Revista Concreto 54 - Produtos de Concreto 1

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    18-Jul-2015

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Avaliao do Desempenho dos Sistemas de Impermeabilizao por Cristalizao Capilar do ConcretoCludio Neves Ourives Gerente Geral Penetron Brasil Pedro Carlos Bilesky Tcnico do Laboratrio de Materiais de Construo Civil Instituto de Pesquisas Tecnolgicas do Estado de So Paulo S.A. IPT

1. IntroduoOs sistemas normalmente utilizados para impermeabilizao de estruturas em concreto, como reservatrios e obras enterradas, promovem uma barreira fsica superficial com propriedades impermeabilizantes. Na maioria das vezes, so sistemas aderidos compostos por materiais base de cimento modificado com polmeros, base de asfalto ou totalmente polimricos, como acrlico e poliuretano. Muitos fatores podem comprometer o desempenho destes quanto impermeabilidade ao longo do tempo. Fatores como intemperismo, deteriorao pelos agentes presentes na gua armazenada ou no lenol fretico, adoo de procedimentos inadequados de aplicao aliado mo-de-obra desqualificada e ao uso inadequado da estrutura, reduzem a vida til desses sistemas e comprometem a durabilidade das estruturas de concreto. Os sistemas de impermeabilizao do concreto por cristalizao capilar so mais resistentes ao intemperismo e guas agressivas. Por no serem facilmente danificados, apresentam maior resistncia e durabilidade que os sistemas convencionais. Isto explicado pelo sistema de cristalizao que se integra ao concreto, ou seja, no h filme superficial. Quando so aplicados na forma de pintura ou por adio ao concreto, os cristais se formam no interior dos poros e

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fissuras. Uma vez dentro do concreto, os compostos qumicos reagem com a gua, hidrxido de clcio e alumnio como tambm com vrios outros xidos metlicos e sais presentes no concreto crescendo no interior dos poros e capilares. A formao cristalina impede a penetrao de gua, porm permite a passagem do vapor dgua evitando a presso de vapor dentro do concreto. Se novas fissuras aparecem durante a vida til da estrutura, os cristais se formaro nessas fissuras, tambm impedindo novos caminhos de passagem para a gua. Quando no h gua dentro da fissura, os cristais permanecem dormentes, mas, assim que ela aparece, novamente os cristais voltam a crescer protegendo o concreto permanentemente. Como o processo de cristalizao ocorre com o tempo, a permeabilidade do concreto tambm reduzida com o tempo. Quando so realizados ensaios conforme a norma NBR 10.787/94, ensaio de penetrao de gua sob presso para concreto endurecido, os corpos de prova ficam expostos presso de gua at 4 dias. Esse mtodo de ensaio funciona para os sistemas convencionais que j apresentam um filme impermevel. Porm, para os sistemas de impermeabilizao por cristalizao capilar, a permeabilidade reduzida ao longo do tempo de exposio gua, exigindo mais tempo para que os resultados sejam medidos. Outro fator que diferencia os sistemas convencionais dos sistemas de cristalizao que, quando as estruturas entram em carga,

seja pela presso positiva, como em reservatrios, ou pela presso negativa, como em estruturas enterradas, podem surgir fissuras devido a essa solicitao. Os sistemas aderidos superficialmente podem tambm se fissurar e permitir a passagem da gua, sem nenhuma ao ativa nesses casos. J, com os sistemas de cristalizao capilar, h uma catalisao do processo pela gua com formao de cristais ao longo da fissura, reduzindo ou selando totalmente a infiltrao de gua. A essa capacidade de selamento temse chamado de auto-cicatrizao. Portanto, para fazer uma boa avaliao deste processo, necessrio que se adotem procedimentos anteriores ao ensaio de permeabilidade destes sistemas, para que se acelere este processo de cristalizao capilar, criando assim em laboratrio uma condio adequada para uma perfeita anlise das condies reais de aplicao nas obras. 1.1 Definies A durabilidade do concreto depende muito da facilidade com a qual os fluidos, tanto lquidos como gases, podem ingressar no concreto e se deslocar no seu interior. Essa caracterstica geralmente mencionada como permeabilidade do concreto. A rigor, permeabilidade se refere ao escoamento de um fluido atravs de um meio poroso sob diferencial de presso. O escoamento dos fluidos no concreto depender da porosidade do concreto. Porosidade a medida da proporo do volume total do concreto ocupado pelos poros. Se a42

