AVALIAÇÃO DA DETERIORAÇÃO DE PROPRIEDADES MECÂNICAS E DE APLICAÇÃO DE ARGAMASSAS COLANTES EM FUNÇÃO DO TEMPO Andressa Patinskas Bachner – drebachner@uol.com.br (Orientador) Prof. Dr. Renato Meneghetti Peres – renato.peres@mackenzie.br RESUMO O presente trabalho possui como objetivo comparar as propriedades mecânicas de produtos cerâmicos em função do tempo. Serão analisadas duas argamassas colantes do mesmo fabricante, porém com oito meses de diferença na data de fabricação. Afim de identificar se o material está em processo de deterioração ou não, foram realizados os ensaios de resistência a compressão, procedimento para medir a resistência mecânica do material, sendo considerado a carga máxima suportada pela argamassa na compressão axial, resistência a flexão, Picnometria, análise termogravimétrica e o ensaio de Espectrometria de Fluorescência de Raios- X. Ao final dos testes, foi observado que as argamassas estudadas apresentaram diferenças consideráveis em suas propriedades mecânicas evidenciando que houve perda de propriedades mecânicas em função do tempo, porém não foi possível verificar, se os resultados obtidos estavam dentro dos padrões aceitáveis pelo fato de não existir normas para definição das propriedades de resistência a compressão e à flexão. Diferenças essas que podem ter sido causadas pelo mal armazenamento, evaporação da água através da embalagem, deterioração do aditivo, absorção de umidade provocando empedramento, entre outras possíveis causas. Palavras-chave: Argamassa. Propriedades Mecânicas. Deterioração. EVALUATION OF THE DETERIORATION OF MECHANICAL PROPERTIES AND OF THE APPLICATION OF MORTARS AS A FUNCTION OF TIME ABSTRACT The present work aims to compare the mechanical properties of ceramic products as a function of time. Two adhesive mortars from the same manufacturer will be analyzed, but with eight months of difference in the date of manufacture. In order to identify whether the material is in the process of deterioration or not, compressive strength tests were performed, a procedure to measure the mechanical strength of the material, considering the maximum load supported by the mortar in axial compression, bending strength, Picnometry, thermogravimetric analysis and the X-Ray Fluorescence 1 Spectrometry test. At the end of the tests, it was observed that the studied mortars showed considerable differences in their mechanical properties, showing that there was loss of mechanical properties as a function of time, but it was not possible to verify, whether the results obtained were within acceptable standards due to the fact that there are no norms for defining the properties of compressive strength and tensile strength in bending. These differences may have been caused by poor storage, evaporation of water through the packaging, deterioration of the additive, absorption of moisture causing clogging, among other possible causes. Keywords: Mortar. Mechanical properties. Deterioration. 1 INTRODUÇÃO Segundo a Anfacer (2021), o Brasil é hoje um dos grandes players mundiais do revestimento cerâmico, o segundo maior consumidor mundial de revestimentos cerâmicos e o segundo maior produtor. A cada dia a qualidade e a variedade deste produto aumenta. Na mesma medida, cresce a utilização da cerâmica no Brasil para revestir pisos e paredes de todos os espaços internos da casa, assim como espaços externos. Exemplo disso são as fachadas dos edifícios revestidas por cerâmicas de tipos e formatos variados. O uso de revestimentos cerâmicos em paredes e pisos é bastante comum devido às suas características e propriedades, como resistência mecânica, estanqueidade à água e gases, durabilidade e eficiência. Embora largamente utilizado, é comum a ocorrência de patologias, tais como trincas, fissuras e desplacamentos. Na medida em que cresce a produção e a utilização da cerâmica no Brasil para revestir pisos e paredes, exige-se também dos fabricantes de argamassas colantes o desenvolvimento de formulações que atendam a esta demanda, por meio de produtos que satisfaçam os quesitos de desempenho exigidos para este material (PEREIRA, 2012). Desta forma, o presente trabalho, testou e comparou duas argamassas colantes do mesmo fabricante, com oito meses de diferença na data de fabricação, através da reprodução de ensaios com a finalidade de identificar se houve degradação ao longo do tempo, analisando as propriedades mecânicas apresentadas pelo material. 2 REVISÃO DA LITERATURA Além da importância econômica do setor de revestimentos cerâmicos e de argamassas colantes, percebe-se também uma preocupação com a qualidade dos materiais utilizados na execução do revestimento cerâmico (COSTA, 2006). Os trabalhos científicos desenvolvidos no Brasil na área de argamassas colantes começaram a surgir a partir de 1995, porém somente em 1998 é que foram aprovados e publicados os primeiros projetos de norma para este tipo de argamassa. Até então, apenas a aderência era discutida nos estudos 2 e ainda assim sem foco científico, sendo o estado endurecido abordado e o estado fresco delegado a um segundo plano (COSTA, 2006). O estudo das propriedades das argamassas colantes no estado fresco tem sido muito discutido no meio cientifico principalmente devido à necessidade de métodos que possibilitem a avaliação do seu real comportamento e ao mesmo tempo relacioná-lo com parâmetros usuais como trabalhabilidade, consistência, entre outros. Porém poucos trabalhos abordam sobre a degradação das argamassas colantes em função de suas propriedades mecânicas. 