| Investigación básica | https://doi.org/10.21041/ra.v12i1.561 |
Análise de desempenho de bloqueadores químicos por gravidade no tratamento de umidade ascendente em paredes de alvenaria
Performance analysis of gravity chemical blockers in the treatment of rising damp in masonry walls
Análisis del rendimiento de bloqueadores químicos por gravedad en el tratamiento de la humedad ascendente en muros de mampostería
Ronei
Hoffmann Malaquias1
,
Giovani
Jordi Bruschi2
,
Daiane
de Senna Brisotto3
*
1 Universidade Regional do Alto Uruguai e das Missões - URI Campus Erechim, Brasil.
2 Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro, Brasil.
3 Universidade Federal de Santa Catarina, Brasil.
*Contact author: daiane.brisotto@ufsc.br
Recepção:
31
de
outubro
de
2021.
Aceitação:
07
de
dezembro
de
2021.
Publicação: 01 de janeiro de 2022.
| Citar como: Malaquias, R. H., Bruschi, G. J., Brisotto, D. S. (2022), “Análisis del rendimiento de bloqueadores químicos por gravedad en el tratamiento de la humedad ascendente en muros de mampostería”, Revista ALCONPAT, 12 (1), pp. 61 - 75, DOI: https://doi.org/10.21041/ra.v12i1.561 |
Resumo
O objetivo deste trabalho é a análise de desempenho do tratamento da umidade ascensional em paredes, através do uso de bloqueadores químicos cristalizantes e hidrofugantes disponíveis no mercado brasileiro, com a introdução dos mesmos por gravidade. A avaliação da umidade ascendente deu-se pelo cálculo da taxa de absorção de água nos corpos de prova, aliado com as imagens obtidas pela câmera termográfica. A partir dos resultados encontrados concluiu-se que o tratamento não reduziu por completo a patologia nas paredes, porém ambos os produtos obtiveram um bom desempenho, conseguindo reduzir consideravelmente as taxas de absorção de água.
Palavras-chave:
humedad ascendente, patología, barreras químicas
1. IntroduÇÃo
A presença de umidade nas edificações é recorrente e pode gerar graves manifestações patológicas para o sistema construtivo. Materiais de construção porosos (e.g. tijolos e concreto) facilitam o transporte de gases e líquidos presentes no meio ambiente e, em combinação com outros fatores ambientais, podem levar a ataques biológicos, cristalização de sais, ataques químicos, danos por congelamento, etc. (Sandrolini e Franzoni 2006; Bertolini, 2010). O desenvolvimento dessas patologias pode ocorrer devido à má execução ou falta de sistema de impermeabilização, causando impacto estético e degradação das estruturas e revestimentos. Além disso, nos casos mais graves, problemas associados à saúde humana (Franzoni, 2018).
Como consequência da complexidade de seu tratamento, um dos tipos mais desafiadores de manifestação de umidade é a umidade ascensional. Reconhecido mundialmente, esse fenômeno se manifesta quando a água subterrânea flui para a base de uma construção e ascende pelos poros da estrutura por capilaridade (Massari e Massari, 1993; Alfano, 2005; Henriques, 2007). Embora ocorra com certa frequência, corresponde a um fenômeno complexo e com grande imprevisibilidade comportamental (Torres, 2014; Guimarães et al., 2016).
Diversas técnicas de reparo têm sido propostas para resolver este problema. As principais podem ser subdivididas em quatro grandes grupos de acordo com sua função (Henriques, 1994): (i) soluções para evitar o acesso de água do solo; (ii) soluções para remover o excesso de água; (iii) soluções para impedir o aumento da água; e (iv) soluções para ocultar anomalias. Quando bem adaptadas e executadas, as soluções para impedir o acesso de água do solo são a técnica de reparo mais eficiente no tratamento da umidade ascendente. Esta solução pode ser realizada reduzindo a seção absorvente, aumentando a ventilação de base ou através de barreiras físicas e químicas. Embora o sistema não atue como origem do fenômeno da ascensão capilar, impede que a água atinja alturas capilares excessivas (Torres, 2013; Freitas et al., 2008).
