PT107173A

PT107173A - Argamassa de cal hidráulica, seu processo de obtenção e respectiva utilização

Info

Publication number: PT107173A
Application number: PT107173A
Authority: PT
Inventors: Ana Margarida Armada Brás; Pedro Faustino Marques; Fábio Fonseca Gonçalves
Original assignee: Inst Politécnico De Setúbal
Priority date: 2013-09-20
Filing date: 2013-09-20
Publication date: 2015-03-20
Also published as: PT107173B

Abstract

O PRESENTE PEDIDO DESCREVE ARGAMASSAS DE CAL HIDRÁULICA COM GRANULADO DE CORTIÇA PARA APLICAÇÃO, POR EXEMPLO, NOS REVESTIMENTOS INTERIOR E EXTERIOR DE SISTEMAS CONSTRUTIVOS. O PRESENTE PEDIDO DIZ TAMBÉM RESPEITO A UM PROCESSO PARA A PREPARAÇÃO DAS REFERIDAS ARGAMASSAS UTILIZANDO AGREGADOS COM ORIGEM NATURAL E SUSTENTÁVEL E OUTROS PRODUTOS AUXILIARES. AS ARGAMASSAS AGORA DIVULGADAS PODEM SER UTILIZADAS NO REVESTIMENTO INTERIOR E EXTERIOR DE SISTEMAS CONSTRUTIVOS, APRESENTANDO PROPRIEDADES QUE LHES CONFEREM FÁCIL APLICAÇÃO AO SUPORTE, EM ADIÇÃO ÀS PROPRIEDADES DE ISOLAMENTO TÉRMICO QUE CONFEREM POUPANÇA DE ENERGIA E CONTROLO DAS VARIAÇÕES DE TEMPERATURA DIÁRIAS. ESTAS ARGAMASSAS APRESENTAM EXCELENTE DURABILIDADE E COMPATIBILIDADE COM SUPORTES TRADICIONAIS EM EDIFÍCIOS ANTIGOS E EM EDIFÍCIOS POSTERIORES AO ADVENTO DO BETÃO ARMADO.

Description

DESCRIÇÃO

ARGAMASSA DE CAL HIDRÁULICA, SEU PROCESSO DE OBTENÇÃO E

RESPECTIVA UTILIZAÇÃO

Campo Técnico A tecnologia apresentada neste pedido encontra-se no domínio dos novos materiais de construção mais eficientes do ponto de vista económico e ambiental e descreve argamassas de cal hidráulica com granulado de cortiça e a sua respetiva preparação.

Antecedentes

As características exigidas aos revestimentos de paredes e pisos são cada vez mais severas, não só a nível do comportamento mecânico, mas também ao nível do comportamento térmico com consequências directas deste no consumo de energia do edificado. Por outro lado, a aposta em conseguir obter um comportamento melhorado das argamassas passa pela introdução de novos ou menos correntes materiais na sua constituição, em particular os de origem sustentável como é o caso do granulado de cortiça. 0 desempenho dos revestimentos constitui a primeira barreira aos agentes de degradação, afectando directamente as construções. As argamassas de revestimento assumem assim um papel importante na indústria da construção onde, para além de intervirem na componente estética, apresentam também capacidades funcionais de protecção.

As argamassas de reboco tradicionais de base cimentícia ou de cal hidráulica, seja ela natural ou artificial correntemente aplicadas em edifícios com estrutura porticada em betão armado - quer sejam as pré-doseadas em fábrica ou produzidas totalmente em obra, apresentam elevadas densidades, ou seja densidades compreendidas entre 1700-2100 kg/m3 [1] e um desempenho térmico fraco, com contributo directo para o acentuar das transferências de calor pela envolvente do edificio, em particular ao nivel das pontes térmicas. Este tipo de edificado por apresentar uma frequência elevada de pontes térmicas, conduz a elevados consumos energéticos e à redução da qualidade do ar interior do edificio por potenciar a ocorrência de condensações superficiais e internas. As argamassas que são tradicionalmente utilizadas neste contexto não contribuem para a minimização das transferências de calor ao nivel das pontes térmicas, o que também significa um maior consumo de energia do edificado face às suas necessidades de aquecimento no inverno ou de arrefecimento no Verão.

