Sistemas de Impermeabilização e Isolamento Térmico

• Qualidade da construção

- Tipo de materiais utilizados na construção - Baixo cobrimento das armaduras - Trincas e descolamentos - Substratos inadequados - Proteções inadequadas - Interferências construtivas - Falhas executivas - Patologias construtivas

• Materiais e sistemas impermeabilizantes

- Produtos com propriedades de impedir a passagem de água, ou fluidos, sob forma, líquida ou vapor. - Solicitações impostas aos materiais impermeabilizantes:

- Água por percola gua percolação ão - Água por absorção capilar - Água por pressão hidrostática

• Propriedades e requisitos

- Resistência Mecânica: - tração, compressão e alongamento deformação residual - aderência ao suporte - fadiga dinâmica - puncionamento estático e dinâmico rasgamento - grau e tipo de fissuração do substrato - abrasão - degradação à agentes químicos

- Resistência Térmica: - altas temperaturas - baixas temperaturas - ciclos térmicos - estabilidade térmica dimensional - flexibilidade à baixas temperaturas

- Flexibilidade: - flexível - semi-flexível - rígido

- Deformabilidade - elástico - plástico - plasto-elástico

- Aplicabilidade: - pré-fabricado moldado in loco - aplicação a frio - base água ou base solvente - aplicação à quente

- Proteção: - dispensa proteção - requer proteção - auto-protegido - proteção térmica

- Características do Substrato: - aderido ao substrato - não aderido ao substrato - requer berço amortecedor

- presença de umidade no substrato - resistência do substrato - rugosidade do substrato - composição do substrato

- Forma do Substrato: - baixa inclinação - elevada inclinação - plana - abobadada - cilíndrica - esférica - complexa

- Estabilidade: - estabilidade ao longo do tempo - vida útil - necessidade de conserva - conservação periódica

• Asfalto

- Impermeabilizante mais antigo utilizado - Mistura complexa de hidrocarbonetos de elevado peso molecular e outros componentes em pequena escala. - Termoplástico - consistência varia em função da temperatura. - Obtido pela destilação do petróleo ou raramente encontrado em estado natural. - Também denominado CAP - Cimento Asfáltico de Petróleo. - Asfaltos usados com impermeabilizantes podem ser divididos em dois grandes grupos:

- Asfaltos sem adição polimérica - Asfaltos com adição polimérica

- Asfaltos com adição polimérica

- busca-se reduzir a termo-sensibilidade e aumentar a elasticidade ou plasticidade, o que, devido às variações dimensionais cíclicas da estrutura, permite um desempenho superior do material. - Plastoméricos: Polímeros de APP são os mais usado no Brasil - Elastoméricos: Polímeros de SBS são os mais utilizados no Brasil

- Os materiais impermeabilizantes base asfáltica podem ser divididos em dois grupos pela forma de fabricação/aplicação:

- Membranas Asfálticas - são impermeabilizantes de base asfáltica, moldados no local a ser impermeabilizado, podendo conter ou não estruturantes (tela de poliéster, véu de poliéster, etc.).

- Mantas Asfálticas - material impermeabilizante, flexível, pré-fabricado, com um estruturante interno à sua massa asfáltica, com vários tipos de acabamento superficial.

- Membranas Asfálticas

- Asfaltos oxidados: - São feitos pela passagem de ar, em temperaturas elevadas, no asfalto de destilação direta (CAP) - Deformam em torno de 10% (sem modificação com óleos ou polímeros), são quebradiços em baixas temperaturas, com baixa resistência à fadiga. - São comercializados em barras sólidas e aplicados à quente após serem derretidos em caldeiras. - A oxidação do asfalto altera as seguintes características físicas principais:

- aumento do peso específico e consistência; - diminuição da ductibilidade; - diminuição da suscetibilidade às variações de temperatura.

