
Sample stage=Transmission Spinner PW3064/60; Minimum step
size Phi:0.1
Diffractometer system=XPERT-PRO
Measurement
program=Training1,
Owner=User-1,
Creation
date=4/2/2007 11:10:47 AM
Measurement Date / Time
9/22/2010 6:22:39 PM
Operator
Administrador
Raw Data Origin
XRD measurement (*.XRDML)
Scan Axis
Gonio
Start Position [°2Th.]
5.0010
End Position [°2Th.]
79.9990
Step Size [°2Th.]
0.0020
Scan Step Time [s]
4.8638
Scan Type
Continuous
PSD Mode
Scanning
PSD Length [°2Th.]
2.12
Offset [°2Th.]
0.0000
Divergence Slit Type
Automatic
Irradiated Length [mm]
3.00
Specimen Length [mm]
10.00
Measurement Temperature [°C] 25.00
Anode Material
Cu
K-Alpha1 [Å]
1.54060
Generator Settings
35 mA, 40 kV
Diffractometer Type
0000000011019195
Diffractometer Number
0
Goniometer Radius [mm]
240.00
Dist. Focus-Diverg. Slit [mm]
100.00
Incident Beam Monochromator No
Spinning
Yes
Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil
Página XXXIII
Anexos
Gráfico principal: (Bookmark 2)
Counts
EA90
1000
500
0
10
20
30
40
50
60
70
Position [°2Theta] (Copper (Cu))
Difractograma
Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil
Página XXXIV
Anexos
Lista de intensidade dos picos: (Bookmark 3)
Pos. [2θ]
5.4498
5.9870
6.8531
7.3570
7.7306
8.8260
9.5761
10.0467
10.4215
11.5531
12.2621
13.1162
13.6039
13.8976
14.1822
14.8543
15.7553
16.4363
17.0814
17.7000
Port18.0210
18.9833
19.7401
Q20.8068
22.3946
23.0279
23.6630
23.9379
24.8971
25.5656
Q26.5876
27.0546
Fto27.4302
27.9175
Calc29.3538
30.6603
31.3936
32.2378
32.9050
Port34.0178
34.3259
34.8535
35.2674
35.9310
36.4811
37.0721
37.7350
38.3174
38.5770
Calc39.4039
40.2390
40.4659
41.0854
41.7073
42.4085
Height [cts]
2.44
0.47
0.91
1.03
0.12
9.74
2.45
0.26
1.81
3.10
4.58
1.24
6.24
1.95
0.42
1.39
1.01
2.88
3.75
5.44
6.55
1.14
4.15
156.58
7.30
59.42
4.35
8.08
4.60
4.71
1082.85
21.75
200.02
8.64
981.44
4.69
19.49
2.47
2.52
9.90
3.46
22.74
3.84
95.14
71.08
0.79
2.34
3.16
5.41
183.10
53.05
1.61
5.44
14.09
81.48
FWHM [2θ]
0.1536
0.1536
0.1152
0.1152
0.1152
0.1152
0.1536
0.3072
0.1152
0.1152
0.1536
0.2304
0.0960
0.1152
0.1536
0.0960
0.4608
0.1152
0.0960
0.1536
0.1152
0.3072
0.3072
0.1152
0.1152
0.1536
0.0960
0.1536
0.3840
0.2304
0.1152
0.1344
0.0960
0.1152
0.0960
0.1152
0.0960
0.4608
0.2304
0.1536
0.1152
0.0960
0.0960
0.1536
0.1536
0.0960
0.0960
0.1536
0.0960
0.1728
0.1152
0.1152
0.1152
0.0960
0.0960
Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil
d-spacing [Å]
16.20303
14.75021
12.88786
12.00638
11.42691
10.01098
9.22845
8.79717
8.48163
7.65332
7.21235
6.74453
6.50382
6.36704
6.23990
5.95905
5.62023
5.38888
5.18679
5.00689
4.91841
4.67119
4.49379
4.26575
3.96676
3.85908
3.75693
3.71440
3.57343
3.48148
3.34994
3.29317
3.24891
3.19330
3.04024
2.91360
2.84720
2.77454
2.71978
2.63332
2.61038
2.57207
2.54282
2.49737
2.46097
2.42308
2.38202
2.34714
2.33194
2.28489
2.23938
2.22734
2.19518
2.16387
2.12970
Rel. Int. [%]
0.23
0.04
0.08
0.10
0.01
0.90
0.23
0.02
0.17
0.29
0.42
0.11
0.58
0.18
0.04
0.13
0.09
0.27
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5.49
0.40
0.75
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0.44
100.00
2.01
18.47
0.80
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2.10
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0.07
0.22
0.29
0.50
16.91
4.90
0.15
0.50
1.30
7.53
Página XXXV
Anexos
43.1235
43.4996
44.2423
44.6349
45.3371
45.7357
47.0639
47.4692
48.4489
50.0976
50.5162
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51.9675
52.4765
52.7240
52.9613