2.1 ARGAMASSA COLANTE De acordo com a ABNT NBR 14.081 (1998), as argamassas colantes são produtos industrializados, no estado seco, compostos de cimento Portland, agregados minerais e aditivos químicos, que quando misturados com a água, tornam-se uma pasta viscosa, plástica e aderente, empregado no assentamento de placas cerâmicas para revestimento. Ou seja, argamassa colante é uma argamassa produzida com uma mistura pronta com cimento Portland, agregado muito fino e polímeros que conferem adesividade (PEREIRA, 2018). A característica especial desses materiais é que quando são misturados com água, formam uma pasta que, subsequentemente, pega e endurece. Esse comportamento é especialmente útil no sentido de que estruturas sólidas e rígidas com praticamente qualquer forma e podem ser moldadas com certa rapidez. Além disso, alguns desses materiais atuam como uma fase de união, que aglutina quimicamente agregados particulados em uma única estrutura coesa. Sob essas circunstâncias, o papel do cimento é semelhante ao da fase vítrea de união, que se forma quando produtos à base de argila e alguns refratários são cozidos. Uma diferença importante, no entanto, é o fato do que no cimento a ligação se desenvolve à temperatura ambiente (CALLISTER, 2008). 2.1.1 Composição das argamassas colantes O cimento Portland é composto por um pó fino que possui propriedades aglomerantes que ao ser misturado com água, desencadeia uma reação química capaz de promover seu endurecimento, permanecendo estável mesmo quando submetido novamente à ação da água. É produzido basicamente à base de Calcário (CaCO3). Para melhorar, o clínquer que é um produto resultante do processo de calcinação (procedimento endotérmico realizado afim de remover compostos voláteis em uma amostra, oxidar matéria orgânica, melhorar a condutividade elétrica, alterar a estrutura cristalina de determinadas substâncias, produzir óxidos, realizar a decomposição térmica e remover impurezas indesejadas); são adicionados filito (material argiloso rico em óxido de alumínio - Al2O3) e quartzito 3 (SiO2) e uma pequena quantidade de gipsita (CaSO4-2H2O) para retardar o processo de pega (enrijecimento da pasta que antes era plástica) (VEZARO, 2018). Vários constituintes diferentes são encontrados no cimento Portland, sendo os principais o silicato tricálcico (3CaO-SiO2) e o silicato dicálcico (2CaO-SiO2). A pega e o endurecimento desse material resultam de reações de hidratação relativamente complicadas que ocorrem entre os vários constituintes do cimento e a água que é adicionada. Por exemplo, uma reação de hidratação envolvendo o silicato dicálcico, representada pela Equação 1: 2 CaO-SiO2 + x.H2O → 2 CaO-SiO2-x.H2O (1) Na equação 1, x é variável e depende da quantidade de água disponível. Esses produtos hidratados se encontram na forma de substâncias cristalinas ou de géis complexos que formam as ligações no cimento (CALLISTER, 2008). Importante ressaltar que neste caso, possuímos um processo de hidratação e não de secagem, pois a água não constitucional que é adicionada no início do preparo da massa, passa a ser água constitucional, ou seja, passa a fazer parte da estrutura (SILVA e AGOPYAN, 1998). A reação de hidratação do cimento, se inicia imediatamente após a adição de água, exotérmica e prossegue de forma relativamente lenta podendo levar vários anos, caracterizando um tempo de cura para o cimento, onde haverá a maior resistência mecânica, logo, é importante controlar a hidratação a fim de fazê-lo endurecer corretamente e as estruturas apresentarem o desempenho adequado. É necessário realizar o processo de cura, que tem como objetivo evitar a perda de água e possíveis surgimentos de fissuras, trincas, permeabilidade e o consequente ingresso de agentes agressivo (SILVA e AGOPYAN, 1998). O cimento Portland é dito ser um cimento hidráulico, pois sua dureza se desenvolve através de reações químicas com água. Ele é usado principalmente em argamassa e em concreto, para aglutinar, em uma massa coesa, agregados de partículas inertes, como por exemplo areia e/ou cascalho, que são produtos considerados como materiais compósitos. Outros materiais de cimentação, tais como a cal, são não-hidráulicos; ou seja, outros compostos que não a água, como por exemplo o CO2, estão envolvidos na reação de endurecimento (CALLISTER, 2008). Como agregado muito fino é recomendado areia com granulometria e formas dos grãos controladas, cujo diâmetro deve apresentar dimensão máxima de 0,5 mm. A forma do grão recomendado para a argamassa colante costuma ser liso e arredondado, proporcionando maior trabalhabilidade (boa aderência na colher de pedreiro, desliza sem dificuldade e adere bem nas superfícies verticais das paredes). A distribuição granulométrica é uma preocupação e alguns fabricantes de argamassa complementam a granulometria com pó calcário (VIEIRA, 2003). 4 Quanto aos aditivos são matérias-prima que melhoram a capacidade de retenção de água, permitindo a adequação do tempo em aberto. Entre estes agentes destacam-se os hidroxietil celulose (HEC), cuja principal propriedade é à retenção de água, aumenta a plasticidade e a coesão da argamassa evitando o deslizamento da placa cerâmica, incorpora ar, deixando a argamassa mais trabalhável e retarda os tempos de pega que ampliam o tempo em aberto). Outro agente é o metil- hidroxietil celulose (MHEC) como dois dos mais empregados nas argamassas adesivas e por fim, o terceiro destaque, PVAc (poli(acetato de vinila)) que é responsável por aumentar a resistência à compressão, à flexão e a aderência, além de reduzir a permeabilidade à argamassa. O PVAc envolve os grãos do cimento tornando a argamassa mais densa e homogênea, aumentando sua flexibilidade e plasticidade (VIEIRA, 2003). Ao realizar a mistura de todos os insumos necessários para a produção das argamassas colantes, na proporção correta, adicionar a água para o preparo da mesma, resultará em uma aderência entre um substrato poroso e a argamassa ocorre através de um fenômeno essencialmente mecânico. Este fenômeno é caracterizado basicamente pela transferência de água que ocorre entre a argamassa e o substrato, possibilitando a entrada da pasta de cimento nos poros do substrato que, ao hidratar, precipita hidróxidos e silicatos que promovem a ancoragem do revestimento (CARASEK, 1996). 2.1.2 Origem e classificações Tendo em vista a padronização para a fabricação industrial, foram criadas classificações de acordo com a aplicação da argamassa, apresentadas no Quadro 1: Quadro 1: Classificação, abreviações e aplicações dos tipos de argamassas colantes. Classificação Abreviação Aplicação Argamassa colante AC I Revestimentos internos (cozinha, área de serviço e tipo I banheiro) exceto em saunas, churrasqueiras, estufas e outros revestimentos especiais Argamassa colante AC II Pisos e paredes internos e externos sujeitos à variação tipo II de temperatura e umidade e à ação do vento (paredes, fachadas, piscinas de água fria, lajes, pisos de áreas públicas ou ao ar livre) Argamassa colante AC III Apresenta aderência superior aos outros dois tipos tipo III (porcelanatos, cerâmicas e pedras em piscinas de água quente, saunas e churrasqueiras, além de mármores e granitos) 5 Argamassa colante AC I E, AC II E, Tempo em aberto estendido (E), que apresenta maior do tipo I, II ou III AC III E intervalo de tempo para assentamento Argamassa colante AC I D, AC II D, Deslizamento reduzido (D), que permite um menor do tipo I, II ou III AC III D deslocamento vertical da placa cerâmica Fonte: ZIA, s.d. Comparando os tipos explicitados acima, a escolha da argamassa, portanto, pode ser guiada por variações de temperatura, dimensão das peças, ambiente que será aplicada (interno ou externo), tipo de superfície (parede ou piso) e de revestimento. A identificação do tipo apropriado resulta em bom desempenho, alta aderência e boa elasticidade, além de facilitar o manuseio na obra e evitar perda de tempo para o preparo da massa (PEREIRA, 2018). Figura 1 – Comparação dos tipos de argamassa colante de acordo com a aplicação Fonte: TOGNETTI, (2015) – modificado pela autora Outra forma de classificação das argamassas é quanto ao tipo de aditivo que podem ser com base cimentícia ou não cimentícia. Quanto à base cimentícia, é constituída por as argamassas colantes comum, as argamassas adesivas modificadas com polímero (monocomponente), ou seja, que necessitam apenas da adição de água para a utilização; e as argamassas adesivas modificadas com polímero (bicomponente), ou seja, que necessitam de dois componentes, sendo um em pó e outro na forma de dispersão aquosa (aditivos), para utilização. Como base não cimentícia, é constituída por resinas de reação, que são adesivos que possuem desempenho superior em relação a praticamente todos os demais tipos de materiais de fixação, geralmente constituídos por dois componentes, um adesivo e um catalisador; e pastas de resina, constituídas basicamente de adesivos sintéticos, principalmente as resinas vinílicas e acrílicas (MEDEIROS e SABBATINI, 1999). Dado a padronização para industrialização das argamassas colantes, classificações quanto às aplicações, também foi necessário a criação de normativas para a realização dos ensaios para 6 avaliação das propriedades mecânicas, tempo em aberto, deslizamento, a resistência à aderência à tração simples, trabalhabilidade. Na Figura 2, podemos observar os requisitos de argamassa colante. Figura 2: Requisitos de argamassa colante Fonte: NBR 14081 - Argamassa colante industrializada para assentamento de placas cerâmicas – Requisitos (2004) 2.1.3 Propriedades De acordo com Ashby (2012), os materiais podem ser classificados em basicamente cinco tipos: metais, cerâmicos, polímeros, elastômeros, vidros e híbridos. Para isso, os materiais pertencentes de uma família devem possuir certos aspectos em comum como propriedades semelhantes, rotas de processamento semelhantes e, muitas vezes, aplicações semelhantes. Além disso, existe uma grande gama de propriedades visando a caracterização de qualquer material, dentre as principais, podemos citar: físicas, térmicas, químicas, ópticas, magnéticas, elétricas, mecânicas e reológicas (ASHBY, 2012). A determinação e/ou conhecimento das propriedades mecânicas é imprescindível para a escolha do material para uma determinada aplicação, bem como para o projeto e fabricação do componente. As propriedades mecânicas definem o comportamento do material quando sujeitos à esforços mecânicos, pois estas estão relacionadas à capacidade do material de resistir ou transmitir estes esforços aplicados sem romper e sem se deformar de forma incontrolável (ANDRADE, s.d). As argamassas colantes são classificadas como um material cerâmico de acordo com a composição explicitada no item 2.2.1. Ao realizar os ensaios de tração e compressão em um material cerâmico, obtém-se como resultado geral o seguinte comportamento no diagrama ilustrado pela Figura 3. 7 Figura 3: Curvas tensão-deformação para uma cerâmica sob tração e sob compressão. Fonte: ASHBY, 2012 O material cerâmico de exemplo, apresentou uma resistência de compressão de 10 a 15 vezes maior do que a resistência a tração, confirmando o comportamento, que de uma forma geral, os materiais cerâmicos possuem. Módulos de elasticidade altos, porém, diferentemente dos metais, elas são frágeis. Sua “resistência” sob tração significa a resistência à fratura frágil; sob compressão, significa resistência ao esmagamento frágil. Além disso, como as cerâmicas não têm nenhuma ductilidade, têm baixa tolerância a concentrações de tensões (como orifícios ou trincas) ou a altas tensões de contato (em pontos de fixação, por exemplo). Ser um material dúctil, significa suportar concentrações de tensão deformando-se de um modo que redistribui a carga mais equilibradamente e, em razão disso, podem ser usados sob cargas estáticas dentro de uma pequena margem de sua resistência ao escoamento. Já os materiais frágeis, apresentam uma ampla dispersão para a resistência, e a resistência em si depende do volume de material sob carga e do tempo de aplicação da carga. Apesar disso, os materiais cerâmicos possuem aspectos atraentes, são rígidas, duras e resistentes à abrasão (daí sua utilização em mancais e ferramentas de usinagem); conservam sua resistência em altas temperaturas; e resistem bem à corrosão (ASHBY, 2012). Plasticidade e trabalhabilidade são as duas principais características das argamassas colantes. Plasticidade para se deformar sobre as superfícies e fluidez para envolver a rugosidade do substrato, e retenção de água para manter a trabalhabilidade durante a aplicação. É necessário espalhar a argamassa no estado fresco sobre a superfície a ser assentada e com uma desempenadeira denteada, formando, portanto, os cordões para a colagem de peças cerâmicas. A aplicação de argamassas com cordões desta espessura é tecnicamente impossível sem o uso de um aditivo retentor de água, pois com a ausência deste, em poucos minutos a argamassa perde trabalhabilidade e seca completamente. O uso de aditivos retentores de água propicia a produção de argamassas colantes, no entanto não conseguem impedir a perda de água das argamassas, seja por sucção das bases ou por evaporação para o ambiente, o que influencia as características do material tanto no estado fresco quanto 8 endurecido. Para avaliar esta particularidade das argamassas colantes, foi introduzido o conceito de tempo em aberto. O tempo em aberto é um dos principais requisitos de desempenho de argamassas colantes. Esta propriedade refere-se ao maior intervalo de tempo entre a aplicação da argamassa colante estendida em cordões sobre o substrato e o assentamento da placa cerâmica sobre estes cordões, de modo a obter-se uma resistência de aderência adequada. A perda de resistência de aderência das placas assentadas depois de excedido o tempo em aberto é relacionada com a formação de uma película superficial que interfere na adesão inicial da argamassa colante. A velocidade de formação dessa película e, consequentemente, o tempo em aberto, dependem, dentre outros fatores, da quantidade de água e da quantidade de polímeros adicionados à argamassa colante, além de condições ambientais como velocidade do vento, temperatura, umidade relativa do ar e radiação. Um tempo em aberto adequado permite trabalhar em condições adversas, incluindo alta temperatura, baixa umidade ou substrato muito porosos. Caso o tempo em aberto seja excedido, a argamassa colante deve ser descartada. Absorver grande quantidade de água, pode provocar uma hidratação inadequada do cimento, formando regiões frágeis, com potencial de apresentar descolamento. Assim como em situações contrárias, a baixa absorção não permite a entrada da pasta que promove a ancoragem, prejudicando a aderência entre os materiais. Além de a baixa absorção de água do substrato restringir o mecanismo de aderência pode também colaborar com o aparecimento do efeito parede. O acúmulo de água na interface placa/argamassa colante resulta numa região com alta relação água/cimento, e, portanto, com alta porosidade e menor resistência mecânica. Com relação as propriedades reológicas, o comportamento esperado das argamassas colantes é aquele no qual a viscosidade (tendência do líquido em resistir ao escoamento como resultado da fricção interna provocada pela tensão de cisalhamento) permitirá que a argamassa colante preencha as reentrâncias da base de assentamento e ao mesmo tempo proporcione cordões bem formados que, ao entrarem em contato com a placa cerâmica, pela pressão comumente praticada na execução do revestimento, proporciona a melhor área de contato possível com o tardoz da placa, contribuindo para a aderência da interface argamassa colante/placa cerâmica. (COSTA, 2006). 