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Artigo submetido ao Curso de Engenharia Civil da UNESC - como requisito parcial para obtenção do Título de Engenheiro Civil
UNESC- Universidade do Extremo Sul Catarinense – 2017/02
ANÁLISE DAS PROPRIEDADES FÍSICO-MECÂNICAS DE ARGAMASSAS DE REVESTIMENTO COM A INCORPORAÇÃO DE
FIBRAS DE POLIPROPILENO E NYLON
Felipe Sachet Colombo (1), Elaine Guglielmi Pavei Antunes (2)
UNESC – Universidade do Extremo Sul Catarinense
(1) felipe_sachetcolombo@hotmail.com, (2) elainegpa@unesc.net
RESUMO É cada vez mais frequente a busca de novas misturas e materiais que venham a melhorar as propriedades das argamassas de revestimento e consequentemente seu desempenho em serviço, assim sendo, as fibras sintéticas surgem como uma possibilidade de um novo material a ser utilizado na composição das misturas. O estudo tem por objetivo a análise do comportamento das argamassas de revestimento com a incorporação de diferentes teores de fibras de polipropileno e de nylon. O programa experimental foi baseado na incorporação de 500, 900 e 1300 g/m³ de fibras de polipropileno e nylon em uma argamassa de referência com traço de 1:0,5:5 (cimento:cal:areia). Como parâmetro, foi fixada a quantidade de água utilizada em todas as argamassas produzidas, sendo acrescentado um aditivo plastificante quando necessário. A determinação das propriedades das argamassas de revestimento com incorporações de fibras de polipropileno e nylon incluiu ensaios de consistência, resistência à tração na flexão, à compressão axial, absorção de água por capilaridade, módulos de elasticidade dinâmico e estático. Os resultados indicam que a consistência das argamassas é influenciada pela incorporação de fibras sintéticas. As argamassas com incorporação de fibras de nylon apresentaram maiores valores de resistência à tração na flexão, compressão axial e menores valores de absorção de água por capilaridade. Já as argamassas com incorporação de fibras de polipropileno apresentaram menores valores de módulo de elasticidade dinâmico e estático, o que indica que estas argamassas possuem uma boa capacidade de sofrer deformações.
Palavras-Chave: Argamassa de revestimento, Fibras sintéticas, Polipropileno, Nylon, Desempenho.
1 INTRODUÇÃO
Com o uso difundido na construção civil, as argamassas são definidas como uma
“mistura homogênea de agregados miúdos, aglomerantes inorgânicos e água,
contendo ou não aditivos, com propriedades de aderência e endurecimento,
podendo ser dosada em obra ou em instalação própria” (ABNT NBR 13281:2005).
As argamassas são divididas em dois grandes grupos, que são, as argamassas de
revestimento e as argamassas de assentamento, cada uma das quais com
respectivas características e funções em uma edificação. Conforme Carasek (2007),
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as argamassas são utilizadas no assentamento de alvenarias ou no assentamento e
rejuntamento de revestimentos cerâmicos e pedras, além da utilização em etapas de
revestimento, como o emboço, reboco ou revestimento em camada única e ainda na
execução de contrapisos para a regularização de pisos.
As argamassas de revestimento, objeto de estudo deste trabalho, são aplicadas
visando o acabamento final de edificações, contribuindo assim com o aspecto
estético e de valorização do bem (SILVA, 2006), estas também possuem outras
funções, consideradas de primordial importância para o bom desempenho de uma
edificação. Segundo Baía e Sabbatini (2000), além da contribuição com o aspecto
estético as argamassas de revestimento possuem ainda como funções: a proteção
dos elementos de vedação das edificações contra a ação de agentes agressivos,
auxílio aos elementos de vedação nas funções de estanqueidade à água e aos
gases, isolamento térmico/acústico e regularização da superfície dos elementos de
vedação, servindo assim de base regular e adequada para a aplicação de
revestimentos ou constituir o próprio acabamento final. Desta forma, as argamassas
de revestimento exercem um importante papel em uma edificação, contribuindo
substancialmente para a durabilidade e qualidade da construção.
As argamassas de revestimento devem apresentar uma série de propriedades
específicas, tanto no estado fresco da argamassa quanto no estado endurecido,
para que possam atender a todas as funções requeridas. Conforme Bauer e Cortez
(2001):
O revestimento é uma camada mais suscetível à ação das condições de exposição do ambiente. Neste sentido as diversas solicitações (físicas, de uso, etc.) devem ser atendidas pelo conjunto que compõe o sistema de revestimento. O exemplo mais claro e mais frequente destas solicitações corresponde tanto a incidência solar como também da água da chuva. Evidencia-se, portanto, a necessidade da concepção adequada dos sistemas de revestimento no sentido do atendimento das significativas solicitações a que o mesmo é exposto, particularmente solicitações estruturais.
Conforme Tiscoski (2016) “as argamassas de revestimento, algumas vezes, têm seu
desempenho prejudicado devido às manifestações patológicas”. Segundo Baía e
Sabbatini (2000), os problemas patológicos mais frequentes são: a formação de
manchas de umidade, o descolamento de argamassa de revestimento, a formação
de trincas e fissuras e o descolamento entre a camada de reboco e emboço. Porém,
ainda de acordo com os mesmos autores, a manifestação patológica que merece ser
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destacada é a formação de fissuras e trincas, pois além de evidenciar o problema na
argamassa de revestimento, pode sinalizar o comprometimento da segurança
estrutural e do desempenho da vedação com relação à estanqueidade, durabilidade
e isolação térmica/acústica.
Com o intuito de reduzir ou evitar tais manifestações patológicas, as argamassas
vêm sendo mais estudadas, visando a busca de melhorias em suas propriedades
físicas e mecânicas. Um dos pontos para obter-se tais melhorias é a escolha e/ou
inserção de novos materiais na produção das argamassas de revestimento.
