Influência do uso de aditivo retentor de água à base de éter de celulose nas propriedades das argamassas de assentamento em alvenaria estrutural de blocos de concreto

<jats:p>O objetivo deste trabalho foi estudar a influência do uso de aditivo retentor de água à base de éter de celulose em argamassa de assentamento para alvenaria estrutural de blocos de concreto. Foi empregado um hidroxipropil-metilcelulose (HPMC) em uma argamassa mista de cimento e cal, em diferentes teores (0,00%, 0,03%, 0,06% e 0,09% em relação à massa total de materiais secos) para a avaliação da influência do referido aditivo nas propriedades das argamassas no estado fresco e endurecido. Além disso, foram confeccionados prismas com três blocos e miniprismas, com pedaços serrados de blocos, para avaliação da resistência à compressão, módulo de deformação e tensão de aderência. Os resultados mostraram que existe potencial para se empregarem retentores de água à base de éter de celulose para a confecção de argamassas de assentamento para alvenaria estrutural de blocos de concreto, haja vista que houve aumento da capacidade de retenção de água das argamassas e que o uso do referido produto não exerceu influência na resistência à compressão delas e na resistência à compressão dos prismas. Contudo, a resistência à compressão das juntas de assentamento, o módulo de elasticidade dos prismas e a resistência à aderência na flexão sofreram reduções significativas quando do emprego do éter de celulose.</jats:p>

section_content: As propriedades das juntas de assentamento de uma alvenaria estrutural de blocos de concreto e o desempenho do conjunto (parede de alvenaria) dependem em grande parte das propriedades das argamassas de assentamento, tanto no estado fresco como no estado endurecido (STEIL, 2003; CASALI, 2008; SCHANKOSKI, 2012). 

No momento em que a argamassa é colocada em contato com o bloco, inicia-se um processo de remoção de água e adensamento da junta, que dependem das propriedades do bloco e da argamassa que estão sendo empregados. Essa transferência de água da junta de assentamento para o bloco pode causar maior densificação da junta, diminuindo os vazios e resultando em aumento da resistência à compressão; ou causar dessecação da junta (perda de água excessiva), o que pode acarretar uma matriz com alto teor de vazios e baixa resistência à compressão (CASALI, 2008). Essa questão de densificação ou dessecação está intimamente ligada à porosidade e absorção do bloco, bem como à capacidade de retenção de água da argamassa. 

O emprego de aditivos retentores de água tem sido uma das soluções utilizadas pela indústria de argamassa pré-fabricada para aumentar a capacidade de retenção de água das argamassas de revestimento e de assentamento. Também conhecidos como aditivos promotores de viscosidade, os aditivos retentores de água são em sua maioria à base de éter de celulose, sendo os mais comumente empregados na confecção de argamassas o hidroxipropil-metilcelulose (HPMC) e o hidroxietil-metilcelulose (HEMC) (PAIVA et al., 2006). 

Polímeros à base de éter de celulose são materiais orgânicos derivados da celulose e solúveis em água, que apresentam como propriedade principal a grande capacidade de reter água (PAIVA et al., 2009). 

Além disso, aumentam a coesão e promovem melhoras na trabalhabilidade e no processo de hidratação do cimento (PAIVA et al., 2009; AFRIDI et al., 1995; KNAPEN; GEMERT, 2009). 

No entanto, como efeito secundário, os produtos à base de éter de celulose podem alterar o tempo de início de pega do cimento, reduzir a consistência das argamassas e causar excessiva incorporação de ar nelas (KNAPEN; GEMERT, 2009; JENNI et al., 2005 JENNI et al.,, 2006)). 

Atualmente existem no mercado brasileiro inúmeras argamassas desenvolvidas para a confecção de alvenaria estrutural contendo polímeros à base de éter de celulose. Entretanto, trabalhos como o de Steil (2003), Casali (2008) e Schankoski (2012) mostraram que esses tipos de argamassas podem em alguns casos comprometer o fator de eficiência dos prismas de alvenaria, reduzir o módulo de deformação dos prismas (o que em alguns casos é um fator positivo), alterar o mecanismo de ruptura dos prismas de alvenaria e prejudicar significativamente a tensão de aderência. Existem relatos de edifícios construídos no oeste de Santa Catarina (CASALI, 2008) onde argamassas com esse tipo de polímero causaram fissuras patológicas em diversos andares, em virtude da baixíssima tensão de aderência bloco/junta. 