Os edifícios anteriores ao advento do betão armado apresentam uma constituição e funcionamento muito diferentes dos actuals, em particular no que concerne à protecção contra a humidade. Nas últimas décadas, em casos de reabilitação houve uma tendência para a substituição das argamassas de cal por argamassas de cimento conduzindo a extensos danos. As argamassas de cimento apresentam elevados coeficientes de absorção de água por capilaridade, são excessivamente impermeáveis, não promovendo a fácil e rápida sarda do vapor de água para o exterior do edificio antigo o que contribui para a aceleração da degradação do suporte [2]. Acresce que a excessiva rigidez e resistências mecânicas das argamassas tradicionais é frequentemente incompatível com os movimentos dos suportes antigos, mais deformáveis, o que conduz ao aparecimento de fissuras e degradação consequente [3,4].

Karade et al. estudaram a compatibilidade do granulado de cortiça com cimento para o fabrico de materiais compósitos de cimento de peso leve. Os resultados revelam que o granulado de cortiça afecta as reacções de hidratação do cimento, conduzindo a problemas de compatilidade fisica e quimica entre materais, comprometendo a sua aplicabilidade no suporte e não garantindo adequadas resistências mecânicas [5,6].

Os documentos EP2583954 e PT105937 dizem respeito a argamassas leves, constituidas por 20-55% de agregado calcário ou silicioso; 30-70% de cimento Portland; 5-15% de granulado de cortiça; 0,5-10% de hidróxido de cálcio ou hidróxido de magnésio; 0,05-1,0% de um derivado de celulose; 1-5% de pó redispersivel; 0,01-2% de um hidrófobo em pó; 0,005-0,5% de um agente introdutor de ar e 0-0,5% de um agente introdutor de ar e agente de controlo de tracção. O documento atrás referido diz também respeito ao processo para a preparação das referidas argamassas. Contudo, este documento não revela a existência de uma argamassa leve que compreende na sua formulação um superplastificante. O documento FR2681856 divulga argamassas celulares para o isolamento acústico com base em granulado de cortiça, resinas sintéticas e de um material mineral, por exemplo, a bentonite. Contudo, este documento não revela a existência de uma argamassa leve que compreende na sua formulação um superplastificante. O documento FR2942795 divulga argamassas para isolamento térmico e acústico com base em granulado de cortiça, fibras vegetais, caseina e argila. Contudo, este documento não revela a existência de uma argamassa leve que compreende na sua formulação um superplastificante.

Sumário 0 presente pedido descreve uma argamassa de cal hidráulica que compreende, em percentagem de massa dos componentes relativamente à massa total da composição de argamassa, os seguintes elementos: - 65 a 75% de agregado silicioso; - 20 a 25% de ligante de cal hidráulica; - 2 a 5% de granulado de cortiça; - 0,1 a 1% de superplastificante.

Numa forma de realização, o agregado silicioso da argamassa é uma areia siliciosa.

Numa outra forma de realização, o ligante de cal hidráulica da argamassa é um ligante de cal hidráulica com mistura de cinzas de fundo e/ou escória de aciaria e/ou cais hidráulicas naturais.

Ainda numa outra forma de realização, o superplastificante da argamassa é um superplastif icante com base em policarboxilatos.

Numa forma de realização, a massa volúmica da argamassa no estado fresco está compreendida entre 800 e 1900 kg/m3. O presente pedido descreve ainda o método de obtenção da argamassa que compreende os seguintes passos: - Os componentes são devidamente pesados;

Todos os componentes não líquidos, com exceção do granulado de cortiça são misturados até obter-se, por observação visual, uma mistura uniforme e homogénea; - Adiciona-se o granulado de cortiça à mistura anterior, misturando até obter-se uma mistura uniforme e homogénea; - Coloca-se entre 80% a 90% da água de amassadura no interior de uma misturadora e adiciona-se a mistura uniforme e homogénea dos componentes não líquidos obtidos anteriormente; - Inicia-se a mistura mecânica dos componentes; - Adiciona-se o policarboxilato; - Adiciona-se a restante porção de água de amassadura no interior de uma misturadora, ou seja os 10% a 20% da água de amassadura; - Desliga-se a misturadora;

Retira-se a argamassa de cal hidráulica obtida da misturadora.

Por último, o presente pedido descreve também a utilização da argamassa descrita na aplicação em revestimentos interiores e exteriores de sistemas construtivos.

