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Ambiente Construído, Porto Alegre, v. 2, n. 1, p. 29-37, jan./mar. 2002.
ISSN 1415-8876 - © 2002 Associação Nacional de Tecnologia do Ambiente Construído. Todos os direitos reservados.
Argamassas de gesso
Vanderley Moacyr John
Departamento de Engenharia de Construção Civil da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, São Paulo,SP [email protected]
Rubiane Paz do Nascimento Antunes
Departamento de Engenharia de Construção Civil da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, São Paulo, SP [email protected]
Recebido em 10/07/1998, aceito em 27/03/
O presente artigo trata sobre o emprego de argamassas de gesso como revestimentos de alvenarias e estruturas de concreto. Neste sentido, pretende discutir o estado-da-arte da pesquisa nesta área, analisando tanto resultados originais quanto os apresentados através dos experimentos realizados. O gesso utilizado neste trabalho atende às especificações das normas brasileiras quanto às propriedades físicas do pó e da pasta. No tocante à composição química, apenas o teor de SO 3 (53,7%) se apresentou um pouco abaixo do especificado pela NBR 13207 (> 55,0%). Foi utilizada nos ensaios uma areia fina com as seguintes características: dimensão máxima característica de 2,4mm, massa unitária de 1,64Kg/dm^3 , massa específica de 2,65Kg/dm^3. Foi realizado um experimento fatorial 2^3 , com duas repetições, considerando os fatores relação água/gesso e proporção gesso: agregado, sempre em massa. Para todas as misturas foram medidas as variáveis: consistência, pelo aparelho de Vicat modificado, e tempo de início pega, ambos conforme a ASTM C 472 (ASTM, 1993). Verificou-se a influência de teor de agregado na consistência, no início de pega e na resistência de aderência. Através dos resultados considerou-se que as argamassas de gesso são viáveis do ponto de vista da resistência de aderência.
Palavras-chave: gesso; argamassa; revestimento de argamassa; revestimento de parede; revestimento de estrutura de concreto
This article is concerned with the use of gypsum plaster as wall and concrete structure lining. It discusses state-of-art research in this theme, analysing both previous studies and experimental results carried out by the authors. The gypsum used in this study was manufactured according to Brazilian standard specifications on the physical properties of gypsum powder and paste. Regarding the chemical composition, only the SO 3 (53.7%) level was below the NBR 13207 specifications (> 55.0%). The fine sand used had the following characteristics: maximum characteristic dimension of 2.4 mm, unitary mass of 1.64 Kg/dm^3 , specific mass of 2.65Kg/dm^3. The experiments followed a 2 3 factorial design, with two repetitions, considering as factors the water/plaster ratio and the gypsum/aggregate ratio, both in mass. The following parameters were measured for each mixture: texture measured by modified Vicat apparatus, and time to the beginning of the setting, both according to ASTM C 472 (ASTM, 1993). The aggregate level influenced texture, the beginning of the setting, and adherence resistance. The results showed that gypsum plaster is feasible in terms of adherence resistance.
Keywords: gypsum, mortar, plaster, wall lining, concrete structure lining
Introdução
Este trabalho discute, à luz de resultados experimentais, o emprego de argamassas de gesso como revestimentos de alvenarias e estruturas de concreto.
A antiga norma de revestimentos de argamassa NBR 7200 (ABNT, 1982) previa a utilização de argamassa mista, de gesso e cal hidratada, provavelmente por influência da normalização internacional. Entretanto, o emprego de argamassas de gesso como revestimento não é comum no mercado brasileiro^1 , apesar do emprego de revestimentos em pasta de gesso ter se tornado bastante generalizado, ao
(^1) Recentemente algumas empresas passaram a fornecer serviços de revestimento de argamassas de gesso aditivadas (BEICHEL, 1997)
menos na região sudeste. A adição de agregados certamente viabilizará a redução do custo deste tipo de revestimento. Pelo menos três pesquisas sobre o tema foram publicadas no Brasil. Pires Sobrinho e Horowitz (1987) é provavelmente a pioneira. A realizada por Dias (1994) é certamente a mais extensa. A esta pesquisa seguiu-se a de Delgado e Pires Sobrinho (1997). Por outro lado, pouco ou nada foi publicado internacionalmente sobre o tema. Este trabalho pretende discutir o estado-da-arte da pesquisa nesta área, analisando tanto resultados originais quanto os apresentados pelos autores antes mencionados. O trabalho de Melo et al. (1997), que analisa o efeito da adição de fíler carbonato em pastas, por suas especificidades, não será incluído nesta análise.