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53.6124
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55.6953
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56.5151
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60.9521
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72.7200
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1.32
1.58
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9.91
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198.08
370.96
13.56
1.24
2.52
1.60
2.05
0.72
1.14
0.89
4.97
4.33
81.35
27.78
3.99
5.82
32.86
82.54
16.41
2.54
1.52
131.42
47.26
32.61
24.03
1.98
3.06
17.17
36.81
52.84
35.42
2.84
0.97
158.74
103.62
113.10
3.06
13.82
0.33
18.73
1.01
0.17
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1.55
1.92
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7.61
0.53
5.09
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0.1536
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0.1152
0.1152
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0.1152
0.2304
0.1536
0.1536
0.1152
0.1536
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0.1152
0.1152
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0.1536
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0.1152
0.0960
0.1152
0.1536
Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil
2.09603
2.07877
2.04559
2.02850
1.99870
1.98221
1.92931
1.91378
1.87735
1.81936
1.80526
1.76715
1.75821
1.74234
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1.71670
1.70808
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1.68139
1.67276
1.66060
1.64903
1.64027
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1.60518
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1.58030
1.57406
1.54266
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1.51879
1.51063
1.49640
1.48322
1.47506
1.45386
1.44109
1.42258
1.40869
1.39337
1.38294
1.37569
1.37252
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1.35834
1.35123
1.33982
1.33034
1.32584
1.31880
1.31083
1.30593
1.29930
1.28856
1.28532
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1.27163
12.83
0.12
0.15
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5.71
19.40
18.29
34.26
1.25
0.11
0.23
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0.11
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2.57
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0.54
3.03
7.62
1.52
0.23
0.14
12.14
4.36
3.01
2.22
0.18
0.28
1.59
3.40
4.88
3.27
0.26
0.09
14.66
9.57
10.44
0.28
1.28
0.03
1.73
0.09
0.02
0.39
0.14
0.18
1.38
3.43
0.70
0.05
0.47
Página XXXVI
Anexos
74.7296
75.6207
76.2213
76.4438
77.0834
77.6117
78.5106
79.2232
4.39
64.34
10.41
6.57
26.95
28.53
4.44
0.74
0.1920
0.0960
0.0960
0.0960
0.1152
0.0960
0.2304
0.2304
1.26926
1.25650
1.24809
1.24501
1.23627
1.22917
1.21733
1.20816
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5.94
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2.49
2.64
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0.07
Lista de padrões: (Bookmark 4)
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00-046-1045
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Score
1
44
36
5
Compound Name
Portlandite, syn
Calcite, syn
Quartz, syn
Microcline, ordered
Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil
Chemical Formula
Ca ( O H )2
Ca C O3
Si O2
K Al Si3 O8
Página XXXVII
Anexos
Quadro A.0.14– Resumo dos picos de intensidade dos principais minerais utilizados no presente estudo
Integral
Finos
Integral
Desig.
Min.
Pos
[2θ]
Rel. Int.
[%]
Pos.