- Asfaltos diluídos: - São resultantes da diluição do CAP, ou do asfalto oxidado, por diluentes destilados do petróleo. - Os diluentes têm a finalidade apenas como veículo de diluição, de forma a permitir a sua aplicação à temperatura ambiente (aplicações a frio) - São largamente empregados para imprimação de substratos que receberão sistemas impermeabilizantes de base asfáltica como membranas asfálticas ou mantas asfálticas. - São também empregados como pinturas protetoras de superfícies, impermeabilizantes, pinturas anticorrosivas para metais, dentre outras utilizações. - Emulsões asfálticas: - São dispersões de cimento asfáltico em fase aquosa (CAP, água e emulsificantes) - Por não haver adições poliméricas neste material, forma uma membrana dura e quebradiça em baixas temperaturas. - Devido ao seu baixo custo, a utilização desse impermeabilizante é muito difundida, mas deve ser restrita às áreas com baixa deformação, por ação estrutural ou térmica. - São também uma opção, ainda que provisória, rápida e barata em períodos de chuvas, uma vez que, por serem à base de água, podem ser aplicadas em substratos úmidos (mas sem poças de água).

- Asfaltos policondensados: - São obtidos por reação de condensação em reatores de processo contínuo com variação de vazão, temperatura e pressão, resultando em um aumento médio do peso molecular da massa de CAP. - São comercializados em barras sólidas e aplicados a quente após serem derretidos em caldeiras.

- Asfaltos elastoméricos: - Obtidos pela composição de CAP e polímeros elastoméricos em dispersores em temperatura adequada, asfaltos elastoméricos são comercializados em barras sólidas e aplicados a quente através do derretimento das barras em caldeiras, cuja temperatura deve ser controlada.

- Soluções asfálticas elastoméricas: - Soluções asfálticas elastoméricas são os mesmos asfaltos elastoméricos em barras, porém diluídos em solventes e, por vezes, com cargas adicionadas para melhorar o escorrimento. - Têm a característica de serem aplicadas a frio, o que, por vezes, facilita muito a aplicação.

- Emulsões asfálticas elastoméricas: - Emulsões asfálticas elastoméricas são dispersões de asfalto elastomérico em fase aquosa. - Por serem produtos isentos de solventes, seguem a tendência mundial de utilização de produtos que degradem menos o meio ambiente. - Podem ser aplicadas em locais fechados e em substratos com umidade, mas sem filme de água.

- Asfaltos modificados com poliuretanos: - Asfaltos modificados com poliuretano se diferenciam em relação aos asfaltos elastoméricos modificados pela família SBS por serem modificados por um polímero termofixo. - O sistema de formação de película se dá através de reação química, e a película formada não é mais susceptível à ação da variação de temperatura. - O poliuretano confere ao asfalto, além das características já citadas dos asfaltos poliméricos, elevada resistência química, fazendo com que esse tipo de membrana seja empregada em aplicações mais técnicas.

- Mantas Asfálticas

- Material: Mantas pré-fabricadas com asfalto oxidado ou modificado com polímeros (APP, SBS, EPDM, etc.) - Estruturante: Estruturados com armaduras de véu de poliéster, véu de fibra de vidro, filme de polietileno, filme de poliéster, etc. - Aplicação: Após imprimação com o primer, aplicação e soldagem das sobreposições com maçarico de gás GLP, asfalto oxidado ou modificado a quente, asfaltos adesivo ou auto adesividade.

- Utilização: - Impermeabilização para água de percolação, umidade ou pressão hidrostática positiva. - Lajes com trânsito de pedestres, tráfego de veículos ou sem tráfego, dependendo do tipo de manta. - Lajes expostas a intempéries, com mantas com acabamento em grânulos minerais, filmes de alumínio ou pinturas protetivas. - Estruturas sujeitas a pressão hidrostática positiva, como reservatórios, piscinas, tanques espelhos d’água

- Massa Asfáltica: - é o elemento constituinte da manta asfáltica diretamente responsável pela durabilidade, aderência, flexibilidade em baixas temperaturas, resistência ao escorrimento em altas temperaturas, entre outras propriedades finais do produto. Pode ser modificada ou não por adição de polímeros.