30 John e Antunes
Argamassas de gesso normalizadas
O emprego de argamassas de gesso está consolidado na normalização internacional. As normas ASTM C 28- (ASTM, 1992) e ASTM C 842-85 (ASTM, 1990) estabelecem que as argamassas de gesso para aplicação em alvenaria deverão apresentar um traço, em volume, de aproximadamente^2 1:1 (gesso:agregado), independentemente se o agregado utilizado for perlita, vermiculita ou areia, ou, no caso da areia, 1:3 em massa. Estes traços são recomendados especificamente para argamassa de base, a ser acabada com argamassa de gesso e cal ( gypsum gauging plaster for finish coat ). Adicionalmente, esta norma especifica uma resistência à compressão superior a 2,8 MPa (ASTM, 1992) e um tempo de pega maior que 1,5h e menor que 4h para argamassa de gesso.
Já o DTU 25.1 (CSTB, 1975) recomenda argamassas de gesso para a primeira camada, sendo o acabamento superficial efetuado em pasta de gesso. Para este caso específico, o consumo de gesso especificado está entre 300 e 350 kg por metro cúbico de areia seca, equivalente a um traço em massa entre 1:4,3 e 1:5.
A norma DIN 18550 Part 2 (DIN, 1985) prevê a utilização de argamassas de gesso nos traços entre 1:1 a 1:3, gesso:agregado, em volume, bem como argamassas de gesso e cal, com as proporções entre estes aglomerantes variando de 1:20 e 1:0,5 e os teores de agregado entre 3 e 4.
A antiga versão da NBR 7200 (ABNT, 1982) especificava a utilização de argamassa de cal hidratada e gesso com traços cal hidratada:gesso , em volume, entre 1:0,1 e 1:0, para 3 ou 4 partes de agregado.
Materiais e métodos
Gesso
O gesso utilizado neste trabalho atende às especificações das normas brasileiras quanto às propriedades físicas do pó e da pasta. No tocante à composição química, apenas o teor de SO 3 (53,7%) se apresentou um pouco abaixo do especificado pela NBR 13207 (ABNT, 1994) (> 55,0%). As Tabelas de 1 a 3 apresentam a caracterização do gesso.
Areia
Foi utilizada nos ensaios uma areia fina com as seguintes características:
(a) dimensão máxima característica de 2,4mm;
(b) massa unitária de 1,64Kg/dm^3 ;
(c) massa específica de 2,65Kg/dm^3.
Sua distribuição granulométrica encontra-se apresentada
(^2) Admitindo-se uma massa unitária do gesso de 0,615 kg/dm 3 (DELGADO, PIRES SOBRINHO, 1997), o traço em volume seria de 1:1,
na Tabela 4.
Planejamento experimental O experimento foi planejado para, a um só tempo, esclarecer pontos ainda omitidos quando se analisa a bibliografia publicada e replicar de maneira independente alguns experimentos, permitindo comprovar a generalidade das conclusões citadas em diferentes publicações. Foi realizado um experimento fatorial 23 , com duas repetições, exposto na Tabela 5, considerando os fatores relação água/gesso e proporção gesso : agregado, sempre em massa. Para todas as misturas foram medidas as variáveis: consistência, pelo aparelho de Vicat modificado, e tempo de início pega, ambos conforme a ASTM C 472 – 93 (ASTM, 1993). Os dados foram submetidos à análise de variância, utilizando o programa STATISTICA versão 5.1. Todas as hipóteses básicas da análise de variância foram verificadas, como distribuição normal de resíduos e homogeneidade dos desvios. Sempre que necessário, as variáveis foram submetidas a transformações matemáticas de maneira a garantir o cumprimento destas hipóteses.
Influência do teor de agregado na consistência
A consistência de pastas e argamassas de gesso é medida pela profundidade de penetração de um cone, realizada através do aparelho de Vicat modificado. No entanto, conforme a norma ASTM C 472 – 1993, a massa das hastes adotada na análise de pastas é diferente da adotada para argamassas (ASTM, 1993). Esta norma também estabelece profundidades de penetração diferentes para determinação de consistência normal para pastas e argamassas. A tabela 6 resume a análise de variância da influência dos fatores teor de agregados e fator água/gesso na consistência. A influência de todos os fatores analisados foi significativa a nível de significância superior a 0,0001. A Figura 1 (a e b) ilustra a influência do teor de agregado na consistência de misturas. Como pode ser observado, a adição de agregado provoca uma redução correspondente na penetração da sonda na argamassa. Um crescimento da relação água/gesso, por sua vez, resulta numa redução linear da penetração. O efeito do aumento da relação água/gesso é, assim, significativamente maior em argamassas do que em pasta, explicado pela menor coesão das argamassas, devido à presença da areia. Os resultados experimentais obtidos são consistentes com os apresentados por Pires Sobrinho e Horowitz (1987) e Dias (1994).