Descrição Geral O presente pedido descreve argamassas de ligante de cal hidráulica com granulado de cortiça, proveniente de diversas origens tais como: a indústria de produção de rolhas de garrafas ou reciclagem de materiais de cortiça, que permite conceder às argamassas propriedades específicas. A cortiça é um material natural, e abundante, com propriedades particulares como uma elevada durabilidade, baixo módulo de elasticidade, baixa densidade, baixa condutibilidade térmica, bom comportamento acústico e boa resistência ao fogo.

Devido à adição de granulados de cortiça, as argamassas de cal hidráulica tornam-se mais deformáveis, sendo menos propicias ao aparecimento de fissuras e apropriadas para reabilitações de edifícios que possam sofrer pequenas oscilações.

Todo a combinação de propriedades que estas argamassas apresentam, manifesta boa compatibilidade química, física e mecânica com sistemas construtivos antigos e recentes, tornando as mesmas mais apropriadas a casos de reabilitação de edifícios de vários períodos construtivos, dos mais antigos aos mais recentes.

Estas argamassas contribuem para a redução do risco de condensações internas levando à melhoria da qualidade do ar interior do edifício. 0 bom comportamento térmico e acústico permite melhorar as condições de conforto nos edificados, reduzindo as necessidades de aquecimento nos edifícios o que contribui para uma redução dos consumos e custos de energia.

Esta argamassa apresenta uma boa trabalhabilidade e fácil aplicação em suportes de tijolo, pedra ou betão, tanto em ambiente exterior como interior de sistemas construtivos. A argamassa de cal hidráulica com agregados de cortiça de comportamento térmico melhorado apresentada contém os seguintes componentes, em percentagem de massa dos componentes relativamente à massa total da composição de argamassa: a) 65 a 75% de agregado silicioso; b) 20 a 25% de ligante de cal hidráulica; c) 2 a 5% de granulado de cortiça; d) 0,1 a 1% de superplastificante. O agregado silicioso pode ser uma areia siliciosa. O ligante de cal hidráulica é referente a cais hidráulicas (HL), podendo conter na sua mistura adições como cinzas de fundo ou escória de aciaria e cais hidráulicas naturais (NHL) que se encontrem segundo a norma NP EN 459-1 emitida em Maio de 2011. O elemento d) é referente a um superplastificante com base em policarboxilatos. A incorporação destes materiais, considerados desperdícios ou subprodutos industriais, permite melhorar o desempenho térmico das argamassas utilizadas no revestimento interior e exterior de sistemas construtivos, contribuindo assim para a poupança energética do edifício e ambiental. O presente pedido descreve ainda o processo de preparação da argamassa que compreende a mistura de ligante de cal hidráulica com agregado silicioso, granulado de cortiça, água e policarboxilato.

Um problema comum na mistura em estado fresco de componentes com diferentes massas volúmicas é a segregação das partículas menos pesadas, que se movem para cima, procurando atingir a superfície. A segregação da argamassa origina uma estrutura não homogénea, podendo comprometer a durabilidade e eficácia da argamassa em estado endurecido. Com o objectivo de resolver este problema e obter a argamassa de cal hidráulica anteriormente indicada, é descrito um processo de preparação da argamassa que compreende os seguintes passos: - A mistura é realizada após a pesagem dos diversos componentes. Todos os componentes não líquidos, com exceção do granulado de cortiça são misturados numa primeira fase até obter-se, por observação visual, uma mistura uniforme e homogénea;

Posteriormente, segue-se a adição do granulado de cortiça à mistura anterior, misturando até obter-se uma mistura uniforme e homogénea; - Coloca-se entre 80% a 90% da água de amassadura no interior de uma misturadora e adiciona-se a mistura uniforme e homogénea dos componentes não líquidos obtidos anteriormente;

Inicia-se a mistura mecânica dos componentes. Um minuto após o início da amassadura, adiciona-se o policarboxilato. Dois a três minutos após o início da amassadura, aplica-se a restante porção de água de amassadura no interior de uma misturadora, ou seja os 10% a 20% da água de amassadura.