- Estruturantes: - são os elementos responsáveis, principalmente, pela resistência à tração das mantas asfálticas. Os mais utilizados são:

- a) não tecido de poliéster - b) filme de Polietileno são estruturantes de baixo custo, com baixa resistência à tração, mas que confere à manta final elevada flexibilidade e alongamento; - c) véu de fibra de vidro: não possui elevada resistência à tração e tampouco tem boa flexibilidade e alongamento

- Acabamento Superficial: - a) Polietileno-Polietileno: são mantas revestidas dos dois lados de um polietileno para que a chama do maçarico possa melhor extingui-lo durante a aplicação. - b) Areia-Areia: são mantas revestidas por camada de areia muito fina em ambos os lados. O acabamento de areia melhora a aderência em membranas asfalto a quente - c) Areia-Polietileno - d) Aluminizada: são mantas revestidas, pelo lado interno, por um filme de polietileno e, pelo lado externo, por uma membrana metálica, muito fina, com o objetivo de proteger a manta contra a ação dos raios U.V. - e) Ardosiada: são mantas revestidas, pelo lado interno, por um filme de polietileno e, pelo lado externo, por uma membrana granular de ardósia, muito fina, com o objetivo de proteger a manta contra a ação dos raios ultravioletas e do tráfego eventual de pedestres.

• Polímeros Sintéticos

- São impermeabilizantes cujos componentes principais são polímeros sintéticos excluindo os asfaltos - Podem ser sub-divididos em dois grandes grupos em função de seu comportamento em relação a variação de temperatura:

- Termofixos - Termoplásticos

- Tais como os impermeabilizantes asfálticos podem ser sub-divididos, em função de sua aplicabilidade e fabricação em mantas e membranas moldados em loco. - Membranas de neoprene:

- São elastômeros, denominados policloroprenos, e são utilizados como membranas aplicadas em várias camadas, intercaladas ou não com reforços de tela de nylon ou poliéster.

- Membranas de hypalon: - Nome comercial dos elastômeros polietilenos clorossulfonados. Possuem ótima resistência aos raios ultravioletas. Conjuntamente com o neoprene, o hypalon é um sistema apropriado para impermeabilização de lajes expostas, tipo abóbadas, cúpulas, etc. Atualmente, é pouco utilizado devido ao alto custo da matéria-prima.

-Membranas de poliuretano: - São polímeros líquidos de polibutadieno que, quando reagem com isocianatos, formam os polímeros termofixos poliuretanos. Têm boa resistência a produtos químicos e alta elasticidade. São utilizadas na fabricação impermeabilizantes líquidos, diluídos ou não em solventes, mástiques, adesivos, tintas, vernizes, etc. As membranas de poliuretano têm elevada durabilidade e, quando a

sua aplicação vem associada a agregados miúdos, podem ter excelente resistência à abrasão. Por isso, é indicado o seu uso até mesmo para estacionamentos elevados.

- Membranas de poliuréia: - Trata-se de uma tecnologia ainda muito recente e inexplorada pelo mercado da construção civil. No mercado nacional, as poliuréias encontradas são bicomponentes de reação muito rápida (entre 3 a 10 segundos); por isso necessitam de equipamentos e mão-de-obra especiais para a sua aplicação. Esses equipamentos são chamados de Hot-sprays por aplicarem o produto através de pulverização numa temperatura superior a 70ºC. O resultado final é uma membrana de secagem praticamente instantânea, muito flexível e elástica, com elevada resistência química, aderência, resistência mecânica, entre outras características.

- Pinturas de epóxi:

- Os impermeabilizantes à base de polímero termofixo de epóxi são altamente impermeáveis e resistentes a produtos químicos. Na forma natural, são rígidos, o que limita sua utilização em estruturas de concreto sujeitas à fissuração dinâmica. No entanto, podem ser flexibilizados com o uso de alcatrão. São utilizados para impermeabilização de tanques de produtos químicos, subsolos e cortinas, submetidos à influência ou não de lençol freático, pisos frios, floreiras de concreto, pisos industriais, etc. Podem ser apresentados como impermeabilizantes isentos de solventes, solubilizados em solventes ou em forma de emulsão. As resinas de epóxi não devem ficar expostas à ação dos raios ultravioletas do sol por não terem resistência para tal.

