Influência Do Teor De água No Comportamento De Materiais .

Influência do teor de águano comportamento de materiaisde construçãoDissertação para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil – Perfil deConstruçãoSimão Cabanita de AzevedoOrientador: Prof. Doutor Fernando M. A. HenriquesMonte de Caparica, Janeiro 2011

AgradecimentosAgradeço ao Professor Fernando M.A. Henriques, orientador desta dissertação, peloespírito crítico, orientação e apoio deeacompanhamentoprestadonodesenvolvimento experimental.Ao Engenheiro Alberto Barata, ao responsável comercial António Caldeira, à empresaVIROC, à empresa Knauf Insulation, à empresa Weber, por fornecerem materiais deconstrução e por terem a disponibilidade de dar algumas explicações que tornaram estetrabalho possível.À minha família e amigos pelo seu apoio incondicional, ajuda, paciência e encorajamentodurante a realização desta dissertação.

ResumoA presente dissertação tem como objecto o estudo da influência do teor de águanos materiais de construção, sendo o mesmo definido como o peso da água contidonuma determinada amostra expresso em percentagem. O interesse deste estudo decorreda crescente importância sobre o conhecimento do efeito da humidade sobre os diversostipos de materiais de construção utilizados actualmente.Incidiu-se na análise da adsorção higroscópica isotérmica, cujo objectivo é obterpara uma determinada temperatura constante os valores de equilíbrio do teor de águaem diversos níveis de humidade relativa. Para tal, realizou-se uma análise em doisprocessos: adsorção (aumento da humidade relativa) e desadsorção (diminuição dahumidade relativa). Verificando também a ocorrência ou não do efeito de histerese.Para além da análise da adsorção isotérmica, este estudo incidiu ainda nainfluência que o teor de água promove na variação dos valores de condutibilidade térmicareferentes aos materiais de construção em questão, e na forma como esta variaçãoinfluencia o comportamento térmico de uma parede.Foi ainda realizado um exame comparativo dos dados experimentais com outrosdo programa informático WUFI e da materiaisdeconstrução;histerese;condutibilidade térmica.i

AbstractThis dissertation has as main objective the study of the influence of water contentin building materials, defined as the weight of water contained in a determined sampleexpressed in percentage. The assessment of the moisture behavior of building materialsis nowadays of increasing importance.The aim of the present study was analyzing the hygroscopic adsorption isotherm,whose goal is to obtain for a constant temperature, by means of a specified laboratoryprocedure, the values of the equilibrium moisture content at various levels of relativehumidity. To this end, it was made an analysis divided into two processes: adsorption(increasing relative humidity) and desorption (decreasing relative humidity). Was alsostudied the presence of the hysteresis effect in building materials.In addition to analyzing the adsorption isotherm, this study examined theinfluence that the water content promotes on the variation of the thermal conductivity,related to building materials and how this variation influences the thermal behavior of abuilding.It was also carried a comparative examination of experimental data with datafrom WUFI software and bibliography.Keywords: Adsorption isotherm; building materials, hysteresis, thermal conductivityii

AbreviaturasRelação A/C – relação água-cimentoHR – Humidade RelativaU – Coeficiente de transmissão térmicaλ – Condutibilidade térmicaR – Resistência térmicaEPS – Poliestireno expandidoXPS – Poliestireno extrudidoSiglasFCT-UNL – Faculdade de ciências e tecnologia – Universidade Nova de LisboaLNEC – Laboratório Nacional de Engenharia CivilASTM - American Society for Testing and Materialsiii

Indice de texto1 - Introdução . 11.2 - Objectivo . 22 - Análise do conhecimento . 32.1 Considerações gerais sobre os fenómenos de adsorção e desadsorção . 32.2 Adsorção isotérmica . 52.2.1 Efeito de histerese . 62.2.2 Capacidade de retenção de humidade nos materiais de construção . 72.2.3 Região de adsorção de humidade . 92.2.4 Região de capilaridade de água. 92.2.5 Região de super saturação . 102.3 Influência do teor de água . 102.3.1 Condensações em paredes. 112.3.2 Desenvolvimento de bolores. 112.4 - Condutibilidade térmica . 123 – Desenvolvimento experimental . 153.1 Materiais de construção em estudo. 153.1.1 Viroc. 163.2 Adsorção isotérmica . 163.2.1 Método de ensaio . 163.2.2 Material laboratorial utilizado. 173.2.3 Provetes a utilizar . 183.2.4 Procedimento . 183.2.5 Cálculo . 213.3 Processo de preparação das argamassas . 223.3.1 Materiais constituintes das argamassas. 223.3.2 Procedimento de mistura . 223.3.3 Identificação das argamassas . 243.3.4 Condições de cura . 243.4 Medição da condutibilidade térmica . 253.4.1 Princípio de operação . 253.4.2 Características das sondas. 253.4.3 Factores que influenciam os resultados . 27iv