A incorporação de fibras sintéticas em argamassas de revestimento é um exemplo
de um novo material que vem sendo empregado na busca pela maior qualidade e
desempenho destas. Conforme Agopyan e John (2000 apud Silva, 2006, pg.12), o
efeito das fibras sintéticas adicionadas às argamassas de revestimento é dificultar a
propagação de fissuras e trincas, as fibras acabam funcionando como uma espécie
de barreira nesta propagação, pois para que a fissura se propague é necessário o
arrancamento ou ruptura da fibra, ou ainda que a fissura contorne a fibra. As fibras
sintéticas podem ainda sofrer deformações, aumentar resistência, e assim
possibilitam a melhoria no desempenho da argamassa de revestimento.
As fibras de polipropileno e nylon são algumas das fibras sintéticas utilizadas
visando o melhoramento do desempenho das argamassas de revestimento
(CORTEZ, 1999), estas são classificadas como fibras do tipo poliméricas e
apresentam um baixo módulo de elasticidade. Ainda conforme Cortez (1999), não
existe uma normalização do processo de produção das argamassas de revestimento
com incorporação de fibras sintéticas. De acordo com Tiscoski (2016), é preciso
avaliar as diversas propriedades da argamassa de revestimento que sofrem
influência desta incorporação, além do teor que deve ser acrescentado na
argamassa, para que a incorporação possa resultar na redução das manifestações
patológicas e consequentemente melhora das propriedades, gerando eficiência na
execução.
Desta forma, este trabalho tem como objetivo avaliar através de ensaios
laboratoriais a influência da incorporação de diferentes teores de fibras de
polipropileno e de nylon nas argamassas de revestimento. Para tal, foram realizadas
as avaliações de algumas propriedades das argamassas de revestimento
produzidas, tais como: consistência, resistência à tração na flexão e à compressão,
absorção de água por capilaridade e módulo de elasticidade dinâmico e estático.
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2 MATERIAIS E MÉTODOS
A metodologia adotada para o desenvolvimento deste trabalho, foi definida com
base em pesquisas bibliográficas acerca de estudos já realizados sobre a
incorporação de fibras sintéticas em argamassas. Essas pesquisas auxiliaram nas
definições do tipo de argamassa, tipo de fibras, traço da argamassa e teores de
incorporação de fibras sintéticas. Inicialmente foi realizada a caracterização dos
materiais empregados na produção das argamassas de revestimento. Após a
produção das argamassas de revestimento, realizaram-se com estas os ensaios
laboratoriais, chegando-se assim aos resultados práticos destes ensaios. Desta
forma, a metodologia adotada neste trabalho é ilustrada pelo fluxograma
apresentado na Figura 01.
Figura 01 – Fluxograma da metodologia.
Fonte: Do autor, 2017.
2.1 MATERIAIS
2.1.1 Areia
Para a confecção das argamassas de revestimento em análise neste trabalho,
utilizou-se uma areia média lavada. Esta possui um módulo de finura de 2,37,
diâmetro máximo de 2,4 mm, definidos conforme prescrições da ABNT NBR NM
248:2003 e massa específica de 2,36 g/cm³, valor determinado conforme ensaio
descrito pela ABNT NBR NM 52:2009.
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2.1.2 Cimento
O cimento empregado nos estudos trata-se de um cimento do tipo Portland CP II – Z
– 32. Este cimento tem baixo teor de adição, é composto por pozolana, apresenta
massa específica de 2,95 g/cm³ e segue as prescrições da ABNT NBR 11578:1991.
2.1.3 Cal
Foi utilizada cal hidratada, classificada como sendo da classe CH III de acordo com
as descrições da ABNT NBR 7175:2003. A cal foi utilizada visando a melhoria da
trabalhabilidade e retenção de água das argamassas produzidas.
2.1.4 Água
A água empregada em todas as etapas do trabalho e na produção das argamassas
de revestimento, foi obtida diretamente da rede de abastecimento de água da
concessionária local. Esta foi utilizada de acordo com a norma ABNT NBR 15900-
1:2009.
2.1.5 Aditivo plastificante
O aditivo plastificante utilizado neste trabalho, visa manter a trabalhabilidade das
argamassas de revestimento produzidas. Conforme informações do fabricante, este
é composto por resinas naturais, possui uma aparência líquida escura e apresenta
uma massa específica de 1,03 g/cm3.
2.1.6 Fibras sintéticas
As fibras sintéticas, incorporadas nas argamassas de revestimento em estudo, são
as de polipropileno e nylon, conforme ilustra a Figura 02. A escolha destas fibras
sintéticas deu-se devido as suas características e propriedades potenciais de
melhoria das argamassas, bem como pelo seu uso em algumas obras, que optam
pela utilização deste tipo de material (SILVA, 2006).
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Figura 02 – Fibras de polipropileno (A) e nylon (B).
Fonte: Do autor, 2017.
2.1.6.1 Polipropileno
As fibras de polipropileno são classificadas como um polímero termoplástico, este é
obtido por meio do craqueamento do petróleo, através da síntese de elementos
orgânicos (CORTEZ, 1999). Estas fibras apresentam um módulo de elasticidade de
3 GPa e uma massa específica de 0,91 g/cm³. As fibras de polipropileno utilizadas
neste trabalho são compostas por filamentos extremamente finos, possuem
comprimento de 12 mm e diâmetro de 18 µm, sendo a seção destas na forma
circular, conforme especificações do fabricante. Ainda, de acordo com o verificado
pelo ensaio de adsorção multimolecular (BET) e do volume total de poros (VTP),
realizado com auxílio do equipamento Quantachrome Nova Station A, as fibras de
polipropileno possuem área superficial de 0,049 m²/g e volume total de poros de
5,905x10-5 cm³/g.
2.1.6.2 Nylon
As fibras de nylon, assim como as fibras de polipropileno, são classificadas como um
polímero termoplástico e são definidas como fibras poliamidas, estas são formadas a
partir da reação de policondensação (CORTEZ, 1999). Estas fibras apresentam um
módulo de elasticidade de 4,76 GPa e uma massa específica de 1,14 g/cm³. As
fibras de nylon utilizadas neste trabalho são constituídas de nylon 6.6 e são
compostas por vários filamentos, estas possuem comprimento de 13 mm e diâmetro
de 18 µm, sendo a seção destas fibras na forma trilobal, conforme especificações do
fabricante. Além do mais, de acordo com o verificado pelo ensaio de adsorção
multimolecular (BET) e do volume total de poros (VTP), realizado com auxílio do
A B
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equipamento Quantachrome Nova Station A, as fibras de nylon possuem área
superficial de 0,116 m²/g e volume total de poros de 3,034x10-4 cm³/g.