Nesse contexto, o presente trabalho teve como objetivo principal verificar a influência do emprego de diferentes teores de um aditivo retentor de água à base de éter de celulose nas propriedades das argamassas, tanto no estado fresco como no endurecido, bem como verificar o desempenho delas em prismas e miniprismas de alvenaria, para avaliação de sua capacidade portante (resistência à compressão), módulo de deformação e tensão de aderência na flexão.
section_name: Introdução

section_content: Para a realização do presente trabalho foi proposto um programa experimental, dividido em duas fases:

(a) fase 1: avaliação da influência do aditivo à base de éter de celulose nas propriedades das argamassas: nesta fase do trabalho foram feitos testes em argamassas, incorporando-se diferentes teores de éter de celulose, para verificar a influência deste nas propriedades das argamassas no estado fresco (consistência, teor de ar incorporado e retenção de água), bem como no estado endurecido (resistência à compressão); e (b) fase 2: avaliação do desempenho das argamassas em blocos de concreto: com base nos resultados obtidos na primeira fase do estudo, foram selecionadas algumas das argamassas para avaliação de seu desempenho em conjunto com blocos de concreto para alvenaria estrutural. Para tal foram moldados prismas de alvenaria (prismas de 3 blocos) para avaliação do desempenho à compressão, bem como miniprismas, conforme proposto por Casali (2008), para avaliação da tensão de aderência.
section_name: Programa experimental

section_content: Para a confecção das argamassas foram empregados cimento CPII-F 32 e cal hidratada CH III, juntamente com um agregado miúdo natural de rio, proveniente da região da Grande Florianópolis. Nas Tabelas 1, 2 e 3 são apresentadas respectivamente as caracterizações do cimento, da cal e do agregado miúdo empregados no presente estudo. Figura 1 -Geometria do bloco de concreto empregado na segunda fase do programa experimental (dimensões em milímetros)

Ao término do processo de mistura foram determinados o índice de consistência das argamassas, tomando-se como base as preconizações da NBR 13276 (ABNT, 2005a); o teor de ar incorporado, segundo a NBR 13278 (ABNT, 2005b ); e a retenção de água delas com base na ASTM C91 (AMERICAN. . ., 2003). 

Além dos ensaios de caracterização no estado fresco, foram moldados 3 corpos de prova cilíndricos -5x10 cm (diâmetro x altura) -, para avaliação da resistência à compressão aos 28 dias. Os corpos de prova foram desmoldados com 48 h e curados ao ar até a data de ensaio.
section_name: Materiais empregados

section_content: O objetivo principal dessa fase do trabalho foi avaliar o desempenho das argamassas com aditivo HPMC, ante uma argamassa de referência com bom histórico em trabalhos anteriores, quando sujeitas à compressão em prismas de alvenaria, bem como a tensão de aderência na flexão, empregando-se o procedimento proposto por Casali ( 2008 )ensaio de flexão de quatro pontos em miniprismas. Além disso, foram determinadas as resistências das juntas de assentamento empregando-se o ensaio de cravação pneumática de pinos proposto por Oliveira et al. (2012), para avaliação do efeito do HPMC nas juntas de assentamento. 

Nesta fase do trabalho foram confeccionadas novamente as argamassas que apresentaram bom desempenho na Fase 1 e foram empregados os blocos de concreto descritos anteriormente na Fase 1. A seleção dos blocos foi feita com base no peso deles, na tentativa de minimizar as variações de resistência à compressão e uma possível influência nos resultados de rompimento dos prismas de alvenaria. Todos os blocos selecionados apresentavam pesos entre 13. 300 g e 13. 500 g, evitando-se coletar blocos com defeitos visíveis. 

Foram confeccionados prismas de alvenaria de 3 blocos (3 prismas para cada argamassa -Figura 2a) e miniprismas (6 miniprismas para cada argamassa -Figura 2b). Para a confecção dos miniprismas foram serrados pedaços de blocos e assentados conforme detalhe apresentado na Figura 3, empregando-se uma base suporte (Figura 2b). 

Em paralelo à moldagem dos prismas e miniprismas foram moldados 6 corpos de prova cilíndricos (5 cm x 10 cm) para a determinação da resistência à compressão e do módulo de deformação das argamassas confeccionadas nesta etapa do trabalho. 

Tanto os prismas de 3 blocos (ensaio à compressão) como os miniprismas (ensaio à flexão) foram curados ao ar, em laboratório, por um período de 28 dias, quando então foram submetidos ao carregamento. Vale destacar que os blocos de topo e base dos prismas de 3 blocos foram previamente capeados com pasta de cimento para minimizar eventuais efeitos de concentração de carga. Os miniprismas foram capeados com pasta de gesso dois dias antes do ensaio para melhorar o contato com as bases de apoio. 