32 John e Antunes
Fatores
Relação água / gesso
Proporção gesso : agregado Níveis 0,4 ; 0,45 e 0,55 0 ; 0,5 e 1 Tabela 5 - Arranjo experimental
Efeito Grau de liberdade do efeito
Soma dos quadrados
Grau de liberdade do erro
Média quadrada F Nível de significância
Agregado 2 96,681 9 0,125 773,44 0, Água/gesso 2 479,014 9 0,125 3832,11 0, Interação 4 4,764 9 0,125 38,11 0, Tabela 6 - Análise de variância dos resultados de consistência
10
15
20
25
30
35
40
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 A d
Penetração ( mm)
0, 0, 0,
10
15
20
25
30
35
40
0,3 0,4 0,5 0, Água/gesso
Penetração (mm)
0 0, 1
(a) (b) Figura 1 - Influência do teor de agregado na consistência de misturas de gesso. As horizontais sobre penetrações de 20 e 30 mm na figura (b) identificam os valores correspondentes à consistência normal para argamassas e pastas, respectivamente
A Figura 2 (a) apresenta a influência do teor de agregado na relação água/gesso para uma argamassa de consistências de 20 e 30 mm. Estes valores foram obtidos por interpolação dos resultados apresentados na Figura 1 (b).
A tendência linear observada mostra que no âmbito destas argamassas é válida a lei de Lyse, desenvolvida originalmente para concreto, conforme já demonstrado por Tango et al. (1995). A mesma conclusão pode ser obtida dos dados originais de Pires Sobrinho e Horowitz (1987).
Dias (1994) estudou duas séries de argamassa, uma com
consistência normal, tal como definida pela ASTM C 472- 93 (ASTM, 1993) e outra com consistência de obra, onde a relação água/gesso para cada teor de agregado foi definida por operário especializado. Conforme pode ser observado na Figura 2 (b), a série com consistência de obra apresenta tendência perfeitamente linear, enquanto que a série de consistência normal desvia-se abruptamente da normalidade para o teor de agregado zero (pasta). Este desvio ocorre porque a definição de consistência normal pela ASTM C 472- (ASTM, 1993) implica não apenas na redução da massa da haste de medida, 50g para argamassa e 35g para pastas,
Agregado
Argamassas de gesso (^33)
como também na profundidade de penetração, 30 ± 2mm para pasta e 20 ± 3mm para argamassa. A Figura 2 (a) demonstra que a mudança da massa da haste garante a linearidade entre relação água/gesso e teor de agregados de pastas e argamassas. Por outro lado, adotando-se o critério de consistência normal proposto por aquela norma o desvio da linearidade seria similar ao dos resultados apresentados por Dias (1994), conforme pode ser observado através da linha pontilhada unindo as séries 20 e 30 mm na da Figura 2 (a).
É possível concluir que não existe justificativa empírica para se adotar diferentes profundidades de penetração quando se determina a consistência normal de pastas ou argamassas, enquanto a mudança de massa da haste mostra-se perfeitamente adequada.
Finalmente, desprezando-se o dado relativo à pasta da série normal de Dias (1994), observa-se que a reta resultante é aproximadamente paralela à reta traçada a partir das relações água/gesso fixadas pelo operário especializado. Isto indica que o ensaio de Vicat modificado reflete a trabalhabilidade de maneira muito similar à real experimentada pelo operário. Trata-se, portanto, de método adequado.
Pires Sobrinho e Horowitz (1987) já haviam demonstrado
a superioridade deste método para determinação de consistência de pastas, comparativamente a um método simplificado de espalhamento, não normalizado.
Influência do agregado no início de pega
O tempo disponível para aplicação de revestimentos de gesso é função dos tempos de início e de fim de pega. A Tabela 7 apresenta os resultados da análise de variância da raiz quadrada do tempo de início de pega. O efeito do agregado e da relação água/gesso são significativos a nível de confiança superior a 97%. Já a interação entre estes fatores não pode ser considerada significativa. Mantida a relação água/gesso constante, a adição de agregado reduz, progressivamente, o tempo de início de pega (Figura 3). Este comportamento pode ser explicado pelo efeito de nucleação exercido pelo agregado, que facilita o início da precipitação do produto hidratado, a gipsita.