2.1.7 Argamassas de revestimento
Para a realização dos ensaios laboratoriais, foram produzidas sete argamassas de
revestimento conforme a ABNT NBR 7200:1998, sendo uma de referência,
codificada como AF0 e as demais com incorporação de diferentes teores de fibras
de polipropileno e nylon. O traço adotado para todas as argamassas foi de 1:0,5:5
(cimento:cal:areia), já o teor de incorporação de fibras de polipropileno e nylon nas
argamassas produzidas foi de 500, 900 e 1300 g/m³, as fibras de polipropileno e
nylon possuem um comprimento de 12 mm e 13 mm respectivamente. O traço
adotado, os comprimentos e os teores de incorporação de fibras sintéticas nas
argamassas produzidas foram definidos tomando-se como referência os trabalhos já
realizados neste âmbito, como os trabalhos desenvolvidos por Cortez (1999),
Oliveira (2001), Silva (2006), Centofante e Dagostini (2014) e Tiscoski (2016). A
Tabela 01 apresenta a codificação dos traços das argamassas produzidas, com as
informações acerca do tipo de fibra sintética adicionada, comprimento e o teor.
Tabela 01 – Caracterização das argamassas produzidas.
Codificação Traço
(Cimento:Cal:Areia)
Incorporação de fibras sintéticas
Fibra Comprimento
(mm) Teor (g/m³)
AF0 1:0,5:5 Sem fibras - 0
AFP500 1:0,5:5 Polipropileno 12 500
AFP900 1:0,5:5 Polipropileno 12 900
AFP1300 1:0,5:5 Polipropileno 12 1300
AFN500 1:0,5:5 Nylon 13 500
AFN900 1:0,5:5 Nylon 13 900
AFN1300 1:0,5:5 Nylon 13 1300
Fonte: Do autor, 2017.
De acordo com Silva (2006), os fabricantes de fibras sintéticas e trabalhos científicos
recomendam a incorporação de 500 a 1000 g/m³ de fibras sintéticas nas
argamassas, desta forma os teores de incorporação adotados neste trabalho
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buscam analisar o comportamento das fibras de nylon e polipropileno em teores de
incorporações considerados altos, medianos e baixos.
2.2 METODOLOGIA
O procedimento experimental foi dividido em duas etapas, a primeira consiste na
realização dos ensaios das argamassas no estado fresco, já a segunda etapa refere-
se aos ensaios das argamassas no estado endurecido. O esquema apresentado na
Figura 03 ilustra os respectivos ensaios realizados em cada etapa do trabalho.
Figura 03 – Esquematização do procedimento experimental.
Fonte: Do autor, 2017.
2.2.1 Argamassas no estado fresco
2.2.1.1 Determinação do índice de consistência
A determinação do índice de consistência foi realizada segundo a ABNT NBR
13276:2016. Através deste ensaio é possível a determinação da relação
água/aglomerante a ser empregada na argamassa. A relação água/aglomerante foi
utilizada, pois as argamassas estudadas tratam-se de argamassas mistas, ou seja,
compostas por cimento, cal e areia. A realização deste ensaio consiste na aplicação
de golpes na argamassa sobre a mesa de consistência (flow table), através da
queda e subida da mesa. Após a aplicação dos golpes, são realizadas as medições
do espalhamento do molde tronco-cônico inicial. O índice de consistência,
corresponde a uma média de três medidas de diâmetro do espalhamento da
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argamassa. Na realização deste estudo, primeiramente, verificou-se para o traço de
referência, ou seja, sem fibras, posteriormente para os traços com variados teores
de incorporação de fibras de polipropileno e nylon. A quantidade de água utilizada
em cada mistura foi estabelecida de acordo com a ABNT NBR 16541:2016, onde a
consistência ideal indicada é de 260 ± 5 mm.
Figura 04 – Ensaio para determinação do índice de consistência.
Fonte: Do autor, 2017.
Visando uma melhor análise comparativa entre as argamassas produzidas, optou-se
pela manutenção da quantidade de água em cada uma das misturas, bem como da
consistência. Para tal, nas argamassas com incorporação de fibras sintéticas,
quando necessário, utilizou-se um aditivo plastificante para que a consistência das
argamassas atendesse à indicação normativa. Ressalta-se que a dosagem de
aditivo utilizada não seguiu as recomendações do fabricante, pois a quantidade
adicionada, para as argamassas que necessitaram de tal, ficou abaixo da dosagem
indicada, pelo fato das argamassas produzidas possuírem a incorporação de fibras
sintéticas. Desta forma, a determinação da quantidade de aditivo em cada tipo de
argamassa produzida foi feita de forma exploratória, ou seja, foram realizados testes
com várias dosagens de aditivo até que se chegasse à consistência adequada.
2.2.2 Argamassas no estado endurecido
2.2.2.1 Microscopia eletrônica de varredura (MEV)
O objetivo deste ensaio foi identificar e fazer uma análise dos compostos e produtos
gerados nas argamassas com a incorporação de fibras de polipropileno e nylon. A
realização deste ensaio foi efetuada com o auxílio do microscópio eletrônico de
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varredura ZEISS, modelo MA10. As amostras para a realização deste ensaio foram
retiradas de corpos de prova produzidos especificamente para este, sendo
posteriormente cortadas com o auxílio de um equipamento de precisão (ISOMET
1000), após o corte de precisão permaneceram em estufa a 80ºC, até constância de
massa. A análise do MEV foi feita com as amostras observadas em ambiente de
vácuo variável, sendo este ensaio realizado no laboratório de cerâmica técnica do
IDT/UNESC.
