Introdução

Devido ao fato de atualmente estar cursando o mestrado em Engenharia Civil na Universidade Federal de Santa Maria (UFSM), faz parte do meu dia a dia a prática laboratorial. A linha de pesquisa do programa de pós-graduação à qual pertenço é a de Materiais de Construção e Sistemas Construtivos. Meu objeto de estudo é, mais precisamente, a alvenaria estrutural e seus componentes. Deste modo, é comum trabalharmos com argamassas cimentícias e com o seu controle tecnológico. Neste artigo, pretendo apresentar uma breve descrição dos procedimentos de ensaio mais comuns, como fonte de consulta futura.

Argamassa

A argamassa é um material versátil na construção civil, com finalidades específicas: devido à sua facilidade de moldagem e plasticidade, pode ser utilizada como revestimento ou como elemento de ligação entre unidades de outros materiais, como blocos cerâmicos. Esta plasticidade é obtida no estado fresco, permitindo moldá-la em diferentes formas e promover aderência às superfícies.

A argamassa é formada por materiais aglomerantes, agregados miúdos, água e, eventualmente, aditivos.

Os principais componentes são:

• cimento: aglomerante hidráulico que reage com a água e garante o ganho de resistência da argamassa;
• cal: aglomerante aéreo que reage com o gás carbônico do ar, contribuindo para a plasticidade no estado fresco e para a resistência em longo prazo;
• agregados miúdos: geralmente areia natural ou artificial, responsáveis pela estabilidade volumétrica e pela redução de retração;
• água: garante a trabalhabilidade da argamassa e participa das reações de hidratação do cimento;
• aditivos: melhoram propriedades específicas, como trabalhabilidade, retenção de água, incorporação de ar e tempo de pega.

Controle tecnológico da argamassa

Seja em obra ou em ambiente acadêmico, o conhecimento das características dos materiais utilizados deve ser obrigatório. Não podemos atestar a qualidade daquilo que não conseguimos medir. Logo, a realização de ensaios de caracterização é um procedimento fundamental.

A seguir, apresento um resumo dos principais procedimentos utilizados em laboratório para a caracterização de argamassas nos estados fresco e endurecido.

Mistura da argamassa — NBR 16541

Tudo começa com a mistura da argamassa. É necessário seguir um procedimento padronizado para garantir a reprodutibilidade dos resultados, pois fatores como tempo de mistura, energia aplicada e ordem de adição dos materiais influenciam diretamente o comportamento final do material.

Equipamentos necessários

• ambiente laboratorial com temperatura e umidade relativa controladas;
• misturador mecânico com velocidades lenta e rápida;
• balança com precisão mínima de 0,1 g;
• espátulas e provetas;
• cronômetro.

Procedimento

• Passo 1: pesar os materiais conforme o traço especificado. Recomenda-se trabalhar sempre com traço em massa.

• Passo 2: misturar os materiais secos no misturador.

• Passo 3: acionar o misturador em velocidade baixa e adicionar 75% da água nos 10 segundos iniciais. Manter a mistura até completar 30 segundos desde o acionamento.

• Passo 4: alterar para velocidade alta e misturar por mais 60 segundos.
• Passo 5: interromper a mistura, remover a pá e raspar o material aderido nas superfícies internas do recipiente e da pá. Esta etapa deve durar 90 segundos.
• Passo 6: retornar à velocidade baixa, adicionar os 25% restantes da água em 10 segundos e continuar a mistura até completar 30 segundos adicionais ou o tempo especificado pelo fabricante.

Determinação do índice de consistência — NBR 13276

O índice de consistência tem por objetivo avaliar a trabalhabilidade da argamassa no estado fresco.

Equipamentos necessários

• mesa para índice de consistência;
• molde troncônico;
• soquete metálico;
• régua metálica ou paquímetro;
• pano limpo e seco.