Atualmente, a implementação de barreiras químicas é um dos métodos mais amplamente utilizados para gerenciar e resolver o fenômeno da umidade ascensional. Essa técnica consiste em fazer furos na parede ao longo de um perfil horizontal, geralmente espaçados de 10 a 15 cm, o mais próximo possível do solo em um ou ambos os lados da alvenaria, dependendo principalmente da espessura da parede (Dreyer e Hecht, 2001; Alfano et al., 2006; Lubelli et al., 2013). Os aditivos químicos introduzidos nos orifícios podem funcionar preenchendo os poros (criando uma camada impermeável na alvenaria) e/ou tornando os poros repelentes de água (inibindo o transporte capilar). Dentre as substâncias de preenchimento de poros, também conhecidos como cristalizadores ou cobridores de poros, destacam-se as acrilamidas, resinas epóxi, silicatos alcalinos e silicatos inorgânicos. Quanto aos produtos hidrofugantes, os tipos mais difundidos são os organometálicos, siliconatos, silicones e siloxanos. Esses produtos podem ter um solvente orgânico ou ser soluções aquosas ou emulsões em água, sendo encontrados com diferentes viscosidades (líquido, creme e gel) (Lubelli et al., 2013; Socoloski e Masuero, 2019).
Um dos principais problemas associados à aplicação de barreiras químicas é a dificuldade de introdução do produto nos poros, uma vez que esses normalmente estão preenchidos com água. Para apresentar eficácia, o produto químico deve interagir com todos os poros e vazios, criando uma camada horizontal hidrofóbica ou impermeável que impede o acesso de água. Se a barreira horizontal não for contínua, a água ainda pode fluir e a umidade ascendente não será interrompida. Portanto, a introdução do produto, aplicada com pressão/injeção ou alimentação por gravidade/impregnação, deve ser realizada visando a estratificação das zonas tratadas (Hees et al., 2018).
A aplicação de barreiras químicas por gravidade (Figura 1 (a)) é baseada na força da gravidade e na capilaridade dos materiais e pode ser realizada inserindo os produtos químicos sem aparatos complexos (Torres, 2014). De acordo com a maioria dos fabricantes brasileiros, a perfuração deve ser realizada com inclinação de 45° e os furos devem ser saturados antes da inserção dos produtos, promovendo uma melhoria na dispersão e consequentemente em todo o processo (Socoloski, 2015). A aplicação dos produtos químicos deve ser integral e contínua abrangendo toda a área tratada. O comportamento não intrusivo em conjunto com a versatilidade desta técnica resulta em um reconhecimento mundial de seu uso em edifícios históricos. Porém, para demonstrar sua eficiência, alguns anos podem ser necessários (Carrio, 1997). Na aplicação por injeção, conforme mostrado na Figura 1 (b), o fluido é bombeado na parede por pressão, por meio de uma bomba injetora com bicos especiais que evitam a retração dos produtos. Vários conjuntos de bocais podem ser acoplados simultaneamente à bomba injetora ou a injeção pode ser executada de forma independente (Luso, 2002). A pressão de injeção não é necessariamente constante e pode variar de aplicador para aplicador, mas não deve exceder 0,4 MPa. Essa faixa evita a possível degradação nos materiais constituintes das paredes tratadas (Henriques, 1994).
| Figura 1. Introdução das barreiras químicas: (a) gravidade (b) injeção. Adaptado de Henriques (1994). | ||||
A utilização de barreiras químicas, seja por injeção ou por gravidade, tem sido amplamente investigada (Alfano et al., 2006; Freitas, 2014; Franzoni, 2014; Franzoni, 2018; Socoloski et al., 2019). As pesquisas foram realizadas em laboratório, em materiais de construção simples (Vanhellemon et al., 2008), conjuntos de materiais (Hacquebord et al., 2013) e in-situ (Larsen, 2012). Embora seja difícil comparar os resultados de diferentes pesquisas, considerando que os métodos experimentais geralmente não são convergentes, os estudos disponíveis fornecem uma indicação valiosa da capacidade de dispersão e eficiência de secagem dos produtos químicos (Franzoni et al., 2016). A capacidade de dispersão deve ser vista como um fator-chave para a criação de barreiras químicas funcionais e estáveis, visto que um comportamento não estacionário pode possibilitar o fluxo capilar (Hacquebord et al., 2013). Essa capacidade depende da natureza do solvente e de sua miscibilidade em água, bem como da viscosidade dos produtos químicos. Esses fatores são essenciais para o deslocamento da água dos poros (I’Anson e Hoff, 1988).