- Membranas acrílicas: - Esses polímeros são utilizados para a confecção de emulsões impermeabilizantes, mástiques, tintas refletivas para impermeabilizações asfálticas, tintas impermeáveis e vernizes. Esses produtos podem ser produzidos a partir de resinas acrílicas puras, acrílicas estirenadas ou acrílicas vinílicas. - Possuem boa elasticidade e aderência, quando bem formuladas, e boa resistência aos raios UV, quando formuladas a partir dos polímeros de acrílico puro. - Indicadas para a impermeabilização exposta em lajes inclinadas, abóbadas, cúpulas e demais formas irregulares que dificultam o uso de sistemas de impermeabilização que precisem ser protegidos.

- Mantas de butil e EPDM: - Copolímero de (butil) e (EPDM) são elastômeros sintéticos de ótima elasticidade, resistência à fadiga e impermeabilidade a água e gases. São utilizados em forma de mantas pré- fabricadas. - As mantas de butil ou EPDM são produzidas com espessuras entre de 0,8 mm e 1,2 mm, o que as torna muito suscetíveis a perfurações. Para a sua execução, é necessária a utilização de mão-de-obra altamente especializada.

- Mantas de PVC: - Polímero termoplástico, denominado cloreto de polivinila, naturalmente rígido, é flexibilizado com plastificantes, tornando-se elástico. É utilizado na fabricação de mantas. Atualmente no Brasil, tem pouca utilização nas impermeabilizações de obras de construção predial; é mais utilizada em revestimento de canais de irrigação, lagoas, tanques, túneis, entre outras. Todavia, tem uma enorme participação nesse mercado nos Estados Unidos e na Europa, pois, com o aparecimento de novas formulações químicas, é um material com grande durabilidade. Por ser um polímero termoplástico, a soldagem das emendas das são executadas na maioria das obras com soldadores de ar quente.

- Mantas de PEADO PEAD (polímero de polietileno de alta densidade): - é um polímero termoplástico naturalmente flexível, sem necessidade de adição de plastificantes. É apresentado na forma de mantas, com grande utilização em obras onde se exigem resistência à agressividade química e alta impermeabilidade, como aterros sanitários, aterros industriais, pátios de escória siderúrgica, tanques de lixiviação, tanques de produtos químicos, bases de tanques de derivados de petróleo, indústria petroquímica, canais de irrigação, lagoas, dentre outras aplicações mais técnicas. Por ser um polímero termoplástico, a soldagem das emendas é executada com máquinas soldadoras de ar ou cunha quente, ou por máquinas extrusoras do próprio polímero.

- Mantas de polipropileno: - Polímero de polipropileno é um polímero termoplástico de elevada impermeabilidade e flexibilidade. É utilizado na fabricação de mantas, que podem ser reforçadas com telas de poliéster para melhor resistência. Sua aplicação é mais freqüente em grandes coberturas industriais, ficando expostas à ação das intempéries. De grande resistência a produtos químicos, também é utilizado como revestimentos de tanques de produtos químicos. Sua soldagem é executada não só com máquinas soldadoras de ar ou cunha quente, como também por meio de extrusoras do próprio polímero.

• Cimentos Impermeabilizantes

- Os cimentos impermeabilizantes são produtos em que o cimento participa como elemento aglomerante e que, sofrendo adições de emulsões acrílicas, adquirem propriedades impermeabilizantes. - São moldados no local a ser impermeabilizado, podendo ou não sofrer reforços de estruturantes. Caracterizam-se, portanto, como membranas impermeáveis. - Os cimentos impermeabilizantes podem ser subdivididos em três grupos:

- cimentos cristalizantes; - argamassas poliméricas semiflexíveis; - argamassas poliméricas flexíveis.

- Cimentos Cristalizantes:

- constituem um sistema à base de cimentos e aditivos químicos minerais, aplicados sob forma de pintura diretamente sobre concreto, argamassa ou alvenaria previamente saturados com água.

