Embora composto por materiais semelhantes, os grautes se diferenciam do concreto e da argamassa pela peculiaridade da mistura e pelo desempenho
Eis a definição simplificada do que é um graute, também comparável ao concreto auto-adensável, diferindo, nesse caso, principalmente quanto às dimensões do agregado, mas dispensando igualmente a vibração.
A composição para obter essas características é uma mistura de aglomerantes - cimento Portland ou resina epóxi numa quantidade até cinco vezes superior a um concreto comum -, agregados miúdos de origem natural ou beneficiados e aditivos com diversas funções, além de, eventualmente, fibras sintéticas. Elton Bauer, no capítulo IX "Pastas, argamassas e grautes", publicado pelo Ibracon (Instituto Brasileiro do Concreto) no livro Concreto: ensino, pesquisa e realizações, afirma que, após a mistura com água, "os grautes devem apresentar fluidez, consistência tipo bombeável, baixa ou nenhuma retração e não devem apresentar segregação e exsudação pronunciados". É o que Antonio Domingues de Figueiredo, professor da Escola Politécnica da USP (Universidade de São Paulo), chama de "consistência milk-shake".
Características como essas são necessárias para que atenda a finalidades como: preenchimento de vazios em estruturas, encamisamento, reforço e recuperação de estruturas, preenchimento de colunas de alvenaria estrutural, fixação de equipamentos a uma base e ancoragem e chumbamento de tirantes e fixadores, por exemplo.
O ensaio com funil de Marsh mede o tempo que um litro da mistura leva para escorrer, determinando-se a fluidez. A mesa de consistência é adotada quando a suspensão conta com alto teor de sólidos ou viscosidade incrementada por aditivos ou fibras
São situações muito específicas, em que o desempenho deve ser absoluto e isento de suspeitas. "A palavra-chave do graute é: uniformidade", resume Figueiredo ao se referir à trabalhabilidade, à condição de aplicação e ao comportamento mecânico.
A necessidade por homogeneidade, bem como por resistências elevadas se mostram evidentes quando a aplicação do produto visa a recuperação estrutural. Por se tratar do elemento que vai resolver a situação problemática, o graute "não pode ser o ponto fraco da estrutura", pontua Figueiredo. O mesmo motivo justifica a difusão dos grautes industrializados em detrimento dos produzidos in loco - embora a água ainda seja adicionada em canteiro, pois é recomendação geral que o uso ocorra logo após a mistura a fim de que a fluidez não se perca.
Ainda assim, em outros casos aparentemente mais simples, como a fixação de maquinário, a uniformidade é indispensável. Afinal, o surgimento do graute se deu para suprir justamente a carência por um contato perfeito e uma adequada distribuição de cargas no apoio de máquinas no solo.
Componentes classificatórios
O mais simplório método de classificação dos grautes parte da natureza dos aglomerantes, podendo estes ser de origem mineral ou orgânica. Outra forma de organizar é pensando no desempenho e no comportamento. A partir dessa metodologia tem-se os grautes para uso geral, os especiais e os rápidos.
Grautes orgânicos podem atender com folga a todas as solicitações de desempenho exigidas desses materiais. O motivo pelo qual não são sempre adotados em detrimento dos cimentícios é simples, o custo das resinas, derivadas de petróleo. "Um graute de base orgânica chega a ser até 20 vezes mais caro que um de base cimentícia", explica o engenheiro José Eduardo Granato. Enquanto um graute mineral de alto desempenho custa, para o construtor, cerca de R$ 0,80/kg - o dobro de um para uso geral -, o quilo do graute resinado chega a custar R$ 16,00.
Daí a adoção do graute resinado - ou químico - principalmente em situações que exigem elevada resistência mecânica, a ataques químicos e óleos e capacidade de absorver vibrações. Ou seja, é adequado para cargas dinâmicas e cíclicas comuns em termoelétricas e gráficas, por exemplo, além de grauteamento de túneis, de cabos de protensão, grauteamentos geotécnicos e em alvenarias, dentre outros.
Quanto à constituição, os grautes orgânicos mais comuns têm a base em epóxi, podendo também ser de base furânica, base fenólica e base poliéster. Esta última mais adotada para fixação de chumbadores e ancoragens. Em todos os casos, a resina é combinada com um endurecedor à base de aminas e poliamidas, agregados selecionados e adições. "O ganho de resistência em função do tempo depende do catalisador da resina", explica Granato. "O cimento pode entrar na composição como um agregado fino chamado fíler, completando a distribuição granulométrica e preenchendo os vazios da areia, porém atuando apenas como inerte", descreve o "Manual de Reparo, Proteção e Reforço de Estruturas de Concreto".
