Boletim Técnico da Escola Politécnica da USP

Departamento de Engenharia de Construção Civil

ISSN 0103-9830

BT/PCC/472

Rafael Moreno Junior Sílvia Maria de Souza Selmo

São Paulo – 2007

Aderência de argamassas de reparo de estruturas de concreto

Escola Politécnica da Universidade de São Paulo Departamento de Engenharia de Construção Civil Boletim Técnico – Série BT/PCC Diretor: Prof. Dr. Vahan Agopyan Vice-Diretor: Prof. Dr. Ivan Gilberto Sandoval Falleiros Chefe do Departamento: Prof. Dr. Alex Kenya Abiko Suplente do Chefe do Departamento: Prof. Dr. Orestes Marraccini Gonçalves Conselho Editorial Prof. Dr. Alex Abiko Prof. Dr. Francisco Ferreira Cardoso Prof. Dr. João da Rocha Lima Jr. Prof. Dr. Orestes Marraccini Gonçalves Prof. Dr. Paulo Helene Prof. Dr. Cheng Liang Yee Coordenador Técnico Prof. Dr. João Petreche O Boletim Técnico é uma publicação da Escola Politécnica da USP/ Departamento de Engenharia de Construção Civil, fruto de pesquisas realizadas por docentes e pesquisadores desta Universidade. O presente trabalho é parte da dissertação de mestrado apresentada por Rafael Moreno Junior, sob orientação da Profa. Dra. Sílvia Maria de Souza Selmo: “Aderência de Argamassas de Reparo de Estruturas de Concreto”, defendida em 20/12/2002, na EPUSP.

A íntegra da dissertação encontra-se à disposição com o autor e na biblioteca de Engenharia Civil da Escola Politécnica/USP.

FICHA CATALOGRÁFICA

Moreno Junior, Rafael

Aderência de argamassas de reparo de estruturas de concreto / Rafael Moreno Junior, Sílvia Maria de Souza Selmo. -- São Paulo : EPUSP, 2007.

20 p. – (Boletim Técnico da Escola Politécnica da USP, Departa- mento de Engenharia de Construção Civil ; BT/PCC/472)

1. Estruturas de concreto (Recuperação;durabilidade) 2. Arga- massa (Reparação) I. Selmo, Sílvia Maria de Souza II. Universidade de São Paulo. Escola Politécnica. Departamento de Engenharia de Construção Civil III.Título IV. Série ISSN 0103-9830

ADERÊNCIA DE ARGAMASSAS DE REPARO DE ESTRUTURAS DE CONCRETO

Engo Rafael Moreno Junior

Profa Dra Sílvia Maria de Souza Selmo

RESUMO Com vista ao desenvolvimento das atividades de manutenção preventiva e

corretiva das estruturas deterioradas de concreto armado, o presente trabalho apresenta um estudo sobre argamassas de reparo superficial, visando estabelecer as variáveis que influenciam no mecanismo de aderência entre argamassa e substrato. Neste trabalho foi avaliada a influência da adição dos polímeros poli(acetato de vinila-etileno) (EVA) e acrílico (ACR) e de uma cal tipo CH-I, no desempenho quanto à resistência de aderência ao cisalhamento na flexão e à tração direta de uma argamassa com traço 1:3, cimento CPII F 32 e aditivo superplastificante. Em geral, as argamassas não apresentaram melhora significativa com o uso dos polímeros e da cal citados, diante das condições de aplicação e cura utilizadas, salvo determinados teores. No entanto, a argamassa de referência mostrou resultados muito interessantes, com resistência de aderência elevada e propriedades mecânicas e físicas adequadas para o uso como material de reparo. Pôde-se concluir que o tratamento do substrato e a reologia das argamassas, principalmente no que se refere à coesão e à consistência, determinam o desenvolvimento da aderência entre a argamassa de reparo e o substrato de concreto.

ABSTRACT

Looking at the development of the preventive and corrective maintenance activities of damaged reinforced concrete structures, this report presents a research about patch repair, establishing the variables that make influence on the bond mechanism between mortar and substrate. The experimental work assessed the influence of two polymers, the poly(ethylene-vinyl acetate) (EVA) and the acrylic (ACR), and a CH-I hydrated lime, on the development of bond strength in flexural shear and in direct tension of a mortar dosed with a superplasticizer, CPII F 32 cement and a mix proportion cement/sand of 1:3. The repair mortars with polymers or lime admixtures did not present significant improvements in direct tension bond strength and flexural shear bond strength in the application and curing conditions of the experimental program, excluding some specific polymer/cement ratios. However, the reference mortar reached very interesting results, with elevated bond strengths and also adequate physical and mechanical properties for a repair mortar. It may conclude that the substrate treatment and the mortar rheology, mainly concerning cohesion and consistence, determine the growth of adherence between repair mortar and concrete substrate.

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1. INTRODUÇÃO A partir da criação do concreto armado, na França em 1849 por Monier, e do

concreto protendido, pelo francês Eugène Freyssinet em 1920, a aplicação do concreto se estendeu ao desenvolvimento de tecnologias específicas para se atingir grandes alturas, com estruturas reticuladas em concreto armado, e vencer grandes vãos, com longas vigas em concreto protendido. Enfim, houve uma evolução das edificações e obras em geral, e abriu-se uma nova era na Engenharia Civil.

De acordo com Helene (1992), o concreto tem provado ser o material mais adequado à construção de estruturas, superando com larga vantagem outras alternativas viáveis, como madeira, aço ou alvenaria.

Devido às suas propriedades mecânicas, à relativa facilidade de elaboração e ao baixo custo quando comparado a outros materiais, o concreto se tornou um material tradicional, amplamente utilizado para a execução de estruturas e de elevado consumo no mundo todo.

Observando suas propriedades, normalmente considera-se que o concreto dificilmente possa vir a enfrentar qualquer tipo de problema de desempenho. No entanto, como todos materiais estruturais, o concreto sofre a ação de um conjunto de condições ambientais e de serviço, que variam conforme as características do local e de acordo com o seu projeto e utilização. Todas estas variáveis associadas às características intrínsecas do concreto, como resistência mecânica e susceptibilidade aos agentes agressivos, definem suas características construtivas finais e determinam os processos e a velocidade de deterioração das estruturas, e conseqüentemente a sua vida útil.

De acordo com Mehta; Monteiro (1994), admite-se que um material atingiu o fim da sua vida útil quando suas propriedades, sob dadas condições de uso, deterioram a um tal ponto que a continuação da sua utilização passa a ser considerada insegura ou antieconômica.

Para que uma estrutura em concreto não atinja tal situação, é imprescindível o desenvolvimento das atividades de manutenção preventiva e corretiva. Em ambas, o objetivo é prolongar a sua utilização, eliminando os problemas gerados pelos processos de deterioração, de maneira a manter ou recuperar as características da estrutura próximas ao seu nível de desempenho inicial e garantir segurança aos usuários.

Segundo Helene (1992), os problemas patológicos ou defeitos nas estruturas de concreto, salvo raras exceções, apresentam manifestações externas ou danos característicos, como manchas superficiais, fissuras, corrosão das armaduras, ninhos de concretagem, entre outros, a partir dos quais é possível deduzir qual a natureza, a origem e os mecanismos dos fenômenos envolvidos, assim como se pode estimar suas prováveis conseqüências. Além disso, em geral, os problemas patológicos são evolutivos e tendem a se agravar com o passar do tempo, além de acarretarem outros problemas associados ao inicial, sendo as correções mais duráveis, mais efetivas, mais fáceis de executar e muito mais baratas, quanto antes forem realizadas.

Cada situação ou problema de deterioração e sua respectiva atividade de manutenção corretiva possui procedimentos e materiais distintos para a sua solução, havendo tecnologias de recuperação de estruturas em evolução constante. Um caso é a técnica de reparos superficiais, que hoje é muito empregada em circunstâncias que requerem uma correção superficial do concreto e, em geral, têm como objetivo amenizar um processo instalado de corrosão das armaduras. Esta técnica é objeto de estudo deste trabalho, estando descrita no item 2.