porosidade for grande e se os poros estiverem interligados, a permeabilidade ou escoamento dos fluidos pode ser alta. Se os poros forem descontnuos, a permeabilidade ser baixa, mesmo com a porosidade alta. A permeabilidade do concreto depende tambm das dimenses, distribuio, forma, tortuosidade e continuidade dos poros. Tambm influenciada pelas propriedades do cimento. Para uma mesma relao gua/cimento, cimentos mais grossos tendem a produzir pastas de cimento com porosidade maior do que as produzidas por cimentos mais finos. Em geral, quanto maior a resistncia da pasta endurecida, menor a permeabilidade. Quanto aos agregados, em geral, pequena a influncia do teor de agregado na mistura, no contribuindo muito para o escoamento de fluidos. A permeabilidade da pasta de cimento que tem o principal efeito sobre a permeabilidade do concreto. Um dos mtodos de ensaio mais utilizados para se avaliar a permeabilidade do concreto o ensaio de penetrao de gua sob presso no concreto endurecido, segundo a NBR 10787/94. Neste ensaio, determinada a profundidade de penetrao da gua aps a aplicao de presses que variam de 0,1MPa no primeiro e segundo dias, 0,3MPa no terceiro dia e 0,7MPa no quarto dia. possvel usar a profundidade de penetrao da gua como uma avaliao qualitativa do concreto, por exemplo: uma profundidade menor do que 50mm, classifica o concreto como impermevel; menor do que 30mm classifica o concreto como impermevel em condies agressivas.

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H tambm mtodos de ensaio para simular o efeito de auto-cicatrizao em fissuras, em laboratrio.

2. Ensaios realizados com o sistema de cristalizao por adioUma vez que os ensaios realizados conforme a NBR 10787/94 testam os corpos-de-prova somente at o quarto dia, na maioria das vezes, os resultados obtidos nos testes feitos em concreto com o sistema de impermeabilizao por cristalizao capilar adicionado no apresentam nenhuma diferena em relao aos corpos-de-prova sem a adio do sistema. Como a exposio prolongada gua catalisa o processo de cristalizao, quanto mais tempo em teste, melhores sero os resultados e mais claras ficam as diferenas entre os corpos de prova com e sem o sistema de cristalizao capilar. Para tanto, efetuaram-se mudanas neste procedimento, objetivando realizar ensaios que demonstrem a eficincia destes sistemas impermeabilizantes a partir da cristalizao capilar do concreto promovida por estes produtos. 2.1 ensaios com cimento cP-iii-40 2.1.1 Procedimentos Para realizao destes ensaios, moldaram-se 09 corpos de prova prismticos com

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dimenses bsicas de 250 x 250 x 125 mm de acordo com a NBR-10787/94 Concreto endurecido Determinao da penetrao de gua sob presso Mtodo de ensaio, e 06 corpos de prova com dimenses bsicas de 100 x 200 mm para determinao da resistncia compresso de acordo com a NBR-5739/07 Ensaio de compresso de corpos de prova cilndricos Mtodo de ensaio. Adotou-se, de acordo com as orientaes do cliente, para confeco destes corpos-de-prova o concreto especificado pela NBR-12.171/92 Aderncia aplicvel em sistemas de impermeabilizao compostos de cimento impermeabilizante e polmeros, conforme tabela 01. Na tabela 02, apresentam-se as caractersticas fsicas no estado fresco e a resistncia compresso aos 28 dias de idade. Aps a cura de 28 dias em cmara mida, os corpos de prova prismticos ficaram no ambiente do laboratrio pelo perodo de 2 dias e, aps este perodo de secagem, os corpos de prova foram submetidos penetrao de gua sob presso de acordo com o plano de carregamento descrito na NBR-10.787/94 estendendo-se o perodo de aplicao da presso de 0,7 MPa at os 07 dias de exposio, perodo de induo. Aps este perodo, os corpos de prova foram retirados desta condio e colocados para secar no ambiente do laboratrio por um perodo de 6 dias, quando ento foram novamente submetidos ao mesmo plano de carregamento descrito anteriormente. Aps este novo perodo de exposio, os corpos de prova foram rompidos flexo para