Três a cinco minutos após o início da amassadura desliga-se a misturadora. A argamassa aqui obtida deverá apresentar uma massa volúmica no estado fresco entre 800 a 1900 kg/m3. A adição de água de amassadura referida anteriormente deverá ser Ί ajustada em função da tensão de cedencia da argamassa ( °),

A 0,026—xt

segundo a seguinte expressão: r0(A/L,t) = 20e L , em que A/L é a razão água/ligante e t é o tempo de repouso da argamassa dado em minutos. 0 valor de tensão de cedência deverá apresentar um valor no intervalo entre os 10 Pa e os η 500 Pa e uma viscosidade plastica ( p) entre os 0,5 e os 40 Pa.s.

Neste ponto a mistura apresenta um aspecto fluido, consoante a composição, e homogéneo.

Exemplos de aplicação

Os exemplos que se descrevem em seguida apresentam vários exemplos de realização, para os quais foram efetuados alguns testes de caracterização da argamassa obtida, no que diz respeito às suas caracteristicas mecânicas. Estes exemplos não pretendem limitar o âmbito de proteção deste pedido.

Exemplo 1

Para a preparação de aproximadamente lOOOg de argamassa de ligante de cal hidráulica com granulado de cortiça pode recorrer-se à composição apresentada na tabela 1.

Tabela 1 - Elementos e quantidades da composição 1.

Os resultados dos ensaios laboratoriais da argamassa do presente exemplo são apresentados na tabela 2.

Tabela 2 - Propriedades físicas e mecânicas determinadas em laboratório, referentes à composição 1

A argamassa desenvolvida apresenta uma consistência de 230 mm, uma condutibilidade térmica de 0,18 W/m.°C e um módulo de elasticidade dinâmico aos 28 dias de 1130 N/mm2. A baixa evolução do módulo de elasticidade dos 28 dias para os 90 dias face a argamassas correntes com o mesmo ligante (3 a 4 vezes inferior [7]) permite maior estabilidade nas rigidez e compatibilidade na ligação da argamassa ao suporte. A evolução desta propriedade no tempo, verificando-se que apesar do acréscimo ainda mantém valores baixos de módulo de elasticidade face às argamassas correntes de cal hidráulica, contribui para uma maior durabilidade do sistema.

Relativamente aos resultados obtidos é possível classificar a presente composição como uma argamassa térmica segundo a norma EN 998-1 emitida em Abril de 2010.

Exemplo 2

Para a preparação de aproximadamente lOOOg de argamassa de ligante de cal hidráulica com granulado de cortiça pode recorrer-se à composição apresentada na tabela 3.

Tabela 3 - Elementos e quantidades da composição 2.

Os resultados dos ensaios laboratoriais da argamassa do presente exemplo são apresentados na tabela 4.

Tabela 4 - Propriedades físicas e mecânicas determinadas em laboratório, referentes à composição 2.

A argamassa desenvolvida apresenta uma consistência de 196 mm, uma condutibilidade térmica de 0,10 W/m.°C e um módulo de elasticidade dinâmico aos 28 dias de 976 N/mm2. A baixa evolução do módulo de elasticidade dos 28 dias para os 90 dias face a argamassas correntes com o mesmo ligante (3 a 4 vezes inferior [7]) permite maior estabilidade nas rigidez e compatibilidade na ligação da argamassa ao suporte. A evolução desta propriedade no tempo, verificando-se que apesar do acréscimo ainda mantém valores baixos de módulo de elasticidade face às argamassas correntes de cal hidráulica, contribui para uma maior durabilidade do sistema.

Relativamente aos resultados obtidos é possivel classificar a presente composição como uma argamassa térmica segundo a norma EN 998-1.

Exemplo 3

Para a preparação de aproximadamente lOOOg de argamassa de ligante de cal hidráulica com granulado de cortiça pode recorrer-se à composição apresentada na tabela 5.

Tabela 5 - Elementos e quantidades da composição 3

Os resultados dos ensaios laboratoriais da argamassa do presente exemplo são apresentados na tabela 6.

Tabela 6 - Propriedades fisicas e mecânicas determinadas em laboratório, referentes à composição 3

A argamassa desenvolvida apresenta uma consistência de 127 mm, uma condutibilidade térmica de 0,43 W/m.°C e um módulo de elasticidade dinâmico de 1473 N/mm2. O baixo módulo de elasticidade dinâmico da presente argamassa, traduz-se numa argamassa menos propícia ao aparecimento de fissuras e facilmente deformável, podendo adaptar-se a pequenas oscilações dos edifícios. A baixa evolução do módulo de elasticidade dos 28 dias para os 90 dias face a argamassas correntes com o mesmo ligante (3 a 4 vezes inferior [7]) permite maior estabilidade nas rigidez e compatibilidade na ligação da argamassa ao suporte. A evolução desta propriedade no tempo, verificando-se que apesar do acréscimo ainda mantém valores baixos de módulo de elasticidade face às argamassas correntes de cal hidráulica, contribui para uma maior durabilidade do sistema. A tabela 7 apresenta os resultados obtidos para as três composições apresentadas neste documento.