2.1.4 Degradação Manifestações patológicas são segundo Antunes (2010), situações nas quais o sistema de revestimento, deixa de apresentar o desempenho esperado, em determinado momento de sua vida útil, ou seja, não cumpre suas funções, deixando de atender às necessidades dos usuários. Uma 9 manifestação patológica acontece com a queda de desempenho precocemente, diante de erros no planejamento, especificação, execução e/ou mesmo em uso, que podem ou não ser cumulativos. O descolamento da placa cerâmica é, a manifestação patológica mais importante que o revestimento cerâmico pode apresentar, principalmente com relação à segurança dos usuários, do que propriamente pelo aspecto estético comprometido (SILVA, 2003). Descolamentos são presenciados nas mais diversas situações de uso da combinação de argamassa colante e substratos, principalmente em situações onde estes materiais ficam sujeitos às intempéries, como no caso de aplicações externas, ou locais com umidades excessivas, como é o caso de piscinas e banheiros (BAUER, 2005). A maior diferença de módulo de elasticidade se dá entre as argamassas colantes e as placas cerâmicas, portanto esta interface pode ser considerada a mais crítica em um sistema de revestimento cerâmico. Na medida em que há perda de resistência de aderência na interface argamassa colante/cerâmica devido à impossibilidade de se movimentarem livremente, é bastante frequente o descolamento das placas cerâmicas (ANTUNES, 2010). 2.2 ENSAIOS PARA AVALIAÇÃO DA DETERIORAÇÃO DAS PROPRIEDADES MECÂNICAS As argamassas colantes selecionadas neste trabalho são industrializadas, não sendo suas formulações conhecidas. A caracterização de um material, é fundamental para a determinação das propriedades, no caso das argamassas colantes, resistência a compressão, flexão em três pontos, análise termogravimétrica, espectrometria de fluorescência de raios- X (FRX) para a determinação da composição química e a picnometria para a determinação da densidade real. 2.2.1 Resistência a compressão Procedimento para medir a resistência mecânica do material, é realizado em laboratório e consiste na aplicação de força axial compressiva no corpo de prova até sua ruptura, da qual se traça um gráfico de tensão por deformação. De acordo com a NBR 13279, resistência à compressão é expressa em Mega Pascal (MPa), sendo considerado a carga máxima suportada pela argamassa na compressão axial. A Figura 4 ilustra o teste. Ensaios de resistência à compressão são capazes de analisar a capacidade de suportar carga. Propriedade diretamente ligada à segurança e à estabilidade estrutural. 10 Figura 4: imagem ilustrativa do mecanismo do ensaio de resistência a compressão uniaxial ação simples Fonte: ANTARES [s.d.] Teste do qual faz-se necessário a seguinte aparelhagem para a execução: moldes cilíndricos de 5 cm x 10 cm, misturador mecânico e soquete metálico, máquina universal de ensaio (compressão). A prensagem uniaxial ação simples possui toda a pressão sendo exercida em um único eixo de forma constante. 2.2.2 Resistência à flexão De acordo com a NBR 13279, a resistência à flexão é expressa em Mega Pascal, sendo considerado a carga máxima suportada pelo material na flexão, até a ruptura. Ou seja, é um ensaio consiste na aplicação de uma força de flexão em um corpo de prova padronizado, promovendo a deformação do material na direção do esforço, que tende a alongá-lo até fraturar. Com ele é possível determinar o gráfico de Tensão Deformação e medir as propriedades de Resistência à Flexão, Módulo de Elasticidade, Tensão no Escoamento, Tensão na Ruptura, Deformação no Escoamento, Deformação na Ruptura, entre outros. (NBR, 2005) Cálculo para a determinação da Tensão de Resistência à Flexão (TRF) é apresentado na Equação 2 (NBR, 2005): 3 .𝐹.𝐿 𝑇𝑅𝐹 = 2 (2) 2.𝑏.𝑑 Onde: TRF: Tensão de Resistência à Flexão (MPa); F: Força (N); 11 L: distância entre apoios (mm); b: largura do corpo de prova; d: espessura do corpo de prova 2.2.3 Picnometria A Picnometria é uma técnica laboratorial utilizada para fazer a determinação da massa específica e da densidade de líquidos. Pode também determinar-se a massa específica e a densidade de sólidos, devendo antes ser dissolvido. Deve-se primeiro pesar picnômetro vazio, pesar a amostra do material a ser utilizado. Inserir o material no picnômetro e pesar. Adicionar a água destilada a temperatura ambiente no picnômetro (suficiente para cobrir o material e superhidratar) e agitar. Retirar o ar com máquina de vácuo (Bomba de Vácuo - MA057/1 / Marconi) e esperar sedimentar todo material. A seguir, adicionar mais água destilada até preencher o recipiente e colocar o termômetro, fazendo com que vaze água e garantindo que tenhamos o mesmo volume no seu interior. Novamente, pesar picnômetro com o material, água e o termômetro. Remover o material, limpar recipiente, adicionar água destilada até preencher o recipiente e colocar o termômetro, fazendo com que vaze água e garantindo que tenhamos o mesmo volume no seu interior. Novamente, pesar picnômetro com água e o termômetro. Pesar picnômetro com água. Após o procedimento, devemos realizar o cálculo para a determinação da Densidade Real (DR): 𝑃2 − 𝑃1 𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑅𝑒𝑎𝑙 = (3) (𝑃4 − 𝑃1) − (𝑃3 − 𝑃2) Onde: P1: Massa do picnômetro vazio P2: Massa do picnômetro com a argamassa P3: Massa do picnômetro com a argamassa e água P4: Massa do picnômetro com a água 2.2.4 Análise Termogravimétrica A Análise Termogravimétrica auxilia a determinação das variações de massa da amostra durante um aquecimento programado, indicando qualitativamente e quantitativamente a fração volátil resultante da decomposição de espécies químicas inorgânicas e orgânicas, além da umidade existente. 