observao da penetrao de gua sob presso. 2.1.2 resultado Os resultados so apresentados nas tabelas 3 e 4 e fotos 1 e 2. 2.2 ensaios com cimento cPii-e 32 2.2.1 Procedimentos Para realizao destes ensaios, molda-

ram-se 06 corpos de prova prismticos com dimenses bsicas de 250 x 250 x 125 mm, de acordo com a NBR-10787/94, e 04 corpos de prova com dimenses bsicas de 100 x 200 mm, para determinao da resistncia compresso, de acordo com a NBR-5739/07. Adotou-se trao de concreto apresentado na tabela 05. Na tabela 06 apresentam-se as caractersticas fsicas no estado fresco e a resistncia compresso aos 28 dias de idade. Aps a cura de 28 dias em cmara mida, os corpos de prova prismticos ficaram no

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ambiente do laboratrio pelo perodo de 02 dias e, aps este perodo de secagem, os corpos de prova foram submetidos penetrao de gua sob presso de acordo com o plano de carregamento descrito na NBR-10.787/94, estendendo-se o perodo de aplicao da presso de 0,7 MPa at os 07 dias de exposio, perodo de induo. Aps este perodo os corpos de prova foram retirados desta condio e colocados para secar no ambiente do laboratrio por um perodo de 6 dias, quando ento foram novamente submetidos ao mesmo plano de carregamento descrito anteriormente. Aps este novo perodo de exposio, observaram-se, nas laterais dos corpos de prova, manchas indicativas de que a penetrao de gua ainda persistia. Optou-se ento em acompanhar novos ciclos de secagem e exposio gua sob presso at o desaparecimento destas manchas. Os corpos de prova foram submetidos a quatro ciclos de secagem e submisso a presso de 0,7 MPa.

2.2.2 resultado Os resultados so apresentados abaixo na tabela 7 e na foto 3. 2.2.3 Anlise dos resultados Os resultados ora obtidos nos corpos de prova moldados com cimento tipo CP-III, classe 40 nos levam a entender que estes cimentos so adequados e compatveis com o sistema de impermeabilizao por cristalizao adotado. Nas fotos 04 e 05, podemos observar o aumento da ao impermeabilizante gerada pela cristalizao do concreto com incremento da adio de 1%, sendo que, em apenas um ciclo de secagem e submisso gua sob presso, obtiveram-se resultados satisfatrios. Nos corpos de prova moldados com cimento CP-II-E, classe 32, estas reaes de cristalizao so aparentemente um pouco mais lentas e necessitaram de mais ciclos de secagem e submisso gua sob presso para apresen-

tarem resultados compatveis com os obtidos com o cimento CP-III, classe 40. As fotos 06, 07, 08 e 09 apresentam a evoluo semanal da impermeabilizao por cristalizao, atravs do desaparecimento das manchas de gua nas faces dos corpos de prova prismticos. O cimento tipo CP-III constitui-se de grande quantidade de escria de alto forno. Este tipo de cimento geralmente especificado onde se deseja uma baixa porosidade e permeabilidade gua do concreto. A princpio, acredita-se que os resultados obtidos em menor tempo nos corposde-prova com cimento CP-III em relao ao CP-II devem-se contribuio desse tipo de cimento na reduo da porosidade facilitando o bloqueio da gua pelos cristais gerados pelo aditivo.46

Em ambos os casos, com CP-III e CP-II, os resultados obtidos mostraram uma grande reduo da permeabilidade do concreto com a adio do aditivo de cristalizao. 2.3 ensaio De auto-cicatrizao De fissuras O objetivo deste ensaio foi de verificar a impermeabilidade de prismas de concreto preparados com adies do sistema de cristalizao capilar por adio, nos quais, aps endurecidos, so submetidos ao esforo de trao na flexo e ao fluxo de gua contnuo com a finalidade de monitorar o tempo necessrio para estancar este fluxo de gua.