[2θ]
Rel. Int.
[%]
CS7
Port
Q
Q
Fto
18,0641
20,8655
26,6511
27,4786
2,23
13,03
100,00
7,93
18,0517
20,8720
26,6668
27,4491
52,19
3,87
9,19
6,88
Calc
Port
Calc
Port
29,4063
34,0909
39,4363
18,0504
4,24
3,67
8,00
4,95
29,3862
34,0733
39,3838
18,0952
Q
Q
Fto
Calc
20,8502
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27,4722
29,3933
24,70
100,00
15,88
9,59
Port
Calc
34,1018
39,4485
Port
Q
CS14
CS28
CS90
CS120
Finos
Integral
Desig.
Min.
Pos.
[2θ]
Rel. Int.
[%]
Pos.
[2θ]
Rel. Int.
[%]
CH7
Port
Q
Q
Fto
-
-
-
-
93,69
100,00
17,62
38,33
Calc
Port
Calc
Port
-
-
-
20,8645
26,6565
27,5236
29,4190
2,47
11,91
22,72
100,00
Q
Q
Fto
Calc
-
-
4,66
6,83
34,1236
39,4208
77,14
17,72
Port
Calc
-
18,0587
20,8676
0,86
13,12
18,0715
20,9238
22,91
1,38
Port
Q
Q
Fto
Calc
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27,4805
29,4157
100,00
21,81
4,22
26,6458
27,4856
29,4129
18,90
30,80
100,00
Port
Calc
Port
Q
34,1126
39,4756
18,1425
20,9342
1,70
9,56
0,61
7,82
34,0947
39,4219
18,0608
20,8465
51,52
19,47
8,84
8,38
Q
Fto
Calc
Port
26,7286
27,5532
29,4799
34,1674
100,00
6,12
5,42
0,84
26,6045
27,5007
29,4176
34,1152
63,96
35,83
100,00
14,13
Calc
Port
Q
39,5068
18,0826
20,8853
3,36
0,13
9,72
39,4554
18,0566
20,9146
19,38
6,62
1,64
Q
Fto
Calc
Port
26,6873
27,5084
29,4337
34,2525
100,00
3,90
3,09
0,46
26,6198
27,4603
29,4039
34,0871
7,85
9,44
100,00
17,62
Calc
39,4661
7,37
39,3791
19,49
CH14
CH28
CH90
CH120
Finos
Integral
Desig.
Min.
Pos.
[2θ]
Rel. Int.
[%]
Pos.
[2θ]
Rel. Int.
[%]
CI7
Port
Q
Q
Fto
-
-
-
-
-
Calc
Port
Calc
Port
18,0617
2,57
18,0614
-
-
Q
Q
Fto
Calc
20,8544
26,6367
27,4386
29,3749
11,30
100,00
8,18
5,51
-
-
-
Port
Calc
34,0673
39,4156
18,0997
20,8683
2,90
13,06
18,1737
21,0614
31,21
1,76
Port
Q
Q
Fto
Calc
26,6557
27,4738
29,4143
100,00
7,86
8,73
26,6642
27,5596
29,4982
4,34
10,31
100,00
Port
Calc
Port
Q
34,0616
39,4442
18,0667
20,8688
4,25
4,86
1,57
9,23
34,2048
39,5098
18,0931
20,8878
78,02
19,27
51,91
13,23
Q
Fto
Calc
Port
26,6548
27,4804
29,4084
34,0841
100,00
16,59
4,19
2,40
26,6605
27,4923
29,4302
34,1013
19,37
24,83
100,00
59,35
Calc
Port
Q
39,4307
18,0481
20,8613
2,56
3,39
21,73
39,4316
18,0705
20,9977
12,96
39,30
3,40
Q
Fto
Calc
Port
26,6478
27,4817
29,4040
34,0934
100,00
9,77
9,84
6,15
26,6448
27,4950
29,4116
34,0946
8,41
5,63
100,00
78,52
Calc
39,4342
9,28
39,3814
19,09
CI14
CI28
CI90
CI120
Finos
Desig.