12 Este método pode ser utilizado também para aferir sobre quanto de aditivo está sendo utilizado em determinada mistura (COSTA, 2006). Com relação aos resultados fornecidos pelo ensaio, destacam-se as curvas de variação TG, DTG e DTA. TG fornece a análise comparativa entre o percentual da massa inicial presente na amostra e a mudança de temperatura, possibilitando o reconhecimento das faixas térmicas em que ocorrem as perdas de massa mais significativas, ou seja, a perda de massa do processo (COSTA, 2006). A DTG traz a visualização da taxa de variação instantânea da massa da amostra ao longo do tempo em função da temperatura. Sua unidade se dá no percentual de massa por minuto e é a derivada da TG. Serve para facilitar a interpretação da curva TG, porém não nos possibilita quantificar a perda de massa (COSTA, 2006). A DTA nos mostra as transformações que ocorrem ao longo do processo podendo ser endotérmicas ou exotérmicas, de acordo com o indicado no gráfico resultante do teste (COSTA, 2006). 2.2.5 Espectrometria de Fluorescência de Raios- X A FRX é uma técnica analítica que possibilita a determinação da composição química elementar de amostras sólidas. Esse ensaio analisa qualitativamente e quantitativamente a composição química das amostras. A técnica consiste na exposição da amostra a um feixe de radiação para a excitação e detecção da radiação fluorescente característica de cada elemento resultante da interação da radiação com o material da amostra. Os elementos que compõem a amostra são excitados por uma fonte primária de radiação e passam a emitir uma radiação com comprimentos de onda característicos de cada elemento (raios-X fluorescentes). Por meio de um detector apropriado, pode-se medir estes comprimentos de onda, e consequentemente identificar os elementos por meio de uma curva de calibração ou padrões internos. Como a intensidade dos raios-X fluorescentes é proporcional a concentração a cada desses elementos, pode-se, portanto, quantificar estes elementos (LAMIR, 2011). 3 METODOLOGIA A metodologia proposta para este trabalho é a pesquisa experimental. Nela, foram feitas comparações dos resultados obtidos entre a argamassa recém-fabricada e argamassa que possui prazo de validade próximo do vencimento. Os ensaios foram realizados nos Laboratórios da Universidade Presbiteriana Mackenzie, respeitando as idades das amostras definidas na norma e os 13 resultados foram discutidos comparativamente observando eventuais eventos provocados pelo tempo decorrido até o consumo do material. A argamassas utilizadas são do tipo AC II, fabricadas pela empresa Quartzolit. A argamassa mais antiga foi fabricada no dia 08/01/2021 e a mais nova no dia 16/08/2021. Foram executados os seguintes ensaios: difração de raio x, análises térmicas, resistência a compressão e flexão em três eixos realizando as quebras com sete, quatorze, vinte e oito, e cinquenta e seis dias. 4 RESULTADOS E DISCUSSÕES 4.1 Picnometria Após a realização do ensaio para ambas as argamassas, foi realizado o cálculo contido na equação 4, apresentando uma variação de 0,05 g/cm3, correspondentes à 1,81% de variação. O que significa que as argamassas, apesar de terem 8 meses de diferença de fabricação e estarem dentro do prazo de validade, não sofreram variação significativa dentro no período. Os resultados do ensaio de Picnometria estão apresentados na Tabela 1: Tabela 1: Resultados do teste de Picnometria e resultado do cálculo da densidade real Argamassa Argamassa Velha (g) Nova (g) P1 Picnômetro (vazio) 32,19 32,41 m Massa de argamassa 3,10 3,13 P2 Picnômetro + argamassa 35,29 35,54 P3 Picnômetro + argamassa + água 91,00 91,15 P4 Picnômetro + água 89,06 89,17 Densidade Real (g/cm3) 2,67 2,72 4.3 Espectrometria de Fluorescência de Raios- X Após a realização do ensaio, obtivemos a determinação da composição química elementar de amostras sólidas. Ensaio este que analisou qualitativamente e quantitativamente a composição química das amostras de ambas as argamassas apresentados nas Figura 5. 14 Figura 5: Resultado da determinação da composição química das argamassas Argamassa nova Argamassa antiga A seguir, a Tabela 2 apresenta um resumo dos resultados obtidos para as duas argamassas, apresentando uma variação de aproximadamente 2,7% na quantidade de cimento e agregado e uma variação insignificativa na quantidade de aditivo (éter de celulose e polímeros). Possuir maior quantidade de cimento na composição, influenciará na resistência mecânica da argamassa, porém quanto maior o teor de cimento, maior a necessidade de aditivos, pois esta condição pode prejudicar outras propriedades do material como por exemplo a plasticidade. Tabela 2: Compostos identificados por Espectrometria de Fluorescência de Raios- X das argamassas colantes (%) Argamassa Argamassa Diferença Antiga (g) Nova (g) em módulo Agregado 56,11% 53,41% 2,70% Cimento 35,27% 37,94% 2,67% Aditivo 8,62% 8,65% 0,03% Total 100,00% 100,00% 5,40% 4.4 Análise Termogravimétrica Na Figura 6, os resultados das análises termogravimétricas contendo as curvas TG, DTG e DTA da argamassa com fabricação mais recente e antiga respectivamente. 