Dentre as vantagens dos grautes resinados pode ser enumerada, além da resistência mecânica e a capacidade de suportar vibrações, a boa adesão das resinas ao concreto e ao aço. Quando para o preenchimento de fissuras, apresentam baixa viscosidade e são formulados com resina praticamente pura. A desvantagem técnica da base orgânica fica por conta da resistência térmica. "A partir de 80°C a matriz começa a deteriorar-se e o material perde propriedades mecânicas", explica o engenheiro Paul Horst Seiler.
Levando, normalmente, grande quantidade de cimento - daí a tendência à retração - os grautes cimentícios não apresentam variação considerável na proporção entre os componentes. O que varia significativamente, conforme conta Figueiredo, é o tipo de cimento e de agregado. O primeiro é determinado pela velocidade necessária para o ganho de resistência e o segundo de acordo com as exigências de projeto.
Casos de recuperação estrutural, fixação de pré-moldados ou de fixação de trilhos de trem ou metrô, por exemplo, exigem liberação rápida. Logo, o ganho de resistência deve se dar rapidamente, o que acontece com o uso do cimento CP V-ARI. Existem produtos no mercado que atingem até 13 MPa em duas horas, com resistência final, ao término de 28 dias, maior que 30 MPa. "De um modo geral, os grautes de mercado já alcançam 20 MPa em 24 horas", afirma Granato.
Uma das conseqüências da alta resistência é a rigidez. Peças muito rígidas não suportam impactos nem movimentos cíclicos. Em alguns casos, quando a resistência química não é necessária e, portanto, o uso do graute resinado não se justifica, é possível utilizar fibras metálicas no graute mineral. Estas aumentam a ductibilidade e a resistência a impactos do graute. Para aplicações subaquáticas, em que as bases resinadas não podem ser adotadas, os produtos devem, obrigatoriamente, contar com aditivo retentor de finos.
A característica de fluidez aliada à resistência mecânica torna o graute um material adequado para a fixação de máquinas e equipamentos, pois a distribuição das cargas é uniforme. Cargas dinâmicas e cíclicas podem exigir fibras metálicas ou grautes resinados
Uso e configuração
Foram as necessidades específicas que determinaram as características e a composição dos grautes. Como é importante que tenham grande capacidade de preenchimento - inclusive de estruturas esbeltas e com elevada taxa de armadura -, e consigam se adensar sem vibração, é essencial que sejam bastante fluidos e não contem com componentes de dimensões elevadas. Essa última propriedade vale apenas para os grautes minerais e se justifica pela necessidade de ocupar completamente todos os vazios. Assim, o uso de agregados miúdos é imprescindível.
Conseqüentemente, com agregados e aglomerantes compostos por partículas finas, a superfície específica dos grânulos resulta maior e o graute fica mais sujeito - quando comparado ao concreto convencional - tensões internas mais intensas. Em suma, sofrem efeitos de retração principalmente quando do incremento do teor de água, que precisa ser compensada. No caso de grandes áreas a serem grauteadas, para fins de economia, é possível e até recomendável, segundo Figueiredo, lançar mão do uso de agregados graúdos.
Para evitar aumentar a quantidade de água no traço, o que ocasionaria, além de uma retração ainda mais acentuada, desestabilização da suspensão e prejuízo da resistência, faz-se uso de aditivos superfluidificantes e superplastificantes. O equilíbrio da trabalhabilidade, conforme explica Bauer, é obtido com a adequação dos superfluidificantes com os controladores de exsudação, que são promotores de viscosidade.
Enquanto a fluidez determina a capacidade de a mistura se espalhar ou não, o efeito de retração pode provocar desprendimento do graute do substrato. "A conseqüência é uma descontinuidade na transferência de tensões", avalia Figueiredo. A solução está no uso de compensadores de retração ou mesmo de cimentos expansivos.
Esses aditivos provocam uma expansão inicial decorrente da formação de gás que objetiva compensar a retração posterior. Anteriormente, esse efeito era obtido com o uso de sulfatos, mas atualmente o mais comum é utilizar aditivos à base de alumínio, que formam gás hidrogênio e propiciam um controle mais refinado da expansão.
Mesmo assim, o processo em si é de controle difícil. "A retração compensada não é medida e esse é o detalhe crítico da recuperação de estruturas com graute", alerta Figueiredo. Além de uma expansão insuficiente para efeito de compensação, um aumento de volume excessivo pode ser problemático e causar bolhas em excesso, o que prejudica a resistência e a durabilidade. Por isso, um detalhe importante a ser observado pelo construtor é o controle de retração do graute ainda no estado fresco, além da expansão da massa endurecida, que não dispensa a adoção de um processo de cura úmida.
Apesar de todos esses subterfúgios para controle da retração, esta ainda ocorre. No entanto, é possível controlar e mesmo eliminar "a formação de fissuras provocadas pela retração", conforme descrito no artigo "Grautes - Novos materiais de construção civil", de 1989, dos engenheiros Antonio Domingues de Figueiredo, Paulo Sérgio de Oliveira e Paulo Helene.