De acordo com Schuler; Oliveira; Dal Molin (1994), a crescente preocupação com a qualidade e durabilidade das estruturas de concreto armado é conseqüência do

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péssimo quadro que se verifica nas obras de arte e edificações no mundo todo. Principalmente pelos altos custos de recuperação, questiona-se cada vez mais a durabilidade das técnicas corretivas empregadas.

No caso de reparos superficiais, Cusson; Mailvaganam (1996) apontam que para se obter um reparo durável é essencial que as propriedades do material de reparo e do substrato sejam corretamente combinadas. Isso deve assegurar que o material de reparo possa resistir às tensões resultantes do carregamento e das mudanças de volume da estrutura, em um meio ambiente específico, sem experimentar sinais de deterioração precoce, por fissuras ou destacamento do substrato.

Segundo Wood; King; Leek (1990), a chave para a durabilidade de um reparo estrutural está em se assegurar a contínua transferência de carga e solicitações entre o concreto e o material de reparo, sem a ocorrência de fissuras na interface que causem a perda de aderência e o destacamento da argamassa de reparo.

No mesmo sentido, Abu-Tair et al. (2000) indicam que para se assegurar a interação estrutural completa entre o material de reparo e o substrato de concreto, é necessário ter uma boa aderência entre eles.

Entende-se, desse modo, que a aderência das argamassas de reparo é um requisito determinante do desempenho e da durabilidade de todo e qualquer reparo superficial, sendo ainda mais crítico à proteção subseqüente às armaduras, no caso de recuperação por corrosão do aço.

É, por isso, de fundamental importância para o sucesso do emprego das argamassas de reparo, o conhecimento dos fatores e variáveis que influenciam no seu mecanismo de aderência, pois quanto mais a argamassa de reparo for solidária à estrutura, melhor o desempenho e a eficácia do serviço de manutenção.

No Brasil, Selmo (1989) foi uma das primeiras pesquisadoras a interpretar os fenômenos do mecanismo de aderência, mas para argamassas mistas de cimento e cal, e concluiu ser a relação água/cimento uma variável determinante da resistência de aderência, podendo-se negligenciar a influência da cal nesta propriedade.

Depois, Carasek (1996), questionando essa conclusão, atribuiu que o consumo de cimento seria uma variável mais adequada para se controlar os fenômenos de aderência, o que pode ser considerado mais apropriado no caso de argamassas com elevados teores de ar incorporado, como as que estudou.

No tocante à argamassas com elevado consumo de cimento, poucas informações se dispõem a respeito e nem sequer se tem idéia de como os novos cimentos do mercado, como o CPII F, podem influenciar o desenvolvimento da aderência dessas argamassas. Também a metodologia para avaliação de aderência de argamassas de reparo foi ainda muito pouco discutida no Brasil, enquanto no exterior já se dispõe de algumas normas para este fim, como as da AFNOR 18-851 (1992) e 18-853 (1986).

Assim, o presente trabalho visa contribuir para o entendimento do mecanismo de aderência e gerar dados que possibilitem o desenvolvimento de argamassas preparadas em obra ou industrializadas, que sejam adequadas à execução de reparos superficiais localizados ou de grandes áreas em estruturas de concreto, de forma prática, racionalizada e econômica.

Para tanto, uma série de argamassas cimentícias, duas modificadas por polímeros e uma mista de cimento e cal, adicionadas em teores distintos, foi aplicada a três substratos de concreto com relações água/cimento de 0,50, 0,60 e 0,70, para a avaliação da resistência de aderência. Foi desenvolvido um tratamento para favorecer o mecanismo de aderência entre os dois materiais, sendo esta propriedade avaliada por dois métodos de ensaio distintos e sob condições específicas de aplicação.

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2. REPAROS LOCALIZADOS EM ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO Existem várias tecnologias de reparo de estruturas, cada qual com aplicações

específicas, que variam de acordo com a situação em que a estrutura se encontra e com os mecanismos preponderantes de deterioração. Podem-se relacionar intervenções que visam apenas a proteção de elementos estruturais e seu reparo superficial, reconstituindo a seção transversal do elemento e sua estética, ou reforços estruturais para recomposição da capacidade de carga ou mesmo para sua ampliação.

Uma classificação baseada na proposta da atividade de reparo, descrita por Król; Halicka (1996), define de forma completa e objetiva as diferentes situações enfrentadas. São elas:

1. Reparo: reconstituição dos fragmentos danificados da estrutura quanto o fluxo dos esforços internos não é afetado, e os estados limites último e de utilização são satisfeitos; 2. Reconstituição: renovação de elementos estruturais completamente danificados, que cessaram de desempenhar seu papel estrutural devido à deterioração. A reconstituição retoma ou restitui o estado inicial dos esforços internos e as funções de desempenho e serviço da estrutura; 3. Reforço: adaptação do elemento estrutural para produzir aumento na sua capacidade de carregamento, o que normalmente causa a redistribuição dos esforços internos. Pode ser obtido, por exemplo, com o aumento da seção transversal do elemento, aplicação de armaduras, protensão, entre outros; 4. Reconstrução: geralmente significa a mudança do esquema estrutural com o objetivo de modificar o projeto inicial e assim as funções dos elementos. Está ligado com a redistribuição das forças internas. As argamassas estudadas neste trabalho têm a função de serem aplicadas como

reparos superficiais e não para situações de reforço estrutural, quando, via de regra, são especificados microconcretos ou grautes especiais. Para a maioria dos mecanismos de deterioração os reparos superficiais podem ser aplicados, sendo mais eficientes em circunstâncias em que se pode cessar a ação dos agentes causadores da deterioração. Em geral, se não forem cessados os agentes da degradação, estes reparos apenas podem contribuir na formação de uma barreira temporária entre o agente agressivo e o concreto, melhorando a estanqueidade do sistema.

A técnica de reparo superficial consiste basicamente da aplicação de uma camada de argamassa de reparo de espessura limitada, em geral inferior a 25 mm, de maneira a reconstituir a seção transversal de um elemento estrutural de concreto. Um dos requisitos mais importantes para a aplicação dessa técnica se refere ao controle da espessura total ou profundidade do reparo, que não deve ultrapassar os 50 mm, podendo esta espessura ser limitada a valor ainda menor conforme a formulação da argamassa.

No caso de um reparo superficial que envolva a limpeza das armaduras, é preciso remover o concreto afetado até se identificar a região íntegra e executar a limpeza dessa superfície. Para tanto, deve-se usar equipamentos adequados, tais como martelete hidráulico, ponteiros, entre outros. A limpeza da superfície deve ser feita por jateamento de areia ou escovamento, para que resulte isenta de partículas soltas, pó ou outro material que interfira na aderência da argamassa ao concreto. Em função da profundidade ao redor da barra de aço, aplica-se a argamassa, manualmente ou por projeção mecânica, e em camadas, até recompor a seção do elemento estrutural. O acabamento superficial pode ser dado com uma desempenadeira, conforme as características do material utilizado. O tratamento prévio do substrato e o processo posterior de cura da argamassa também são de fundamental importância.

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Normalmente, antes da aplicação do material de reparo, a superfície recebe água ou um produto como ponte de aderência, que pode ser nata de cimento ou material específico, como mostra a Figura 1, baseada no sistema indicado por Lutz (2000). Sua representação esquemática resume a composição de um sistema de reparo superficial localizado para concreto aparente e apresenta uma metodologia de execução de um reparo em região armada, indicando a utilização de imprimações e de acabamentos que têm o objetivo de proteção das armaduras.