15 Figura 6: Curvas TG, DTG e DTA das argamassas colante. Argamassa colante nova Argamassa colante antiga Em ambos os resultados, foi observado o mesmo comportamento, porém com alguns picos com maior ou menor intensidade. Sobre as transformações e mudanças de fases é possível inferir que: a. Abaixo de 100°C a perda de massa é devido à umidade proveniente da areia e capturada do ambiente; b. Aproximadamente em 120°C ocorre o pico da DTG, referente à transformação da gipsita presente no cimento, em hemidrato; c. Entre 200°C e 500°C ocorre a perda de massa devido à volatilização dos aditivos. Há também a possibilidade de volatilização nesta faixa de temperatura proveniente de matéria orgânica; d. De 500°C a 800°C, liberação do CO2 proveniente da dolomita ou do calcário presente no cimento. Em ambos os gráficos, a seta para baixo, indica que para todos os picos da curva da DTA (indicado pela linha na cor preta) são exotérmicos, ou seja, liberam calor. Já os picos para cima, são endotérmicos, absorvem energia. O pico mais intenso acontece aproximadamente a 720°C, exatamente no mesmo momento em que a TG (linha verde) mostra a perda de massa mais intensa, causada pela liberação do CO2. Referente à argamassa nova, a TG mostrou uma perda total de massa de 7,41%, ou seja, dos 100% da amostra que iniciou o teste, encerramos com 92,59% da massa total. A curva da DTG (% em massa / min, em vermelho), podemos notar que no primeiro pico com maior relevância, a 722,8°C, possui uma intensidade de aproximadamente -0,58 %/min e olhando a curva da TG, a perda de massa nesta região, foi de aproximadamente 6,5% perda de massa, que significa que se dividirmos a perda de massa pela taxa, temos que toda a perda de massa ocorreu até este momento, foi em aproximadamente 11,2 minutos. 16 Referente à argamassa antiga, a TG mostrou uma perda total de massa de 6,16%, ou seja, dos 100% da amostra que iniciou o teste, encerramos com 93,84% da massa total. A curva da DTG, podemos notar que no primeiro pico com maior relevância, a 720°C, possui uma intensidade de aproximadamente -0,56 %/min e olhando a curva da TG, a perda de massa nesta região, foi de aproximadamente 6% perda de massa, que significa que se dividirmos a perda de massa pela taxa, temos que toda a perda de massa ocorreu até este momento, foi em aproximadamente 10,7 minutos. A perda de massa da argamassa mais nova foi maior que a antiga. Além da diferença na composição sinalizada na Tabela 3, uma das possíveis causas pode ser a evaporação da umidade presente na argamassa ainda quando armazenada em sua embalagem. 4.5 Resistência a compressão Após a confecção dos corpos de prova nos moldes cilíndricos de 5 cm x 10 cm, o material permaneceu em temperatura ambiente até que fosse possível retirar os moldes e retificar. Em seguida, as amostras permaneceram submersas para o processo de cura. Foram realizadas as quebras com sete, quatorze, vinte e um, vinte e oito e cinquenta e seis dias para acompanhar com maiores detalhes a evolução da resistência a compressão e o processo de cura. Em seguida, os corpos de prova foram expostos a prensagem uniaxial ação simples de forma constante obtendo os resultados do ensaio de resistência a compressão apresentados no Quadro 2. Quadro 2: Média simples dos resultados das amostras de cada quebra em MPa. Dias de Antiga Nova Diferença Cura (MPa) (MPa) em módulo Média 0,78 1,09 0,31 7 Desvio Padrão 0,04 0,23 0,18 Média 1,08 1,24 0,17 14 Desvio Padrão 0,32 0,16 0,16 Média 0,95 1,23 0,28 21 Desvio Padrão 0,20 0,17 0,03 Média 0,90 1,53 0,63 28 Desvio Padrão 0,10 0,12 0,02 Média 1,60 1,45 0,15 56 Desvio Padrão 0,13 0,18 0,05 Pelo gráfico, os resultados obtidos, apesar de ambas as argamassas estarem dentro do prazo de validade estabelecido pelo fabricante de doze meses, contendo oito meses de diferença entre as datas de fabricações, é possível observar que existe diferença desde o início dos testes até o final, 17 evidenciando o melhor desempenho da argamassa mais nova com maior resistência a compressão do que a argamassa mais antiga. Com 28 dias de cura, tivemos 69,74% mais resistência na argamassa nova quando comparado com a argamassa antiga no mesmo período, assim como também é notório a maior diferença entre as argamassas. De acordo com NBR 14081 (2004), é necessário utilizar os dados com 28 dias de cura para determinação das propriedades mecânicas, sendo assim é possível inferir que houve deterioração de propriedades mecânicas e de aplicação de argamassas colantes em oito meses. Porém em norma é definido em MPa a resistência de aderência à tração, por se tratar de argamassa colante, onde o maior problema relatado a degradação ou ao modo de preparo ou até mesmo pelo material, está relacionado com o desplacamento, ou seja, o descolamento dos pisos cerâmicos à argamassa colante. Isso se deve a maior diferença de módulo de elasticidade entre as argamassas colantes e as placas cerâmicas, portanto esta interface pode ser considerada a mais crítica em um sistema de revestimento cerâmico. Na medida em que há perda de resistência de aderência na interface argamassa colante/cerâmica devido à impossibilidade de se movimentarem livremente, é bastante frequente o descolamento das placas cerâmicas. Portanto é possível inferir que houve perda de resistência a compressão, porém não é possível saber se os resultados obtidos estão dentro de alguma norma pré-estabelecida para garantir padrões. 