Min.
Pos.
[2θ]
Rel. Int.
[%]
Pos.
[2θ]
Rel. Int.
[%]
CA7
Port
Q
Q
Fto
-
-
-
-
35,52
Calc
Port
Calc
Port
18,0755
1,02
18,0629
7,04
20,8973
26,6487
27,4854
29,3962
2,87
37,66
4,39
85,25
Q
Q
Fto
Calc
20,8676
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29,3963
13,62
100,00
12,39
14,61
20,8503
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27,4871
29,4140
2,80
8,06
18,13
100,00
4,20
4,01
34,1113
39,4036
100,00
24,24
Port
Calc
34,0911
39,4729
1,27
8,35
34,1170
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10,89
13,69
18,0630
20,8640
1,39
14,79
18,0857
20,8341
28,30
2,83
Port
Q
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20,8490
0,65
14,99
18,0651
21,0188
5,03
2,26
Q
Fto
Calc
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100,00
13,18
7,10
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27,4878
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14,76
2,43
100,00
Q
Fto
Calc
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100,00
10,81
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27,4893
29,4140
18,22
11,19
100,00
Port
Calc
Port
Q
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39,4687
18,0588
20,8715
1,98
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0,86
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39,4308
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20,8421
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22,49
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14,31
Port
Calc
Port
Q
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18,0831
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39,4181
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20,8068
11,84
14,57
0,60
14,46
Q
Fto
Calc
Port
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27,4746
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34,1391
100,00
7,84
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1,42
26,6339
27,4608
29,4113
34,0985
100,00
10,46
55,18
12,18
Q
Fto
Calc
Port
26,6354
27,4876
29,4080
34,0847
100,00
13,67
14,91
0,20
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27,4302
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100,00
18,47
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0,91
Calc
Port
Q
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10,30
0,88
Calc
Port
Q
39,4616
-
10,89
-
39,4039
-
16,91
-
Q
Fto
Calc
Port
26,6123
27,4874
29,3811
34,0841
100,00
5,29
8,11
1,21
26,6422
27,4869
29,4090
34,1100
14,08
7,02
100,00
26,22
Q
Fto
Calc
Port
-
-
-
-
Calc
39,4420
11,83
39,4217
19,65
Calc
-
-
-
-
CA14
CA28
CA90
CA120
Legenda:
Desig. – designação da argamassa; Min. – mineral; Pos. – posição no difractograma; Rel. Int. – relação de intensidades; Port. – portlandite; Q – quartzo; Fto
– feldspato; Calc. – calcite
Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil
Página XXXVIII
Anexos
A.8
Resultados da análise microtomográfica
Quadro A.0.15 – Resultados obtidos a partir da análise microtomográfica das amostras CS, para as várias idades em estudo
N.L.
LGTh
UGTh
LVT
UVT
PS
TV
BV
BV/TV
TS
BS
i,S
BS/BV
BS/TV
Tb,Pf
Crd,X
Crd,Y
Crd,Z
SMI
Tb,Th
Tb,N
Tb,Sp
DA
EgV1
EgV2
EgV3
FD
Obj,N
"macroporos"
"ligante"
"agregados"
Desig.