Apesar da existência de diversos métodos e produtos para resolver o problema da umidade ascensional, as pesquisas científicas sobre sua eficácia, tanto em laboratório quanto em campo, ainda são escassas. Além de não serem tão eficazes quanto o esperado, as soluções de tratamento podem agravar as manifestações patológicas se a tomada de decisão for inadequada. Assim, existe uma grande demanda por resultados experimentais que forneçam evidências sobre o funcionamento, eficácia e limitações desses sistemas de reparo, permitindo uma melhor compreensão do seu comportamento e, consequentemente, uma maior taxa de sucesso quando aplicados em alvenaria real.
Dentro deste contexto, esta pesquisa teve como objetivo estudar experimentalmente o tratamento de umidade ascensional em paredes com a utilização de barreiras químicas por gravidade, através de produtos bloqueadores com bases químicas distintas. Para tanto, foram analisados comparativamente um produto cristalizante (silicato ativo) e um produto repelente de água (silano-siloxanos oligomérico).
2. Materiais
Neste estudo, seis pequenas paredes foram construídas com a utilização de tijolos maciços cerâmicos e argamassa industrializada multiuso. As amostras foram submetidas ao procedimento de tratamento da umidade ascensional com dois produtos bloqueadores com bases químicas distintas.
2.1 Blocos cerâmicos
Foram adotados blocos cerâmicos sólidos de 190x90x50 mm (com tolerância de até 3 mm nas dimensões). Como não existe norma técnica para o ensaio de absorção de água em tijolos maciços, a NBR 15270 (ABNT, 2005) foi aplicada em substituição. Seis amostras foram preparadas seguindo cinco etapas: (i) remoção de partículas soltas e poeira; (ii) processo de secagem a 105°C durante 24 horas; (iii) pesagem para determinação do parâmetro de massa seca (dm); (iv) imersão de cada amostra em água por 24 horas (em temperatura ambiente); e (v) nova pesagem para determinação do parâmetro de massa úmida (wm). A taxa de absorção de água dos tijolos (WA) é determinada de acordo com (1) e os resultados obtidos podem ser visualizados na Tabela 1.
Solid ceramic bricks of 190 x 90 x 50 mm (with tolerances up to 3 mm in dimensions) were adopted.
2.2 Argamassa industrializada
Para o assentamento dos tijolos foi utilizada uma argamassa industrializada multiuso. A argamassa multiuso industrializada foi escolhida devido ao melhor controle de qualidade do produto, evitando possíveis variações nos resultados. Este produto é composto por cimento Portland, agregados minerais e aditivos químicos, com resistência à compressão de 1,2 MPa e relação água/matéria seca de 0,2. A argamassa foi preparada com mistura de água até atingir os parâmetros adequados de consistência e homogeneidade. A consistência mínima (20 ± 5 cm) foi determinada seguindo a NBR 13276 (ABNT, 2005). Para a execução da base das paredes, foi utilizada uma argamassa com resistência de 8 MPa
2.3 Bloqueadores químicos
Inicialmente foi realizada uma pesquisa sobre os impermeabilizantes disponíveis para o tratamento da umidade ascensional na indústria brasileira. Apenas um produto de cada base química (um cristalizante e um repelente de água) foi escolhido para a pesquisa, devido à baixa disponibilidade de repelentes de água para esse tipo de tratamento. O produto cristalizante, denominado produto A (65% de teor ativo), estava disponível comercialmente em embalagens de 1 litro e 25 litros. O hidrofugante, denominado produto B (9% de teor ativo), era oferecido apenas em embalagens de 18 litros. A caracterização dos bloqueadores químicos, fornecida pelos fabricantes, é apresentada na Tabela 2. O produto cristalizante foi caracterizado de acordo com seu pH e a taxa de sólidos enquanto o bloqueador químico repelente de água de acordo com seu pH e massa específica.