4.6 Resistência à flexão Após a confecção dos corpos de prova nos moldes prismáticos de 4 cm x 4 cm x 16 cm, o material permaneceu em temperatura ambiente até que fosse possível retirar os moldes e retificar. Em seguida, as amostras permaneceram submersas para o processo de cura. Foram realizadas as quebras com sete, quatorze, vinte e um, vinte e oito e cinquenta e seis dias para acompanhar com maiores detalhes a evolução da resistência a compressão e o processo de cura. Em seguida, os corpos de prova foram expostos a força de flexão de forma constante, promovendo a deformação do material na direção do esforço, que tende a alongá-lo até fraturar, dessa forma, obtendo os resultados do ensaio de resistência à flexão em três eixos apresentados no Quadro 3. 18 Quadro 3: Média simples dos resultados das amostras de cada quebra em MPa. Dias de Diferença em Antiga Nova Cura módulo Média 0,046 0,053 0,007 7 Desvio Padrão 0,006 0,000 0,006 Média 0,045 0,099 0,054 14 Desvio Padrão 0,000 0,015 0,014 Média 0,050 0,064 0,014 21 Desvio Padrão 0,005 0,004 0,001 Média 0,049 0,066 0,017 28 Desvio Padrão 0,016 0,006 0,009 Média 0,069 0,055 0,014 56 Desvio Padrão 0,004 0,002 0,002 Pelo gráfico, os resultados obtidos, apesar de ambas as argamassas estarem dentro do prazo de validade estabelecido pelo fabricante de doze meses, contendo oito meses de diferença entre as datas de fabricações, é possível observar que existe diferença desde o início dos testes até o final, evidenciando o melhor desempenho da argamassa mais nova com maior resistência a compressão do que a argamassa mais antiga. Com 14 e 28 dias de cura respectivamente, tivemos 118,24% e 35,56% mais resistência na argamassa nova e também a maior diferença entre as argamassas. De acordo com NBR 14081 (2004), é necessário utilizar os dados com 28 dias de cura para determinação das propriedades mecânicas, sendo assim é possível inferir que houve deterioração de propriedades mecânicas e de aplicação de argamassas colantes em oito meses. Porém em norma é definido em MPa a resistência de aderência à tração, por se tratar de argamassa colante, onde o maior problema relatado a degradação ou ao modo de preparo ou até mesmo pelo material, está relacionado com o desplacamento, ou seja, o descolamento dos pisos cerâmicos à argamassa colante. Isso se deve a maior diferença de módulo de elasticidade entre as argamassas colantes e as placas cerâmicas, portanto esta interface pode ser considerada a mais crítica em um sistema de revestimento cerâmico. Na medida em que há perda de resistência de aderência na interface argamassa colante/cerâmica devido à impossibilidade de se movimentarem livremente, é bastante frequente o descolamento das placas cerâmicas. Portanto é possível inferir que houve perda de resistência à flexão em três pontos, porém não é possível saber se os resultados obtidos estão dentro de alguma norma pré-estabelecida para garantir padrões. 6 CONSIDERAÇÕES FINAIS Este trabalho avaliou a deterioração de propriedades mecânicas e de aplicação de argamassas colantes em função do tempo através de ensaios laboratoriais. Além disto, as argamassas utilizadas foram caracterizadas para buscar melhor compreender os fatores influentes sobre as propriedades 19 mecânicas das argamassas. Quanto à densidade das argamassas colantes verificou-se que não sofreram variação significativa, porém quanto à composição, por se tratar de diferentes lotes de fabricação, foi obtido uma pequena variação na quantidade de cimento e agregado e uma variação insignificativa na quantidade de aditivo. Estas variações, apesar de pequenas, podem interferir quanto a resistência mecânica, tempo aberto, plasticidade, trabalhabilidade e até mesmo podendo promover o desplacamento após a utilização do produto. Quanto às análises termogravimétrica, em ambos os resultados, foi observado o mesmo comportamento, porém a argamassa mais nova apresentou uma perda de massa superior à argamassa mais antiga. Tendo em vista que a perda de massa foi mais intensa até os 100°C, na argamassa mais nova, o fato de ela ter perdido mais massa pode estar relacionado ao melhor acondicionamento, não ocorrendo a evaporação de água através da embalagem. Apesar de obter esta diferença nos resultados da TG, ambas apresentaram o mesmo comportamento nas fases existentes (pico da gipsita se transformando em hemidrato, volatilização dos aditivos, liberação do CO2). Quanto à resistência a compressão, com 28 dias de cura, tivemos 69,74% mais resistência na argamassa nova e também a maior diferença entre as argamassas. Portanto é possível inferir que houve perda de resistência a compressão. Quanto à resistência à flexão, com 14 e 28 dias de cura respectivamente, tivemos 118,24% e 35,56% mais resistência na argamassa nova e também a maior diferença entre as argamassas. Portanto é possível inferir que houve perda de resistência à flexão. De acordo com NBR 14081 (2004), é definido em MPa a resistência de aderência à tração, por se tratar de argamassa colante, onde o maior problema relatado a degradação ou ao modo de preparo ou até mesmo pelo material, está relacionado com o desplacamento. Portanto, o que é possível inferir é que houve perda de propriedades mecânicas em função do tempo, porém não é possível verificar, se os resultados obtidos estão dentro dos padrões aceitáveis pelo fato de não existir normas para definição das propriedades de resistência a compressão e à flexão. REFERÊNCIAS ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. 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