- Argamassas Poliméricas Semiflexíveis: - Pode-se considerar as argamassas poliméricas como uma evolução dos cimentos cristalizantes. A diferença entre eles é a qualidade da emulsão polimérica e dos aditivos em pó presentes no componente cimento, que faz com que o produto funcione tanto pela ação de cristalização da porosidade da estrutura, quanto pela formação de uma membrana também com elevada impermeabilidade. - excelente aderência ao substrato, proporcionada pelo componente de emulsão polimérica do tipo acrílico ou estireno butadieno (SBR), além do poder aglomerante do cimento; - possui alguma flexibilidade (semiflexível) e baixo módulo de deformação se comparado à estrutura na qual está sendo aplicado, apesar de não suportar abertura de fissuras e necessitar de um substrato (estrutura) sem brocas, nichos ou falhas de concretagem;

- Argamassa Poliméricas flexíveis: - As argamassas poliméricas flexíveis são consideradas a evolução das argamassas poliméricas semiflexíveis. - Não tem a limitação de uso em estruturas sujeitas a movimentação e/ou a leves fissurações, como reservatórios elevados, grandes reservatórios.

• Argamassas e Concretos Impermeáveis

- São concretos e argamassas aditivados com silicatos e outros compostos.

• Silicatização - Constitui-se de silicatos em base aquosa, com características de formação de um gel que se cristalizam na porosidade do substrato.Esses produtos são aplicados diretamente a estruturas de concreto e penetram por ação osmótica e por fricção mecânica. É um sistema rígido e, por isso, tem as mesmas limitações dos sistemas impermeabilizantes rígidos já citados. - Também são utilizados em aplicação superficial em pisos de concreto industrial ou revestidos com pedras ou tijolos porosos, impermeabilizando-os e aumentando a dureza superficial.

• Injeção de resinas de Poliretano - A resina é injetada nas fissuras, nichos de concretagem e demais locais de saída do fluido (tratamento negativo de impermeabilização). - Devido a alta pressão de injeção, e a baixa viscosidade da resina, a mesma preenche os vazios da estrutura de concreto e, em contato com a água presente nesses locais, reage quimicamente se hidroexpandindo numa estrutura de células fechadas impedindo a passagem do fluido.

• Injeção de resinas de Gel de Acrílico - O sistema consiste na injeção de uma resina de gel de acrílico, que em contato com a água forma um filme impermeável e muito elástico.

• Sistemas Impermeabilizantes

- Sistema de impermeabilização pode ser definido como o conjunto de materiais que, aplicados em determinadas condições, conferem impermeabilidade às construções. - Um determinado sistema de impermeabilização, que normalmente é intitulado com o nome do material impermeabilizante principal, envolve diversos materiais, como: o material impermeabilizante, com determinado consumo ou espessura, os estruturantes para reforços, os materiais de imprimação, os berços amortecedores, as camadas separadoras e os sistemas de proteção, além da técnica e seqüência de aplicação.

- Flexibilidade

- Flexíveis: São sistemas de impermeabilização que possuem flexibilidade e capacidade de deformação suficientes para absorver as movimentações das estruturas a serem impermeabilizadas, sem apresentar fissuras, rasgamentos e outras falhas que possam comprometer seu desempenho.

- alta flexibilidade: membranas de asfaltos poliméricos em solução, mantas de butil, mantas de EPDM, mantas de PVC, membranas de neoprene; - média flexibilidade: emulsões asfálticas poliméricas, membranas acrílicas, asfaltos com baixo teor de polímeros; - baixa flexibilidade: asfalto oxidado, emulsão asfáltica com carga. - Rígidos: São sistemas de impermeabilização que não possuem flexibilidade, que limitam seu desempenho à não existência de deformações do substrato que possam provocar seu rompimento. São exemplos de sistemas rígidos: argamassa/concretos com aditivos hidrófugos, cimentos cristalizantes. - Semiflexíveis: Pode-se definir como sistemas que possuem baixo módulo de elasticidade, mas que suportam as deformações do substrato, dentro de determinados limites. No entanto, os mesmos podem romper caso a fissura seja dinâmica, acarretando fadiga do sistema impermeabilizante. Como exemplos de sistemas semiflexíveis podem-se citar as pinturas de base epóxi flexibilizadas e as membranas de argamassa polimérica semiflexível.