3
3
2
2
2
-
[mm]
[mm]
[um]
-
-
[mm ]
[mm ]
[%]
[mm ]
[mm ]
[mm ]
[1/mm]
[1/mm]
[1/mm]
[mm]
[mm]
[mm]
-
[mm]
[1/mm]
[mm]
-
-
-
-
-
-
CS7
251
90
165
3,5
9,5
23,8
173,3
124,5
71,9
194,8
1863,8
123,2
15,0
10,8
-25,3
0,1
-0,4
6,6
-3,9
0,2
3,0
0,15
0,15
0,6
0,6
0,5
2,64
2355
CS28
323
92
230
2,7
10,4
23,8
314,2
204,5
65,1
293,8
2924,9
147,2
14,3
9,3
-13,9
0,4
0,2
6,5
-1,4
0,3
2,2
0,17
0,10
0,6
0,6
0,6
2,55
3901
CS90
334
69
129
2,3
10,2
23,8
277,0
181,8
65,6
272,3
2842,5
155,6
15,6
10,3
-18,3
0,1
-0,3
5,9
-2,2
0,3
2,6
0,17
0,11
0,6
0,6
0,5
2,60
3441
CS120
291
100
179
2,7
9,7
23,8
251,9
170,2
67,6
255,3
2940,4
146,3
17,3
11,7
-23,8
0,0
-0,2
6,0
-2,8
0,2
3,0
0,16
0,10
0,6
0,5
0,6
2,67
3943
CS7
251
40
90
3,5
9,5
23,8
173,3
48,8
28,1
194,8
1922,5
31,1
39,4
11,1
-1,0
0,3
-0,1
7,0
1,3
0,1
2,5
0,24
0,16
0,6
0,6
0,5
2,48
19911
CS28
323
25
92
2,7
10,4
23,8
314,2
109,7
34,9
293,8
3079,6
88,0
28,1
9,8
-5,6
0,5
0,3
6,7
0,6
0,1
2,6
0,28
0,10
0,6
0,6
0,6
2,51
19459
CS90
334
40
69
2,3
10,2
23,8
277,0
89,1
32,2
272,3
3280,6
52,1
36,8
11,8
-7,0
0,1
0,0
6,3
0,4
0,1
2,9
0,24
0,11
0,6
0,6
0,5
2,53
19642
CS120
291
40
100
2,7
9,7
23,8
251,9
82,5
32,8
255,3
3031,3
51,2
36,7
12,0
-3,7
0,1
0,1
6,4
1,2
0,1
2,8
0,22
0,11
0,6
0,5
0,6
2,54
25322
CS7
251
0
40
3,5
9,5
23,8
173,3
2,7
1,5
194,8
112,9
2,6
42,6
0,7
27,7
0,3
-0,1
6,9
3,9
0,2
0,1
0,86
0,16
0,6
0,6
0,5
1,44
3601
CS28
323
0
25
2,7
10,4
23,8
314,2
4,8
1,5
293,8
179,0
5,5
37,7
0,6
24,4
0,0
0,0
6,3
3,9
0,2
0,1
0,99
0,13
0,5
0,6
0,6
1,48
3806
CS90
334
0
40
2,3
10,2
23,8
277,0
13,1
4,7
272,3
479,5
11,1
36,5
1,7
21,5
0,2
0,2
6,6
3,8
0,2
0,2
0,64
0,15
0,6
0,6
0,5
1,68
8156
CS120
291
0
40
2,7
9,7
23,8
251,9
3,8
1,5
255,3
122,4
6,0
32,6
0,5
25,9
1,2
0,0
6,4
4,6
0,2
0,1
0,92
0,06
0,6
0,6
0,6
1,45
3785
Legenda:
N.L. – número de fatias; LVT – posição vertical inferior; UVT – posição vertical superior; PS – dimensão do pixel; LGTh – limiar inferior do nível de cinzentos;
UGTh - limiar superior do nível de cinzentos; TV – volume do corpo analisado; BV – volume de matéria; BV/TV – percentagem volumétrica de matéria; TS –
superfície do corpo analisado; BS – superfície da matéria; i,S – superfície de intersecção; BS/BV – razão superfície/volume da matéria; BS/TV – densidade
de superfície da matéria; Tb,Pf – factor de padrão estrutural; Crd,X – centróide (Y); Crd,Y – centróide (Y); Crd,Z – centróide (Z); SMI – índice do modelo
estrutural; Tb,Th – espessura estrutural; Tb,N – número estrutural; Tb,Sp – separação estrutural; DA – grau de anisotropia; EgV1 – valor próprio 1; EgV2 –
valor próprio 2; EgV3 – valor próprio 3; FD – dimensão fractal; Obj,N – número de objectos
Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil
Página XXXIX