2.2.2.2 Determinação da resistência à tração na flexão e à compressão
As argamassas produzidas para a determinação dos índices de consistência foram
utilizadas na moldagem dos corpos de prova para realização dos ensaios de
resistência à tração na flexão e à compressão, segundo a ABNT NBR 13279:2005.
Conforme a norma, deve-se produzir 3 corpos de prova prismáticos com 4x4x16 cm,
para cada tipo de argamassa produzida e para cada idade. Neste trabalho, foi
adotada a idade de 28 dias para análise, sendo assim passados os 28 dias, foi
realizado o rompimento, verificando-se os resultados obtidos e analisando-os de
modo analítico e comparativo. Para a realização do ensaio de tração na flexão,
utilizou-se uma prensa hidráulica da marca EMIC DL10000, já para o ensaio de
compressão axial utilizou-se uma prensa hidráulica da marca EMIC PC200CS.
2.2.2.3 Determinação do coeficiente e da absorção de água por capilaridade
Com intuito de avaliar a absorção de água das argamassas produzidas, foi realizado
o ensaio de determinação da absorção de água por capilaridade e do coeficiente de
capilaridade, segundo a ABNT NBR 15259:2005. De acordo com a norma, deve-se
produzir 3 corpos de prova prismáticos com 4x4x16 cm, para cada tipo de
argamassa produzida e para cada idade. Assim como em outros ensaios realizados
neste trabalho, optou-se pela idade de 28 dias para análise, sendo assim passados
os 28 dias, foi realizado o ensaio. Para a realização do ensaio primeiramente
determinou-se a massa inicial (Mo) em gramas, para cada corpo de prova, os
mesmos foram posicionados com a face quadrada voltada para baixo em um
recipiente contendo água, o nível de água foi mantido constante em (5 ± 1) mm
acima da face em contato com a água durante a realização do ensaio. Após 10 e 90
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minutos, determinou-se a massa de cada corpo de prova, M10 e M90,
respectivamente. Por fim, com os valores de massa obtidos é possível avaliar o
comportamento das argamassas produzidas quanto à absorção de água por
capilaridade, bem como determinar o coeficiente de capilaridade de cada uma delas.
2.2.2.4 Determinação do módulo de elasticidade
As argamassas de revestimento produzidas, de referência e com variados teores de
incorporação de fibras sintéticas, foram avaliadas quanto ao seu módulo de
elasticidade. O módulo de elasticidade foi avaliado de duas formas: dinâmica e
estática. Desta forma, é possível avaliar comparativamente as argamassas de
revestimento produzidas quanto a este critério.
2.2.2.4.1 Determinação do módulo de elasticidade dinâmico
O módulo de elasticidade dinâmico foi avaliado através da realização do ensaio
prescrito pela ABNT NBR 15630:2008. Este módulo de elasticidade foi avaliado por
meio de propagação de ondas ultrassônicas. Conforme a norma, foram produzidos 3
corpos de prova prismáticos com 4x4x16 cm, para cada tipo de argamassa a ser
analisada. A idade de ensaio adotada foi de 28 dias, assim sendo passados os 28
dias foi realizado o ensaio. O ensaio foi realizado por meio da utilização de um
transdutor de ondas de cisalhamento de 250 kHz.
2.2.2.4.2 Determinação do módulo estático de elasticidade à compressão
O módulo estático de elasticidade à compressão, foi avaliado através da realização
do ensaio prescrito pela ABNT NBR 8522:2008 porém o ensaio realizado foi
adaptado para as argamassas, adaptações estas relativas aos ciclos de carga e
descarga. Foram produzidos 3 corpos de prova cilíndricos com 5 cm de diâmetro e
10 cm de comprimento, para cada tipo de argamassa produzida. A idade de ensaio
adotada foi de 28 dias, assim sendo passados os 28 dias foi realizado o ensaio. O
equipamento utilizado para a realização deste ensaio foi uma prensa hidráulica da
marca EMIC PC200CS, juntamente com um extensômetro elétrico.
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3 RESULTADOS E DISCUSSÕES
Os resultados obtidos neste trabalho são apresentados e discutidos com intuito de
analisar a influência da incorporação de fibras sintéticas nas argamassas de
revestimento. Os ensaios de compressão axial, tração na flexão, absorção de água
por capilaridade e módulo de elasticidade foram analisados por meio do método de
análise de variância (ANOVA) e pelo teste de comparação de médias (Teste de
Tukey). Já, outros possíveis resultados, foram interpretados de forma comparativa
ou qualitativa.
3.1 DETERMINAÇÃO DO ÍNDICE DE CONSISTÊNCIA
Através da realização do ensaio, determinação do índice de consistência, foi
encontrada uma relação de água/aglomerante adequada ao traço escolhido como
referência. O percentual de aditivo inserido nas misturas, que necessitaram de tal, é
referente à massa de cimento adotada. Após a realização do ensaio foi definida a
relação de água/aglomerante para cada amostra. A Tabela 02 apresenta os
resultados obtidos após a realização deste ensaio.
Tabela 02 – Determinação do índice de consistência e da relação água/aglomerante.
Argamassa Relação
água/aglomerante Consistência (mm) Aditivo
AF0 0,67 262,32 -
AFP500 0,67 261,60 0,12%
AFP900 0,67 262,80 0,21%
AFP1300 0,67 262,00 0,28%
AFN500 0,67 262,00 0,00 %
AFN900 0,67 261,60 0,00%
AFN1300 0,67 260,00 0,00%
Fonte: Do autor, 2017.
De acordo com os valores obtidos, a relação água/aglomerante que atende às
condições normativas para o traço escolhido é de 0,67. Observou-se que, com o
aumento do teor de incorporação das fibras de nylon e polipropileno ocorre uma
redução da consistência das argamassas produzidas. No entanto, as fibras de
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polipropileno apresentaram uma maior redução, desta forma necessitaram da adição
do aditivo plastificante para manutenção da consistência. As fibras de nylon,
apresentaram uma redução menor e dentro da tolerância especificada em norma,
assim sendo, não foi necessária a adição de aditivo plastificante. Conforme Silva
(2006), a dificuldade de dispersão das fibras de polipropileno acaba provocando
falhas na mistura, caracterizadas pelo agrupamento das fibras em novelos. De
acordo com a microscopia eletrônica de varredura (MEV) – explorado no item 3.2, é
possível verificar este comportamento das fibras de polipropileno, da mesma forma
que é possível verificar uma melhor dispersão das fibras de nylon na mistura.