3. MÉtodo de pesquisa
3.1 Execução das amostras
Para simular uma parede real, miniparedes (50x50x9cm) foram moldadas de acordo com a metodologia apresentada por Socoloski (2015), que se baseou nos modelos de Rirsch e Zhang (2010) e Freitas et al. (2008). As dimensões adotadas foram as maiores possíveis considerando que deveriam ser carregadas por duas pessoas, não ultrapassando o limite de até 50 kg. Foram preparados seis corpos de prova, dois para a aplicação do produto cristalizante (PA1 e PA2), dois para o produto hidrofugante (PB1 e PB2) e dois como referência (T1 e T2) sem nenhum tratamento químico.
A base das paredes construídas tinha aproximadamente 50 milímetros de altura, executada em argamassa armada, com tela quadrada galvanizada de 250 milímetros para a prevenção de ruptura por cisalhamento. Barras de aço foram inseridas na base da argamassa, servindo como ganchos para o manuseio dos corpos de prova, conforme mostrado na Figura 2 (a). Após o processo de cura de 21 dias, as paredes foram construídas sobre as bases. Os corpos-de-prova foram compostos por 2,5 tijolos por fileira, totalizando 8 fileiras, com juntas verticais intercaladas como em uma alvenaria real, conforme mostrado na Figura 2 (b). O contato da parede com a umidade do solo se dá através da fundação, feita de materiais cimentícios.
3.2 Eficácia dos bloqueadores químicos
3.2.1 Taxa de absorção de água
Este teste forneceu o parâmetro principal na análise de desempenho do tratamento contra a umidade ascendente. Os procedimentos foram baseados na pesquisa desenvolvida por Socoloski (2015), de acordo com as seguintes fases:
a) Medição da massa de todos os corpos-de-prova (massa seca antes do tratamento), 21 dias após sua execução;
b) Saturação das bases da argamassa (Figura 3);
c) Verificação da estabilização da massa das paredes, ocorrida entre os dias 7 e 8, indicando a estabilização da absorção de água. Medição da massa das paredes no dia 8 (massa úmida antes do tratamento);
d) Cálculo da taxa de absorção de água antes do tratamento, com os valores de massa obtidos antes e após a saturação das bases;
e) Tratamento das paredes com bloqueadores químicos, inseridos a 45°, com furos de 100 mm de altura e espaçamento de 100 mm cada, com um total de 5 furos por parede. Para garantir a estanqueidade do esquema, o produto foi inserido com um sistema de frascos, permitindo o controle da velocidade e do volume da injeção (Figura 4);
f) Nova saturação das bases (lâmina d'água de 50 mm) por 28 dias. Durante este período, a massa foi medida aos 7, 14 e 28 dias, respectivamente.
g) Após 28 dias, os corpos-de-prova foram retirados da água e colocados em temperatura ambiente até a estabilização da massa, o que ocorreu em 20 dias. Medição da massa no 20º dia (massa seca após tratamento);
h) O processo de saturação das bases foi repetido, com as paredes tratadas, para quantificar a ação preventiva. Após 8 dias, uma nova medição de massa (massa úmida após o tratamento) foi realizada para calcular a taxa de absorção de água após o tratamento.
A taxa de absorção de água foi calculada pela diferença entre a massa seca e úmida, dividida pela área de contato das paredes e da argamassa de base, conforme Equação 2.
Onde “wm” representa a massa úmida da parede, “dm” a massa seca e “A” a área de contato dos blocos da primeira fileira com a umidade.
3.2.2 Termografia
O teste de termografia, considerado qualitativo ou complementar, permite o mapeamento de uma região, distinguindo zonas de diferentes temperaturas. Assim, este teste foi utilizado para monitorar a distribuição de umidade nos corpos de prova.
Foi utilizada a câmera termográfica FLIR T440 e, durante a captura das imagens, alguns parâmetros do equipamento foram fixados, como a emissividade (0,81) e a distância entre o corpo de prova e a câmera (2 m), visando uma melhor resolução. A temperatura atmosférica medida pela câmera, no momento do experimento, era de 23°C. Além disso, para melhorar o desempenho do equipamento, um fundo escuro foi montado e instalado atrás dos corpos-de-prova, aumentando a nitidez das imagens.
Usando o software PSPP2018, as temperaturas máxima e mínima da parede foram determinadas durante todo o período de teste. As escalas de cores adotadas foram iguais para todas as imagens para permitir a comparação visual. É importante ressaltar que neste teste a câmera fornece apenas o registro do parâmetro de temperatura, não incluindo a taxa de umidade ou qualquer outra informação. Assim, embora as imagens contribuam para um diagnóstico, não são necessariamente decisivas na análise.