O reduzido tempo de pega das argamassas certamente dificulta o seu emprego em obra, tornando imperativa a utilização de aditivos retardadores.
0,
0,
0,
0,
0 0,5 1 Teor de agregados
20 mm
30 mm
0,
0,
0,
1,
0 1 2 3 Teor de agregados
Água/gesso
Obra
Normal
(a) (b) Figura 2 - Influência do teor de agregados para uma mesma relação água/gesso. (a) Dados dos autores; (b) dados originais de (DIAS, 1994). A linha pontilhada indica a curva de consistência normal, tal como especificada pela ASTM C 472-93)
Efeito
Grau de liberdade do efeito
Soma dos quadrados
grau de liberdade do erro
Média quadrada F^
Nível de significância
Agregado 2 0,2897 9 0,050 5,768 0, Água/gesso 2 0,7001 9 0,050 13,940 0, Interação 4 0,0042 9 0,050 0,084 0, Tabela 7 - Análise de variância dos resultados da raiz quadrada do tempo de início de pega
Argamassas de gesso (^35)
Fatores Relação gesso : agregado Tipo de base Trabalhabilidade Umidade da base
Níveis 0, 1, e 3
Blocos cerâmicos; Blocos de concreto
Normal; obra; 1,4 obra
Seca e úmida
Tabela 8 - (^) Arranjo experimental analisado (a partir de DIAS, 1994)
Efeito**
Grau de liberdade do Efeito
Soma dos quadrados
Grau de liberdade do erro
Média quadrada F^
Nível de significância
1 2* 0,698746* 176* 0,008246* 84,7423* 0,000000* 2 1* 0,821513* 176* 0,008246* 99,6311* 0,000000* 3 2* 1,140671* 176* 0,008246* 138,3378* 0,000000* 4 1* 0,200926* 176* 0,008246* 24,3679* 0,000002* 1, 2 2* 0,028634* 176* 0,008246* 3,4726* 0,033179* 1, 3 3* 0,047756* 176* 0,008246* 5,7917* 0,000211* 2, 3 2* 0,057624* 176* 0,008246* 6,9885* 0,001201* 1, 4 2* 0,031533* 176* 0,008246* 3,8243* 0,023670* 2, 4 1* 0,100589* 176* 0,008246* 12,1992* 0,000605* 3, 4 2 0,013177 176 0,008246 1,5980 0, *identifica efeitos significativos a nível de significância menor que 5 % ** 1 = Teor de agregado; 2 = Tipo de base; 3 = trabalhabilidade; 4 = umidade da base Tabela 9 - Resultado de análise de variância da raiz quadrada da resistência de aderência
Os dados permitem concluir, que, em média, a adição de areia com a manutenção da trabalhabilidade reduz a resistência de aderência da argamassa (a). Esta redução é menos acentuada quando a base é constituída de blocos de concreto comparativamente aos blocos cerâmicos. Esta redução ocorre pela fragilização da pasta em decorrência da elevação da relação água/gesso, afim de manter a trabalhabilidade constante.
O aumento da trabalhabilidade, ou seja, da relação água/gesso, também provoca a redução da resistência de aderência (b). Esta perda é mais significativa quando a proporção de agregado passa de 1 para 3 comparativamente à passagem de pasta para o teor 1. Esta interação deve estar associada à dificuldade de moldagem das peça com baixa trabalhabilidade, agravada no caso de pastas de consistência normal, pelo critério de pasta de consistência normal adotado por Dias (1994). As argamassas e pastas de gesso apresentam menor aderência sobre as bases cerâmicas do que sobre bases de concreto. Existe uma interação estatisticamente significativa entre o teor de agregado e o tipo de base (1, 2), sendo que esta diferença cresce ligeiramente na razão direta do teor de agregados (Figura 5a). Já a interação entre o tipo de base e a trabalhabilidade (2, 3) não pode ser facilmente justificada. Apesar destas ponderações, pode-se afirmar que, em média, a resistência de aderência
em bases cerâmicas é no mínimo 10 % inferior à de base de bloco de concreto. O procedimento de umedecer a base antes de aplicar o revestimento provoca uma redução significativa na resistência de aderência. Esta redução é menos acentuada sobre base cerâmica, cuja aderência inicial é significativamente menor (Figura 6 a). Já a inter-relação teor de agregado e tratamento da base decorre fundamentalmente de uma acentuada elevação na resistência de aderência de pastas aplicadas sobre base seca. Tanto os valores de resistência de aderência como a influência da base na resistência de aderência são coerentes com os apresentados por Delgado e Pires Sobrinho (1997). A menor média de resistência de aderência de todo o experimento analisado foi em torno de 0,45 MPa, obtida com o traço 1:3, aplicado sobre base de blocos de concreto ou blocos cerâmicos umedecida e com trabalhabilidade elevada. Este valor é 50 % superior à resistência de aderência mínima de 0,3 MPa especificado pela NBR 7200 (ABNT, 1982) para revestimentos de fachada externa e mais de 100 % do valor mínimo. Considerando-se apenas a resistência de aderência, é perfeitamente viável o emprego de argamassas de gesso como revestimento, independente da base utilizada.