Segundo Centofante e Dagostini (2014), a dificuldade de dispersão das fibras de
polipropileno e a formação dos novelos aprisiona parte da água da mistura e
explicaria a diminuição da consistência das argamassas com incorporação deste tipo
de fibra, diferentemente do que ocorre em argamassas com incorporação de fibras
de nylon, que apresentam menor diminuição da consistência.
3.2 MICROSCOPIA ELETRÔNICA DE VARREDURA (MEV)
A Figura 05 apresenta as imagens obtidas através do ensaio de microscopia
eletrônica de varredura (MEV), das amostras da série AFP (argamassas com
incorporação de fibras de polipropileno) e da série AFN (argamassas com
incorporação de fibras nylon). Os aumentos realizados foram de 60 e 200 vezes. Na
análise das imagens da microscopia eletrônica de varredura (MEV), observa-se que
as amostras da série AFP (a) e (b) apresentam uma maior quantidade de poros do
que as amostras da série AFN (a) e (b). Na amostra AFP (b) é possível observar
alguns poros maiores com relação aos demais existentes, entretanto, estes poros
são resultantes do arrancamento da fibra de polipropileno no momento da
preparação da amostra. Este fato não foi visualizado com tanta frequência nas
argamassas com incorporação das fibras de nylon, o que demonstra a maior
capacidade de aderência das fibras de nylon. Ao se comparar as duas amostras,
AFP e AFN, é possível observar que as fibras de nylon apresentam uma melhor
dispersão na pasta de argamassa do que as fibras de polipropileno, conforme
ilustram as amostras AFP (a) e AFN (b). Em AFP (a), inclusive, é possível observar a
formação de acúmulos de fibras de polipropileno, comumente chamados de novelos.
Nas amostras AFP (b) e AFN (b) pode-se observar que as fibras de nylon
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apresentam um maior ajuste nos agregados constituintes da argamassa de
revestimento ou da pasta, em comparação às fibras de polipropileno, tal fator
proporciona uma melhor aderência entre a fibra e a pasta, e possibilita assim, uma
diminuição do número de poros. Possivelmente, isto ocorre devido à forma da seção
da fibra de nylon adotada, forma esta trilobal, que proporciona um maior ajuste das
fibras com a pasta, conforme ilustram as imagens.
Figura 05 – MEV das amostras das séries AFP e AFN.
Fonte: Do autor, 2017.
3.3 DETERMINAÇÃO DA RESISTÊNCIA À TRAÇÃO NA FLEXÃO
Aos 28 dias os corpos de prova produzidos foram rompidos por meio da tração na
flexão, de acordo com a ABNT NBR 13279:2005. A Figura 06 apresenta os valores
encontrados para as argamassas de revestimento produzidas. Nesta, observa-se
através dos resultados médios, que por um lado o aumento do teor de incorporação
das fibras de nylon proporcionou um ganho no valor da resistência à tração na
Fibra de polipropileno
Fibra de nylon
AFP (a) AFN (a) Porosidade
Fibra de nylon Fibra de polipropileno
Aderência fibra/pasta
Poro resultante do arrancamento de fibra
AFP (b) AFN (b)
Novelo de fibras
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flexão, já por outro o aumento do teor de incorporação das fibras de polipropileno
proporcionou uma perda em tal.
Figura 06 – Resultados da ruptura à tração na flexão.
Fonte: Do autor, 2017.
Entretanto, a análise estatística demonstrou que não há variância significativa entre
os valores de resistência à tração na flexão para as argamassas com incorporação
de fibras de polipropileno, com relação à argamassa de referência. No entanto, as
argamassas com incorporação de fibras de nylon apresentaram variância nos
resultados obtidos, em comparação com a argamassa de referência. Segundo a
análise, a amostra AFN1300 foi a que apresentou o resultado mais significativo, com
valor aproximadamente 49% maior que o resultado da amostra de referência (AF0),
este valor foi seguido pela amostra AFN900 com um valor aproximado 42% maior e
pela amostra AFN500 com um valor aproximado 32% maior. Acredita-se que essa
variação nos resultados de resistência à tração na flexão está diretamente ligada às
características e às propriedades físicas das fibras utilizadas. As argamassas com
incorporação de fibras de nylon apresentaram uma porosidade inferior com relação
às com incorporação de fibras de polipropileno, conforme visualizado na microscopia
eletrônica de varredura (MEV) – explorado no item 3.2. Um provável motivo desse
menor número de poros deve-se à forma da seção das fibras de nylon, seção
trilobal, estas conseguiram um melhor ajuste com os agregados constituintes das
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argamassas produzidas, diferentemente das argamassas com incorporação de fibras
de polipropileno, fibras estas com seção circular. Além do mais, conforme verificado
no ensaio de adsorção multimolecular (BET) – explorado no item 2.1.6, as fibras de
nylon apresentaram maior área superficial que as fibras de polipropileno e
consequentemente, podem se adequar melhor aos vazios. A porosidade tem grande
importância no comportamento mecânico das argamassas. De acordo com Silva
(2006), a porosidade existente nos sólidos afeta a sua resistência mecânica, pois
nos vazios existentes há uma grande concentração de tensões quando o corpo está
sob carga, tornando assim a porosidade um fator que limita a resistência. Outro fator
importante é o módulo de elasticidade das fibras utilizadas, o módulo da fibra de
nylon é maior que o da fibra de polipropileno. Silva (2006) cita que “quanto maior o
módulo de elasticidade da fibra maior será o esforço que o elemento suporta sob
carga”, o que demonstram os resultados obtidos. Em comparação aos estudos
realizados por Tiscoski (2016), Oliveira (2001) e Silva (2006) as argamassas com
incorporação de fibras de polipropileno, seguiram a mesma tendência dos resultados
obtidos pelos autores, apesar da utilização de teores de incorporação diferenciados.