3.2.3 Análise de custos
Para avaliar o custo de execução desse tipo de tratamento, foi investigado o valor de cada produto, e seu consumo medido considerando a espessura (90 mm) e o comprimento (1 m) das paredes testadas. Dessa forma, foi possível estimar qual dos bloqueadores químicos apresentou o melhor custo-benefício (ou seja, o menor custo por metro linear de parede tratada).
4. Resultados e discussÃo
4.1 Taxa de absorção de água
A massa de cada corpo de prova testado foi registrada para calcular a taxa de absorção antes e após o tratamento químico. Os resultados são apresentados na Tabela 3 e na Figura 5.
Tabela 1. Taxa de absorção de água dos blocos cerâmicos
Propriedade
Amostra
Média (%)
1
2
3
4
5
6
Massa seca (g)
1605,48
1597,8
1587,41
1622,99
1586,27
1682,45
25,48
Massa úmida (g)
1994,56
2021,41
2017,26
2043,88
2012,05
2057,58
WA (%)
24,23
26,51
27,08
25,93
26,84
23,3
Tabela 2. Caracterização dos bloqueadores químicos
Produto
pH
Teor de ativos
Massa específica
Informações
Cristalizante (A)
11
65%
-
Silicato ativo
Hidrofugante (B)
6,5 to 8
9%
1 kg/m3
Silano-siloxanos oligomérico
Figura 2.
(a) Base da parede (b) Parede finalizada
Figura 4.
Aplicação dos bloqueadores químicos
Tabela 3. Taxa de absorção antes e depois do tratamento
Amostra
Área de contato (m2)
Antes do tratamento
Após tratamento
Redução (%)
Massa seca – 21 de cura após a confecção (kg)
Massa úmida – 8 dias de contato com água (kg)
Taxa de absorção (kg/m2)
Massa seca – 21 de cura após a confecção (kg)
Massa úmida – 8 dias de contato com água(kg)
Taxa de absorção (kg/m2)
Por amostra
Média
Por amostra
Média
T1
0,045
52,68
54,60
42,24
45,87
52,50
54,40
41,80
44,55
2,88
T2
0,045
51,65
53,90
49,50
51,60
53,75
47,30
PA1
0,045
49,50
50,95
56,11
49,51
49,00
49,90
19,80
20,35
58,90
PA2
0,045
50,60
52,50
42,90
50,55
51,50
20,90
PB1
0,045
47,90
50,45
31,90
36,85
47,60
48,25
14,30
11,00
70,15
PB2
0,045
48,50
50,45
41,80
48,20
48,55
7,00
| Figura 5. Taxa de absorção de água | ||||
Os valores da Tabela 3 demonstram que antes do início do tratamento ocorreu um aumento na massa dos corpos-de-prova quando expostos à umidade. Porém, de acordo com a Figura 5, os resultados mostram que ambos os produtos foram capazes de reduzir consideravelmente as taxas de absorção dos corpos-de-prova tratados. A aplicação do produto cristalizante resultou em uma redução média de 58,9% na taxa de absorção de água, enquanto para o produto hidrofugante essa redução foi de 70,15%. O fato das paredes de controle apresentarem um pequeno decréscimo na massa e, consequentemente, diminuição na taxa de absorção (2,88%), já era esperado devido ao processo de equivalência evidenciado entre a taxa de evaporação e absorção e, uma vez que esta pesquisa analisou um corpo de prova de tamanho reduzido, o processo ocorreu mais rápido do que normalmente seria quando comparado a uma construção de tamanho real.