1. Limpeza da armadura2. Imprimação com camada

base epóxi

3. Imprimação com uma pasta cimentíciamodificada por polímero, como alternativa

5. Argamassa de regularização(acabamento fino)

4. Argamassa de reparo(acabamento grosseiro)

6. Cobertura final: pasta cimentíciaimpermeável e/ou pintura

Figura 1 – Representação esquemática das etapas de execução de um reparo

superficial para concreto, baseado no sistema descrito por Lutz (2000).

Em relação ao procedimento de cura, pode-se apontar que sua importância, principalmente para minimizar a retração por secagem do reparo, podendo ser executada com a aspersão de água ou com películas de cura química. O acabamento final do sistema pode ser bastante variado, com a aplicação de uma argamassa para regularização e/ou uma camada de pasta cimentícia resistente à água (Figura 1).

Para garantir a qualidade de um reparo localizado, é fundamental determinar propriedades adequadas que a argamassa de reparo deve possuir. De acordo com o Grupo Español del Hormigon (GEHO) 1989, os fatores que devem ser levados em conta para selecionar uma argamassa de reparo são: grau de deterioração da estrutura, suas causas e evolução; a espessura a ser executada, uma vez limpa a superfície; o local a ser preenchido; as condições de temperatura e umidade do ambiente; as solicitações físico-químicas às quais a estrutura está exposta e, por fim; o tempo disponível para a execução do reparo, que é função das exigências para de resistências solicitadas.

No mesmo sentido, concorda Helene (1992), resumindo que a escolha dos materiais e da técnica de correção a ser empregada depende do diagnóstico do problema, das características da região a ser corrigida e das exigências de funcionamento do elemento de concreto, objeto da correção.

Como se pode verificar, em paralelo à definição das condições da estrutura a ser reparada e das técnicas de execução do serviço, é necessário determinar o tipo de argamassa a ser empregada e, sobretudo, quais são suas propriedades críticas, de forma que as propriedades finais do sistema de reparo possam contribuir para a durabilidade e o desempenho da estrutura em manutenção.

De acordo com Wood; King; Leek (1990), as falhas dos reparos em geral ocorrem na sua fronteira, devido a uma combinação de fissuração, deformações térmicas diferenciais e cargas aplicadas. A resistência de aderência é limitada pelas resistências à tração e ao cisalhamento dos seguintes elementos: concreto básico, concreto abaixo da superfície preparada, superfície preparada, camada interfacial incluindo as pontes de aderência e material de reparo.

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As argamassas de reparo devem apresentar adequada capacidade de deformação, que deve ser compatível com a deformação do substrato ao longo do tempo, pela atuação dos agentes climáticos e mecânicos. Por isso, segundo Cusson; Mailvaganam (1996), é conveniente que, além da resistência de aderência da argamassa ao substrato ser adequada, o material de reparo apresente módulo de elasticidade o mais próximo possível ao do concreto reparado.

Caso se desenvolvam fissuras durante ou após o endurecimento da argamassa, a aderência poderá ficar comprometida. Com a fissuração do reparo, este se torna mais permeável, permitindo a penetração de agentes agressivos e comprometendo o seu desempenho quanto às características de aderência à estrutura e à proteção às armaduras, as quais deixam de estar perfeitamente envolvidas e aderidas ao material de reparo. Em geral, as fissuras por retração se manifestam principalmente na interface entre o reparo e o substrato de concreto.

Logo, a durabilidade dos sistemas de reparo depende, em princípio, da compatibilização adequada entre as propriedades de aderência e de capacidade de deformação da argamassa de reparo, devendo-se considerar as movimentações decorrentes da retração por secagem e da ação do meio no estado fresco, pois a ocorrência de fissuras na interface, provenientes de qualquer natureza, pode comprometer o desempenho do sistema de reparo.

Como existem diversos tipos de argamassas, Cusson; Mailvaganam (1996) propõem três grupos genéricos para classificar as argamassas de reparo para concreto: argamassas de cimento, argamassas de cimento modificadas por polímeros e argamassas de resina. Outras classificações podem ser adotadas, como a do GEHO (1989) e a de Helene (1992), bastante semelhantes e também baseadas na natureza do aglomerante.

Cabe salientar que as combinações dos tipos de aglomerante e de adições poliméricas ou inorgânicas determinam uma razoável gama de propriedades e de possibilidades de formulação das argamassas de reparo. No entanto, não há qualquer literatura que discuta critérios racionais para a dosagem dessas argamassas, principalmente das formuladas a base de cimento Portland, que sempre apresentam a possibilidade de serem dosadas em obra.

3. ADERÊNCIA DAS ARGAMASSAS DE REPARO

Nas argamassas frescas, emprega-se o termo adesão inicial para descrever a sua capacidade de fixação inicial ao substrato ou base de aplicação.

Aderência é um termo genérico usado para descrever tanto a resistência mecânica como a extensão do espalhamento ou contato resultante entre a argamassa endurecida e uma base porosa, no caso, a superfície da estrutura de concreto a ser reparado. Trabalhos antigos ou recentes, como a tese de Carasek (1996), também adotam essa terminologia, com origem em conceitos físicos clássicos adotados inicialmente por Rosello (1976), no que se refere à tecnologia de argamassas.

A aderência é uma propriedade básica e fundamental para qualquer sistema de reparo, seja superficial ou de reforço, executados com argamassas em estruturas de concreto, pois por deficiência desta propriedade o desempenho global do sistema fica comprometido. É responsável pela transferência efetiva das deformações e conseqüentemente dos esforços a que a estrutura estará sujeita ao longo do tempo, bem como pela proteção das armaduras reparadas. Desta forma, são prejudiciais as fissuras de interface ou falhas de aderência, que tornam o sistema mais permeável e possibilitam o ingresso de agentes agressivos ao concreto ou às armaduras.

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Ao se analisar o mecanismo de aderência entre as superfícies das argamassas e dos substratos porosos, neste caso das estruturas de concreto, é importante observar que este mecanismo se desenvolve em duas etapas distintas, consecutivas e intrinsecamente correlacionadas. A primeira, como citada, é a adesão inicial que ocorre no estado fresco, no momento em que a argamassa no estado plástico entra em contato com o substrato poroso. A segunda, que se processa ao longo do intervalo de tempo em que se desenvolvem as reações de hidratação das partículas dos aglomerantes, ou seja, com o endurecimento da argamassa, é definida como aderência propriamente dita.

3.1. Adesão inicial no estado fresco De acordo com Rosello (1976) apud Carasek (1996), a adesão inicial das

argamassas está diretamente relacionada com as características reológicas da pasta aglomerante. Para uma melhor compreensão da influência das características da argamassa na adesão inicial, pode-se reportar parte da teoria das ligações interfaciais.

Segundo Houwink e Salomon (1973) apud Carasek (1996), o trabalho de adesão é a energia de ligação interfacial entre sólidos e líquidos, e varia em função das tensões superficiais e do ângulo de contato formado entre os dois materiais, como mostra a Figura 2. Pode-se observar que uma redução do ângulo de contato entre as superfícies do material sólido e do líquido pode aumentar a adesão entre os dois materiais.

Sucção

γ

γ

γθLíquido

Ar

Sólido

LA

SA

SL

Legenda γLA - tensão superficial líquido/ar, em N/m2; γSL - tensão superficial sólido/líquido, em N/m2;γSA - tensão superficial sólido/ar, em N/m2; θ - ângulo de contato.

Figura 2 - Molhagem de um sólido por um líquido, baseado no modelo apresentado por Houwink & Salomon (1973) apud Carasek (1996).