Já as argamassas com incorporação de fibras de nylon, seguiram a tendência do
comportamento obtido por Cortez (1999), conforme o autor há um aumento da
resistência à tração na flexão à medida que aumenta o teor de incorporação de
fibras de nylon.
3.4 DETERMINAÇÃO DA RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO AXIAL
Para a realização deste ensaio, foram utilizadas as metades dos corpos de prova
resultantes do ensaio de tração na flexão, conforme descreve a ABNT NBR
13279:2005. A Figura 07 demonstra os resultados obtidos através deste ensaio.
Nesta, verifica-se conforme os resultados médios obtidos, que a incorporação de
fibras de nylon proporcionou um aumento na resistência à compressão axial e a
incorporação de fibras de polipropileno proporcionou uma diminuição deste valor.
Porém, observa-se que o aumento do teor de incorporação das fibras não
representa um aumento ou diminuição dos valores de resistência à compressão
axial. De acordo com a análise estatística realizada, não há variância significativa
entre os resultados obtidos pelas argamassas com incorporação de fibras de
polipropileno entre si e as argamassas com incorporação de fibras de nylon entre si.
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Figura 07 – Resultados da ruptura à compressão axial.
Fonte: Do autor, 2017.
No entanto, ainda de acordo com a análise estatística, as argamassas com
incorporação de ambas as fibras apresentaram variância significativa com relação
ao resultado obtido pela argamassa de referência (AF0). As amostras AFN500 e
AFP1300 foram as que apresentaram os resultados mais significativos, a primeira
com o valor de resistência à compressão axial aproximadamente 40% maior que o
resultado da amostra de referência (AF0). Já, a segunda, AFP1300, com o valor de
resistência à compressão axial aproximadamente 31% menor que o resultado da
amostra de referência (AF0). Assim como nos resultados obtidos no ensaio de
resistência à tração na flexão, também se acredita que os valores obtidos no ensaio
de resistência à compressão axial estão diretamente ligados às características e às
propriedades físicas das fibras utilizadas. Em comparação com os resultados obtidos
pelas argamassas com incorporação de fibras de polipropileno deste trabalho, com
os de Tiscoski (2016), Oliveira (2001) e Silva (2006), observa-se que estes são
similares aos obtidos pelos autores, ou seja, ocorre uma diminuição da resistência à
compressão axial com a incorporação. Os resultados obtidos pelas argamassas com
incorporação de fibras de nylon seguem a tendência dos obtidos por Cortez (1999),
ou seja, ocorre um aumento da resistência à compressão axial com a incorporação
de fibras de nylon. Conforme Oliveira (2001), a diminuição da resistência à
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compressão axial das argamassas com incorporação de fibras de polipropileno
ocorre devido ao aumento de vazios provocados pelas fibras. Mas, isto não ocorre
para as fibras de nylon, muito possivelmente devido a sua seção trilobal e sua área
superficial maior, que consegue preencher melhor esses vazios existentes e assim,
proporcionam um aumento na resistência à compressão axial, conforme abordado
no item anterior.
3.5 DETERMINAÇÃO DA ABSORÇÃO DE ÁGUA POR CAPILARIDADE E DO COEFICIENTE DE CAPILARIDADE
Conforme a norma ABNT NBR 15259:2005, a absorção de água por capilaridade
deve ser avaliada em dois tempos distintos, aos 10 e 90 minutos. A Figura 08
demonstra os resultados obtidos através deste ensaio.
Figura 08 – Resultados de absorção de água por capilaridade.
Fonte: Do autor, 2017.
Nota-se na Figura 08, que as argamassas com incorporações de fibras de
polipropileno apresentaram, em geral, maior valor médio de absorção de água por
capilaridade em relação às argamassas com incorporações de fibra de nylon, isto
aos 10 e aos 90 minutos de ensaio. De acordo com a análise estatística, a amostra
AFN1300 foi a que apresentou o desempenho mais satisfatório com relação à
amostra de referência (AF0), com aproximadamente 95% menor absorção de água
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por capilaridade aos 10 minutos e aproximadamente 97% menor aos 90 minutos. Já
a amostra AFP500, apresentou o desempenho menos satisfatório com relação à
amostra de referência (AF0), com aproximadamente 33% maior absorção de água
por capilaridade aos 10 minutos e aproximadamente 23% maior aos 90 minutos.
Fica claro que com o aumento da incorporação das fibras sintéticas nas
argamassas, ocorre uma diminuição da absorção de água por capilaridade das
mesmas. Conforme Cortez (1999), a absorção de água está diretamente relacionada
à quantidade, forma e distribuição dos poros capilares, condutos necessários à
entrada de água na argamassa, assim sendo quanto mais severas estas condições,
maior poderá ser a absorção das argamassas. De acordo com Centofante e
Dagostini (2014), as fibras de polipropileno são eficazes na diminuição da
porosidade das argamassas, fato que explica a diminuição da absorção de água à
medida em que se aumenta o teor de incorporação destas. Entretanto, as
argamassas com incorporação de fibras de nylon apresentaram maior eficiência na
diminuição da absorção de água por capilaridade, mesmo em menores teores de
incorporação, conforme ilustram os resultados obtidos. Tal fato, pode ser explicado
pela melhor dispersão das fibras de nylon em comparação às de polipropileno nas
argamassas, muito provavelmente devido a sua seção trilobal, conforme pode ser
visualizado na microscopia eletrônica de varredura (MEV) – explorado no item 3.2.
Além disso, a melhor dispersão também pode ser explicada devido a maior área
superficial das fibras de nylon em comparação às fibras de polipropileno, de acordo
com o verificado pelo ensaio de adsorção multimolecular (BET) – explorado no item
2.1.6. Os resultados obtidos por Cortez (1999), em comparação aos obtidos neste
ensaio, apresentaram algumas diferenças. O comportamento das argamassas com
incorporação de fibras de polipropileno seguiram a tendência dos resultados obtidos
pelo autor. Já as argamassas com incorporação de fibras de nylon apresentaram
menores valores de absorção de água por capilaridade do que o obtido pelo autor.
Entretanto, o método de ensaio e a norma utilizada são diferentes, além das
características físicas das fibras de nylon e dos teores de incorporação adotados, o
que poderia explicar a diferença de resultados. Ainda, através dos valores de
massas encontrados para os 10 minutos e 90 minutos de ensaio, foi possível a
determinação do coeficiente de capilaridade médio das argamassas produzidas. Os
valores obtidos estão descritos na Tabela 03. Conforme a análise estatística, as
argamassas com incorporação de fibras de polipropileno (AFP500, AFP900 e
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AFP1300) não apresentaram variância significativa com relação à argamassa de
referência (AF0), já as amostras com incorporação de fibra de nylon, apresentaram
variância com relação à argamassa de referência (AF0). Sendo que a amostra
AFN1300 apresentou um valor aproximado 97% menor que a amostra AF0, a
amostra AFN900 valor aproximado 89% menor e a amostra AFN500 valor
aproximado 88% menor, ou seja, comprova a significância dos resultados médios
obtidos.
Tabela 03 – Valores de coeficiente de capilaridade.
Argamassa Coeficiente de capilaridade
(g/dm².min1/2)
AF0 7,80
AFP500 9,40
AFP900 7,35
AFP1300 7,14
AFN500 0,93
AFN900 0,83
AFN1300 0,20
Fonte: Do autor, 2017.
Os valores de coeficiente de capilaridade seguiram a tendência do que foi
constatado por Cortez (1999), onde as argamassas com incorporações de fibras
sintéticas tendem a apresentar o coeficiente de capilaridade menor que a argamassa
de referência.
3.6 DETERMINAÇÃO DO MÓDULO DE ELASTICIDADE
De acordo com os resultados obtidos nos ensaios de módulo de elasticidade
dinâmico e estático (Figura 09), constata-se que os comportamentos destes são
bem parecidos. De modo que, a incorporação de fibras de polipropileno nas
argamassas proporciona uma diminuição no módulo de elasticidade, já a
incorporação de fibras de nylon provoca um aumento do módulo de elasticidade.
Entretanto, a análise estatística demonstrou que para os resultados de módulo de
elasticidade dinâmico não há variância significativa entre as amostras AFN500,
AFN900, AFN1300 e a amostra AFP500 com relação à amostra de referência (AF0).
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Figura 09 – Resultados do módulo de elasticidade dinâmico e estático.
Fonte: Do autor, 2017.
Segundo a análise, a amostra AFP1300 foi a que apresentou o resultado mais
significativo, com valor aproximadamente 14,91% menor que o resultado da amostra
de referência (AF0), este valor foi seguido pela amostra AFP900 com valor
aproximadamente 9,23% menor. A Figura 10 ilustra o comportamento das ondas
geradas pelo pulso do transdutor transversal, para cada série de argamassa
produzida, sendo a série AF0 a de referência, a AFP com incorporação de fibras de
polipropileno e a AFN com incorporação de fibras de nylon.
Figura 10 – Pulso de ondas gerado pelo transdutor transversal.
Fonte: Do autor, 2017.
Primeiro pico
Primeira grande amplitude
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Conforme pode-se observar, o comportamento de ambas é similar, de forma que os
tempos em que ocorrem o primeiro pico e a primeira grande amplitude das ondas
são bem próximos, o que reflete nos valores de módulo de elasticidade dinâmico
obtidos. Para os resultados de módulo de elasticidade estático, a análise estatística
demonstrou que não há variância significativa entre as amostras AFP500, AFP900 e
AFP1300 com relação à amostra de referência (AF0). Segundo a análise, a amostra
AFN900 foi a que apresentou o resultado mais significativo, com valor
aproximadamente 34,05% maior que o resultado da amostra de referência (AF0),
este valor foi seguido pela amostra AFN1300 com valor aproximadamente 30,96%
maior e pela amostra AFN500 com valor aproximadamente 29,84% maior. Ao se
comparar os resultados encontrados entre os módulos de elasticidade dinâmico e
estático, observa-se que existe uma variação entre os valores obtidos em cada
ensaio. De modo que as amostras de referência (AF0) apresentam uma variação de
aproximadamente 24% entre os módulos estáticos e dinâmicos, já as amostras com
incorporação de fibras de polipropileno apresentam uma variação de
aproximadamente 23% e as amostras com incorporação de fibras de nylon a
variação é de aproximadamente 6%. Conforme Mehta e Monteiro (2008), o módulo
de elasticidade dinâmico é geralmente 20 a 40% mais alto que o módulo de
elasticidade estático, as amostras de referência (AF0) e as amostras da série AFP
seguiram esta tendência, no entanto as amostras da série AFN não seguiram.
Porém, de acordo com Neto e Helene (2002) é necessário analisar alguns fatores
que podem influenciar os resultados de ensaios de módulo de elasticidade estático,
assim como para o módulo de elasticidade dinâmico, fatores como: velocidade de
aplicação da carga, dimensão dos corpos de prova, temperatura do ensaio, entre
outros. Os valores obtidos nos ensaios de módulo de elasticidade (dinâmico e
estático) para as argamassas com incorporação de fibras de polipropileno seguiram
a tendência expressada por Cortez (1999) e Silva (2006), onde a incorporação das
fibras de polipropileno resulta em menores valores de módulo de elasticidade, em
comparação à amostra de referência. Entretanto, o comportamento das argamassas
com incorporação de fibras de nylon não seguiu a tendência expressada por Cortez
(1999) em sua pesquisa, onde a incorporação das fibras de nylon nas argamassas
proporcionou uma diminuição do módulo de elasticidade. A incorporação das fibras
de nylon neste trabalho representou um aumento nos valores de módulo de
elasticidade, exceto para o módulo de elasticidade dinâmico, onde a análise
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estatística demonstrou que não há variância significativa dos resultados com relação
à amostra de referência. Entretanto, ressalta-se que as características geométricas
das fibras de nylon utilizadas, as características das argamassas produzidas e os
métodos de ensaios adotados podem explicar essa variação de resultados obtida.
Os resultados de módulo de elasticidade encontrados comprovam o comportamento
observado das argamassas com relação aos esforços mecânicos, onde as
argamassas com maior resistência mecânica apresentam maiores módulos de
elasticidade e consequentemente menor capacidade de absorver deformações, no
caso das argamassas com incorporação de fibras de nylon. Já argamassas com
menor resistência mecânica apresentam menores módulos de elasticidade e
consequentemente maior capacidade de absorver deformações, no caso das
argamassas com incorporação de fibras de polipropileno. O comportamento dos
módulos de elasticidade obtidos pode ser explicado por meio dos valores de
densidades encontrados através da realização do ensaio prescrito pela ABNT NBR
13280:2008, cujo valores são apresentados na Tabela 04.
Tabela 04 – Valores de densidade.
Argamassa Densidade (kg/m³)
AF0 2.036,40
AFP500 1.971,94
AFP900 1.915,73
AFP1300 1.872,14
AFN500 2.014,29
AFN900 2.009,98
AFN1300 2.021,13
Fonte: Do autor, 2017.
Ao se analisar os valores de densidade obtidos, constata-se que aqueles
encontrados para as argamassas com incorporação de fibras de nylon são maiores
que os das argamassas com incorporação de fibras de polipropileno e próximos aos
valores da argamassa de referência. Conforme Silva (2006), argamassas mais
densas tendem a restringir com maior intensidade as deformações que as
argamassas menos densas. Assim sendo, a porosidade reflete no módulo de
elasticidade (estático e dinâmico) das argamassas. Ainda, conforme Silva, em
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argamassas mais densas a velocidade de propagação das ondas geradas pelo
transdutor transversal é maior que em argamassas menos densas, assim sendo
essas argamassas apresentam módulos de elasticidade dinâmicos maiores. Com
base nestas afirmações, o comportamento dos módulos de elasticidade das
argamassas pode ser explicado possivelmente por conta de suas características
físicas, conforme abordado em outros itens deste trabalho, bem como por conta das
características físicas e formas das fibras sintéticas utilizadas.
4 CONCLUSÕES
Este trabalho analisou o comportamento das argamassas de revestimento, com a
incorporação de diferentes teores de fibras de polipropileno e nylon. A necessidade
da melhoria de desempenho das argamassas de revestimento requer a realização
de estudos que busquem verificar a viabilidade da utilização de novos materiais na
composição destas. Materiais estes que venham a contribuir para a melhoria do
desempenho das argamassas de revestimento e no sentido de evitar as
manifestações patológicas.
Por meio da análise comparativa entre os dados obtidos nos ensaios foi possível
verificar que:
• As argamassas com incorporação de fibras de polipropileno e nylon
apresentam uma redução na consistência, sendo a maior redução nas argamassas
com incorporação de fibras de polipropileno.
• Através da análise do ensaio de tração na flexão constata-se que há um
aumento do valor da resistência neste quesito nas argamassas com incorporação de
fibras de nylon. A amostra AFN1300 apresenta os melhores resultados, comparada
à amostra de referência (AF0).
• Os valores encontrados no ensaio de determinação da resistência à
compressão axial demonstram que ocorre um aumento da resistência com a
incorporação de fibras de nylon e uma diminuição da resistência com a incorporação
de fibras de polipropileno. As amostras AFN500 e AFP1300 apresentam os maiores
e menores valores, respectivamente, quando comparadas à argamassa de
referência (AF0).
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• A absorção de água por capilaridade apresenta uma redução com a
incorporação de fibras de polipropileno, no entanto as argamassas com
incorporação de fibras de nylon apresentam uma redução muito maior do que as
com fibra de polipropileno. A amostra AFN1300 apresenta a maior redução de
absorção de água por capilaridade, entre as argamassas com incorporação de fibras
de nylon e entre todas as argamassas produzidas. Já a amostra AFP1300
apresenta a maior redução de absorção de água, entre as argamassas com
incorporação de fibras de polipropileno.
• O módulo de elasticidade é diretamente afetado com a incorporação de fibras
de polipropileno e nylon nas argamassas de revestimento. Através da análise dos
resultados de módulo de elasticidade dinâmico é possível observar que há uma
diminuição no módulo de elasticidade nas argamassas com incorporação de fibras
de polipropileno. A amostra AFP1300 apresenta o menor módulo de elasticidade,
quando comparada à amostra de referência (AF0);
• Já a análise do módulo de elasticidade estático demonstra que há um
aumento do módulo de elasticidade nas argamassas com incorporação de fibras de
nylon. A amostra AFN900 apresenta o maior módulo de elasticidade, quando
comparada à amostra de referência (AF0).
Com base nos resultados encontrados nesta pesquisa, pode-se afirmar que as fibras
sintéticas podem ser utilizadas visando a melhoria do desempenho das argamassas
de revestimento. Contudo, deve-se observar a fibra que será utilizada em cada caso.
Pois as fibras de nylon apresentam um potencial para utilização visando a melhoria
de resistência mecânica e absorção de água, por outro lado as fibras de
polipropileno apresentam um potencial para utilização como um material de reforço
da argamassa, possibilitando assim pequenas “movimentações” e evitando
manifestações patológicas, como fissuras, por exemplo.
Sugestões para trabalhos futuros:
• Analisar o comportamento das argamassas em idades mais avançadas;
• Verificar a viabilidade técnico/econômica da aplicação das argamassas com
incorporação de fibras sintéticas em um canteiro de obras;
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• Verificar a influência da utilização de fibras de polipropileno e nylon com
formas de seção e comprimentos variados;
• Verificar a influência da utilização do aditivo plastificante nos valores de
resistência mecânica das argamassas;
• Incorporar outros tipos de fibras sintéticas ou outros tipos de fibras.
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UNESC- Universidade do Extremo Sul Catarinense – 2017/02
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