Procedimento

• Passo 1: limpar e secar a mesa e o molde troncônico.
• Passo 2: posicionar o molde no centro da mesa e preenchê-lo com argamassa em três camadas de alturas aproximadamente iguais.
• Passo 3: aplicar golpes com o soquete em cada camada, respectivamente:
  • 15 golpes na primeira camada;
  • 10 golpes na segunda camada;
  • 5 golpes na terceira camada.
• Passo 4: rasar a superfície da argamassa e limpar as laterais do molde.
• Passo 5: retirar o molde verticalmente.

• Passo 6: acionar a mesa para executar 30 quedas em 30 segundos.
• Passo 7: medir imediatamente o espalhamento da argamassa em três diâmetros distribuídos uniformemente.

• Passo 8: calcular a média das três medidas. O resultado corresponde ao índice de consistência, em milímetros.

Determinação da densidade de massa e do teor de ar incorporado — NBR 13278

Este ensaio permite determinar a densidade da argamassa fresca e estimar o teor de ar incorporado.

Equipamentos necessários

• recipiente rígido cilíndrico de volume aproximado de 400 cm³, altura 85 mm e diâmetro 80 mm;
• balança com resolução de 0,1 g;
• espátula metálica;

Procedimento

• Passo 1: determinar a massa e o volume do recipiente (utilizar água desmineralizada para cálculo do volume - a norma detalha o procedimento de cálculo do volume).
• Passo 2: preencher o recipiente com argamassa em três camadas sucessivas iguais.
• Passo 3: aplicar 20 golpes no perímetro da argamassa em cada camada.
• Passo 4: efetuar três quedas na mesa de consistência ao término de cada camada;
• Passo 5: rasar a superfície da argamassa removendo qualquer partícula ou água aderida à superfície externa do recipiente.
• Passo 5: determinar a massa do conjunto recipiente + argamassa.

• Passo 6: calcular a densidade de massa a partir do volume conhecido do recipiente conforme equação:
  $$ d = \frac{m_c - m_v}{v_r}1000 $$
  Onde
  $m_c$ é a massa do recipiente cilíndrico contendo a argamassa de ensaio, em gramas;
  $m_v$ é a massa do recipiente cilíndrico vazio, em gramas;
  $v_r$ é o volume do recipiente cilíndrico, em centímetros cúbicos.

O teor de ar incorporado é obtido através da equação:

$$ A = 100 \left( 1 - \frac{d}{d_t} \right) $$

Onde
$d$ é o valor da densidade de massa da argamassa, em gramas por centímetro cúbico
$d_t$ é o valor da densidade de massa teórica da argamassa, em centímetros cúbicos, sem vazios.

A densidade teórica é obtida, de forma geral, pela equação:

$$ d_t = \frac{\sum m_i}{\sum \frac{m_i}{\gamma_i}} $$

Onde
$m_i$ é a massa seca de cada componente da argamassa, mais a massa da água
$\gamma_i$ é a massa específica de cada componente da argamassa.

Determinação da retenção de água — NBR 13277

O ensaio de retenção de água avalia a capacidade da argamassa de manter sua água de mistura quando submetida à sucção. Isto é importante por dois motivos: a velocidade de perda de água de uma argamassa interfere na retração (se a argamassa perde muita água rapidamente, ela retrai, gerando fissuras) e também na disponibilidade de água de hidratação do cimento.

Equipamentos necessários

• funil de Büchner com bomba de vácuo;
• discos de papel filtro: qualitativos com 200 mm de diâmetro;
• régua metálica;
• balança com resolução 0,1 g;
• cronômetro.