A sucção representada na Figura 2 é a força que equilibra o sistema, gerada pelo fenômeno da capilaridade. De acordo com Adamson (1990), a capilaridade ocorre em interfaces que são suficientemente móveis para assumir uma forma de equilíbrio. Como lida com configurações de equilíbrio, a capilaridade trata do comportamento macroscópico e estatístico de interfaces, mais do que com detalhes de suas estruturas moleculares. As forças de capilaridade variam em função tanto da reologia da pasta constituinte da argamassa quanto da porosidade do substrato (quantidade e dimensão dos poros), e influem de forma determinante na primeira etapa do desenvolvimento da aderência, ou seja, quando se dá a adesão inicial, na qual a argamassa encontra-se em estado fresco ou plástico.

Quanto menor o valor da tensão superficial da pasta aglomerante e a sua viscosidade, melhor a sua capacidade de molhar o substrato, reduzindo assim o ângulo de contato entre as superfícies, aumentando o contato físico e implementando a adesão e a extensão de aderência do reparo com o concreto. Entretanto, a possibilidade de

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variação da viscosidade das argamassas de reparo é limitada pelas características dos elementos estruturais e peculiaridades dos serviços, além das propriedades requeridas da argamassa. Como exemplos pode-se citar a forma de aplicação e a posição da superfície do substrato, lembrando-se que em geral é requerida imediata adesão e fixação do material fresco ao substrato.

3.2. Aderência no estado endurecido Conforme Rosello (1976) apud Carasek (1996), quando a argamassa no estado

plástico entra em contato com a superfície absorvente, o substrato, parte da água de amassamento, que contém em dissolução ou em estado coloidal os constituintes do aglomerante, penetra pelos poros e cavidades do substrato. No interior destes, ocorrem fenômenos de precipitação, seja dos géis de silicato do cimento, seja do hidróxido de cálcio e, transcorrido algum tempo, esses precipitados intracapilares exercem ação de ancoragem da argamassa à base.

Analisando os fenômenos físico-químicos envolvidos na adesão de superfícies, pode-se associar a ligação de uma interface formada por superfícies de materiais distintos às forças intermoleculares que surgem nessa região. Segundo Galembeck (1985), são elas: forças de London, de Van der Walls, eletrostáticas, estéricas, coordenativas, covalentes, de capilaridade, de oclusão e derivadas de reação ácido-base.

Cada uma delas possui características específicas, como o grau de aproximação entre as moléculas e a configuração eletrônica das duas superfícies, e envolvem elementos físico-químicos definidos, como as forças de London, que ocorrem devido às interações de dipolos induzidos.

Quanto ao desenvolvimento da aderência no estado endurecido, e para estabelecer uma relação entre as forças intermoleculares e provenientes do embricamento mecânico promovido pelos cristais hidratados do cimento, Kampf (1963) apud Carasek (1996), admite a existência de uma parcela de aderência que, embora pequena, possivelmente inferior a 10 % do total, é oriunda de ligações polares covalentes entre os átomos do cimento e do substrato. Esta informação foi obtida através de uma série de experimentos em que foram unidas duas placas de vidro através de uma camada de argamassa, de modo a simular a preparação de corpos-de-prova de alvenaria para o ensaio de resistência de aderência à tração direta. Sendo a superfície do vidro extremamente lisa, o efeito de travamento mecânico torna-se desprezível, podendo-se avaliar a parcela de aderência polar covalente. Independente do tipo de argamassa de cimento ensaiada, a resistência obtida foi sempre em torno de 0,021 MPa, que representa menos que 10 % das resistências de aderência à tração direta normalmente encontradas com corpos-de-prova com tijolos, ou seja, substratos porosos, com os quais prevalece a aderência mecânica.

Pode-se esperar que esta relação seja ainda menor para argamassas mais resistentes, como é o caso das argamassas de reparo, que atingem resistências de aderência à tração direta da ordem de 0,5 MPa a 3,0 MPa, ou até mais, o que ocorre devido às maiores resistências mecânicas à tração e ao cisalhamento da argamassa, que promovem o desenvolvimento de uma interface também mais resistente.

Conforme Carasek (1996), é praticamente um consenso que a resistência de aderência da argamassa endurecida ao substrato é um efeito essencialmente mecânico, que ocorre basicamente devido à penetração da pasta aglomerante ou da própria argamassa nos poros ou entre as rugosidades da base de aplicação.

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Neste sentido, verifica-se que as forças intermoleculares possuem uma influência desprezível no caso da aderência entre argamassa e concreto, sendo o embricamento mecânico o grande responsável pela ligação promovida entre as duas superfícies.

Desta forma, as características e propriedades tanto do concreto quanto da argamassa de reparo determinam o sucesso de uma intervenção, assim como as variáveis inerentes ao procedimento de aplicação do material de reparo, incluindo-se o tratamento superficial do concreto. Pode-se referir que a aderência é inicialmente determinada pela reologia da argamassa no estado fresco e pela porosidade do substrato, que define a intensidade do fenômeno da capilaridade. Os constituintes da argamassa e sua proporção de dosagem definem a reologia da mistura fresca, enquanto as características dos substratos são determinadas por sua porosidade intrínseca e pela técnica de reparo empregada, incluindo o aumento da rugosidade e a possibilidade de aplicação ou não de um “veículo”, como ponte de ligação entre os dois materiais.

Analisando as tensões envolvidas na interface e na argamassa aderida, conforme Joisel (1981), existe uma relação entre a tensão de cisalhamento existente na interface, ou resistência de aderência ao cisalhamento (τ), e a resistência à tração da argamassa (σt), que indica a eficiência da resistência de aderência entre os dois materiais. De maneira simplificada, os níveis de aderência propostos por Joisel estabelecem que para uma relação τ/σt aproximadamente igual a 1, a aderência é considerada perfeita, até 1/3, aderência média e, por último, próxima a 1/6, considera-se fraca.

4. PROGRAMA EXPERIMENTAL Com o intuito de estudar a aderência e analisar algumas variáveis que podem

influenciar no mecanismo de aderência das argamassas de reparo, o programa experimental avaliou uma série de argamassas dosadas com três adições, duas poliméricas, o poli(acetato de vinila-etileno) (EVA) e o acrílico (ACR), e uma cal do tipo CH-I, introduzidas em teores distintos.

4.1. Argamassas estudadas As argamassas avaliadas no programa experimental foram formuladas com os

seguintes constituintes: cimento Portland CPII F 32, aditivo superplastificante, traço com proporção de 1:3 em massa e areia média. A consistência foi fixada em 240 ± 10 mm e os polímeros foram introduzidos separadamente com teores de 5 %, 7,5 % e 10 % e a cal foi adicionada nas proporções de 10 %, 15 % e 20 %, todos em relação à massa de cimento. Assim, com a argamassa referência, sem adição, somam-se 10 argamassas.

4.2. Métodos de ensaio para avaliação da resistência de aderência A resistência de aderência pode ser avaliada através de vários métodos que

introduzem um ou mais esforços solicitantes à interface entre o reparo e o substrato de concreto. Foram selecionados dois métodos de ensaio, segundo a NF P 18-851 (AFNOR) 1992 e a NF P 18-853 (AFNOR) 1986, este último similar à NBR 14084 (ABNT) 1998, respectivamente relativos aos ensaios de resistência de aderência ao cisalhamento na flexão e de resistência de aderência à tração direta. _____________ Nota O polímero EVA, aqui denominado poli(acetato de vinila-etileno), é melhor denominado poli(acetato de vinila) copolimerizado com etileno.

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4.2.1. Resistência de aderência ao cisalhamento na flexão Nesse método de ensaio, a argamassa de reparo é aplicada a um substrato de

concreto prismático que possui uma reentrância em forma trapezoidal, conforme a configuração da Figura 3.

100

100

100

50

180

10

200 50

400

Figura 3 - Configuração do corpo-de-prova e do ensaio de resistência de aderência ao

cisalhamento na flexão, segundo NF P 18-851 (AFNOR) 1992.

