betão IMPERMEÁVEL: produtos especiais para estruturas contra-terra de vedação hidráulica

Código: S.0012

Produtos e acessórios para a execução de jatos de betão, com cofragens quer metálicas quer de madeira, para a realização de locais enterrados na presença de água de lençol freático, sem a utilização de impermeabilizações envolvidas (bainhas, etc.).

Produtos utilizados

Introdução

A realização de estruturas na presença de água de lençol freático sempre foi historicamente resolvida com sistemas assim chamados “envolventes”, ou seja, nos quais a impermeabilização da estrutura resultante era assegurada pela aplicação externa de bainhas betuminosas ou em pvc, membranas autoadesivas, sistemas de cimento-plásticos aplicados com pincel ou pulverização, bainhas betuminosas líquidas, sistemas poliuretânicos, etc. Estas técnicas construtivas têm a desvantagem de ter que ser aplicadas por operadores especializados para assegurar a colocação perfeita e, deste modo, a sua eficácia, exigem tempos de espera da retirada da caixa de armaduras no momento do enterramento, por vezes prolongados no caso de condições meteorológicas adversas. Ainda, ao ser materiais “externos” ao próprio jato, exigem uma posterior gestão de artigos em depósito, descartes, embalagens a eliminar, etc.

Uma abordagem diferente ao problema da impermeabilização das estruturas sob o lençol freático, que há alguns anos está a se impor de modo prepotente como a técnica construtiva principal neste segmento do mercado, é representado pela realização de estruturas intrinsecamente impermeáveis, realizadas com betãos tornados impermeáveis com a adição de aditivos em pó adequados, a conceber como a realização real da estrutura e da vedação hidráulica nela integrada.

As alvenarias e soleiras em betão impermeável deverão porém ser adequadamente coadjuvadas com produtos e sistemas que garantam também a impermeabilidade das juntas, das ligações e dos espaçadores de armadura, que fazem parte do sistema integral.

 

Permeabilidade e impermeabilidade do betão

 

Em linha geral, a permeabilidade é a propriedade dos materiais de permitir a passagem de fluidos (líquidos, no caso em exame), sem alterar a própria estrutura. Definem-se permeáveis os materiais que permitem a passagem de quantidades relativamente elevadas de líquido, enquanto são impermeáveis os materiais por meio dos quais o débito do líquido é insignificante. A rapidez com que um fluido atravessa um corpo sólido depende do tipo de substância que constitui o corpo, da pressão do fluido e da temperatura. Para ser permeável, um material deve ser poroso, ou seja, deve possuir espaços vazios, os poros, capazes de absorver líquido. Os poros, ainda, devem ser ligados por uma rede de interstícios que permita ao fluido atravessar a substância sólida. Para ser impermeável, ao contrário, um material deve possuir uma estrutura densa e compacta, sem interstícios comunicantes entre si.

A impermeabilidade do betão é uma das prerrogativas essenciais para a durabilidade das estruturas no tempo. O conglomerado de cimento ou pedra de cimento é assimilável por natureza a uma pedra natural compacta pela qual a impermeabilidade à água de um mármore compacto, por exemplo, corresponde àquela de um betão com relação A/C  = 0,48. A água introduzida na massa de betão, para a hidratação e para a trabalhabilidade exigida pela colocação em operação, deixa na matriz do betão, depois da maturação, uma rede de drenos estreitos determinando uma porosidade da massa cimentícia, formada por poros de gel e pelos poros capilares. A “porosidade capilar”, que governa em larga medida a permeabilidade “intrínseca” do conglomerato depende da razão água/cimento e pelo grau de hidratação e pode variar de “0” até 40% em volume, em relação ao volume da massa cimentícia. Com uma razão água/cimento superior a 0,38, é praticamente de poros capilares, mesmo depois da completa hidratação, salvo intervenções específicas, através da disposição de “filler reativos”, é praticamente inevitável.

Os poros capilares são visíveis só com o microscópio eletrónico, o seu diâmetro é da ordem do micron (entre 0,1 e 10 micron) são de estrutura variável e formam uma canalização contínua e interligada no âmbito da matriz: a permeabilidade do betão assim não é uma simples função da sua porosidade mas depende também da dimensão, da distribuição, da fisicidade e continuidade dos poros.  A fórmula empírica Vp = 5.9 α + 42 (1 - α) fornece indicações para avaliar a entidade volumétrica dos poros capilares em função do grau de hidratação e da água total de mistura fixada (onde Vp é o volume dos poros capilares, α é o grau de hidratação, variável de 0 a 1).

À porosidade capilar se adiciona, em geral, em termos de interligação dos poros, a bastante difusa presença de “ar englobado ou preso” no betão fresco que devia ser expulso com uma compactação correta do conglomerado e que cria macrovazios (com cerca de 1 mm a algumas dezenas de mm).

Uma posterior variável, capaz de aumentar tanto a porosidade quanto a interligação dos poros, é encontrada na “zona de transição”, isto é, aquela parte da massa cimentícia (espessa alguns microns ou dezenas de microns) que se encontra em contato direto com o agregado de pedras; a zona de transição pode resultar significativamente mais porosa da matriz cimentícia adjacente em função da água de “bleeding” (recolha de água na superfície do betão) que, durante a ressubida, permanece parcialmente presa sob os agregados de pedras mais grossos.

A maior ou menor presença de vazios (capilares) intercomunicantes entre as superfícies de jato opostas, “porosidade contínua”, entra as quais pode ocorrer, por diferença de pressão hidrostática, um débito de água representa a “permeabilidade” de um betão e, como já indicado, depende tanto das características do próprio betão quanto da exatidão, ou não, dos magistérios de colocação em operação, de cura e maturação húmida, além do possível surgimento de manifestações de micro e macrofissuras de retração plástica e higroscópica.