Procedimento

• Passo 1: preparar a argamassa conforme procedimento padronizado.
• Passo 2: colocar o prato sobre o funil, garantindo a estanqueidade entre eles, e umedecer o papel filtro, posicionando-o sobre o fundo do prato.
• Passo 3: com a torneira fechada, acionar a bomba de vácuo de tal forma que se aplique ao conjunto uma sucção de 51 mm de mercúrio. Abrir a torneira e retirar o excesso de água do papel filtro por 90 segundos, fechando-a em seguida.
• Passo 4: pesar o conjunto funil/papel filtro úmido na balança.
• Passo 5: preencher o prato com a argamassa até pouco acima da borda. Adensá-la com 37 golpes de soquete sendo 16 golpes aplicados uniformemente junto à borda e 21 golpes aplicados em pontos uniformemente distribuídos na parte central da amostra, assegurando preenchimento uniforme do prato.
• Passo 6: retirar o excesso de argamassa do prato mediante o uso de uma régua metálica, de tal forma a obter uma superfície plana.
• Passo 7: limpar as bordas do conjunto.
• Passo 8: pesar o conjunto com argamassa rasada na balança.
• Passo 9: Abrir a torneira para aplicar a sucção na amostra correspondente à coluna de 51 mm de mercúrio durante 15 minutos, fechando-a em seguida.
• Passo 10: remover o prato do funil, pesar o conjunto na balança.

Calcular a retenção de água ($R_a$) através da seguinte equação:

$$ R_a = \left[ \frac{(m_a - m_s)}{AF(m_a-m_s)} \right] 100 $$

Sendo

$$ AF = \frac{m_w}{m + m_v} $$

onde:
$m_a$ é a massa do conjunto com argamassa, em gramas
$m_a$ é a massa do conjunto após a sucção, em gramas
$m_v$ é a massa do conjunto vazio, em gramas
$AF$ é o fator água/argamassa fresca
$m_w$ é massa total de água acrescentada à mistura, em gramas
$m$ é a massa de argamassa industrializada ou a soma das massas dos componentes anidros, no caso de argamassa de obra, em gramas.

O resultado é expresso em porcentagem.

Determinação da resistência à tração na flexão e à compressão — NBR 13279

Entrando nos ensaios no estado endurecido, este ensaio permite determinar as resistências mecânicas da argamassa. O objetivo é conhecer as resistências à tração e à compressão. Como a argamassa é um material frágil, a execução do ensaio de tração se dá de forma indireta, através da flexão.

Equipamentos necessários

• moldes prismáticos metálicos que permitem moldar corpos de prova de 4 cm x 4 cm x 16 cm;
• mesa de adensamento por queda;
• nivelador de camadas;
• régua metálica;
• máquina para ensaios de resistência à tração na flexão e de compressão.

Procedimento

• Passo 1: moldar os corpos de prova prismáticos por idade de acordo com os passos seguintes.
• Passo 2: colocar os moldes sobre a mesa de adensamento.
• Passo 3: aplicar uma fina camada de desmoldante nas faces internas dos moldes.
• Passo 4: preparar a argamassa.
• Passo 5: após o preparo, introduzir a argamassa diretamente em cada compartimento do molde. Com o auxílio do nivelador de camadas, proceder o espalhamento da argamassa em cada compartimento, formando uma camada uniforme. Em seguida, aplicar 30 quedas através da mesa de adensamento. Introduzir a segunda camada de argamassa em cada compartimento do molde com o auxílio do lado menor do nivelador de camadas, proceder o espalhamento uniforme da argamassa e aplicar as 30 quedas novamente.
• Passo 6: rasar os corpos de prova com régua metálica.
• Passo 7: os corpos de prova devem permanecer (48 $\pm$ 24)h nos moldes. A seguir devem ser desmoldados e mantidos na condição de cura até a ruptura.

Procedimento de ruptura

As rupturas devem ser realizadas nos corpos de prova na idade de 28 dias.

Resistência à tração na flexão

• Passo 1: posicionar o corpo-de-prova nos dispositivos de apoio do equipamento de ensaio de modo que a face rasada não fique em contato com os dispositivos de apoio nem com o dispositivo de carga.

• Passo 2: aplicar carga de (50 $\pm$ 10) N/s até a ruptura do corpo-de-prova.