Esse ensaio é normalizado pela NF P 18-851 (AFNOR) 1992 e é realizado com a aplicação da carga através de dois cutelos superiores distantes 10 cm, com o corpo-de-prova reconstituído voltado com a argamassa para baixo e apoiado em outros dois cutelos distantes 30 cm. A face reconstituída deve ser posicionada para baixo e a velocidade de aplicação do carregamento foi de 800 kgf/min, como no ensaio de resistência à tração na flexão dos corpos-de-prova de concreto íntegros.

Em uma análise simplificada, pode-se considerar que a região horizontal centralizada da interface entre a superfície do concreto e a argamassa de reparo recebe um esforço de cisalhamento puro gerado pelo carregamento, enquanto que nas duas faces inclinadas da reentrância, os esforços de cisalhamento e de tração são combinados.

Caso o material de reparo tenha uma aderência muito baixa, destacando facilmente do concreto, a resistência da peça não será influenciada e apenas o concreto irá suportar a carga aplicada, rompendo a partir da fibra inferior do concreto, após o desprendimento do material de reparo. No caso da argamassa de reparo possuir uma aderência considerável, o concreto é favorecido e a peça pode suportar maiores intensidades de solicitações. No entanto, como existem dois materiais distintos, com propriedades diferenciadas e sob esforços também diferentes, a argamassa com resistência à tração superior à do concreto pode aumentar a capacidade de suporte ou, caso contrário, reduzi-la, quando comparado com valores obtidos em corpos-de-prova compostos apenas de concreto.

Desta forma, o tipo de ruptura é fundamental para a interpretação dos resultados, e pode ocorrer de cinco formas distintas, com a ruptura apenas do concreto, sem comprometimento do sistema de reparo (Tipo C), com o rompimento do reparo e propagação da fissura para o prisma de concreto, agindo de forma monolítica (Tipo M), com o desprendimento da parte inclinada do reparo e desenvolvimento da fissura para o concreto (Tipos I-1 e I-2) e com o desprendimento do reparo e subseqüente rompimento do concreto (Tipo D), representados na Figura 4.

10

Tipo C Tipo M

Tipo I-1 Tipo I-2

Tipo D

Figura 4 - Tipos de ruptura possíveis. Ensaio NF P 18-851 (AFNOR) 1992.

Normalmente, as profundidades dos reparos superficiais, mesmo que funcionem apenas como uma proteção simples de um elemento de concreto, são superiores a 20 mm. Desta forma, decidiu-se ampliar sua profundidade, de 10 mm para 20 mm.

4.2.2. Resistência de aderência à tração direta O ensaio de resistência de aderência à tração direta consiste da aplicação de uma

carga de tração perpendicular à superfície de contato entre os materiais. A análise dos esforços envolvidos é simples, pois a força aplicada gera uma tensão de tração. Após a ruptura, é fundamental o estudo das condições em que ocorreu, podendo-se estabelecer comparações dos níveis de resistência à tração da argamassa, interface ou substrato, de acordo com a forma de ruptura obtida.

Existem algumas configurações distintas para a realização deste ensaio. O método mais usual é o apresentado na Figura 5, normalizado pela NF P 18-853 (AFNOR) 1986, e que tem por norma similar no Brasil a NBR 14084 (ABNT) 1998.

300

50

100

20

CORTE AA

300

50

300

A

VISTA SUPERIOR

A

Desenho sem escalaUnidades em mm

Pastilha de Aço

Argamassa de Reparo

Substrato de Concreto

Legenda:

Figura 5 - Configuração do ensaio de resistência de aderência à tração direta,

normalizadas pela NF P 18-853 (AFNOR) 1986 e pela NBR 14084 (ABNT) 1998.

A forma de ruptura, mostrada na Figura 6, deve ser levada em consideração e pode ocorrer de maneiras distintas, com a ruptura do substrato, denominada Tipo S, parte no substrato e parte na interface (Tipo SI), parte no substrato e parte na argamassa

11

(Tipo SA), na interface (Tipo I), na argamassa (Tipo A) e parte na interface, parte na argamassa (Tipo IA).

Tipo S Tipo SI Tipo SA Tipo I Tipo A Tipo IA Figura 6 - Representação dos tipos de ruptura possíveis ao ensaio de resistência de

aderência à tração direta.

Caso a ruptura aconteça na interface (Tipo I), o esforço medido pela célula será efetivamente a resistência de aderência, cabendo análises diferentes nos outros casos.

4.3. Aplicação das argamassas de reparo aos substratos de concreto As argamassas de reparo foram aplicadas a três substratos de concreto

convencional distintos, com relações a/c de 0,50, 0,60 e 0,70. No momento da aplicação das argamassas de reparo aos substratos de concreto,

para compor os corpos-de-prova dos ensaios de resistência de aderência, as superfícies de concreto previamente jateadas com areia foram imersas em água por 1 min, promovendo o umedecimento da microestrutura porosa do concreto, funcionando como ponte de aderência. Este procedimento foi adotado com o objetivo de padronizar, em função do tempo, a quantidade de água absorvida pela superfície de concreto.

As argamassas foram adensadas com o uso de um soquete metálico, sendo os números de golpes calculados conforme a NBR 5738 (ABNT) 1994, resultando em 37 golpes por camada para os prismas e 134 golpes nas placas. Foram aplicadas duas camadas de aproximadamente 1,0 cm cada. O acabamento foi executado com uma desempenadeira de aço, sendo coberta com um plástico fino e logo em seguida os corpos-de-prova foram levados à câmara úmida para início do procedimento de cura.

4.4. Procedimento de cura Com o intuito de estabelecer uma condição de cura mais rigorosa para as

argamassas de reparo e verificar o efeito das adições estudadas diante desta situação, a cura adotada foi de apenas 1 dia de câmara úmida, a 95 % UR, seguido de 27 dias de câmara seca a 25 ± 2 oC e 50 ± 3 % UR.

Esta cura pode ser considerada prejudicial para a argamassa durante seu período de endurecimento devido à alteração brusca e precoce das condições de umidade do meio, que tende a retirar água do sistema.

4.5. Caracterização das argamassas de reparo Para estabelecer relações entre os resultados de resistência de aderência e

algumas propriedades mecânicas e físicas das argamassas, estas foram caracterizadas quanto suas resistências à tração na flexão e à compressão, sendo definido também a retração por secagem.

12

5. RESULTADOS E DISCUSSÕES

5.1. Influência das adições no consumo de água e de cimento Para avaliar a influência das adições na trabalhabilidade das argamassas foi

utilizado um processo iterativo para compatibilizar a quantidade de água necessária para a obtenção da consistência de 240 ± 10 mm, gerando os dados da Tabela 1.

Tabela 1 - Influência das adições no consumo de água e de cimento da argamassa de referência.

Adição Teor (%)

Relação água/cimento

Consumo de cimento (kg/m3)

Referência --- 0,395 505 Cal CH-I – 10 10 0,400 495 Cal CH-I – 15 15 0,408 495 Cal CH-I – 20 20 0,416 495 ACR – 5 5 0,325 475 ACR – 7,5 7,5 0,307 470 ACR – 10 10 0,303 460 EVA – 5 5 0,465 485 EVA – 7,5 7,5 0,440 490 EVA – 10 10 0,430 490

Pode-se verificar a redução da quantidade de água de amassamento com o

aumento do teor das adições poliméricas de forma proporcional, no entanto, as argamassas com EVA apresentaram a necessidade de maiores quantidades de água comparadas à referência, ocorrendo o contrário para o outro polímero. No caso da adição de cal CH-I, as relações água/cimento para os três teores ficou praticamente estabilizada e próxima à da argamassa referência.

O consumo de cimento efetivo, a partir da densidade de massa aparente das misturas, variou de forma distinta. Obteve-se um consumo de cimento invariável e um pouco inferior em relação à referência para as misturas com a cal.