Antes da aplicação de carga nos prismas de alvenaria foram feitos ensaios de cravação pneumática de pinos para a estimativa da resistência à compressão das juntas de alvenaria (Figura 4a). Após a leitura das profundidades de cravação obtidas nas juntas superiores e inferiores foram instalados dispositivos de fixação para relógios comparadores analógicos com precisão de milésimo de milímetro (Figura 4b) para a determinação do módulo de deformação dos prismas. 

Tabela 6 -Argamassas produzidas na primeira fase do trabalho

2,0% 0,09%

Nota: 1 -Argamassa de referência (sem emprego de aditivos); 2 -Teor de aditivo desincorporador de ar em relação à massa de cimento; e 3 -Teor de aditivo retentor de água em relação à massa total de materiais secos. Esses teores de HPMC foram definidos em estudos pilotos, em que teores acima de 0,10% deixaram as argamassas com plasticidade elevada, inviabilizando o assentamento de blocos de concreto. Ao término dos ensaios de ruptura foram coletados pequenos pedaços de juntas de alvenaria e de corpos de prova cilíndricos (5 cm x 10 cm) para a determinação da absorção de água por imersão e, por consequência, do índice de vazios dos referidos materiais, seguindo as preconizações da NBR 9778 (ABNT, 2009). Analisando-se os resultados apresentados na referida tabela, pode-se verificar que houve aumento significativo na resistência à compressão das juntas em relação aos resultados obtidos para os corpos de prova, principalmente para as juntas inferiores. Esse aumento pode ter ocorrido devido à perda de água das juntas para os blocos. Como a relação água/cimento (a/c) dessas argamassas é muito elevada, eventuais reduções no conteúdo de água das juntas recém-assentadas, juntamente com as cargas dos blocos posicionados em cima, podem ter causado redução na porosidade das juntas.
section_name: Avaliação do desempenho das argamassas em blocos de concreto (Fase 2)

section_content: Pode-se verificar que os valores obtidos nos ensaios de índice de vazios das juntas foram sempre inferiores aos valores obtidos para os corpos de prova cilíndricos (5x10 cm). No caso das juntas inferiores, esse aumento se tornou mais pronunciado, provavelmente por conta do maior peso aplicado (dois blocos sobre a referida junta). 

Quando do emprego do HPMC, as resistências à compressão das juntas de assentamento foram significativamente inferiores (Tabela 10), se comparadas com os valores obtidos para a junta de assentamento confeccionada com a argamassa de referência. Contudo, dentro das argamassas aditivadas com HPMC e desincorporador (RD-3, RD-6, RD-9), os resultados mostraram não haver diferenças significativas (Tabela 11). Acredita-se que essas diferenças na resistência à compressão das juntas de assentamento confeccionadas com as argamassas de referência e argamassas contendo HPMC tenha ocorrido devido à maior retenção de água das argamassas aditivadas, fazendo com que a redução na relação a/c e a maior compactação das juntas de assentamento tenham sido inferiores às da argamassa de referência. Isso pode ser comprovado analisando-se os resultados de índice de vazios, em que as juntas de assentamento (superior e inferior) apresentaram valores mais elevados para as argamassas com HPMC se comparados aos valores obtidos para a argamassa de referência. 

Figura 5 -Curva de correlação entre profundidade de cravação de pinos e resistência à compressão empregada na estimativa da resistência à compressão das juntas de assentamento Fonte: Oliveira et al. (2012). Na Tabela 12 são apresentados os resultados de módulo de deformação obtidos mediante os ensaios em corpos de prova cilíndricos, juntamente com os módulos de deformação obtidos para os prismas de alvenaria de 3 blocos. Vale ressaltar que tanto para os ensaios realizados com os corpos de prova cilíndricos como para os prismas de alvenaria foram determinados os módulos secantes resultantes da reta que une os pontos cuja tensão corresponde a 5% e 33% da tensão de ruptura, conforme recomendado pela ACI 530/ASCE 5/TMS 402 (AMERICAN. . ., 1996). 