Referências [1] Moroupoulou, A.; Reverse engineering to discover traditional technologies: a proper approach for compatible restoration mortars. Athens: Technical Chamber of Greece, 2000. Pact 58- Compatible Materials for the Protection of Cultural Heritage, Moropoulou, Biscontin, Delgado Rodrigues, Erdik, Siotis, Zoppi (eds.), p. 81-108.

[2] Veiga, R., Tavares, M. ; Caracteristicas das paredes antigas. Requisitos dos revestimentos por pintura. In: actas do encontro A indústria das tintas no inicio do século XXI, Lisboa, APTETI, Outubro de 2002.

[3] Costa J.; Lobato A.; Riveiros D. - Estudo de argamassas de cal hidráulica de refechamento de juntas de pedras. APFAC - Associação Portuguesa dos Fabricantes de Argamassas e ETICS. 4o Congresso 2012 [4] Lanas, J.; Alvarez, J. - Masonry repair lime-based mortars: Factors affecting the mechanical behavior. Cement and Concrete Research; 2003; 1867-1876] [5] Karade SR, Irle M, Maher K. Influence of granule properties and concentration on cork-cement compatibility. Holz als Roh- und Werkstoff (2006), 64:281-6 [6] Karade SR, Cement-bonded composites from lignocellulosic wastes, Construction and Building Materials 2010), 24: 1323-1330].

[7] Penas F, Argamassas de Cal Hidráulica para Revestimentos de Paredes, Dissertação de mestrado, Instituto Superior Técnico, 2008. A presente realização não é, naturalmente, de modo algum restrita às realizações descritas neste documento e uma pessoa com conhecimentos médios da área poderá prever muitas possibilidades de modificação da mesma sem se afastar da ideia geral, tal como definido nas reivindicações.

Todas as realizações acima descritas são obviamente combináveis entre si. As seguintes reivindicações definem adicionalmente realizações preferenciais.

Lisboa, 12 de Maio de 2014

Claims

REIVINDICAÇÕES 1. Argamassa de cal hidráulica, caracterizada por compreender, em percentagem de massa dos componentes relativamente à massa total da composição de argamassa: - 65 a 75% de agregado silicioso; - 20 a 25% de ligante de cal hidráulica; - 2 a 5% de granulado de cortiça; - 0,1 a 1% de superplastificante.
2. Argamassa de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por o agregado silicioso ser uma areia siliciosa.
3. Argamassa de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por o ligante de cal hidráulica ser um ligante de cal hidráulica com mistura de cinzas de fundo e/ou escória de aciaria e/ou cais hidráulicas naturais.
4. Argamassa de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizadas por o superplastificante ser um superplastificante com base em policarboxilatos.
5. Argamassa de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada por apresentar uma massa volúmica no estado fresco compreendida entre 800 e 1900 kg/m3.
6. Método de obtenção da argamassa descrita em qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada por compreender os seguintes passos: - Os componentes são devidamente pesados; Todos os componentes não líquidos, com exceção do granulado de cortiça são misturados até obter-se, por observação visual, uma mistura uniforme e homogénea; - Adiciona-se o granulado de cortiça à mistura anterior, misturando até obter-se uma mistura uniforme e homogénea; - Coloca-se entre 80% a 90% da água de amassadura no interior de uma misturadora e adiciona-se a mistura uniforme e homogénea dos componentes não liquidos obtidos anteriormente; - Inicia-se a mistura mecânica dos componentes; - Adiciona-se o policarboxilato; - Adiciona-se a restante porção de água de amassadura no interior de uma misturadora, ou seja os 10% a 20% da água de amassadura; - Desliga-se a misturadora; Retira-se a argamassa de cal hidráulica obtida da misturadora.
7. Utilização da argamassa descrita em qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada por ser utilizada na aplicação em revestimentos interiores e exteriores de sistemas construtivos. Lisboa, 12 de Maio de 2014