O polímero ACR mostrou consumos bastante inferiores e idênticos para cada proporção, entretanto, com relações a/c bastante distintas, podendo-se observar sua maior redução para o acrílico com teor de 10 %, ampliando o efeito do aditivo superplastificante. Ao contrário, o EVA aumentou a relação a/c e, mesmo reduzindo o consumo de cimento, apresentou proporções maiores quando comparado com o ACR.

Mesmo assim, os consumos de cimento de todas argamassas são bastante elevados, implicando possivelmente em resistências também altas, principalmente tendo-se em consideração suas reduzidas relações água/cimento. Além disso, pode-se observar uma grande influência dos polímeros quanto ao consumo de água e de cimento, dando-se destaque aos efeitos mais benéficos produzidos pelo acrílico.

5.2. Influência das adições na retração por secagem da argamassa referência A retração ou expansão dos materiais de reparo é primordial para o sucesso de

um sistema de reparo. Considerando-se principalmente condições críticas de cura, como de 1 dia em câmara úmida seguido de 27 dias em câmara seca, pode-se verificar e estabelecer a influência deste mecanismo na capacidade de aderência das argamassas estudadas, cotejando, em última análise, a ação das diferentes adições em função de seus teores. Em geral, trabalhos relacionados aos polímeros, por exemplo Ohama (1998), identificam suas proporções pela relação polímero/cimento, que nada mais é do

13

que o seu teor. Esta relação não foi usada neste trabalho por haver uma adição não polimérica, o que poderia gerar erros de interpretação. Os resultados de retração por secagem das argamassas de reparo estão dispostos na Figura 7, de maneira separada e sempre tendo-se como base a argamassa referência.

-0,10

-0,08

-0,06

-0,04

-0,02

0,000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28

Idade (dias)

Ret

raçã

o po

r Sec

agem

(%)

Referência Cal CH-I - 10 % Cal CH-I - 15 % Cal CH-I - 20 %

Cal CH-I

-0,10

-0,08

-0,06

-0,04

-0,02

0,000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28

Idade (dias)

Ret

raçã

o po

r Sec

agem

(%)

Referência EVA - 5 % EVA - 7,5 % EVA - 10 %

Polímero Acetato Etileno Vinil

-0,10

-0,08

-0,06

-0,04

-0,02

0,000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28

Idade (dias)

Ret

raçã

o po

r Sec

agem

(%)

Referência ACR - 5 % ACR - 7,5 % ACR - 10 %

Polímero Acrílico

Figura 7 – Influência das adições na retração por secagem da argamassa de

referência com traço e consistência fixos.

As argamassas poliméricas não apresentaram rigidez suficiente para realizar a desmoldagem após 1 dia na câmara úmida, sendo necessário manter os corpos-de-prova mais 24 horas na câmara, até seu endurecimento. Assim, sua medida de referência no ensaio de retração foi de 48 horas.

Pode-se observar que apenas as argamassas com adição de cal CH-I apresentaram retrações similares às de referência, aumentando a retração tanto para a argamassa com o polímero EVA como com ACR.

É importante observar que nas argamassas adicionadas do polímero ACR, a retração se apresentou mais intensa e imediata à saída da câmara úmida, entre 24 e 72 horas, superando muito a retração da argamassa referência, mesmo possuindo relações a/c bastante inferiores, da ordem de 0,303, 0,307 e 0,325, contra 0,395, podendo-se identificar aí ação do próprio polímero, sobre a microestrutura resultante. Efeito similar ocorreu para o EVA, porém, a retração superou a argamassa de referência em idade ligeiramente superior, com 5 dias após o início da secagem.

5.3. Influência das adições nas propriedades mecânicas da argamassa referência Pode-se verificar o aumento da resistência à tração na flexão à medida em que

aumenta o teor das adições poliméricas, obtendo-se valores superiores para as

14

argamassas dosadas com o polímero ACR, atingindo o dobro da resistência da argamassa referência, em média.

Para a adição de CH-I, os valores de resistência à flexão foram superiores à referência, entretanto, independente da proporção de cal, seguem uma mesma ordem de grandeza e alcançam cerca de 50 % mais resistência à tração na flexão, em comparação com a argamassa de referência.

A resistência à compressão das argamassas teve um comportamento bastante aproximado em relação à resistência à tração na flexão para as argamassas formuladas com a cal CH-I, que também apresentou um crescimento de resistência muito uniforme e conforme o aumento do seu teor, atingindo, em média, aproximadamente os mesmos 50 % de ganho de resistência à compressão, e aliás, se equiparou à resistência das argamassas com polímero ACR. Os resultados estão dispostos na Figura 8.

11,7

8,3

5,2

7,2

5,3

10,110,0

7,67,7

7,8

0

2

4

6

8

10

12

14

0,0 2,5 5,0 7,5 10,0 12,5 15,0 17,5 20,0 22,5

Teor da Adição (%)

Res

istê

ncia

à T

raçã

o na

Fle

xão

(MPa

)

ACR Cal CH-I EVA Ref

43,5

38,7

49,5

28,027,8

38,9

42,141,6

20,4

25,5

0

10

20

30

40

50

60

0,0 2,5 5,0 7,5 10,0 12,5 15,0 17,5 20,0 22,5

Teor da Adição (%)

Res

istê

ncia

à C

ompr

essã

o (M

Pa)

ACR Cal CH-I EVA Ref

Figura 8 - Resistência à tração na flexão e à compressão das argamassas de reparo.

A adição tipo ACR apresentou os maiores resultados em relação à argamassa de referência, com um crescimento, em média, da ordem de 60 %, mas variando de forma mais acentuada em função dos teores, observando-se uma resistência menor por parte da proporção de 7,5 % e maior para a de 10 %, cerca de 80 % superior à referência.

Quanto à adição tipo EVA, houve uma queda de resistência em relação à argamassa de referência, principalmente para as duas menores proporções, de 5 % e 7,5 %, alcançando o valor da referência somente com o teor de 10 %.

Desta forma, apenas as adições do polímero ACR e da cal CH-I foram eficientes para assegurar as propriedades mecânicas das argamassas em condições mais críticas de cura, como a usada nesta fase final da pesquisa.

5.4. Influência das adições na resistência de aderência ao cisalhamento na flexão A Figura 9 apresentam os resultados médios obtidos pelas argamassas de reparo

dosadas com as adições, sendo estas aplicadas aos substratos de concreto com relações água/cimento de 0,50, 0,60 e 0,70 kg/kg e resistência à compressão aos 28 dias de 40, 30 e 25 MPa, respectivamente. O fck respectivo é de 35, 25 e 20 MPa, considerando o desvio-padrão de dosagem, sd, igual a 3,0 MPa.

As argamassas dosadas com a cal CH-I apresentaram pouca variação quanto aos valores de carga de ruptura para cada teor da adição, podendo-se observar que seus resultados ficaram bem próximos aos da argamassa referência para todos concretos. Entretanto, a forma de ruptura foi bastante distinta, ocorrendo o tipo I-2, com a ruptura da interface na região inclinada da reentrância e conseqüente propagação da fissura para o concreto a partir da interface em sua região horizontal, para praticamente todos

15

corpos-de-prova. No caso dos polímeros, verificou-se que as capacidades de carga foram, em geral, ampliadas com o aumento da proporção das duas adições, exceto para o ACR aplicado ao concreto de relação a/c 0,70, que apenas superou a argamassa referência com o teor de 10 %.

10,9

12,911,911,1 11,511,4

10,110,3

16,5

11,713,1 13,5

0

4

8

12

16

20

0,0 2,5 5,0 7,5 10,0 12,5 15,0 17,5 20,0 22,5

Teor da Adição (%)

Forç

a de

Ade

rênc

ia a

o C

isal

ham

ento

na

Flex

ão (k

N)

ACR Cal CH-I Concreto com Reentrância Concreto Íntegro EVA Ref

Concreto a/c = 0,5

10,59,6

11,311,0 9,8

9,8 9,4 9,2

14,6

9,8

14,6

11,1

0

4

8

12

16

20

0,0 2,5 5,0 7,5 10,0 12,5 15,0 17,5 20,0 22,5

Teor da Adição (%)

Forç

a de

Ade

rênc

ia a

o C

isal

ham

ento

na

Flex

ão (k

N)

ACR Cal CH-I Concreto com Reentrância Concreto Íntegro EVA Ref

Concreto a/c = 0,6

11,411,8

9,6

12,611,2 10,7

11,2 9,7

13,8

11,8

10,9

15,0

0

4

8

12

16

20

0,0 2,5 5,0 7,5 10,0 12,5 15,0 17,5 20,0 22,5

Teor da Adição (%)

Forç

a de

Ade

rênc

ia a

oC

isal

ham

ento

na

Flex

ão (k

N)

ACR Cal CH-I Concreto com Reentrância Concreto Íntegro EVA Ref

Concreto a/c = 0,7

Figura 9 - Força de aderência ao cisalhamento na flexão média das argamassas com

adições aplicadas ao substrato de relação a/c igual a 0,50, 0,60 e 0,70.

Verificou-se que a resistência na flexão dos corpos-de-prova reconstituídos variou, além do teor da adição, em função do substrato, evoluindo de forma diretamente proporcional com a relação água/cimento do concreto, o que indica uma aderência superior entre as argamassas de reparo e os concretos de menor resistência mecânica. Isto pode ser constatado pelos valores das cargas de ruptura e pelas formas de ruptura que, para o substrato de relação a/c igual a 0,70, apresentaram o maior número de amostras atuando como um monólito, ou seja, com a argamassa rompendo por tração na extremidade inferior da seção com a posterior propagação da fissura para o concreto.

Observou-se que a argamassa referência, mesmo não apresentando valores de ruptura superiores às argamassas com as adições, obteve o tipo de ruptura ideal em todos corpos-de-prova e com todos concretos, possibilitando a maior capacidade de suporte de carga em relação ao concreto de relação a/c igual a 0,70 comparada aos outros dois concretos. Em princípio, isto deveria ocorrer de forma invertida, já que os concretos de relação a/c inferiores possuem resistências à compressão superiores, mas possivelmente, a menor ancoragem na interface desses concretos não viabilizou a melhor resistência global da peça.

Em geral, os corpos-de-prova reparados com as argamassas dosadas com os polímeros atingiram resistências superiores à argamassa de referência, principalmente para os teores de 7,5 % e 10 %, mesmo com o tipo de ruptura I-2, ou seja, com a

16

argamassa soltando na região inclinada da reentrância e rompendo a partir da mudança de direção do reparo com a propagação da fissura para o concreto.

Pode-se considerar que as características de resistência à tração das argamassas poliméricas tenham influenciado, mostradas na Figura 8, ampliando a capacidade de carregamento e rompendo pela menor aderência e maior concentração de tensões na região de ruptura para os tipos I-1 e I-2, levando-se em consideração também a ação da retração retardada que ocorreu nestas argamassas, em relação à de referência, Figura 7.

É importante observar que as resistências obtidas pelas argamassas poliméricas, principalmente com seus maiores teores e, em particular, com o EVA, foram bastante elevadas, crescendo proporcionalmente com o maior teor.

Além disso, contribuíram para um ganho de capacidade de carga em todas situações, apresentando seus melhores desempenhos a partir do concreto mais resistente para o menos resistente, ou seja, de relação a/c 0,50 para o 0,70.

Este comportamento pode ser explicado pelo fato de que, sendo o concreto mais poroso, maior sua capacidade de absorção da pasta de cimento proveniente da argamassa, aumentando a proporção do material de reparo que penetra na microestrutura da superfície do concreto maximizando a aderência entre os materiais.

É importante verificar que a ligação entre os dois materiais também é influenciada pela reologia da pasta, além do tratamento do substrato, que pode favorecer o fluxo de partículas aglomerantes para o interior da microestrutura porosa do substrato de concreto.

Pôde-se verificar um baixo grau de dispersão, observado pelos coeficientes de variação, atingido pelo ensaio de resistência de aderência ao cisalhamento na flexão, com coeficientes de variação muito reduzidos, apresentando na sua grande maioria valores próximos e inferiores a 10 %.

5.5. Influência das adições na resistência de aderência à tração direta Os resultados médios do ensaio de resistência de aderência à tração direta estão

dispostos na Figura 10. Cada argamassa de reparo foi aplicada a uma placa de concreto com cada uma das três relações a/c. Foram produzidos 5 corpos-de-prova de cada argamassa de reparo, entretanto alguns teores apresentaram baixa aderência, havendo a perda de amostras, que soltaram no momento da execução do corte (valores nulos nos gráficos). As argamassas que apresentaram este problema ficaram com o número de amostras reduzido, inferior a cinco.

Na produção dos corpos-de-prova pôde-se observar a aderência extremamente baixa da argamassa com a cal CH-I na proporção de 20 %, que soltou totalmente de todas placas no momento do corte das amostras. Nesse caso, a retração ou a maior coesão no estado fresco das argamassas pode não ter influenciado de forma decisiva, já que as três argamassas com a cal nesse teor de adição apresentaram praticamente o mesmo comportamento.

As argamassas de reparo poliméricas mostraram valores mais homogêneos para as dosadas com o EVA, o que não aconteceu com o ACR, que obteve baixa aderência em praticamente todos os casos e desprendeu com facilidade, principalmente no teor de 7,5 %.

No caso das rupturas identificadas por rompimento da argamassa, ou seja, tipo A, observou-se que o material de reparo sofreu a fratura próxima da interface, mas não nesta, o que pode indicar diferenças de resistências na interface do reparo, talvez provocada pela migração da pasta para as camadas superficiais do substrato de concreto

17

ou por relação água/cimento desuniforme na interface, gerada pela imersão em água de 1 minuto do concreto imediatamente antes da aplicação da argamassa.

Por este raciocínio, apenas as argamassas com 10 % e 15 % de cal se destacaram em termos de interface mais monolítica, pois apresentaram ruptura no substrato.

0,72

1,91

0,870,840,920,94

0,69

0,0 0,0

1,14

0,0

0,4

0,8

1,2

1,6

2,0

0,0 2,5 5,0 7,5 10,0 12,5 15,0 17,5 20,0 22,5

Teor da Adição (%)

Res

istê

ncia

de

Ade

rênc

ia à

Tr

ação

Dire

ta (M

Pa)

ACR Cal CH-I EVA Ref

Concreto a/c = 0,5

0,72

0,961,08

1,14

0,0

0,95

0,0

0,83

0,53

1,22

0,0

0,4

0,8

1,2

1,6

2,0

0,0 2,5 5,0 7,5 10,0 12,5 15,0 17,5 20,0 22,5

Teor da Adição (%)

Res

istê

ncia

de

Ade

rênc

ia à

Tr

ação

Dire

ta (M

Pa)

ACR Cal CH-I EVA Ref

Concreto a/c = 0,6

0,08

1,351,21

0,0 0,0

0,990,97

0,98

0,77

0,95

0,0

0,4

0,8

1,2

1,6

2,0

0,0 2,5 5,0 7,5 10,0 12,5 15,0 17,5 20,0 22,5

Teor da Adição (%)

Res

istê

ncia

de

Ade

rênc

ia à

Traç

ão D

ireta

(MPa

)

ACR Cal CH-I EVA Ref

Concreto a/c = 0,7

Figura 10 - Resistência de aderência à tração direta média das argamassas com

adição aplicadas aos substratos de concreto de relação a/c igual a 0,50, 0,60 e 0,70.

O ensaio de resistência de aderência à tração direta apresentou um elevado grau de dispersão, atingindo coeficientes de variação da ordem de 50 %.