36 John e Antunes
Considerando que a redução da relação água/gesso e da trabalhabilidade, e a eliminação da umidade superficial permitem uma elevação significativa na resistência de
aderência, pode-se vislumbrar que traços gesso: agregado mais pobres podem ser viabilizados do ponto de vista de aderência.
0,
0,
0,
0,
0,
0 1 2 3 Agregado
Rad (MPa)
Cerâmica
Concreto
0,
0,
0,
0,
0,
Normal Obra > Obra
Rad (MPa)
Cerâmica
Concreto
Trabalhabilidade
(a) (b) Figura 5 - Influência do teor de agregado (a) e trabalhabilidade (b) na resistência de aderência sobre blocos cerâmicos e de blocos concretos
0,
0,
0,
0,
0,
0,
0,
0,
0,
Seca Úmida
Rad (MPa)
Concreto
Cerâmica
0,
0,
0,
0,
0,
0 1 2 3 Agregado
Rad (MPa)
Seca
Úmida
(a) (b) Figura 6 - Influência do tratamento superficial da base (úmida / seca) na resistência de aderência
Conclusões
As argamassas de gesso são viáveis do ponto de vista da resistência de aderência. Os dados permitem sugerir que mesmo traços mais pobres que o 1:3 ensaiado podem apresentar desempenho satisfatório do ponto de vista da resistência de aderência.
As argamassas e pastas de gesso apresentam melhor aderência sobre blocos de concreto do que sobre blocos cerâmicos;
O umedecimento da superfície antes da aplicação de revestimento de gesso provoca uma redução na resistência de aderência, além de exigir mais uma atividade em
canteiro. Não é, portanto, recomendável sobre bases de blocos de concreto ou cerâmicos. É desejável controlar a relação a/g dos revestimentos porque relações a/g elevadas ou muito baixas exercem forte influência sobre o tempo de pega e, potencialmente, afetam a aderência. A introdução de retardadores de pega é praticamente imprescindível para a execução do revestimento quando se trata de empregar argamassas, uma vez que os tempos de início e fim de pega são significativamente reduzidos. Esta, certamente, é uma etapa que necessita de pesquisas futuras.
38 John e Antunes
Anexo I - Médias e desvios padrão para diferentes combinações de fatores e níveis
- 0 CON N S 0,86 0,05 Agregado Base Trabalhabilidade Umidade da base Rad (MPa) Desvio padrão (MPa) N
- 0 CON N U 0,92 0,09
- 0 CON O S 0,96 0,15
- 0 CON O U 0,88 0,09
- 0 CON OO S 0,82 0,06
- 0 CON OO U 0,73 0,04
- 0 CER N S 0,88 0,11
- 0 CER N U 0,83 0,07
- 0 CER O S 0,79 0,04
- 0 CER O U 0,80 0,11
- 0 CER OO S 0,68 0,09
- 0 CER OO U 0,68 0,10
- 1 CON N S 1,01 0,09
- 1 CON N U 0,75 0,19
- 1 CON O S 1,02 0,05
- 1 CON O U 0,88 0,11
- 1 CON OO S 0,71 0,05
- 1 CON OO U 0,61 0,16
- 1 CER N S 0,78 0,15
- 1 CER N U 0,87 0,04
- 1 CER O S 0,83 0,08
- 1 CER O U 0,71 0,10
- 1 CER OO S 0,57 0,12
- 1 CER OO U 0,46 0,04
- 3 CON N S 0,82 0,10
- 3 CON N U 0,75 0,04
- 3 CON O S 0,76 0,05
- 3 CON O U 0,76 0,05
- 3 CON OO S 0,72 0,11
- 3 CON OO U 0,45 0,09
- 3 CER N S 0,68 0,13
- 3 CER N U 0,70 0,02
- 3 CER O S 0,63 0,03
- 3 CER O U 0,60 0,03
- 3 CER OO S 0,31 0,07
- 3 CER OO U 0,34 0,05