Durante o processo de endurecimento do betão, fenómenos climáticos como a temperatura, a humidade relativa e a ventilação podem determinar a perda, mais ou menos repentina, da água da mistura. Na falta de disposições adequadas de cura ou maturação húmida, podem ser verificados significativos declínios qualitativos envolvendo também a permeabilidade. 

 

Conseguir a impermeabilidade do betão

Assim como indicado, a permeabilidade do betão está em estreita relação com  a microestrutura porosa do cimento endurecido, por sua vez em estreita relação com a razão água/cimento. Assim, o betão pode ter diversos graus de impermeabilidade, segundo como é confecionado e colocado em operação. Os fatores que influem nesta característica são os mesmos que determinam as outras propriedades: composição, trabalho e tratamentos sucessivos. Em linha teórica não há dificuldades especiais para obter um betão impermeável, mais pragmaticamente, é bom considerar que o betão “realmente” impermeável, exige esforços e atenções diferentes dos hábitos normais de canteiro. No plano técnico e de projeto, é indispensável considerar que esta impermeabilidade deve ser considerada relativa e não absoluta. Para obter um betão impermeável são indispensáveis, de fato, um projeto cuidadoso, uma atenta confecção, uma colocação em operação adequada, sem esquecer o indispensável tratamento de cura e maturação que deve ser efetivo e eficaz, ao contrário de procedimentos totalmente aparentes que “com frequência” são aplicados em muitos canteiros.

Em termos práticos, é necessário antes de tudo reduzir a razão água/cimento ao mínimo compatível com uma adequada trabalhabilidade; devem ser usados agregados de natureza adequada e granulometria; é necessário impedir uma drenagem muito rápida dos jatos para evitar a formação de rachaduras externas e internas devidas à retração; durante o jato, é necessário evitar a sedimentação do betão, impedir que ele perca a homogeneidade que foi obtida com a mistura. Pois, com razões água/cimento superiores a 0,38, é praticamente inevitável a permanência de quantidades não desprezíveis de poros capilares, mesmo depois da completa hidratação, intervenções específicas, através da disposição de “filler reativos”, podem ser inevitáveis.

 

Materiais inovadores e norma UNI EN 206-1

A norma UNI EN 206‐1 introduz, no item 3.1.23, o conceito de “adição”, definida como material finamente subdividido usado no betão com o fim de melhorar certas propriedades ou de obter propriedades especiais. A presente norma considera dois tipos de adições inorgânicas: as adições praticamente inertes (tipo I) e as adições pozolânicas ou de atividade hidráulica latente (tipo II). No item 5.2.5.2.1 da mesma norma, é ainda inserido o conceito do valor k (para não se confundir com o homónimo do parâmetro de permeabilidade). O conceito k, referido nas adições, permite que as adições do tipo II sejam levadas em consideração ao substituir o termo "razão água/cimento" (definido em 3.1.31) com o termo "razão água/cimento + k adição", no requisito de dosagem mínima do cimento (ver 5.3.2). O efetivo valor de k depende da adição específica.

Para as “adições pozolânicas” (tipo MICROSIL 90), é indicado que a sua quantidade ideal deverá estar compreendida entre 7%-12% no peso do cimento utilizado (mínimo 330 kg/m³ de 42,5R ou 360 kg/m³ de 32,5R). A disponibilidade de “especialidades” de elevado conteúdo tecnológico, como as “adições pozolânicas”, é então reconhecida como oportunidade tecnológica e terotecnologicamente adequada para construir obras impermeáveis através do uso combinado de “betões intrinsicamente impermeáveis”, elementos específicos e técnicas de realização adequadas.

A progressão das aquisições terotecnológicas tem tornado disponíveis recentemente produtos de nova concepção, melhor conhecidas como “agentes cristalizantes”, com base na peculiar ação catalítica no âmbito reológico da mistura do design do betão, dosados em cerca de 1% em peso em relação ao piso do cimento. Estes aditivos permitem vedar os vazios e as microfissuras até 400 micron, através de uma reação cristalina capilar que desfruta de compostos minerais ainda presentes depois da reação principal do betão, operando em combinação com a água e com a humidade presentes na matriz cimentícia. São tecnologias inovadoras que além de determinar reduções drásticas da permeabilidade do betão e da “sua” retração higrométrica, já nos primeiros 28 dias de maturação, promovem uma verdadeira capacidade “autocicatrizante” da matriz cimentícia. Os processos relativos indicados não exigem relações água/cimento específicas ou particularmente reduzidas, pois a sua eficácia é assim assegurada também com valores A/C da ordem de 0,50/0,60, decididamente mais usuais em canteiros.

 

Elementos herméticos e acessórios

Tudo quanto acima indicado descreve no total como se confeciona e se coloca em funcionamento um betão definido intrinsecamente “impermeável”. A estrutura total porém apresenta inevitavelmente descontinuidades volumétricas necessárias para a sua realização. Estas descontinuidades, facilmente sujeitas à passagem da água sob pressão são, por exemplo, as ligações entre a plateia e os muros de elevação, as juntas de recuperação de jato e de movimento, os espaçadores da armadura, os tubos passantes, etc.

Para impedir a passagem da água de todas estas descontinuidades, o presente sistema é acompanhado com: guias de bloqueio de água em bentonite sódica ou borracha hidroexpansiva, bloqueio de água em PVC, vedações hidroexpansivas em cartucho, guarnições de vedação hidráulica para espaçadores de armadura, com “lâmina” quanto tubos em PVC, fibras em polipropileno para a redução das microfissuras de retração plástica, pastas hidroexpansivas para a vedação hermética de tubos passantes, etc.

 

 

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