De uma forma geral, o ensaio de resistência de aderência à tração direta indicou que a cal CH-I com proporção de 20 % obteve uma aderência muito baixa, sendo inviável de ser medida por este ensaio, além de identificar as argamassas dosadas com polímero EVA e aquelas dosadas com 10 % e 15 % de cal como as de comportamento mais uniforme, com valores relativamente altos de resistência ao arrancamento.

De novo cabe salientar que a argamassa de referência apresentou também elevado valor de aderência a dois dos três tipos de concreto, considerando-se a natureza dos reparos em questão. Reforça-se esta afirmativa pela análise numérica das resistências à tração ocorridas para o substrato e para esta argamassa. Isto apenas não se verificou para o substrato menos poroso, de relação a/c igual a 0,50, que teve efeito muito superior para a argamassa com 10 % de cal CH-I.

Para as argamassas formadas com o polímero acrílico, os resultados foram bastante dispersos e discrepantes, já que não houve coerência entres as proporções e concretos estudados e este polímero poderia ser aqui reprovado.

O grande grau de dispersão dos resultados e a não homogeneidade ocorrida para os diferentes teores e adições usadas nas argamassas de reparo finais podem ter sido ocasionados pelo procedimento de cura adotado, uma vez que o processo de

18

endurecimento das argamassas cimentícias adicionadas dos polímeros é alterada e a cura, que é fundamental para o sucesso do sistema de reparo, pode ser ainda mais importante.

6. CONCLUSÕES Com o uso das adições, inicialmente pode-se considerar que os polímeros

estudados modificaram de maneira significativa as relações água/cimento para uma consistência fixa, aumentando o valor da relação a/c, no caso do EVA e reduzindo a relação a/c, no caso do ACR. Para a cal CH-I, a relação a/c permaneceu praticamente inalterada. Quando comparadas as relações a/c entre teores de uma mesma adição, quanto maior o teor, menor a diferença na relação a/c para uma mesma adição.

Quanto à retração, foi possível verificar diferenças de comportamento muito extremas, com as argamassas adicionadas da cal apresentando uma retração próxima e similar à referência e aqueles com os polímeros ACR e EVA, apresentando retração mais elevada, com aumento da ordem de 0,02 % a 0,03 %.

Quanto aos resultados de resistência de aderência das argamassas de reparo, diante de circunstâncias críticas impostas de cura, de 1 dia em câmara úmida seguido de 27 dias em câmara seca, verificou-se que as argamassas dosadas com a cal CH-I no teor de 10 % a 15 % apresentaram um desempenho satisfatório e similar à argamassa referência. No entanto, para o teor de 20 % de CH-I, obteve-se os piores resultados e o desprendimento de todos os reparos em placas no ensaio à tração direta, revelando-se um teor excessivo por efeitos que não se conseguiu aqui precisar.

Cabe salientar que o desempenho das argamassas com a adição de cal CH-I, nos teores de 10 % e 15 %, foram satisfatórias, tanto nos testes da resistência de aderência ao cisalhamento na flexão, quanto nos testes de resistência de aderência à tração direta, sendo as únicas argamassas que apresentaram incidência de ruptura dentro do substrato de concreto para 35 % dos 28 corpos-de-prova ensaiados, e que isto não ocorreu para nenhum dos corpos-de-prova de argamassas feitas com adição de EVA ou de ACR.

No caso das argamassas com adição desses polímeros, o seu desempenho só foi satisfatório nos ensaios de resistência de aderência ao cisalhamento na flexão, destacando-se a argamassa com polímero EVA em teor de 10 %, a única que viabilizou a obtenção de resultados de ruptura à flexão semelhantes aos das peças íntegras de concreto.

O comportamento das argamassas com polímero ACR foi similar nessa propriedade, mas apenas mostrando pequena melhoria de capacidade resistente das peças reparadas, em relação à argamassa referência. Também o teor de 10 % mostrou-se ligeiramente superior e assim mais adequado, em dois dos três tipos de substrato testados, sendo que seria aceitável ser dosado a partir de 7,5 %.

Não houve relação evidente entre os resultados de resistência de aderência ao cisalhamento na flexão com o ensaio de resistência à tração na flexão dos corpos-de-prova 4 cm x 4 cm x 16 cm, nos quais as argamassas com ACR indicaram resultados bem superiores a todos os traços, devendo-se ter cuidado na interpretação desse ensaio.

O desempenho das argamassas com os dois polímeros foi sofrível no ensaio de resistência de aderência à tração direta, talvez porque este método seja muito mais indicativo dos efeitos da retração por secagem das argamassas na qualidade da interface formada. Neste ensaio, apenas tiveram desempenho satisfatório, para os três substratos, a argamassa de referência sem nenhuma adição.

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O substrato de concreto com relação a/c de 0,70 foi o mais crítico para o desempenho das argamassas com adições e nenhuma das nove argamassas de reparo testadas apresentou resultados próximos ao da argamassa de referência, sem adições.

De uma forma genérica, pode-se apontar que a argamassa referência proporcionou resultados excelentes, sem a adição e apenas com o uso do superplastificante, principalmente quando analisados os resultados de resistência de aderência ao cisalhamento na flexão, em que os corpos-de-prova romperam, praticamente em sua totalidade, da forma ideal, ou seja, agindo como um monólito. No entanto, a capacidade de carga da peça não foi incrementada, tal como ocorreu para as argamassas com EVA e ACR, destacando-se neste aspecto a argamassa com 10 % de EVA.

Tecendo comentários finais, cabe apontar a grande dispersão para o ensaio de aderência à tração direta primeiramente pelos problemas intrínsecos do próprio ensaio e também possivelmente pelo processo crítico de cura utilizado, que se esperava ser superado pelo efeito das adições, principalmente as poliméricas, o que não ocorreu. Apenas a argamassa de referência e as argamassas com 5 % e 10 % de cal CH-I apresentaram resultados mais satisfatórios quanto a esta propriedade.

A relação água/cimento das argamassas de reparo influenciou cada conjunto de argamassas formadas pelas adições poliméricas, de maneira isolada, mostrando que quanto maior seu valor, menor a resistência de aderência, em seis das nove curvas obtidas. O consumo de cimento também se mostrou uma variável factível de correlação com a aderência, e propiciou cinco curvas coerentes entre as nove analisadas. Todos os resultados de aderência obtidos para a adição de cal mostraram fraca correlação com essas duas variáveis, pois o acréscimo de cal mudou muito pouco essas grandezas (relação a/c e consumo de cimento).

Os benefícios pelo uso tanto do EVA quanto do ACR precisam ser melhor investigados, em pesquisas subseqüentes, sendo possível que o seu uso seja mais recomendado para testar o desempenho de argamassas de reforço estrutural de concreto e não para argamassas de reparo superficial, como foi o enfoque desta pesquisa.

Como fundamental para os reparos superficiais pode-se indicar a molhagem prévia do substrato, com a aplicação de um umedecimento uniforme por rolo ou brocha, mas nunca excessivo. Isto porque, sem o uso de um veículo de transporte para o interior da microestrutura porosa do concreto, argamassas altamente coesas, com pouca exsudação e baixa relação a/c, sempre vão ter a sua ligação com o substrato comprometida. Além disso, deve-se observar que uma superfície saturada também não é a ideal, já que as camadas da argamassa no estado fresco mais próximas à interface são modificadas pela quantidade excessiva de água e o sistema pode apresentar mais dificuldades para as partículas de cimento ingressarem no substrato, pela saturação de sua superfície.

A cura parece ter sido um fator externo muito importante, por afetar os níveis de retração e a qualidade da interface entre as argamassas de reparo e os substratos de concreto, e nem mesmo o uso de adições poliméricas mostrou-se suficiente para superar os efeitos da retração por secagem das argamassas quando acelerada a partir de 24 horas pelas condições mais severas de baixa umidade relativa do ambiente.

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