Com o advento dos grautes industrializados, ocorrido a partir dos anos 80, cabe ao construtor apenas observar as recomendações do fabricante a fim de obter o desempenho desejado. Como já vem pré-misturado, pode ser mais prático comprar o industrializado do que calcular o traço. Além disso, a homogeneidade e o controle de qualidade praticados pelos melhores fornecedores aumentem a segurança da aplicação, essencial em recuperação estrutural, principalmente. Outro motivo que torna os industrializados ainda mais atraentes é o baixo volume de utilização. "É senso comum que a aplicação do graute seja em litros e não em metros cúbicos", conta Figueiredo. Por isso, continua, "é até mais intensa a utilização do graute industrializado do que a da argamassa industrializada".
Apesar do desenvolvimento tecnológico, todo material tem limitações, que devem ser respeitadas. No caso dos grautes, num exemplo corriqueiro, extrapolar a relação água/cimento para obter uma fluidez mais adequada acaba por interferir na resistência do produto final.
Resistência química
Os grautes com base resinada apresentam maior resistência a ataques químicos do que os de base cimentícia. No entanto, mesmo contando com menor porosidade, estão ainda sujeitos à ação de alguns produtos mais agressivos. Confira o nível de resistência dos grautes epóxi frente a cada produto.
Resistência excelente
Álcalis (com 10 a 50% de hidróxido de sódio)
Sais (cloreto de sódio)
Óleos (combustível, petróleo)
Gasolina (aviação, diesel, sem chumbo)
Querosene
Resistência limitada
Solventes aromáticos (tolueno)
Solventes clorinados
Ácidos fortes inorgânicos
Oxidantes fortes
Propriedades particulares
A diferenciação dos grautes de mercado em relação às propriedades pode se dar a partir da modificação dos seguintes aspectos:
Redução ou aumento do tempo de início de pega
Evolução da resistência em função do tempo
Ultra-incrementos de fluidez
Proteção contra corrosão das armaduras
Aplicações especiais, como grauteamento submerso
Otimização da resistência à tração e à deformabilidade
Fonte: Pastas, argamassas e grautes, de Elton Bauer, em Concreto: ensino, pesquisa e realizações, do Ibracon
Antimaresia e poluição
A estrutura da Torre do Rio Sul, edifício que fica próximo à orla de Copacabana, apresentava desplacamento do recobrimento da armadura. Os motivos: ação da poluição atmosférica da cidade do Rio de Janeiro e da maresia, que deposita cloretos na superfície do concreto, reduzindo o pH e provocando expansão da armadura por oxidação.
Com 44 pavimentos e sobre o shopping Rio Sul, com outros cinco andares, a Torre é composta por treliça de grandes dimensões dotada de reentrâncias e saliências que potencializam os efeitos da atmosfera agressiva e da chuva ácida.
A recuperação, realizada pela Compacta, além de contornar a atividade comercial ininterrupta do conjunto e as intensas rajadas de vento, exigiu remoção localizada das áreas comprometidas, identificadas por ensaios, e preparo da superfície. Esse se deu com corte do concreto deteriorado, apicoamento da superfície para exposição da armadura sã, demarcação geométrica, limpeza do substrato por escovamento e hidrojateamento e saturação por 24 horas. A demarcação é importante para melhorar a compacidade do reparo e a estética final da região a ser reconstituída.
Com 9 mil m2 de área de concreto a serem recuperados, as armaduras comprometidas foram substituídas ou recuperadas após análise de perda de seção transversal correspondente. O reparo foi realizado com uso de dois tipo de graute, determinados pela profundidade do dano.
Quando rasos, com até 3 cm, a Compacta utilizou 800 m3 - 1.600 t - de graute tixotrópico sobre ponte de aderência de base mineral. Os reparos profundos, com mais de 3 cm, exigiram aplicação de graute mineral irretrátil à base de cimentos ultrafinos, com resistência de 40 MPa após 24 horas, vertido em fôrmas estanques próprias para serviços de recuperação. Deste foram consumidos 550 m3.
A especificação foi pautada pela necessidade de maiores resistências e, conseqüentemente, menor porosidade, necessária em virtude das condições atmosféricas do local. O acabamento do concreto aparente se deu com lixamento mecânico abrasivo, limpeza por hidrojateamento de alta pressão e estucamento, para fechamento de poros, com pasta de cimento branco, cimento comum e resina acrílica. Por fim, foi realizado o polimento final e a aplicação de primer hidrofugante por impregnação e saturação da superfície e aplicação de duas demãos de verniz acrílico.
Crédito: Bruno Loturco
Fonte: Revista Téchne
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