Fazendo-se uma comparação múltipla de médias para fator único (Tabela 13), pode-se verificar que os resultados de módulo de deformação obtidos nos ensaios em corpos de prova cilíndricos não diferem significativamente, com nível de confiabilidade de 95% (F observado < F crítico ). O mesmo não aconteceu com os resultados obtidos para os prismas de alvenaria, em que houve diferenças significativas, com grau de confiabilidade de 95% (F observado > F crítico -Tabela 14). O valor do módulo de deformação dos prismas confeccionados com a argamassa de referência foi significativamente superior aos demais prismas confeccionados com as argamassas contendo HPMC (Tabela 15). De forma semelhante ao que ocorreu com as resistências à compressão das juntas, acredita-se que as argamassas contendo HPMC tenham perdido menos água para os blocos se comparadas à argamassa de referência; com isso, as juntas de assentamento da argamassa de referência apresentaram maior compacidade e, consequentemente, maior resistência à compressão, tornando o prisma de alvenaria menos deformável. Entre as argamassas aditivadas (RD-3, RD-6 e RD-9), os prismas confeccionados com a argamassa com 0,09% de HPMC apresentaram valores de módulo de deformação inferiores significativamente se comparados aos resultados obtidos para as argamassas com 0,03% e 0,06% (Tabela 15). Vale ressaltar que a argamassas RD-9 foi a que apresentou o maior poder de retenção de água entre as argamassas testadas. 

Na Tabela 16 são apresentados os resultados de resistência à compressão e os respectivos fatores de eficiência obtidos para os prismas de alvenaria com as diferentes argamassas empregadas. Os resultados obtidos no presente estudo mostraram que as resistências à compressão dos prismas de alvenaria não apresentaram diferenças significativas (Tabela 17), com grau de confiabilidade de 95% (F observado < F crítico ). 

Já para os resultados de tensão de aderência obtida na flexão dos miniprismas (Tabela 18), o que se percebeu foi que o emprego do HPMC causou redução significativa na referida propriedade (Tabela 19 e 20), com grau de confiabilidade de 95%. Contudo, com o aumento do teor de HPMC não houve diferença significativa na tensão de aderência dos miniprismas (Tabela 20). 

De acordo com Holzer, Jenni e Zurbriggen ( 2001 ), os polímeros à base de éter de celulose podem se solubilizar e se deslocar enquanto existe a presença de água. Com isso, pode ter havido migração do HPMC por conta da sucção dos blocos para a zona de interface (bloco/argamassa) ainda no estado plástico das argamassas, formando um filme (película); esse filme pode ter contribuído para reduzir a tensão de aderência das argamassas aditivadas. 

Tabela 12 -Resultados de módulo de deformação dos corpos de prova cilíndricos e dos prismas de alvenaria ( Nota: 1 -Corpos de prova cilíndricos (5x10 cm); e 2 -Módulo de deformação médio. 

Tabela 13 -Resultados da análise estatística (ANOVA) -comparação múltipla de média para fator único (módulo de deformação -corpos de prova cilíndricos)
section_name: Resultados e discussões

section_name: Fonte de variação Somatória dos quadrados dos desvios

section_name: Graus de liberdade

section_name: Médias

section_content: Com base nos resultados apresentados no presente trabalho pode-se verificar que:

(a) o HPMC aumentou a capacidade de retenção de água das argamassas; contudo causou incorporação excessiva de ar nelas. Esse efeito secundário de incorporação de ar pode ser controlado com o emprego de um aditivo desincorporador de ar, quando em teores próximos de 2,0% em relação à massa de cimento;

(b) o HPMC não afetou os valores de resistência à compressão das argamassas quando determinados mediante o rompimento de corpos de prova cilíndricos (5x10 cm). Porém, as resistências à compressão das juntas de assentamento, medidas por ensaio de cravação pneumática de pinos, sofreram reduções significativas se comparadas às juntas de assentamento produzidas com a argamassa de referência. Esse fato pode ter sido ocasionado pela maior retentividade das argamassas confeccionadas com o HPMC. Com isso, as juntas de assentamento de referência perderam mais água, resultando em uma menor relação a/c e em maior compacidade, haja vista os menores valores de índice de vazios;

(c) os prismas de alvenaria não sofreram variações significativas na resistência à compressão e no fator de eficiência com o emprego do HPMC. Contudo, o emprego do HPMC resultou em prismas mais deformáveis (menor módulo de deformação). Esse fato deve ser levado em consideração, pois alvenarias mais deformáveis, sem prejuízo na capacidade portante, podem ser de grande utilidade na redução de problemas patológicos devido a deformações impostas por movimentações térmicas, estruturais, recalques de fundações, etc. ; e (d) o emprego do HPMC resultou em redução significativa nas tensões de aderência das argamassas, determinadas mediante ensaio de flexão em quatro pontos, independente do teor de HPMC empregado (0,03%, 0,06% e 0,09% em relação à massa total de material seco).
section_name: Conclusões

section_name: Referências