- Metodologia de aplicação

- Membranas: São sistemas moldados no local de aplicação, envolvendo diversas camadas, com ou sem a incorporação de materiais estruturantes. - Mantas: São sistemas pré-fabricados ou industrializados por calandragem, extrusão, extensor, com características definidas, como, por exemplo, as mantas asfálticas, butílicas, EPDM, PVC, PEAD. - A frio: São sistemas que são aplicados em temperatura ambiente. Tem a vantagem da maior facilidade de aplicação. - A quente: São sistemas que são aplicados em temperaturas elevadas (em torno de 100 °C), normalmente para derreter o material a ser aplicado ou diminuir a viscosidade para a impregnação do estruturante. Exigem, em geral, mão de obra especializada. - Base solvente: São sistemas que têm o veículo de diluição base solvente, que provoca forte odor, não sendo recomendado o uso em locais fechados. - Isento de Solventes: Impermeabilizantes cujo veículo é isento de solventes, possuindo fraco ou nenhum odor, permitindo a aplicação em locais fechados.

- Solicitações impostas pela água - Pressão unilateral ou bilateral: Sistemas que devem suportar a ação de água atuando sob pressão, como é o caso de um reservatório de água. A pressão exercida pode ser no lado impermeabilizado da estrutura (pressão positiva), no lado oposto à impermeabilização (negativa) ou nos dois lados (bilateral). - Água por condensação: Sistemas que devem suportar a ação da água que atinge uma estrutura por condensação.

- Água de percolação: Sistemas que devem suportar a ação de água de percolação, como lajes, calhas, floreiras, etc. - Água por umidade do solo: Sistemas que devem suportar a ação da água por umidade ascendente (ascensão capilar) proveniente do solo.

- Exposição ao intemperismo:

- Resistentes ao intemperismo: Produtos ou sistemas cujas propriedades permitem sua exposição direta ao intemperismo, pois possuem boa resistência à ação dos raios ultravioletas do sol. São exemplos: membranas acrílicas, poliuretânicas, mantas de PEAD, membranas de asfalto com alto teor de polímero de poliuretano, mantas de EPDM, mantas de butil, etc. - Autoprotegidos: São produzidos com um acabamento protetor, o que permite sua exposição. São exemplos: mantas asfálticas com acabamento em grânulos de ardósia ou filme de alumínio. - Pós-protegidos: São materiais ou sistemas que possibilitam a execução de um acabamento protetor compatível. São exemplos: neoprene + pintura de acabamento com hypalon, manta asfáltica + pintura acrílica, epóxi + poliuretano. - Necessitam de proteção: São materiais ou sistemas que não dispensam a execução de uma proteção mecânica, usualmente de argamassa de cimento e areia, já que não suportam exposição direta ao intemperismo, nem são adequados para receberem outros métodos de proteção confiáveis ou duráveis.

- Aderência ao substrato:

- Aderidos ao substrato: Sua principal vantagem é de que, quando perfeitamente aderidos ao substrato, permitem a facilidade de localização de uma possível falha de execução ou um dano mecânico qualquer, pois a água não percola para longe do local danificado. São exemplos: membranas em geral, cimento polimérico, mantas asfálticas aderidas com asfalto a quente, etc. - Parcialmente aderidos: São aqueles que estão aderidos em pontos ou têm poder de aderência pequena, mas ainda limitam a movimentação da água por baixo do sistema de impermeabilização. Exemplos: mantas asfálticas parcialmente aderidas com maçarico, mantas de butil ou EPDM aderidas com adesivos (pouco utilizadas). - Não aderidos: São sistemas que não são aderidos ao substrato, exceto nos pontos de ralos, tubulações, peças emergentes, nos rodapés e beirais. Têm como grande desvantagem permitirem a percolação da água por baixo da impermeabilização, dificultando ou impossibilitando a localização da falha da impermeabilização. A grande vantagem é que a movimentação da estrutura impermeabilizada exerce pouca influência no filme impermeabilizante, exigindo menor flexibilidade elasticidade do sistema. Recomenda-se esse sistema para locais com grande movimentação de origem térmica ou por ação de cargas dinâmicas. Exemplos: mantas de butil, EPDM, PVC, PEAD.