• Passo 3: a resistência à tração na flexão é calculada segundo a equação:

$$ R_f = \frac{1,5 F_t L}{40^3} $$

onde:

$R_f$ é a resistência à tração na flexão, em megapascal.
$F_t$ é a carga aplicada verticalmente no centro do prisma, em Newton
$L$ é a distância entre os suportes, em milímetros

Resistência à compressão axial

• Passo 1: utilizar as metades dos três corpos de prova do ensaio de flexão, posicionando-as no dispositivo de apoio do equipamento de ensaio, de modo que a face rasada não fique em contato com o dispositivo de apoio nem com o dispositivo de carga.

• Passo 2: aplicar carga de (500 $\pm$ 50) N/s até a ruptura do corpo-de-prova.
  A resistência à compressão é calculada segundo a equação:

$$ R_c = \frac{F_c}{1 600} $$

onde:

$R_c$ é a resistência à compressão, em megapascal
$F_c$ é a carga máxima aplicada, em Newton
1600 é a área quadrada considerada do dispositivo de carga 40 mm x 40 mm em milímetros quadrados.

Determinação da absorção de água por capilaridade — NBR 15259

Este ensaio avalia a capacidade da argamassa endurecida de absorver água por sucção capilar.

Equipamentos necessários

• corpos de prova prismáticos;
• recipiente com lâmina d’água controlada;
• balança.

Procedimento

• Passo 1: secar os corpos de prova até massa constante.
• Passo 2: posicionar os corpos de prova parcialmente imersos em água.

• Passo 3: registrar as massas em intervalos de tempo definidos.
• Passo 4: calcular a absorção de água por capilaridade.

Determinação da absorção de água, índice de vazios e massa específica — NBR 9778

Este ensaio determina propriedades físicas relacionadas à porosidade do material.

Equipamentos necessários

• estufa;
• balança hidrostática;
• recipiente com água.

Procedimento

• Passo 1: secar os corpos de prova até massa constante.
• Passo 2: determinar a massa seca.
• Passo 3: saturar os corpos de prova.
• Passo 4: determinar a massa saturada e a massa imersa.
• Passo 5: calcular:
  • absorção de água;
  • índice de vazios;
  • massa específica.

Determinação da variação dimensional — NBR 15261

O ensaio de variação dimensional avalia retrações ou expansões da argamassa ao longo do tempo.

Equipamentos necessários

• moldes prismáticos;
• comparador de comprimento;
• câmara climatizada.

Procedimento

• Passo 1: moldar os corpos de prova.
• Passo 2: realizar a leitura inicial após o período previsto em norma.
• Passo 3: armazenar os corpos de prova em ambiente controlado.
• Passo 4: realizar leituras periódicas de comprimento.
• Passo 5: calcular a variação dimensional ao longo do tempo.

Determinação do módulo de elasticidade dinâmico — NBR 15630

O módulo de elasticidade dinâmico pode ser obtido por métodos não destrutivos baseados na propagação de ondas.

Equipamentos necessários

• equipamento de ultrassom ou excitação dinâmica;
• corpos de prova prismáticos;
• paquímetro.

Procedimento

• Passo 1: medir as dimensões e a massa dos corpos de prova.
• Passo 2: posicionar os sensores do equipamento.
• Passo 3: realizar as leituras de propagação de onda ou frequência natural.

• Passo 4: calcular o módulo de elasticidade dinâmico conforme o método adotado.

Determinação da resistência potencial de aderência à tração — NBR 15258

Este ensaio avalia a aderência da argamassa aplicada como revestimento.

Equipamentos necessários

• pastilhas metálicas;
• adesivo epóxi;
• equipamento de arrancamento.

Procedimento

• Passo 1: aplicar a argamassa sobre a base especificada.
• Passo 2: aguardar o período de cura.
• Passo 3: colar as pastilhas metálicas na superfície.
• Passo 4: realizar o corte perimetral ao redor da pastilha.

• Passo 5: executar o arrancamento com equipamento apropriado.
• Passo 6: registrar a carga de ruptura e calcular a resistência de aderência.