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2.3.1 Materiais utilizados Cimento: Cau CPIIl 40 RS Areia rosa: Concresand Pedrisco misto: Votorantim Brita 1: Sarpav Aditivo: BASF 394N Aditivo: Penetron ADMIX 2.3.2 Amostras A amostra composta por dois traos de concreto elaborados, nos quais foram moldados 04 corpos de prova prismticos com dimenses (150x150x500) mm, largura x altura x comprimento, moldados no laboratrio, conforme trao abaixo e Tabela 8.

IdentIfICAo dos trAos trao 1: Com adio de Penetron Admix trao 2: Sem adio de Penetron Admix trAo UnItrIo eM MAssA (MAterIAIs seCos) trao: 1 e 2 Aglomerante: 1,000 Areia rosa: 1,314 Pedrisco misto: 0,564 Brita 1: 2,551 a/c: 0,452.3.3 Metodologia Os procedimentos foram desenvolvidos no laboratrio da Concremat. 2.3.4 Procedimentos Preparar o molde prismtico de forma a posicionar um tubo de PVC com sistema de

conexes hidrulicas, centralizado internamente no corpo de prova, com comprimento aproximado de 400 mm; realizar a cura do dos corpos de prova, conforme NBR 5738; e na idade de ensaio, submeter os corpos de prova ao ensaio de trao na flexo com o objetivo de criar fissura no mesmo, sem provocar sua ruptura; acoplar ao dispositivo de fornecimento de gua de forma que seja aplicada uma presso constante de 1,5 MPa (150 metros de coluna dgua); e monitorar o fluxo de gua, anotando periodicamente a quantidade de gua que escorre do corpo de prova nos seguintes intervalos: 1 perodo aps uma semana 2 perodo aps cinco semanas 3 perodo aps seis semanas 4 perodo aps sete semanas 5 perodo aps oito semanas 2.3.5 resultados obtidos

2.3.6 Anlise do resultado Foi verificada uma reduo do fluxo de gua nos corpos de prova com adio de 1% do aditivo de cristalizao capilar em relao aos corpos de prova sem a adio do produto (Foto 8).

3. Estudo de CasosEstao de Tratamento de Esgoto de Taubat SP (Fotos 9 e 10). Estao de Tratamento de Esgoto de Cerquilho SP (Fotos 11 e 12).REVISTA CONCRETO47

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Veja a tabela 9.

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4. ConclusesA partir dos resultados obtidos nos ensaios realizados, podemos concluir que a metodologia adotada foi eficiente na avaliao dos concretos com adies de sistemas de cristalizao capilar, pelo fato de simular em escala laboratorial as condies de exposio destes s ocorrncias do cotidiano de obras hidrulicas, mostrando a eficincia da

cristalizao promovida pelo sistema no s nos poros, mas tambm nas fissuras. Concretos com estas adies adquirem caractersticas impermeabilizantes e comportamentos de auto-cicatrizao com o decorrer do tempo de exposio gua, fato este no observado em outros mtodos de impermeabilizao consagrados; e exigem cuidados especiais no momento da sua avaliao para obteno de resultados que expressem as suas caractersticas efetivas.

refernCIAs BIBLIoGrfICAs [01] Bilesky, P. C. Ensaios comparativos de determinao da permeabilidade a gua Relatrio Tcnico IPT 97 383-205 novembro / 2.007 [02] Bilesky, P. C. Ensaios comparativos de determinao da permeabilidade a gua Relatrio Tcnico IPT 99 704-205 maio / 2.008 [03] Bolorino, H.P. - Verificar a impermeabilizao de prismas de concreto preparados com adies qumicas Concremat 100.330 maro/2009. [04] Neville, Adam Matthew, 1923 Propriedades do Concreto traduo de Salvador E. Giammusso 2 ed. ver. atual, 1997.

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