Tabela 4. Massa das amostras durante o tratamento
Amostra
Massa durante o tratamento (kg)
7 dias
14 dias
28 dias
T1
-
-
54,25
T2
-
-
53,55
PA1
50,85
50,20
49,80
PA2
52,30
51,65
51,35
PB1
49,75
48,95
48,45
PB2
50,30
49,65
49,20
As medidas de massa durante o tratamento (7, 14 e 28 dias após a aplicação dos bloqueadores) são apresentadas na Tabela 4. Os resultados são equivalentes aos obtidos por Socoloski (2015) para os dois tipos de bloqueadores químicos, com os menores valores de massa obtidos em 28 dias de saturação. Isso pode ser explicado pelo fato de que, ao longo do tempo, a taxa de evaporação supera a taxa de absorção (esse índice diminui à medida que os poros se cristalizam ou com comportamento hidrofugante devido à ação química). Além disso, a redução de massa foi claramente superior com o produto hidrofgaunte. Esses resultados podem ser visualizados na Figura 6.
| Figura 6. Comparação entre as massas durante o tratamento | ||||
Seguindo a avaliação do desempenho dos produtos, para a prevenção do fenômeno da umidade ascensional, a Figura 7 mostra uma comparação entre a massa úmida antes e depois do tratamento. Embora a prevenção não seja o foco principal do método avaliado, os resultados demonstram o potencial da utilização dos produtos como recurso preventivo na construção.
| Figura 7. Comparação entre as massas úmidas antes e depois do tratamento | ||||
Para confirmar se as reduções na taxa de absorção foram significativas, os resultados foram tratados estatisticamente e analisados pelo método de variância (ANOVA). O desfecho é apresentado na Tabela 5 e classifica a diferença como significativa.
Para verificar as dissimilaridades dos grupos, foi realizado o teste de Fischer. Observou-se que, estatisticamente, não houve diferença significativa entre os resultados comparando os produtos cristalizantes e repelentes de água. Porém, quando comparadas às amostras não tratadas (grupo controle), obteve-se uma redução significativa na taxa média de absorção, indicando a eficácia do tratamento (Figura 8).
4.2 Termografia
As imagens obtidas pelo teste de termografia, Figuras 9, 10, 11, 12, demonstram qualitativamente a temperatura dos corpos de prova antes do tratamento e aos 28 dias de tratamento. As áreas com cores mais claras, tons de laranja, representam temperaturas mais altas (ou seja, regiões mais secas).
De maneira geral, as imagens mostram inicialmente que, antes do tratamento e com a parede seca, havia umidade distribuída por toda a parede, exceto na parte superior e nas bordas, devido ao maior contato com o ar nesses locais. Após a saturação das bases, as paredes apresentam uma faixa azul-escura acentuada, próxima à base, que caracteriza a presença de umidade ascensional. Aos 28 dias de tratamento, foi observada redução da faixa de umidade, indicando um desfecho favorável dos produtos aplicados.
4.3 Análise de custos
Ao analisar o desempenho dos produtos, ambos foram absorvidos pelas paredes em um período de aproximadamente 1 dia, com um consumo por furo de 125 ml para o produto A (cristalização) e 60 ml para o produto B (hidrofugante). Embora a redução na taxa de absorção de água, causada pelos dois produtos, não tenha apresentado diferença estatística, o hidrofugante apresentou o melhor custo-benefício, chegando a quase 1/5 do valor do produto cristalizante, conforme mostrado na Tabela 6.
O custo por metro linear do hidrofugante foi de R$ 6,30, enquanto o cristalizante atingiu R$ 29,75, representando um acréscimo de mais de 4 vezes.
5. ConclusÕes
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Tabela 5. Análise de variância
Propriedade
Soma quadrada
Graus de liberdade
Média quadrada
Teste de Fisher
Significante
Absorção
Entre grupos
1199,11
2
599,55
47,95
Sim
Dentro grupos
37,51
3
12,50
-
-
Total
1236,62
5
-
-
-
Figure 8.
Comparação entre a taxa de absorção média após o tratamento
Figura 9.
Amostra PA1: a) parede seca; b) parede úmida; c) parede aos 28 dias
Figura 10.
Amostra PA2: a) parede seca; b) parede úmida; c) parede aos 28 dias
Figura 11.
Amostra PB1: a) parede seca; b) parede úmida; c) parede aos 28 dias
Figura 12.
Amostra PB2: a) parede seca; b) parede úmida; c) parede aos 28 dias
Tabela 6. Análise de custo
Parâmetro
Produto
A (Cristalizador)
B (Hidrofugante)
Volume embalagem (L)
1,00
25,00
18,00
Preço (R$)
36,50
595,00
189,00
Consumo (l/m)
1,25
1,25
0,60
Custo (R$/m)
45,63
29,75
6,30