4 - Resultados obtidos . 294.1 Método de análise dos resultados obtidos . 294.2 Argamassas . 304.2.1 Argamassas 1, 2 e 3 . 334.2.2 Argamassas 4, 5 e 6 . 374.2.3 Argamassas 7, 8 e 9 . 414.2.4 Argamassas 10, 11 e 12 . 454.2.5 Argamassas 13, 14 e 15 . 494.2.6 Argamassas 16. 17 e 18 . 534.3 Betão . 544.4 Bloco argila expandida . 574.4.1 Grupo: Betões e argila expandida . 594.5 Poliestireno expandido (EPS) . 604.6 Poliestireno extrudido (XPS). 614.7 Lã mineral . 624.7.1 Grupo: Isolantes térmicos . 634.8 Pedra Natural . 644.8.1 Calcário . 644.8.2 Encarnado Negrais (calcário) . 654.8.3 Granito. 664.8.4 Grupo: Pedras Naturais . 684.9 Tijolo cerâmico furado . 684.10 Cerâmica de forra . 704.10.1 Análise de resultados do Grupo: Materiais cerâmicos. 714.11 Madeira . 724.12 Viroc. 734.13 Gesso cartonado. 754.13.1 Grupo: Materiais orgânicos . 775 – Discussão de resultados . 785.1 Discussão da análise de resultados . 785.1.1 Argamassas - Considerações gerais para as argamassas . 785.1.2 Restantes materiais . 805.2 - Análise das curvas higroscópicas através de expressões matemáticas . 835.2.1 Expressão geral [8] . 84v

5.2.2 Betão normal . 845.2.3 Betão leve . 855.2.4 Argamassas . 865.2.5 Tijolo . 875.2.6 Madeira . 885.2.7 Gesso cartonado. 895.2.8 Calcário . 905.3 Comparação de dados do programa Wufi . 905.3.2 Discussão da comparação de dados com o programa WUFI . 925.4 Verificação da influência do teor de água no coeficiente de transmissão térmica . 925.4.1 Exemplo de cálculo da resistência térmica de um tijolo furado . 935.4.2 Exemplo de cálculo do coeficiente de transmissão térmica U . 955.4.3 Cálculo da influência do teor de água no coeficiente de transmissão térmica . 965.4.4 Discussão dos resultados da variação provocada pelo teor de água numa parede . 986 - Conclusões. 1026.1 Desenvolvimentos futuros . 104Referências Bibliográficas . 105vi

Índice de figurasFigura 1 - Diagrama psicométrico . .4Figura 2 - Exemplo de um gráfico de adsorção isotérmica. .5Figura 3 - Pormenor do poro de "tinteiro" .7Figura 4 - Características moleculares de materiais higroscópicos . .8Figura 5 - Condições propícias ao desenvolvimento de bolores . .12Figura 6 - Provetes dos materiais de construção antes de serem ensaiados .15Figura 7 - Provete de um painel de Viroc .16Figura 8 - Balança analítica .17Figura 9 – Câmara climática .17Figura 10 - Pormenor da temperatura 18Figura 11 – Estufa .18Figura 12 – Saturação das argamassas . .19Figura 13 – Saturação dos materiais .19Figura 14 - Exsicador, com sílica gel (a azul) .20Figura 15 - Utilização de um papel de filtro para retirar água em excesso .21Figura 16 - Adição de água .23Figura 17 - Molde com as argamassas .23Figura 18 - Sondas utilizadas .26Figura 19 - Pormenor de utilização de uma placa de XPS 28Figura 20 - Tijolo cerâmico furado 30x20x11 cm 94vii

Índice de quadrosQuadro 1 - Traço volumétrico das 18 argamassas . 24Quadro 2 - Alcance de medição das sondas. 26Quadro 3 - Precisão de medição das sondas. 27Quadro 4 - Sondas a utilizar nos provetes . 27Quadro 5 - Classes dos betões . 59Quadro 6 - Comparação de dados de condutibilidade térmica do programa Wufi. 91Quadro 7 - Comparação de dados de condutibilidade térmica dos restantes materiais . 91Quadro 8 - Materiais e respectivas espessuras dos tipos de paredes a estudar . 92Quadro 9 - Condutibilidade térmica dos materiais a estudar . 93Quadro 10 - Resistências térmicas a considerar . 95Quadro 11 - Variação provocada pela variação do teor em água no coeficiente U . 96viii

1 - IntroduçãoDesde os tempos primitivos que o ser humano tenta proteger-se das condiçõesdesfavoráveis do meio ambiente. Primeiramente, usou esconderijos naturais, começandomais tarde a utilizar abrigos provisórios construídos com o auxílio de pedras, ossos emadeiras. Passo a passo foi aperfeiçoando o uso e o tratamento de novos objectos emateriais, alcançando conhecimento tecnológico de forma a construir cada vez melhoreshabitações. Nos tempos de hoje o ser humano não está somente limitado às dificuldadesde execução, mas principalmente à pressão económica, que o leva a procurar actividadesmais eficientes e com menores custos associados.O conhecimento do comportamento dos materiais de construção em relação aoseu teor de água é hoje em dia de extrema importância. Actividades como a prevenção �ricosouaevoluçãodocomportamento térmico das paredes de edifícios estão fortemente ligados a questões decomportamento dos materiais em relação à humidade.Nos materiais de construção a humidade pode ficar retida sob diversas formas,designadamente vapor, água e gelo. Perceber a capacidade dos materiais de construçãode reter humidade é essencial para a resolução de diversos problemas existentes emtodo o tipo de edifícios.A humidade relativa é um dos mais importantes parâmetros que influenciam aqualidade do ar interior e o conforto humano dentro das habitações. Elevados valores dehumidade numa habitação podem resultar em problemas de saúde, ntosmicrobiológicosedadegradaçãodecomponentes de materiais de construção.Por estas razões, negligenciar o transporte de vapor de água entre o ar e osmateriais, pode levar a sérios erros em edifícios. No presente estudo pretende-seanalisar o comportamento dos materiais de construção pela adsorção isotérm

extrema importância na simulação do comportamento real de uma parede de um edifício corrente à transferência do fluxo de calor em diferentes condições ambientais. 1.2 - Objectivo O principal objectivo desta dissertação visa o estudo da influência do teor de água nos materiais de construção.Cited by: 1Publish Year: 2011Author: