Manual de Construção em TERRA [v 0.1]

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Manual de Construção em TERRA Desenho e Tecnologia duma Arquitectura Sustentável

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por Gernot Minke

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Manual de construção em TERRA


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Prefácio à tradução Portuguesa Sobre o autor e o livro

Gernot Minke nasceu em Rostock, Alemanha, em Abril de 1937. De 1957 a 1964 estudou arquitectura e planeamento urbano em Hanôver e Berlim, diplomando-se em Arquitectura. Foi assistente de pesquisa do Professor Frei Otto, entre 1964 e 1968, no Instituto de Estruturas Ligeiras da Universidade de Estugarda. Entre 1965 e 1969 trabalhou na sua dissertação para doutoramento sobre a avaliação da eficiência das estruturas. De 1965 a 1969 trabalhou na sua dissertação para doutoramento sobre a avaliação da eficiência das estruturas. Desde 1967 trabalhou como arquitecto consultor de estruturas ligeiras. Em Agosto de 1971 é nomeado director do Institut für Umweltplanung, Ulm (Instituto de Gestão Ambiental). Desde 1974 é director do Laboratório de Pesquisa da Construção na Universidade de Kassel, Alemanha. É neste Instituto que a utilização da terra como material de construção tem sido investigada, de forma sistemática e cientifica, desde 1978. Este livro é o resultado dessa investigação. Este manual é, obviamente, a obra de uma vida dedicada à construção sustentável. Construção sustentável não só pelo facto de ensinar a construir edifícios com recursos renováveis mas também edifícios que dependem em muito pouco, ou mesmo nada, de energias não renováveis para serem confortáveis e mantidos em condições perfeitas ao longo da sua vida útil. Na verdade este conceito nada tem de novo na historia da humanidade - antigamente todos os edifícios eram planeados desta maneira -, só com a revolução industrial se começaram a construir espaços que necessitam de grandes quantidades de energia para serem aquecidos, arrefecidos, iluminados e mantidos. Sobre a tradução

Em condições ideais um livro destes deveria ser traduzido por uma equipa multidisciplinar, num ambiente universitário ou de uma escola técnica vocacionada para a construção. Não tendo sido possível reunir a equipa ideal, este livro foi traduzido por uma só pessoa, o que só muito excepcionalmente poderia resultar num trabalho acima do aceitável. Assim, uma eventual versão definitiva e perfeita, dependerá das correcções e sugestões que forem sendo enviadas por email. Portanto, por favor não hesitem em enviar as vossas sugestões para: [email protected] Não sendo arquitecto nem engenheiro civil decidi traduzir este livro maravilhoso para Português por três razões: 1. Com base nos conhecimentos neste livro é possível construir casas melhores e mais económicas - tanto em termos de as construir como em as utilizar. Estas casas também são muito mais saudáveis sob todos os pontos de vista.

2. Este livro é considerado a Bíblia de construção com terra em todo o mundo anglo-saxónico. Ao contrário de muitos livros de construção sustentável, que aconselham o leitor a fazer uma aprendizagem baseada na experiência e na ‘tentativa - erro’, este manual baseia-se na pesquisa cientifica e transmite ao leitor os conhecimentos necessários para compreender como é que a terra funciona em termos de material de construção. 3. Existem mais de 250 milhões de pessoas que tem o Português como língua mãe. A grande maioria vivem em países com grandes necessidades habitacionais e onde os recursos financeiros não permitem construir com materiais industrializados por serem caros -, ou onde nem sequer o know-how está disponível. Ao contrário do que muita gente ainda acredita, numa casa moderna construída com terra não falta nenhum dos confortos modernos nem tão pouco se advoga abdicar de um arquitecto e de todo o manancial de conhecimentos que acompanham a sua profissão. Não estamos a falar de barracas mas sim de casas excelentes! Sobre o Tradutor

António Moura nasceu em 1962 em Valada do Ribatejo, Portugal. Durante 15 anos remodelou, reconstrui, comprou e vendeu casas e apartamentos na cidade de Lisboa. No ano de 2004/2005 foi aluno do ISCAL (Instituto de Contabilidade e Administração de Lisboa). Em 2006 foi viver para Inglaterra, Manchester, e estudou na Universidade de Huddersfiel onde entrou em contacto com o mundo da construção sustentável. Em 2010 graduou-se em Construction & Project Management (Gestão de Projectos nas áreas de Construção, Ambiental e Social). Presentemente planeia emigrar para um dos seguintes países: Austrália, ou Canadá, ou Angola ou Moçambique. Lisboa, Março de 2012 Nota importante: A palavra loma, que não existia na língua Portuguesa, é agora introduzida por duas razões: 1) depois de uma investigação cuidadosa não foi encontrada uma palavra que exprimisse de forma inconfundível a mistura de ‘argila+silte+areia+cascalho e pedras’, que se encontra debaixo do solo arável (em média, diga-se, a 40 cm de profundidade). Este material não contém matéria orgânica (húmus) que resulta da decomposição das plantas e arvores; 2) O livro trata especificamente do uso deste material. Assim seria pouco natural usar um conjunto de duas ou três palavras já existentes para designar o material, e, tornaria a leitura cansativa. A palavra terra é demasiado abrangente (é até o nome que damos ao nosso planeta) e este é um livro cientifico que necessita de termos exactos.



Gernot Minke

Manual de construção em TERRA Desenho e Tecnologia duma Arquitectura Sustentável

Building with EARTH - Traduzido a partir da edição Inglesa de 2006 por António Moura 2012



Prefácio [7]

I A tecnologia de construção com terra 1 Introdução [11]

História [11] A terra como material de construção: conceitos básicos [13] Melhorando o conforto interior [15] Preconceitos contra a terra como material de construção [18]

6 Trabalhando com adobes (tijolos de terra crua) [61]

História [61] Manufactura de adobes [62] Composição [65] Assentamento de adobes [65] Tratamento das superfícies [66] Colocação de buchas, parafusos e pregos nas paredes [67] Adobes leves [67] Adobes com características acústicas especiais [68]

7 Blocos grandes e painéis prefabricados [69] 2 As propriedades da terra como material de construção [19]

Composição [19] Testes usados para analisar a composição da loma ([21] Efeitos da água [24] Efeitos do vapor [29] Influência da temperatura [31] Resistência [32] Medição do pH [35] Radioactividade [35] Efeito protector contra radiações electromagnéticas de altafrequência [35]

Blocos de maiores dimensões [69] Painéis prefabricados [70] Chão (placas/betonilhas) [70] Mosaicos [71] Elementos extrudidos [71]

8 Construir com loma no estado plástico [72]

Técnicas tradicionais de construção com solos no estado plástico [72] A técnica de Dünne [74] A técnica Stranglehm [75]

3 Preparação da loma [36]

Ensopar, esmagar e misturar [36] Peneirar [38] Adição de argila em pó [38] Cura [38] Adição de areia e cascalho [38]

9 Pau-a-pique & similares [80]

Loma chapada [80] Loma projectada [80] Rolos de loma com palha [81] Preenchimento com loma leve [82] Preenchimento usando stranglehm e mangas cheias de loma [82]

4 Melhoramento das características dos solos com o uso de aditivos e tratamentos especiais [39]

Minimizando as fissuras de contracção [39] Estabilização contra a erosão pela água [40] Incremento das forças de coesão [42] Aumento da resistência à compressão [43] Resistência à abrasão [47] Incrementando o isolamento térmico [47]

5 Trabalhos em taipa [52]

Cofragem [53] Ferramentas [54] Método de Construção [55] Formando as aberturas (portas, janelas) [55] Técnicas de construção de paredes [56] Abóbadas de taipa [59] Secagem [59] Quantificação da mão-de-obra [60] Isolamento térmico [60] Tratamento das superfícies [60]

10 Loma leve calcada, vertida e bombeada [83]

Cofragem [83] Paredes de loma leve de palha calcada [83] Paredes de ‘loma aligeirada com aparas de madeira’ calcada [84] Paredes de loma leve mineral calcada, despejada ou bombeada [85] Pavimentos de loma leve mineral bombeada [88] Blocos ocos preenchidos com loma [89] Mangas cheias com loma [90]

11 Rebocos de loma [92]

Preparação de superfícies [92] Composição dos rebocos de argila [92] Guia para rebocar paredes de terra [94] Reboco projectado [95] Rebocos de loma leve mineral [95] Reboco atirado [95] Rebocar casas de fardos de palha [95] Rebocos artísticos [96] Protecção das esquinas [96]



12 Protecção das superfícies contra os elementos [98]

Consolidação de superfícies (acabamentos) [98] Tintas [98] Tornando as superfícies hidrofóbicas [101] Rebocos de cal [101] Telhas, pranchas e outras coberturas [103] Detalhes arquitectónicos [103]

13 Reparação de elementos de loma [104]

Danos em elementos de loma [104] Reparação de fendas e juntas com loma [104] Reparação de fendas e juntas com outros materiais [105] Reparação de grandes áreas danificadas [105] Renovação de isolamentos térmicos com loma leve[106]

14 Concepção de detalhes arquitectónicos [107]

Juntas [107] Detalhes do desenho e concepção de paredes [108] Pisos intermédios [110] Pavimentos de terra batida [112] Telhados inclinados isolados com loma leve [115] Telhados cobertos com terra [115] Cúpulas e arcos de blocos de terra [117] Parede acumuladora de calor num jardim de Inverno [131] Loma nas casas de banho [132] Mobiliário embutido e loiças de WC feitos de loma [133] Sistema de aquecimento integrados nas paredes [134] Sistema solar passivo de aquecimento das paredes [134]

15 Edifícios resistentes aos sismos [135]

Considerações estruturais [136] Aberturas para portas e janelas [140] Paredes de terra batida reforçadas com bambu [141] Abóbadas [144] Arcos [145] Paredes de têxtil com enchimento de loma [147]

Residência em Des Montes, near Taos, Novo México, USA [164] Casita Nuaanarpoq em Taos, Novo México, USA [166] Residência e escritório em Bowen Mountain, New South Wales, Austrália [167] Residência de Vinicultor em Mornington Peninsula, Victoria, Austrália [168] Residência, Helensville, Nova Zelândia [170] Residência, São Francisco Xavier, Brasil [172] Edifícios Culturais, Educacionais e Religiosos

Instituto Pan-Africano do Desenvolvimento, Ouagadougou, Burkina Faso [174] Edifício de escritórios, Nova Deli, Índia [176] Escola em Solvig, Järna, Suécia [178] Jardim-de-infância, Sorsum, Alemanha [180] Centro Cultural, La Paz, Bolívia [182] Mesquita, Wabern, Alemanha [183] Jardim-de-infância e escola "Druk White Lotus", Ladakh, Índia [184] Spa "Mii amo" em Sedona, Arizona, USA [186] Resort turístico em Baird Bay, Eyre Peninsula, South Australia [188] Universidade Charles Sturt em Thurgoona, New South Wales, Austrália [189] Centro de Juventude em Spandau, Berlim, Alemanha [190] Capela da Reconciliação, Berlim, Alemanha [192] Center of Gravity Foundation Hall em Jemez Springs, Novo México, USA [194]

Perspectivas futuras [196] Medidas [197] Referências Bibliográficas [198] Agradecimentos [199] Ilustrações [199]

II Exemplos construídos Residências

Duas vivendas geminadas, Kassel, Alemanha [150] Habitação com escritório, Kassel, Alemanha [153] Casa de Agricultor, Wazipur, Índia [156] Colmeias em Moab, Utah, USA [157] Casa para 3 famílias, Stein on the Rhine, Suíça[158] Residência, La Paz, Bolívia [160] Residência, Turku, Finlândia [161] Residência e estúdio em Gallina Canyon, Novo México, USA [162]



Prefácio

scrito em resposta a um crescente interesse em todo o mundo em construir com terra, este livro trata do uso da terra como material de construção e providencia uma análise de todas as técnicas construtivas conhecidas - incluindo dados científicos -, explicando as suas características específicas e a possibilidades de as optimizar. Nenhum tratado teórico, contudo, pode substituir a prática advinda de efectivamente ter construído com terra. Os dados, a experiência e os resultados alcançados advindos de construir com terra contidos neste livro, podem ser usados como guias para uma grande variedade de tipos de construção e para possíveis soluções a adoptar por engenheiros, arquitectos, empreendedores, artífices e legisladores que se encontrem na posição de tentar, por necessidade ou desejo, fazer bom uso do mais antigo material de construção usado pela humanidade. E

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da Mesquita Al-Mihdar em Tarim, Iémen; tem 38 metros de altura e é construída com adobes feitos à mão.

A terra, quando usada como material de construção, apresenta-se em mil e uma composições diferentes e pode ser preparada de muitas formas diferentes. A loma, ou subsolo argiloso, como é conhecido cientificamente, tem nomes diferentes conforme a maneira como é usado. Por exemplo: terra batida [taipa], blocos de solo, tijolos de lama ou adobes. Neste livro estão documentadas a experiências e pesquisa conduzidas no Forschungslabor für Experimentelles Bauen (Laboratório de Pesquisa da Construção) da Universidade de Kassel, Alemanha, desde 1978. Além disso, as técnicas especiais que o autor desenvolveu e a

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experiência acumulada como resultado de ter concebido edifícios de terra em vários países, também são contempladas neste livro. Este livro é baseado na edição Alemã Das neue Lehmbau-Handbuch (Editor: Ökobuch Verlag, Staufen), publicado pela primeira vez em 1994 e actualmente em sexta edição. Este livro originou também edições em Inglês, Espanhol e Russo. [NT: esta tradução foi feita a partir da versão Inglesa] Enquanto este é em primeiro lugar um livro técnico, a introdução fornece ao leitor uma análise histórica breve da uso da terra na arquitectura. É também discutido o papel histórico e futuro da terra como material de construção, inventariando todas as características relevantes que distinguem a terra dos materiais de construção normalmente disponibilizados pela indústria. Uma descoberta recente, a de que a terra pode ser usada para regular a humidade relativa do ar em espaços fechados, é explicada detalhadamente. O segunda parte do livro merece especial atenção pois descreve uma serie de edifícios em terra, dignos de nota, existentes em várias regiões do mundo. Estas construções servem para demonstrar a impressionante versatilidade da arquitectura de terra e dos muitos possíveis usos desta como material de construção. Kassel, Fevereiro de 2006 Gernot Minke

Prefácio











1.1

Em quase todos os países com clima seco ou

1.1 Armazéns, templo de Ramsés II, Gourna, Egipto

temperado, a terra, tem sido, desde sempre, o material de construção mais utilizado. Ainda hoje em dia, um terço da população mundial vive em casas feitas de terra, sendo mais de metade da população em países em vias de desenvolvimento. Nestes países não tem sido possível satisfazer a imensa procura de casas construídas com materiais de construção industriais, i.e. tijolos, betão, aço, ou com técnicas de construção industrializadas. Em nenhuma região do mundo existe a capacidade produtiva ou os recursos financeiros necessários para satisfazer esta procura. Nos países em vias de desenvolvimento a procura de habitações só pode ser satisfeita pelo uso de recursos locais e do ‘faça – você – mesmo’. A terra é o material de construção natural mais importante e está disponível na maioria dos locais. Frequentemente pode ser obtida directamente aquando da escavação para as fundações ou caves. 11

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Nos países industrializados a exploração descontrolada dos recursos naturais mais a centralização do capital combinadas com um sistema de produção que usa recursos energéticos de uma forma intensiva não se limita a desperdiçar recursos - também polui o ambiente e fomenta o desemprego. Nestes países a terra está a ser novamente utilizada como material de construção. Cada vez mais pessoas - quando constroem casas - procuram melhores soluções em termos de custo e em termos energéticos preocupando-se também em construir casas mais confortáveis e saudáveis. Está-se a chegar à conclusão de que a lama [terra], como material de construção natural, é superior aos materiais industrializados tais como o betão, o tijolo ou a pedra [calcário, arenitos]. Técnicas avançadas de construção com terra, desenvolvidas recentemente, tem demonstrado o valor da terra não só para quem constrói a sua própria casa, mas também para a indústria da construção que recorre a empreiteiros. Este manual expõe os conhecimentos teóricos básicos sobre este material - fornecendo também direcções e conselhos baseados na pesquisa científica e experiência - que podem ser usados numa grande variedade de situações. História

As técnicas de construção com terra são conhecidas há mais de 9000 anos. Casas feitas com tijolos de lama (adobes) construídas entre 8000 e 6000 A.C. foram descobertas no Turquemenistão Russo (Pumpelly, 1908). Fundações de terra batida [taipa] de cerca de 5000 A.C. foram encontradas na Assíria.

Introdução



1.2 Cidade fortificada, Vale de Draa, Marrocos. 1.3 Cidadela de Bam, Irão, antes do terramoto de Dezembro de 2003.

1.2

A terra tem sido usada como material de construção por todas a culturas antigas, não só para habitações mas também para edifícios religiosos. Na ilustração 1.1 podem ver-se abóbadas no templo de Ramsés II em Gourna, Egipto, construídas com tijolos de lama (adobes) há 3200 anos. A ilustração 1.2 mostra a cidadela de Bam no Irão, partes da qual foram construídas há cerca de 2500 anos; na ilustração 1.3 pode ver-se a cidade fortificada no vale de Draa, em Marrocos, que tem cerca de 250 anos. A Grande Muralha da China, que tem cerca de 4000 anos, foi originalmente construída apenas com terra batida (taipa); somente mais tarde foi recoberta com tijolos e pedra, dando-lhe então a aparência de uma muralha de pedra. O interior da Pirâmide do Sol em Teotihuacan, México, construída entre 300 e 900 D.C., é constituído por aproximadamente 2 milhões de toneladas de terra batida. Há muitos séculos atrás, em zonas de clima seco onde a madeira não era abundante, foram desenvolvidas técnicas de construção em que os edifícios eram cobertos com cúpulas e abóbadas feitas de tijolos de lama, sem utilizar qualquer tipo de cofragem durante a construção. Na ilustração 1.6 pode ver-se o mercado de Sirdja no Irão, que é coberto por este tipo de abóbadas e cúpulas. Na China, vinte milhões de pessoas vivem em casas subterrâneas ou grutas escavadas no solo siltoso. Descobertas datadas da Idade do Bronze mostram que na Alemanha a terra era usada em casas de estrutura de madeira como material de preenchimento (infill) ou para tapar as frestas em casas feitas de troncos.

1.3

A técnica do pau-a-pique também era utilizada. No norte da Europa, o exemplo mais antigo de paredes construídas com tijolos de lama, encontra-se em Forte Heuneburg, perto do Lago Constança, Alemanha (1.8) e remonta ao século sexto Antes de Cristo. Sabe-se, através dos escritos antigos de Plínio, que em Espanha existiam fortalezas de terra batida no ano 100 A.C. No México, América Central e do Sul, a construção em adobe era conhecida por quase todas as culturas pré-colombianas. A técnica da taipa (terra batida) era também conhecida em muitas áreas, tendo sido levada para outras pelos Conquistadores Espanhóis. Na ilustração 1.7 pode ver-se uma finca em taipa no estado de São Paulo, Brasil, que tem 250 anos. Em África, quase todas a mesquitas são construídas com terra. 12

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Introdução



1.4

1.5

1.4 Mesquita , Djenne, Mali, construída em 1935 1.5 Mesquita , Kashan, Irão 1.6 Mercado, Sirdjan, Irão

* loma - esta palavra não existia na língua Portuguesa, nem havia tradução possível,. No original, em Inglês, a palavra loam designa o material que se encontra abaixo do solo arável e que é apropriado para se construir. Este material é composto por argila, silte, areia e cascalho - não contendo matéria orgânica (húmus).

Na ilustração 1.9 pode ver-se um exemplo do século XII; as ilustrações 1.4 e 1.5 mostram exemplos mais recentes no Mali e no Irão. No período Medieval (séculos XIII a XVII), a terra era usada por toda a Europa como material de preenchimento, em edifícios com estrutura de madeira, e, também como cobertura (reboco) em telhados de palha para os tornar resistentes ao fogo. Em França, a técnica da taipa, chamada terre pisé , foi-se vulgarizando do século XV ao XIX. Perto da cidade de Lyon, existem vários edifícios, com mais de 300 anos, que ainda são habitados. Em 1790 e 1791, quatro pequenos livros foram publicados, por François Cointeraux, explicando esta técnica, que dois anos mais tarde foram traduzidos para Alemão (Cointeraux, 1793). Esta técnica veio a tornarse conhecida por toda a Alemanha e países vizinhos através de Cointeraux e David Gilly, que escreveu o famoso Handbuch der Lehm- baukunst (Manual de Construção em terra) (Gilly, 1787), que descreve a técnica da taipa como o mais vantajoso método de construção com terra. Na Alemanha, a mais antiga casa de paredes de taipa, ainda habitada, foi construída em 1795 (1.10). O dono, chefe dos bombeiros, afirma que casas resistentes ao fogo podem ser construídas mais economicamente usando esta técnica, em vez da mais usual técnica da estrutura de madeira preenchida com terra. O edifício mais alto, com paredes de terra

1.6

batida (taipa), existente na Europa fica em Weilburg, Alemanha. Construído em 1828, ainda está de pé (1.11). Os andares e o telhado assentam em sólidas paredes de taipa que têm uma espessura de 75 cm na base e 40 cm no último andar (a força exercida na base das paredes atinge os 7,5 kg/cm2). A ilustração 1.12 mostra as fachadas de outras casas de taipa em Weilburg, construídas à volta de 1830. A terra como material de construção: conceitos básicos

À terra, quando usada como material de construção, são dados diferentes nomes. Quando nos referimos a ela em termos científicos chamamos-lhe loma* e é uma mistura de argila, silte (areias muito finas), areia e ocasionalmente agregados como gravilha, cascalho e pedras. Quando se fala de tijolos não cozidos e feitos à mão, os termos ‘tijolos de lama’ ou ‘adobes’ são geralmente empregues. Quando a terra é compactada entre taipais, usando cofragem, designa-se por ‘terra batida’ (taipa). A loma tem três desvantagens quando comparada com os materiais de construção industrializados: 1 – A loma não é um material de construção estandardizado. Dependendo do local de onde a loma é extraída, ela é composta de diferentes percentagens e tipos de argila, silte, areia e agregados. As suas características, portanto, podem diferir de local para local e a preparação da mistura correcta para uma aplicação específica também. Para avaliar as características duma determinada loma - e alterá-las quando necessário - é preciso conhecer a sua composição específica. 2 – A loma encolhe quando seca. Devido à evaporação da água usada na preparação da mistura (a água é necessária para activar as forças de ligação e para alcançar um nível de plasticidade que permita trabalhar) podem surgir fissuras e fendas. Normalmente, o coeficiente linear desta diminuição de volume é entre 3% e 12% para misturas bastante húmidas (como as usadas para tijolos de lama e argamassa de lama); para misturas mais secas (usadas na técnica da taipa ou blocos de solo comprimido) o coeficiente é entre 0,4% e 2%.

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Introdução



Este fenómeno do contracção pode ser minimizado através da redução das quantidades de argila e/ou água, optimizar a proporção das outras partículas e agregados (siltes, areias, gravilhas, etc.) e pela utilização de aditivos (ver pág. 39). 3 – A loma não é resistente à água As construções de terra não podem estar expostas à chuva nem ao gelo (e geada), principalmente quando ainda estão húmidas. As paredes de terra podem ser protegidas por beirados longos, membranas anti-capilaridade, rebocos apropriados, etc. (ver p. 40). Por outro lado, a terra tem muitas vantagens em comparação com os materiais de construção correntes (industrializados): 1 – A loma controla a humidade do ar A terra é capaz de absorver e libertar humidade mais rapidamente e em maior quantidade do que qualquer outro material de construção, permitindo-lhe manter um ambiente interno controlado (Humidade Relativa entre os 4060%). Testes realizados no Forschungslabor für Experimentelles Bauen (Laboratório de Pesquisa da Construção) na Universidade de Kassel, Alemanha, demonstraram que quando a Humidade Relativa (HR), duma sala, era subitamente elevada de 50% para 80%, tijolos crus (não cozidos, portanto) eram capazes de absorver, num período de dois dias, 30 vezes mais humidade do que tijolos cozidos (tijolos normais, portanto) [NT: deve notar-se que os tijolos referidos aqui não são os que normalmente se usam em Portugal, tijolos furados, são antes aquilo a que chamamos

1.7

‘tijolo de burro’ ou seja tijolos que são maciços e têm as seguintes dimensões: 65x102,5x215 mm]. Mesmo quando deixados numa câmara climática por seis meses, com uma RH de 95%, os tijolos de adobe não se tornaram húmidos nem perdem a sua estabilidade estrutural; por outro lado também não foi excedida o seu teor de equilíbrio de humidade, que é geralmente entre 5% e 7% do peso. (A percentagem de humidade máxima que um material pode absorver é chamada de teor de equilíbrio de humidade). Medições feitas numa casa nova na Alemanha, em que todas as paredes interiores e exteriores são de terra, por um período de oito anos, mostraram que a Humidade Relativa nessa casa era quase sempre de cerca 50% ao longo do ano. A flutuação observada foi de apenas 5% a 10%, criando assim um ambiente saudável com humidade reduzida no Verão elevada no Inverno. (Para mais detalhes ver p. 15).

1.8

1.7 Finca em taipa, São Paulo, Brasil 1.8 Reconstrução de uma parede de tijolos de lama, Heuneburg, Alemanha, século VI AC. 1.9 Mesquita em Nando, Mali, século XII.

2 – A terra armazena calor Tal como todos os materiais pesados (densos), a terra armazena calor. Como resultado, em zonas climáticas com grandes amplitudes térmicas diurnas, ou quando se torne necessário armazenar calor adquirido de forma passiva, a terra pode equilibrar o ambiente interno (evitar grandes oscilações da temperatura). 3 – Usar terra poupa energia e reduz a polui- ção ambiental A preparação, transporte e manuseamento da terra no local de construção requer cerca de 1% da energia necessária à produção, transporte e manuseamento de tijolos normais ou betão. Assim, a terra, não causa poluição ambiental alguma. 1.9

14

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Introdução



4 – A terra pode sempre ser reutilizada A terra não processada (não cozida, por ex. os tijolos normais são cozidos) pode ser reciclada um número de vezes sem fim por um período de tempo extremamente longo. Terra usada em velhas construções pode ser reutilizada após ter sido demolhada; portanto a terra nunca se torna em entulho que prejudique o ambiente.

1.11

1.12

1.10 Casa de Taipa, Meldorf, Alemanha, 1795 1.11 Casa de Taipa, Weilburg, Alemanha, 1828 1.12 Casas de Taipa, Weilburg, Alemanha, cerca de 1830

5 – O uso de terra poupa em material e custos de transporte Terra argilosa é encontrada frequentemente no local de construção, assim o material escavado das fundações pode ser usado para construção. Se o material (terra) for pobre em argila, então uma terra mais argilosa terá de ser adicionada; por outro lado se o material for demasiado rico em argila, terá de se adicionar areia. O uso do material escavado para construção representa uma grande poupança em comparação com o uso de materiais de construção correntes. Mesmo quando o material tem de ser transportado de outros locais sai mais barato do que comprar materiais de construção correntes. 6 – A terra é o material ideal para o tipo de construção ‘faça-você-mesmo’ Desde que o processo de construção seja supervisionado por uma pessoa experiente, as técnicas de construção com terra podem geralmente ser postas em prática por amadores. Dado que esta é uma actividade de mão-deobra intensiva e requer apenas ferramentas baratas, torna-se ideal para a autoconstrução. 7 – A terra ajuda naturalmente a preservar a madeira e outros materiais orgânicos Devido ao seu baixo teor de equilíbrio de humidade, cerca de 0,4% a 6% do peso, e capilaridade elevada, a terra preserva naturalmente a madeira com que está em contacto mantendo-a seca. Normalmente, fungos ou insectos não atacarão esta madeira, dado que os insectos necessitam dum mínimo de humidade entre os 14% a 18% para sobreviver e os fungos mais de 20% (Möhler 1978, p. 18). Da mesma forma, a terra pode preservar pequenas quantidades de palha que lhe tenha sido adicionada. Contudo, se for usada uma mistura de terra e palha com uma densidade inferior a 500 a 600 kg/m³, então a terra pode perder esta capacidade protectora dado a elevada capilaridade da palha quando usada então elevadas proporções. 15

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1.10

Nestas situações, quando permanece húmida por longos períodos de tempo, a palha pode apodrecer (ver p. 83). 8 – A terra absorve poluentes Têm-se afirmado com frequência que as paredes de terra ajudam a limpar o ar poluído no interior dos edifícios, mas isto ainda está por provar cientificamente. É um facto que as paredes de terra podem absorver poluentes dissolvidos na água. Por exemplo, numas instalações experimentais em Ruhleben, Berlim, é usada terra rica em argila para remover os fosfatos de 600m³/dia de água de esgoto . Os fosfatos são envolvidos pelos minerais componentes da argila e extraídos da água de esgoto. A vantagem deste procedimento é que uma vez que a água fica liberta de substâncias estranhas e os fosfatos são convertidos em fosfato de cálcio para serem reutilizados como fertilizante. Melhorando o ambiente interno

Em climas temperados frios e frios, as pessoas passam normalmente cerca de 90% do tempo em espaços fechados, assim o ambiente dos interiores é um factor crucial no bem-estar e na saúde. A sensação de conforto depende da temperatura, movimento do ar, humidade, irradiação de e para objectos próximos e da qualidade do ar (ar poluído, usado) num quarto ou sala. Embora as pessoas se apercebam imediatamente quando a temperatura duma sala está demasiado elevada ou baixa, os efeitos negativos duma humidade relativa (HR) demasiado reduzida ou elevada não são do conhecimento geral. A humidade do ar em espaços fechados tem um impacto significativo na saúde dos ocupantes e a terra tem a capacidade de manter equilibrada a humidade dos interiores como nenhum outro material. Este facto que só foi investigado recentemente, é tratado em detalhe mais à frente nesta secção.

Introdução



A humidade do ar e a saúde A investigação conduzida por Grandjean (1972) e por Becker (1986) demonstrou que com uma humidade relativa (HR) do ar inferior a 40%, por um período alongado, a membrana mucosa pode secar, tendo como consequência o enfraquecimento das defesas naturais às constipações e outras doenças relacionadas. Isto acontece, porque a membrana mucosa do tecido epitelial da traqueia absorve pó, bactérias, vírus, etc. e devolve estas substancias à boca através dos movimentos ondulatórios de pequenos pêlos do epitélio. Caso este mecanismo de protecção e transporte seja perturbado pela secagem da membrana epitelial, então, corpos estranhos poderão alcançar os pulmões e criar problemas de saúde (ver 1.13). Uma humidade relativa mais elevada, até 70%, traz por outro lado muitos efeitos positivos: reduz a quantidade de pó fino existente no ar, torna mais activos os mecanismos de protecção da pele contra micróbios, reduz o tempo de vida de muitas bactérias e vírus, diminui odores e reduz as cargas (de electricidade) estáticas da superfície dos objectos. Quando a humidade relativa sobe acima dos 70% experimenta-se algum desconforto, provavelmente causado pela redução da quantidade de oxigénio absorvida pelo sangue em condições de ar quente e húmido. Por outro lado, em situações de ar frio e húmido há mais queixas de dores reumáticas. O desenvolvimento dos fungos acelera-se significativamente quando, em ambientes fechados, a humidade relativa sobe acima dos 70% ou 80%. Os esporos libertados pelos fungos quando em grandes quantidades podem conduzir ao despoletar de variados tipos de alergias e outros problemas de saúde. Tomando estes factos em consideração, conclui-se que, a humidade relativa em ambientes fechados deve situar-se entre um mínimo de 40% e um máximo de 70%.

1.13

1.13 Secção da traqueia. Uma mucosa sã (esquerda) e uma seca (direita) (Becker, 1986)

Humidade Relativa

3

m / g

1.14 Gráfico da relação entre temperatura e humidade máxima (ponto de orvalho).

m e r a o n a u g á e d r o e T

1.15 (dois) Amostras de absorção, 15mm de espessura, temperatura 21°C e aumento súbito da HR de 50% para 80%.

Temperatura em °C

O impacto da renovação do ar na humidade relativa Em climas temperados e frios, quando a diferença entre a temperatura exterior e a interior é muito elevada, uma elevada taxa de renovação do ar ambiente pode tornar o ar dum espaço fechado tão seco que provoque efeitos negativos na saúde dos ocupantes. Por exemplo, se o ar exterior está a uma temperatura de 0°C e uma humidade relativa (HR) de 60% e for introduzido num ambiente aquecido a 20° C, a HR desse espaço pode descer para menos de 20%. Mesmo que o ar exterior (a uma temperatura de 0°C) tivesse uma HR de 100% e fosse aquecido até aos 20°C, ainda assim, a sua humidade relativa cairia para menos de 30%. Em ambos os casos torna-se necessário elevar a humidade relativa tão cedo quanto possível de forma a que se consiga um ambiente confortável e saudável. Isto pode ser conseguido regulando-se a humidade que é libertada pelas paredes, tectos, chão e mobiliário (ver 1.14). O efeito moderador da terra na humidade relativa Os materiais porosos tem a capacidade de absorver e libertar para o ar ambiente vapor de água (humidade), atingindo assim um estado de equilíbrio com os ambientes em que se encontram. Este equilíbrio depende da temperatura e humidade relativa do ar ambiente (ver p. 29 e ilustração 2.29). A eficácia deste efeito moderador está também dependente da velocidade com que o vapor de água é libertado ou absorvido do ambiente. Experiencias conduzidas no Laboratório de Pesquisa da Construção, mostram, por exemplo, que a camada superficial (1,5cm) duma parede de tijolos de lama é capaz de absorver 300 g/m² de água em 48 horas no caso da humidade relativa do ar ter sido subitamente elevada de 50% para 80%.

16



1.14

1 Betão M 25 2 Tijolo de areia e cal 3 Betão poroso 4 Tijolos leves (com ar)

5 Tijolos maciços 6 Tijolos “Clinker” [incorporam detritos da queima do carvão]

1 Loma argilosa 2 Reboco de loma argilosa 3 Abeto aplainado

4 Reboco de cimento e cal 5 Estuque (gesso + cal)

Introdução


1.15


1 Loma argilosa 2 Limba, aplainada 3 Picea, aplainada 4 Reboco de loma argilosa

5 Reboco de loma com fibra de coco 6 Reboco de cal e cimento 7 Estuque

1.17

1.16 Curvas de absorção de uma parede interior, com 11,5 cm de espessura, ambos os lados expostos a uma temperatura de 21°C, após o aumento abrupto da humidade de 50% para 80% 1.17 Curvas de absorção de amostras, com 15 cm de espessura, um lado exposto a uma temperatura de 21°C, após o aumento abrupto da humidade de 30% para 70% 1.18 Influência da espessura das camadas (de um reboco)de loma, à temperatura de 21°C, na taxa de absorção após uma subida abrupta da humidade de 50% para 80%

1.18

1.17 Contudo, paredes de pedra calcária, de arenito, ou de pinho, da mesma espessura, só conseguem absorver cerca de 100 g/m², estuques e rebocos de 26 a 76 g/m² e de tijolo maciço somente de 6 a 30 g/m² no mesmo período de tempo (1.15). As curvas de absorção de paredes (de ambos os lados) não rebocadas, de 11,5cm de espessura de diferentes materiais ao longo de um período de 16 dias podem ser analisadas na ilustração 1.16. Os resultados mostram que tijolos de lama absorvem 50 vezes mais humidade (vapor de água) do que tijolos cozidos. As taxas de absorção de amostras com a espessura de 1,5cm (quando a HR foi elevada de 30% para 70%) podem ser observadas na ilustração 1.17. A influência da espessura dum reboco à base de terra nas taxas de absorção de humidade pode ser observada na ilustração 1.18. Aqui se vê que quando a HR é subitamente elevada de 50% para 80%, somente a camada superior, até aos 2cm de profundidade, absorve humidade durante as primeiras 24 horas e que até ao fim do quarto dia somente a camada superior, até aos 4cm de profundidade, absorve humidade. As tintas à base de cal, caseína e cola de celulose afectam esta capacidade de absorção apenas ligeiramente. Por outro lado coberturas à base de látex e óleo de linhaça podem reduzir as taxas de absorção para 38% e 50% respectivamente (ver 1.19). Num quarto com uma área de 3m x 4m e uma altura de 3m, em que as paredes totalizam uma área de 30m² (depois de subtraídas as áreas de portas

17



e janelas), se a humidade relativa for elevada de 50% para 80%, e estas paredes forem de tijolos de lama não rebocados (sem revestimento, portanto) podem ser absorvidos cerca de 9 litros de água em 48 horas. As mesmas paredes, se construídas com tijolos cozidos (tijolo maciço) só terão capacidade de absorver 0,9 litros de água no mesmo período de tempo; o que quer dizer que são inadequadas para manter o estado de equilíbrio da humidade em espaços fechados (quartos, salas, etc.). Medições feitas ao longo de cinco anos em diversos quartos, duma casa construída na Alemanha em 1985, em que todas as paredes, interiores e exteriores, foram construídas com terra, mostraram que os níveis de humidade relativa permaneceram quase inalteráveis variando entre 45% e 55%. O proprietário desejava um nível de humidade um pouco mais elevado no quarto de dormir – entre 50% e 60% (é mais saudável para pessoas com tendência para constipações e gripes). Isso foi possível usando a humidade mais elevada existente numa casa de banho adjacente. Se a humidade relativa do quarto descesse para níveis baixos a porta da casa de banho era mantida aberta depois do duche, recarregando assim as paredes do quarto com humidade [NT: trata-se aqui duma suite em que o acesso à casa de banho se faz pelo interior do quarto].

1 Loma siltosa 2 Loma argilosa (1900) 3 Loma c/ palha (1400) 4 Loma c/ palha (700) 5 Loma c/ palha (550) 6 Pinho 7 Betão poroso (400)

8 Loma c/ leca (750) 9 Loma c/ leca (1500) 10 Tijolos porosos (800) 11 Tijolos maciços (400) 12 Betão (2200) 13 Betão M 15

Introdução


1.16


M Loma siltosa, 2 areia sem pintura KQ 2x 1 Cal : 1 Quark (queijo) : 1,7 Água KL 2x Tinta Giz e cola de celulose LE 1x Óleo de linhaça duplamente fervido D2 1x Pintura com ‘Biofa’ (tinta feita c/ produtos naturais) LA 1x Esmalte ‘Biofa’ com primário AF 2x Pintura acrílica DK 2x Tinta sintética para exterior LX 2x Látex UD 2x Tinta plástica sem solventes 1.19 D1 2x Tinta plástica para interior

M Reboco de loma sem agregados I2 com 2,0% de fibras de coco C1 com 2,0% de fibras de celulose E1 com 2,0% de Silicato de sódio I1 com 1,0% de fibras de coco L1 com 3,0% de serradura �� J1 com 2,0% de palha de trigo F1 com 3,0% de cimento D2 com 2,0% de farinha de centeio fervida B1 com 0,5% de cola de celulose 1.20 I2 com 6,0% de cal-caseína

Os insectos só poderão sobreviver se existirem espaços como nas paredes de pau-a-pique. Na América do Sul, a doença das Chagas, que provoca a cegueira, é transmitida por insectos que vivem nas paredes de pau-a-pique. A existência de ocos, como fendas e outros vazios, pode ser evitada pela construção de sólidas paredes de taipa ou adobes com as juntas totalmente preenchidas por argamassa de lama. Além disso, se a terra contiver muitos aditivos orgânicos, como no caso de misturas com palha com uma densidade inferior a 600 kg/m³, pequenos insectos como o piolho da madeira poderão sobreviver na palha e atacála. A ideia corrente de que as superfícies de terra são difíceis de limpar (principalmente em cozinhas e casas de banho) pode ser afastada se forem usadas tintas à base de caseína, calcaseína, óleo de linhaça e outras que tornam as superfícies de terra resistentes e suaves. Como é explicado na página 132, casas de banho com paredes de terra são mais higiénicas do que as que são revestidas a azulejo, uma vez que a terra absorve o excesso de humidade rapidamente, inibindo, portanto, o crescimento de fungos.

Preconceitos contra a terra como material de construção 1.19 Influência da pintura em paredes com rebocos de loma com 1,5 cm de espessura (de um dos lados), à temperatura de 21°C (argila 4%, silte 25%, areia 71%) após uma subida abrupta da humidade de 50% para 80%. A espessura da tinta é de 100 ± 10 µm. 1.20 Influência de diferentes agregados na absorção de humidade. As condições são as mesmas de 1.19

Por uma questão de ignorância, os preconceitos contra a terra como material de construção ainda existem por todo o lado. Muitas pessoas têm dificuldade em conceber que um material natural como é o caso da terra não necessite de ser tratado (por um processo industrial qualquer) e que, como em muitos casos, a escavação para as fundações forneça um material que possa ser usado para construir. A seguinte reacção é característica de um pedreiro que teve de construir uma parede com adobes (tijolos de lama): “Isto parece que voltámos à Idade Média; agora temos que sujar as mãos com toda essa lama.” O mesmo pedreiro, feliz ao mostrar as mãos depois de uma semana a trabalhar com adobes, dizia: “Alguma vez viram umas mãos de pedreiro tão macias? É agradável trabalhar com os adobes pois não têm arestas vivas nem cantos aguça- dos .” A preocupação de que ratos ou insectos possam viver nas paredes construídas com terra não tem fundamento se estas forem sólidas. 18



Introdução



2.1 Granulometria de lomas com elevado teor de argila (em cima), alto teor de silte (ao meio) e alto teor de areia (em baixo) Nota: ‘Arg.’ = Argila

Composição

Geral a d i t e r

m e g a t n e c r e P

Tamanho das partículas (mm)

a d i t e r



a d i t e r m e g a t n e c r e P


2.1

19



A terra resulta da erosão das rochas da crosta terrestre. Esta erosão ocorre, sobretudo, através da acção mecânica dos glaciares, da água e do vento, ou resulta da expansão e contracção térmica das rochas, ou do congelamento e expansão da água acumulada em fendas. Reacções químicas que ocorrem devido aos ácidos orgânicos existentes nas plantas, que reagem com a água e o oxigénio, provocam também erosão nas rochas. A composição e propriedades da terra dependem das condições locais. Por exemplo, terra rica em cascalho, encontrada em locais montanhosos é um material mais apropriado para a técnica da taipa (desde que percentagem de argila seja suficiente), enquanto que, terra encontrada perto das margens dos rios, é com frequência rica em silte sendo por isso menos resistente às condições atmosféricas e à compressão. A loma é uma mistura de argila, silte, areia e por vezes também agregados de maiores dimensões como cascalho e pedras. Na engenharia definem-se as partículas de acordo com o seu diâmetro: partículas com diâmetro inferior a 0,002 mm são classificadas como argilas, com dimensões entre 0,002 mm e 0,06 mm classificadas como silte, e entre 0,06 e 2 mm classificadas como areias. Partículas com diâmetros maiores são designadas de cascalho e pedras. A argila tem o papel de elemento de ligação entre todas as partículas maiores, tal como o cimento em relação ao betão. Silte, areia e outros agregados constituem os elementos de enchimento na loma. Conforme a terra é mais rica num ou outro elemento assim falamos de terra argilosa, terra siltosa ou terra arenosa.

Propriedades da terra



Na Mecânica de Solos tradicional, se a percentagem de argila de um solo for inferior a 15% (do peso), esse solo é designado por um solo argiloso magro. Se a percentagem de argila for superior a 30% então designa-se por solo rico em argila. Se algum elemento constituir menos de 5% (do peso total) então não é mencionado aquando da designação desse solo. Assim, por exemplo, um solo rico em silte, arenoso e magro contém mais de 30% de silte, 15% a 30% de areia, menos de 15% de argila e menos de 5% de cascalho ou pedra. Contudo, na engenharia de construção em terra, este sistema de nomear os solos é pouco apropriado porque, por exemplo, uma terra com 14% de argila que seria designada como solo argiloso magro em Mecânica dos Solos, seria considerada rica em argila do ponto de vista da construção em terra.

Argila A argila (= barro) é um produto da erosão do feldspato e de outros minerais. O feldspato contém óxido de alumínio, um segundo óxido de outro metal e dióxido de silicone. Um dos tipos mais comuns de feldspato tem a fórmula química Al2O3 K2O 6SiO2. Se os compostos solúveis de potássio forem dissolvidos durante o processo de erosão, então forma-se uma argila chamada Caulinita que tem a formula Al2O3 2SiO2 2H2O. Outro tipo de argila bastante comum é a Montmorillonita que tem a fórmula Al2O2 4SiO2. Existe uma larga variedade de outros tipos de argila que são menos comuns, tal como a Ilita. A estrutura destes minerais é mostrada na figura 2.2. Os minerais argilosos são encontrados, por vezes, misturados com outros compostos químicos, particularmente óxido de ferro hidratado (Fe2O3 H2O) e outros compostos de Ferro, que dão à argila um colorido amarelo ou vermelho bastante característicos. Compostos à base de Manganês dão um tom acastanhado. Compostos de Cal e Magnésio dão branco, enquanto substâncias orgânicas dão um castanho-escuro ou preto. Os minerais argilosos têm geralmente uma estrutura cristalina em forma de lamelas (placas finas) hexagonais. Estas lamelas são constituídas por várias camadas que rodeiam um núcleo de silicone ou alumínio. No caso dos núcleos de silicone, estes estão rodeados por oxigénio; os núcleos de alumínio estão rodeados por iões hidroxilos (OH -). As camadas de óxido de silicone têm fortes cargas negativas o que lhes dá uma grande força de ligação (ver 2.3)

Caulinita

Ilita

Montmorillonita

2.2

[NT: esta força de ligação (iónica) referida aqui

e mais à frente é a que matem os diversos elementos dum solo usado em construção coeso]. No caso da Caulinita, de dupla camada, onde cada camada de hidroxilo de alumínio está ligada a uma camada de óxido de silicone, a força de ligação iónica é relativamente fraca; já no caso da Montmorillonita de camada tripla, onde uma camada de hidroxilo de alumínio encontra-se sempre entre duas camadas de óxido de silicone, há uma maior força de ligação iónica disponível. A maioria dos minerais argilosos tem catiões (iões positivos) intermutáveis. A força de ligação (aderência) e resistência à compressão da loma depende do tipo e da quantidade de catiões.

2.2 Estrutura dos três minerais de argila mais comuns (segundo Houben e Guillaud, 1984) 2.3 Estrutura lamelar dos minerais da argila segundo Houben e Guillaud, 1984) 2.4 Granulometria das partículas de solo apresentada num gráfico triangular (de acordo com Voth, 1978)

Silte, areia e cascalho As propriedades do silte, areia e cascalho são totalmente diferentes das da argila. Estes são simplesmente agregados que não demonstram qualquer força de ligação e são formados a partir de rochas erodidas, caso em que têm arestas e cantos aguçados, ou pelo movimento da água, caso em que são arredondados.

Tamanho e distribuição das partículas A loma é caracterizada pelos seus componentes: argila, silte, areia e cascalho. As proporções destes componentes são normalmente representadas em gráficos como os da figura 2.1. Nestes gráficos, no eixo vertical está representado o peso de cada tipo (por dimensão) de partícula em percentagem do total; por sua vez o tipo (dimensão) das partículas está representado no eixo horizontal numa escala logarítmica. A curva é esboçada cumulativamente, onde cada tipo de partícula inclui os anteriores (de menores dimensões). O gráfico superior caracteriza uma terra rica em argila com 28% de argila, 35% de silte, 33% de areia e 4% de cascalho. O gráfico do meio mostra uma terra rica em silte com 76% deste material e o gráfico inferior pode ver-se uma terra arenosa com 56% de areia. Outro método para descrever graficamente uma terra composta de partículas com dimensões inferiores a 2 mm é mostrado na figura 2.4. 20






Tetraedro com núcleo de Silicone

Porosidade

Octaedro com núcleo de Alumínio

2.3

O grau de porosidade é definido pelo volume total de poros no interior dum determinado volume de loma. Mais importante que o volume dos poros é a dimensão dos mesmos. Quanto maiores forem os poros mais facilitada estará a difusão do vapor de água e maior a resistência ao gelo e geada.

Superfície específica A superfície específica dum solo é a soma da superfície de todas as partículas que o constituem. Areia grossa (que contém grãos de tamanho grande) tem uma superfície específica de 23 cm2/g, os siltes cerca de 450 cm2/g e as argilas de 10 m 2/ (Caulinita) até 1000 m2/g (Montmorillonita). Quanto maior for a superfície especifica da argila, maiores são as forças de coesão internas que estão relacionadas com a ‘força de ligação’ e consequentemente a resistência à tensão e compressão.

2.4

Densidade Aqui as percentagens de argila, silte e areia podem ser esboçadas nos três eixos do triângulo e fazer a respectiva leitura. Por exemplo a terra marcada S3 neste gráfico é composta por 22% de argila, 48% de silte e 30% de areia.

Matéria orgânica Solo escavado de uma profundidade inferior a 40 cm usualmente contem restos de plantas e húmus (o produto da decomposição das plantas) que é maioritariamente constituído por partículas coloidais e é ácido (pH inferior a 6). A terra para construção não deve conter húmus ou matéria vegetal. Em certas circunstancias, matéria vegetal, tal a como palha, poderá ser adicionada, desde que esteja devidamente seca e não haja perigo de posterior deterioração (ver p. 83).

Água O elemento que activa as forças de ligação da loma é a água. A água, além do estado livre, pode ser encontrada na terra em três outras condições: água cristalizada (água estrutural), água absorvida e água de capilaridade (água nos poros, interstícios). A água cristalizada está ligada quimicamente e só poderá ser separada se a loma for aquecida a temperaturas entre os 400°C e os 900°C. A água absorvida está ligada electricamente aos minerais argilosos. E por último, a água de capilaridade, que entra nos poros do material por acção capilar. A água absorvida e a de capilaridade são libertadas quando a mistura (loma) é aquecida a 105°C. Quando a argila no estado seco é molhada, incha, porque a água se infiltra na sua estrutura lamelar, rodeando as lamelas com uma fina camada de água. Se a água se evapora, o espaço entre as lamelas reduz-se e as lamelas arrumam-se automaticamente num padrão paralelo devido às forças de atracção eléctricas. A argila adquire assim uma ‘força de ligação’ (ver p. 32) quando no estado plástico e resistência à compressão e tensão depois de secar. 21



A densidade dos solos é definida pela relação entre a massa e o volume (incluindo os poros). Um solo que tenha sido escavado recentemente tem uma densidade entre 1000 a 1500 kg/ m³. Se esta terra for comprimida, como é o caso da técnica da taipa ou dos BTC (Bloco de Terra Comprimido), a sua densidade variará entre os 1700 a 2200 kg/m³ (ou mais se contiver elevada percentagem de cascalho e pedras).

Compactibilidade Compactibilidade é a faculdade que a terra tem de ser compactada através da pressão estática ou dinâmica, para que o volume seja reduzido. Para atingir uma compactação máxima, a terra tem de conter uma determinada quantidade de água chamada ‘quantidade de água ideal’, a qual permite que as partículas se desloquem para novas posições a fim de se arrumarem numa configuração mais densa, sem que haja excessiva fricção. Isto pode ser medido através do teste de Proctor (ver p. 44).

Teste usados para analisar a composição da loma Para determinar se a loma é apropriada para uma aplicação específica é necessário conhecer a sua composição. A secção seguinte descreve testes laboratoriais padronizados e testes de campo que são usados para analisar a composição da loma.




Teste combinado de ‘peneirar e sedimentar’ Os agregados grosseiros contidos na loma (areia, cascalho e pedras) são facilmente separados usando peneiras. Contudo, para determinar as proporções dos constituintes menores (argila e silte) é necessário usar um processo como o da sedimentação. Este teste é caracterizado em detalhe no padrão Alemão DIN 18123.

Teor de água A quantidade de água contida numa mistura de terra pode ser facilmente determinada pesando uma amostra e depois aquecendo-a num forno a 105°C. Quando o peso se mantiver constante, estando a mistura seca, então a diferença entre as duas pesagens é igual à quantidade de água não ligada quimicamente. Este valor é então expresso em percentagem do peso da mistura seca.

Testes de campo simples Os testes apresentados de seguida não darão resultados muito precisos mas poderão ser executados no local com relativa rapidez, fornecendo informação suficiente para determinar se a composição duma determinada mistura de loma é aceitável para uma dada aplicação.

Teste do corte Faz-se uma bola com uma amostra húmida de solo e de seguida corta-se com uma faca. Se a superfície for brilhante quer dizer que contém uma elevada percentagem de argila; se a superfície for baça é indicativo de que a percentagem de silte é elevada.

Teste de sedimentação A mistura, a que se adicionou bastante água, é mexida num frasco de vidro. As partículas maiores assentam no fundo e as menores ficam ao de cima. Esta estratificação permite que se avalie a proporção dos componentes (cascalho, areia, silte e argila). Contudo, é errado pensar-se que a altura de cada camada corresponde às proporções de cascalho, areia, silte e argila, como é afirmado por muitos autores (e.g. CRATerre, 1979, p. 180; International Labour Office, 1987, p. 30; Houben, Guillaud, 1984, p. 49; Stulz, Mukerji, 1988, p. 20; United Nations Centre for Human Settlement, 1992, p. 7) (ver figura 2.6). Varias experiências efectuadas no Laboratório de Pesquisa da Construção, Universidade de

Teste da beliscadura Belisca-se um pedaço de solo. Um solo arenoso produzirá uma sensação desagradável, ao contrário de um solo rico em silte, que dará origem a uma sensação menos objectável. Por outro lado, um solo argiloso produz uma sensação pegajosa, suave ou farinhenta.

Teste da lavagem Esfrega-se entre uma amostra de solo húmido entre as mãos. Se for possível distinguir os grãos com facilidade isso será indicativo de que o solo é arenoso (ou é rico em cascalho). Se a amostra for pegajosa, mas for possível limpar as mãos esfregando-as quando secas, quer dizer que o solo é rico em silte. Se a amostra for pegajosa de tal forma que seja necessária água para limpar as mãos, então, o solo é ricamente argiloso.

2.5 Granulometria de duas amostras de loma nas quais se efectuou o teste da sedimentação 2.6 Teste da sedimentação (CRATerre, 1979) 2.7 Teste de sedimentação

Matéria Orgânica Argila Silte Areia Cascalho

Teste do odor A terra pura não tem qualquer odor, contudo adquire um certo cheiro a mofo se contiver matéria orgânica ou húmus em decomposição.

2.5

Kassel, mostraram que a margem de erro pode ir até aos 1750%, como se pode v er nas figuras 2.5 e 2.8. De facto só é possível distinguir os estratos quando há mudança súbita do tamanho das partículas mas isto pode não coincidir com os verdadeiros limites entre a argila e o silte ou entre o silte e a areia (ver figura 2.7).

Teste da ‘queda da bola’ A mistura a ser testada tem de estar tão seca quanto possível mas suficientemente húmida para se poder amassar uma bola com 4 cm de diâmetro. Quando se deixa cair esta bola de uma altura de 1,5 metros numa superfície lisa, vários resultados poderão ocorrer, como se pode ver na figura 2.9. Se a bola se achatar apenas ligeiramente e apresentar apenas algumas ou mesmo nenhumas fendas, como no exemplo da esquerda, a mistura tem uma grande ‘força de ligação’ devido à elevada percentagem de argila. Normalmente esta mistura tem de ser emagrecida, adicionando areia. 22  Propriedades da terra


2.6

2.7


elevada e a de argila muito baixa. Se, formada a bola, e apertando-a entre o polegar e o indicador, for necessário exercer muita força de forma a achatar a bola então a percentagem de argila é muito elevada e terá de se acrescentar areia. Se por outro lado a bola formada se esfarelar facilmente então a mistura não contém argila suficiente. 2.9

2.8 Granulometria das lomas testadas 2.9 Bolas de loma após o teste da ‘queda da bola’

Se o resultado do teste for semelhante ao exemplo da direita quer dizer que a percentagem de argila é muito reduzida. A sua ‘força de ligação’ é insuficiente e esta mistura não está em condições de ser usada como material de construção [NT: contudo esta mistura poderá ser enriquecida com argila em pó ou ser misturada com um solo rico em argila]. No caso do terceiro exemplo (a contar da esquerda), a mistura tem uma ‘força de ligação’ relativamente pequena mas que será provavelmente suficiente para ser utilizada em tijolos de lama (adobes) e taipa.

Teste de consistência Com uma amostra de solo húmido amassa-se uma bola de 2 a 3 cm de diâmetro. Esta bola é depois rolada para se fazer um cordão (cilindro) com cerca de 3mm de diâmetro. Se este cordão se quebrar ou aparecerem fendas profundas antes de ter 3 mm de diâmetro então vai-se humedecendo ligeiramente até quebrar só quando se atingirem os ditos 3 mm. Esta mistura é então transformada novamente numa bola. Se isto não for possível, então a percentagem de areia é muito

2.8

a d i t e r




Teste de coesão (teste da tira) A amostra de loma deverá estar apenas suficientemente húmida para se formar um cordão com 3 mm de diâmetro sem quebrar. Com este cordão forma-se uma tira com aproximadamente 6 mm de espessura e 20 mm de largura, segurando-se na palma da mão. Desliza-se então esta tira ao longo da mão de forma a ficar pendurada tanto quanto possível até se partir (ver figura 2.10). Se a parte que se libertou tiver mais de 20 cm então a mistura tem uma ‘força de ligação’ elevada, o que implica uma proporção de argila demasiado elevada para construção. Caso a tira se quebre quando tem apenas alguns centímetros então a mistura contém argila em quantidade insuficiente. Este teste tem pouca precisão e no Laboratório de Pesquisa da Construção sabe-se que pode ter margens de erro superiores a 200% - se a mistura não tiver sido suficientemente amassada e a espessura e largura da tira variarem. Por esta razão, um novo e mais preciso teste foi criado. Uma tira de 20 mm de largura e 6 mm de espessura foi produzida, pressionado a loma com os dedos numa ranhura entre duas tiras de madeira. A superfície é então alisada rolando uma garrafa (figura 2.11, à esquerda). Para impedir que a tira formada se agarre ao perfil (canal) este é forrado com uma tira de plástico fino (e.g. película de envolver alimentos) ou papel oleoso. A tira formada é então empurrada cuidadosamente sobre uma beira arredondada com um raio de curvatura de 1 cm (figura 2.11, à direita); após se quebrar devido ao seu próprio peso é então medida. Para cada tipo de solo foram utilizadas cinco amostras e medido o comprimento no ponto de ruptura das amostras. Os comprimentos mais longos foram marcados no gráfico 2.12 onde o eixo dos yy (vertical) representa a ‘força de ligação’ de acordo com o padrão Alemão de teste DIN 18952 (ver p. 32), com uma ligeira alteração: aqui os cinco exemplares mais longos foram também marcados.


23






Isto porque foi observado que os valores mais baixos [os menores comprimentos] eram-no geralmente devido a terem sido amassadas deficientemente, plasticidade insuficiente [percentagem de água baixa] ou outros erros na preparação. Para se garantir que diferentes preparações de terra podem ser comparadas, a consistência das amostras foi determinada da seguinte forma: uma bola da mistura com 200 g é deixada cair duma altura de 2 metros e se a parte achatada tiver 70 mm de diâmetro (em vez de 50 mm [NT: refere-se aqui ao padrão Alemão, provavelmente]) então a preparação está nas condições requeridas. (Com misturas muito ricas em areia e pouca argila é impossível conseguir um diâmetro de 50 mm.)

Teste de acidez Lomas que contenham cal (carbonato de cálcio) tem geralmente aparência esbranquiçada, demonstram uma baixa ‘força de ligação’ e são, portanto, inapropriadas como material de construção. Para se determinar a quantidade de carbonato de cálcio, uma gota duma solução a 20% de HCl [ácido clorídrico; o chamado ácido muriático contém 10-12% de HCl] é colocada na amostra usando uma vareta de vidro ou madeira. No caso de a amostra conter carbonato de cálcio há uma produção de CO2 de acordo com a equação CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + CO2 + H2O. Esta produção de CO2 é observável por causa da efervescência que provoca; se não for observada qualquer efervescência a amostra contém menos de 1% de carbonato de cálcio. Se a efervescência for fraca e breve então a amostra deverá conter entre 1% e 2%. Se for significativa mas breve será de 3% a 4%. Se for forte e demorada então a amostra contém mais de 5% (Voth, 1978, p. 59). Deve ser notado que, no caso de amostras escuras, que não contêm carbonato de cálcio algum, mas que são ricas em húmus também se observa esta efervescência.

Efeitos da água Se a loma for molhada, incha, e muda dum estado sólido para um estado plástico.

seu estado sólido. Contudo a absorção da humidade do ar nunca conduz ao aumento do volume. Este aumento e diminuição de volume está relacionada com a quantidade e tipo de argila (com argila do tipo Montmorillonita este efeito é muito mais pronunciado do que Caulinita ou Ilita) e também com as proporções de areia e silte. Testes foram efectuados no Laboratório de Pesquisa da Construção com amostras (10 x 10 x 7 cm) de diferentes tipos de mistura que foram saturadas (ensopadas) com 80 cm3 de água e depois secas num forno a 50°C para que pudessem ser estudadas as fendas provocadas pela diminuição de volume (figura 2.13). Tijolos, não cozidos, fabricados industrialmente (figura 2.13, em cima, à esquerda [presume-se que o autor se refere a tijolos extrudidos]), cuja curva granulométrica é mostrada na figura 2.1 (em cima), apresentam fendas de secagem. Uma mistura similar com a mesma quantidade de argila mas quantidades de silte e areia ‘melhoradas’, não apresenta quase nenhumas fendas após secagem (figura 2.13, em cima, à direita). O tijolo de lama feito à base de uma amostra rica em silte (figura 2.13, em baixo, à direita) (curva granulométrica mostrada na figura 2.1, ao meio) apresenta algumas fendas muito finas. Por sua vez, o tijolo de lama (adobe) feito à base de uma amostra rica em areia (figura 2.13, em baixo, à esquerda) (curva granulométrica mostrada na figura 2.1, em baixo) não apresenta qualquer fenda. Na página 39 é explicado como é que a diminuição de volume pode ser minimizada alterando a proporção e tamanho das partículas.

2.10

Comprimento da ruptura da tira (cm)

2.12

2.10 Teste da tira 2.11 Teste de coesão criado no LPC 2.12 Força de ligação de diferentes amostras de loma - de igual consistência - em relação ao comprimento a que se dá a ruptura, testado de acordo com o método do LPC

Determinando o coeficiente de contracção linear Antes do coeficiente da diminuição de volume das diferentes amostras de terra poder ser determinado, estas tem de ter uma plasticidade semelhante. O padrão Alemão DIN 18952 [NT: Deutsches Institut für Normung (DIN, O Instituto Alemão para o estabelecimento de Padrões)] descreve os seguintes passos, necessários para obter uma ‘rigidez padrão’:

Aumento e diminuição do volume O aumento de volume quando a terra entra em contacto com a água, e a diminuição de volume quando seca, traz desvantagens ao seu uso como material de construção. O aumento de volume apenas ocorre quando a terra entra em contacto directo com uma quantidade de água tal que a leve a perder o 24





2.11


2.13

2.13 Testes de inchar e contracção 2.14 Ferramentas para determinar a contracção linear de acordo com o padrão Alemão DIN 18952 2.15 Mecanismo para determinar o limite liquido segundo Casagrande

2.14

2.14

2.15

1. A amostra, seca, de terra é esmagada e peneirada para separar todas as partículas maiores que 2 mm. 2.Cerca de 1200 cm3 deste material é humedecido ligeiramente e batido numa superfície lisa a fim de criar uma peça única como se fosse uma panqueca grossa. 3.Depois são cortadas tiras com 2 cm de largura, colocadas lado a lado tocando-se, e batidas novamente. Este procedimento é repetido até que a parte inferior apresente uma estrutura homogénea. 4.Terra rica em argila tem então de ser deixada em repouso por 12 horas; no caso de uma mistura pobre em argila este repouso será de 6 horas. O objectivo é o de a água contida ficar distribuída equitativamente por toda a amostra. 5.Desta mistura retiram-se 200 g que são amassadas numa bola. 6.A bola formada é então deixada cair de uma altura de 2 metros em cima de uma superfície lisa. 7.Se o diâmetro da superfície achatada que se forma na parte inferior da esfera for de 50 mm, então, pode afirmar-se que uma rigidez padrão foi atingida. A diferença entre o maior e menor diâmetro [NT: da superfície achatada desta esfera] deste disco não deverá ser superior a 2 mm. Se assim não for todo o processo terá de ser repetido até ser atingido o diâmetro exacto exigido pelo teste. Se o diâmetro do disco for maior que 50 mm, então a mistura tem de secar ligeiramente e todo o processo repetido até que o diâmetro exacto exigido pelo teste seja alcançado. 8.Se o diâmetro do disco for inferior a 50 mm, então algumas gotas de água têm de ser adicionadas. Uma vez alcançada esta rigidez padrão o teste de contracção linear deverá ser executado como se segue:

25



1.O material é calcado e batido repetidamente com um taco de madeira de 2 x 2 cm de secção para que adquira a forma mostrada na figura 2.14 (esta operação é executada numa superfície lisa). 2.Deverão ser feitas três amostras. Nota: a forma tem de ser retirada de uma vez só. 3.Usando um escantilhão são feitas marcas, com uma faca, que distem 200 mm entre si. 4.As três amostras são deixadas a secar, por três dias, numa sala [NT: portanto, não no exterior]. Depois, são colocadas num forno e aquecidas a 60°C até que não haja mais diminuição de volume [NT: faz-se esta verificação medindo]. O padrão DIN menciona que terão de ser deixadas a secar numa base vidrada que foi previamente oleada. O Laboratório de Pesquisa da Construção aconselha que se use uma fina camada de areia [NT: sobre a base vidrada] em vez de óleo para tornar o processo de secagem mais uniforme e evitar fricção. 5.A média da redução do comprimento das três amostras em relação aos 200 mm dá o coeficiente linear da redução do volume expressa em percentagem. Se após feitas as medições houver uma diferença superior a 2 mm entre uma amostra e as outras, então, esta terá de ser refeita.

Plasticidade A terra tem quatro estados distintos de consistência: liquido, plástico, semi-sólido e sólido. Os limites destes estados foram definidos pelo cientista Sueco Atterberg.

Limite Liquido O limite líquido (LL) define o teor de água contido pela mistura na fronteira entre os estados plástico e líquido. É expresso em percentagem e é determinado pelos passos explicados de seguida em que é usado o instrumento de Casagrande (figura 2.15) [NT: este instrumento é de uso especifico para esta aplicação]: 1.A mistura tem de permanecer dentro de água por um período alargado (até quatro dias se a percentagem de argila for elevada) e depois deve ser passada por uma peneira com rede 4 mm. 2.Entre 50 a 70 gramas desta mistura que deverá ter a consistência duma pasta é colocada na tigela do aparelho e a superfície é alisada. A espessura máxima no centro deverá ser de 1 cm. 3.Um sulco (canal) é então feito com a ajuda de um instrumento especial, que se mantém sempre perpendicular à superfície da tigela.




4.Rodando a manivela a uma velocidade de duas voltas por segundo, a tigela é levantada e deixada cair até que o sulco se tenha fechado numa extensão de 10 mm. 5.O número de quedas (pancadas) é contado e uma amostra de 5 cm3 é retirada do centro de forma a determinar o teor de água. Quando o canal se fecha ao fim de 25 quedas (pancadas), o teor de água da mistura é igual ao limite líquido. É um processo demorado alterar o teor de água até que a fenda se feche exactamente com 25 pancadas. Um método especial, descrito no padrão Alemão DIN 18122, permite que o teste seja executado com quatro teores de água diferentes, isto se o número de pancadas for entre 15 e 40. A figura 2.16 mostra como é obtido o limite líquido usando estes quatro testes. Os quatro valores obtidos são marcados num gráfico, onde no eixo horizontal se lê o número de pancadas (numa escala logarítmica) e no eixo vertical se lê o teor de água em percentagem. O limite líquido é obtido desenhado uma linha recta que atravesse os quatro valores marcados lendo o valor interpolado à coordenada das 25 pancadas.

Limite plástico O limite plástico (PL) define o teor de água, expresso em percentagem, contido pela mistura na fronteira entre o estado plástico e o semi -sólido. Pode ser determinado da seguinte forma: a mesma mistura que foi usada para determinar o limite líquido, é rolada (à mão) numa superfície absorvente (cartão, madeira de conífera, ou material semelhante) em pequenas esferas de 3 mm de diâmetro. Depois as esferas são novamente amassadas numa bola e roladas na superfície absorvente. Este procedimento é repetido até que as esferas de 3 mm se comecem a esfarelar. Depois, retiram-se desta mistura cerca de 5 g que são pesadas de imediato, para de seguida se secar a fim de obter o teor de água. A média dos valores que não se difiram em mais de 2% é idêntica ao limite plástico. Como o limite líquido e plástico foram definidos usando apenas partículas menores que 0,4 mm, os resultados do teste têm de ser corrigidos no caso de partículas de maiores dimensões terem sido separadas pelo crivo (peneira). No caso desta proporção [NT: de partículas de maiores dimensões] ser inferior a 25% do peso em seco da mistura

original, então o teor de água pode ser calculado usando a seguinte fórmula:

) W ( a u g á e d r o e T

Onde ‘W0’ é o teor de água calculado, ‘L’ o teor de água determinado em ‘LL’ ou ‘PL’, e ‘A’ o peso das partículas maiores que 0,4 mm expresso como percentagem do peso da mistura original (em estado seco).

Índice de plasticidade

Pancadas 2.16

A diferença entre os valores do limite líquido e do limite plástico designa-se índice de plasticidade (PI). A tabela 2.17 mostra alguns valores típicos para ‘LL’, ‘LP’ e ‘IP’.

2.16 Determinando o Limite Liquido pelo método multiponto segundo o padrão Alemão DIN 18122

Coeficiente de consistência

2.17 Índice de Plasticidade das lomas (segundo Voth, 1978)

O coeficiente de consistência (C) pode ser calculado para um determinado teor de água (W) do estado plástico usando a seguinte fórmula:

2.18 Montagem para determinar os valores ‘w’ das amostras de loma (Boemans,1990)

O coeficiente de consistência é 0 [zero] no limite líquido e 1 [um] no limite plástico.

Rigidez padrão Como a forma de definir o limite plástico de Atterberg não é muito exacta, Niemeyer propõe a ‘rigidez padrão’ como base de comparação de misturas de igual consistência. O método para obter esta ‘rigidez padrão’ é descrito na página 24.

Abatimento

2.17

2.18

A forma de determinar se uma argamassa está em condições de ser manuseada é definida pelo abatimento (cone de Abrams). Isto pode ser determinado pelo método descrito no padrão Alemão DIN 1060 (Parte 3) ou DIN 1048 (Parte 1). Aqui, a argamassa é despejada num funil estandardizado, invertido, que está sobre um prato (uma superfície lisa e horizontal) que é deixado cair [com o objectivo de provocar vibração] um determinado número de vezes (efeito de pancada). O diâmetro do bolo que então se forma é medido, em centímetros, e é designado por abatimento.

Chapa de acrílico Espuma de poliuretano Papel de filtro Amostra de loma Fibra de vidro reforçada com polyester Água

26






Limite de contracção

Loma siltosa (1900 kg/m3) (3)

O limite de contracção (SL) [Shrinkage Limit] é definido como a fronteira entre o estado semisólido e o sólido. Este é o ponto em que a contracção cessa. No caso de solos ricos em argila isto pode ser identificado pela simples observação quando a coloração escura duma amostra húmida desaparece para dar lugar, devido à evaporação da água dos poros, a uma coloração mais clara. Ainda assim, este não é um método rigoroso de medição.

Loma argilosa (1940 kg/m 3) (3) Loma leve mineral (470 kg/m 3) (3) Loma leve mineral (700 kg/m 3) (3) Loma leve c/ palha (450 kg/m 3) (3) Loma leve c/ palha (850 kg/m 3) (3) Loma leve c/ palha (1150 kg/m 3) (3) Picea axial (2) Picea tangencial (2) Betão (2290 kg/m3) (3) Tijolo oco (1165 kg/m 3) (3) Tijolo maciço (1750 kg/m3) (3)

2.19

Acção capilar 2.19 Coeficiente ‘w’ de absorção de água de lomas em comparação com materiais de construção comuns 2.20 Curvas de absorção de água de lomas

Absorção de água w (kg/m2)

2.20

Movimentos da água Todos os materiais com estrutura de poros abertos, tal como a terra, tem a capacidade de armazenar e transportar água nos canais existentes. Devido a isto, a água, viaja de zonas de humidade elevada para zonas onde a humidade é mais reduzida. A capacidade que a água tem de reagir à sucção é designada por ‘capilaridade’ e o mecanismo de transporte desta é o ‘movimento de capilaridade’. A quantidade de água (W) que pode ser absorvida num dado período de tempo é definida pela fórmula:

Onde ‘w’ é o coeficiente de água absorvida medido em kg/m2h0.5 e ‘t’ é o tempo expresso em horas [NT: kg/m2·s½].

Determinação do coeficiente de absorção de água. De acordo com o padrão Alemão DIN 52617, o coeficiente de absorção de água (w) é obtido da seguinte forma: uma amostra de terra, com a forma de um cubo, é colocada numa superfície plana e imersa em água com uma profundidade aproximada de 3 mm sendo o seu aumento de peso medido periodicamente. O coeficiente ‘w’ é calculado usando a seguinte fórmula: Tempo t (min ) 1 Loma argilosa + areia 2 Loma argilosa + 2% de cimento 3 Loma argilosa + 4% de cimento 4 Loma argilosa + 8% de cimento 5 Loma leve mineral 650 6 Loma leve mineral 800 7 Loma leve c/ palha 450 8 Loma leve c/ palha 850 9 Loma leve c/ palha 1150 10 Loma argilosa 11 Loma siltosa 12 Loma arenosa

Com amostras de loma aparecem problemas devido a algumas áreas que se avolumam e erodem, dentro de água, ao longo do tempo. O Laboratório de Pesquisa da Construção desenvolveu uma técnica especial para evitar isto: em ordem a prevenir a penetração de água pelos lados, e também o avolumar e deformar do cubo, as amostras são cobertas nos quatro lados por fibra de vido reforçada com resina de polyester. De forma a evitar a erosão da face inferior submersa, forra-se esta face inferior com papel de filtro que colado à resina de polyester dos lados. Para se evitar a deformação da terra da face inferior, enfraquecida, é colocada uma esponja de 4 mm de espessura sobre uma base de vidro onde vai assentar o conjunto da amostra (ver figura 2.18). Um teste realizado com um tijolo cozido, comparando ambos os métodos demonstrou que a técnica do Laboratório de Pesquisa da Construção apresenta apenas uma diferença de 2% nos resultados. O coeficiente ‘w’ de diferentes misturas (de terra), comparados com os valores de w de materiais de construção correntes, está listado na tabela 2.19. É de realçar que as amostras de solo rico em silte têm valores de w mais elevados que as de solo rico em argila. Surpreendentemente, quando a comparação é feita com tijolos cozidos, as misturas de terra têm valores de w 10 vezes menores. A curva da absorção de água ao longo do tempo é também bastante interessante, como se pode ver no gráfico da figura 2.20. Aqui também é visível o tremendo aumento de absorção de água causado pela adição de pequenas quantidades de cimento.

Capacidade capilar A quantidade máxima de água que pode ser absorvida em comparação ao volume ou massa da amostra é designada por ‘capacidade capilar’ (kg/m3 ou m3/m3). Este é um valor importante quando se considera o fenómeno da condensação nos componentes dos edifícios. Na ilustração 2.19 podem ver-se estes valores juntamente com os valores de w.

Teste de penetração da água segundo Karsten Onde ‘W’ representa o aumento de peso por unidade de superfície e ‘t’ o tempo decorrido em horas. Neste teste, os quatro lados do cubo devem ser selados para que água não penetre por estas superfícies e apenas pela face inferior. 27



No teste de penetração da água de Karsten, um contentor esférico com um diâmetro de 30 mm ligado a um cilindro graduado é fixo, com silicone, à amostra a testar de forma a que a superfície a testar (em contacto com a água) tenha 3 cm2 (Karsten, 1983, ver 2.21). Este método é problemático uma vez que a amostra se dissolve na zona da junta.




Por essa razão o Laboratório de Pesquisa da Construção introduziu alterações a este método cobrindo a abertura do contentor de vidro com papel de filtro (figura 2.22, à direita). Os resultados deste método modificado revelaram -se similares aos testes em que foram seguidos os passos do padrão Alemão DIN 52617 (ver 2.23).

Estabilidade quando mergulhada em água A estabilidade em água parada pode ser definida segundo o padrão Alemão DIN 18952 (Parte 2), da seguinte forma: uma amostra em forma de prisma é mergulhada em água com uma profundidade de 5 cm e é contado o tempo que leva até se desintegrar. De acordo com o padrão DIN 18952, as amostras que se desintegrem em menos de 45 minutos não são apropriadas como material de construção. Mas este teste é na realidade desnecessário para construir com terra uma vez que os componentes de terra de uma edificação nunca estarão permanentemente mergulhados em água. Muito mais importante por sua vez é o teste de resistência a água em movimento.

Resistência á água em movimento Durante a fase de construção, as partes edificações que são feitas de terra, estão com frequência expostas à chuva e são susceptíveis à erosão, principalmente se ainda estiverem húmidas. É, então, importante determinar a resistência à água em movimento. Com o objectivo de comparar os diferentes graus de resistência de diferentes misturas de terra o Laboratório de Pesquisa da Construção desenvolveu um equipamento de teste capaz de testar seis amostras simultaneamente (figura 2.24). Neste equipamento, jactos de água com diâmetro de 4 mm são dirigidos para as amostras num ângulo de 45° em que a água sai a uma velocidade de 3,24 m/s, simulando as piores condições de chuva (tocada pelo vento) da Europa.

Erosão pela chuva e gelo Na figura 2.25 são exibidas duas amostras: são ambas mostradas antes do teste (à esquerda) e após três anos de exposição às condições atmosféricas (à direita). A mistura de terra da amostra da direita contém 40% de argila; à amostra da esquerda foi adicionada areia para baixar a percentagem de argila para os 16%. Ambas as misturas testadas tinham consistência de argamassa e foram depositadas em camadas com 5 cm de espessura. Depois de secas as amostras apresentavam largas fendas devido à contracção. A mistura rica em argila teve uma diminuição de

volume de 11% e a mistura rica em areia apenas 3%. Após 3 anos de exposição aos elementos a amostra argilosa apresentava um tipo característico de escamas devido ao gelo. Isto deveu-se a fissuras, (da grossura de um cabelo) que tinham aparecido durante a secagem, através das quais a água da chuva foi absorvida por capilaridade. Quando esta água gela o seu volume aumenta levando a que as camadas mais exteriores se desliguem. Em áreas onde estas fendas finas não tinham sido observadas este fenómeno não se manifestou. Além disso não foi observada erosão (provocada pela chuva) nessas áreas. A amostra da esquerda não apresenta este tipo de erosão após 3 anos. Aqui verificamos que algum material foi levado pela chuva, de tal forma que a fenda horizontal foi parcialmente preenchida por estas partículas, mas sem demonstrar erosão alguma provocada pelo gelo. Isto porque não havia o tipo de fendas finíssimas e porque a mistura tinha poros suficientemente grandes que permitiram que a água ao gelar se expandisse sem provocar danos. Dos resultados do teste tiraram-se as seguintes conclusões: As misturas ricas em areia têm baixa resistência à chuva mas são resistentes ao gelo quando não apresentem fissuras; As misturas ricas em argila têm tendência para desenvolver fissuras finas sendo susceptíveis ao gelo. Por outro lado, se não apresentarem fissuras são bastante resistentes à chuva. Quanto maior a porosidade e maiores forem os poros, maior será a resistência da mistura ao gelo. Consequentemente, tijolos de argila extrudidos, produzidos em fábrica, não são resistentes ao gelo e não deverão ser utilizados em paredes exteriores (em climas onde há gelo/geada). Por sua vez, adobes feitos à mão, a partir de misturas ricas em areia, são normalmente resistentes ao gelo. •

2.21

2.22

Papel de filtro Silicone

Selante

2.23

Absorção de água w (kg/m2) 1 Loma argilosa, valor de ‘w’ 2 Loma argilosa, Karsten 3 Loma siltosa, valor de ‘w’ 4 Loma siltosa, Karsten

•

Período de secagem O tempo que uma mistura húmida de terra leva para atingir o seu ‘teor de equilíbrio de humidade’ designa-se por período de secagem . O decrescente teor de humidade e crescente contracção duma mistura rica em areia, posta a secar num ambiente fechado a 20°C com uma HR de 81% e de 44% respectivamente é mostrado no gráfico 2.26. Com uma HR de 44% o período de secagem estende-se por 14 dias enquanto que com uma HR de 81% é de 30 dias. 28



Tempo t (min )

2.21 Teste de penetração de água modificado de acordo com o LPC 2.22 Teste de penetração de água modificado de acordo com o LPC 2.23 Teste de penetração de água segundo Karsten e o padrão Alemão DIN 52617

2.25 esquerda




O gráfico da figura 2.27 mostra o processo de secagem de diferentes misturas de terra comparadas com outros materiais de construção. Neste teste, conduzido pelo Laboratório de Pesquisa da Construção, amostras com a dimensão de tijolos foram imersas em água, com uma profundidade de 3 mm, por um período de 24 horas e depois armazenadas em condições controladas de temperatura e humidade (23°C, HR 50%) e sem movimentos do ar. É digno de nota que todas as amostras de terra secaram ao fim de 20-30 dias, enquanto que tijolos de argila cozidos, tijolos de areia e cal e betão não tinham ainda secado completamente ao fim de 100 dias.

2.24

Efeitos do vapor de água 2.26

Teor de água —— a 20/81 —— a

W a u g á e d r o e T

20/44

Contracção2.20

r a e n i l o ã ç c a r t n o C

Se quando em contacto directo com a água a loma aumenta de volume e perdem resistência, sob o efeito do vapor de água esta absorve a humidade mas permanece rigidamente sólida sem sofrer alterações de volume. Consequentemente, a loma, pode manter em equilíbrio a humidade de ambientes fechados tal como é explicado em detalhe nas páginas 15 a 18.

Difusão do vapor Tempo de secagem t

2.24 Equipamento para o teste de aspersão de água desenvolvido pelo LPC 2.25 Amostras de loma antes (esquerda) e depois (direita) de terem sido expostas aos elementos por três anos 2.26 Contracção linear e tempo de secagem de argamassa de loma magra (argila 4%, silte, 25%, areia 71%) com um abatimento de 42 cm de acordo com o padrão Alemão DIN 18555 (Parte 2)

2.25 direita

Em climas frios e temperados, onde as temperaturas do interior são frequentemente mais elevadas do que as exteriores, há diferenças de pressão de vapor entre o interior e o exterior provocando um movimento deste do interior para o exterior, através das paredes. O vapor atravessa as paredes e a resistência que o material das paredes opõe a este movimento designa-se por ‘coeficiente de resistência à difusão do vapor’. É importante conhecer o valor deste coeficiente quando a diferença de temperatura entre o interior e o exterior é tão elevada que provoca a condensação do ar interior ao arrefecer no interior da parede. O padrão Alemão DIN 52615 descreve com exactidão os procedimentos a seguir para determinar esses valores. O produto de ‘m’ pela espessura do componente (e.g. uma parede) ‘s’ dá a resistência específica à difusão do vapor ‘sd’. O ar (quando não em movimento) tem um valor ‘sd’ igual a 1. O gráfico da figura 2.28 mostra alguns valores de µ determinados no Laboratório de Pesquisa da Construção para diferentes tipos de loma. É interessante notar, que a mistura rica em silte tem um valor µ cerca de 20% mais reduzido que as misturas ricas em argila ou ricas em 29



areia, e, que a mistura aligeirada com argila expandida (LECA) de densidade 750 kg/m3 tem um valor 2,5 vezes mais elevado do que a mistura onde foi usada palha para conseguir a mesma densidade. No capítulo 12 (p. 98), discute-se de que forma a pintura pode reduzir a permeabilidade das paredes ao vapor.

Humidade de equilíbrio Todos os materiais porosos, mesmo quando secos, têm uma humidade característica designada por ‘humidade de equilíbrio’, que é dependente da temperatura e humidade do ar ambiente. Quanto mais elevadas forem os níveis de temperatura e humidade, mais água é absorvida pelo material. Se a temperatura e humidade do ar baixarem, então, o material liberta água. As curvas de absorção de diferentes misturas de terra estão expostas no gráfico 2.29. Os valores variam desde 0,4% para uma mistura rica em areia a uma HR de 20%, até 6% para uma mistura rica em argila com uma humidade relativa do ar de 97%. É interessante notar que palha de centeio [NT: ausente no gráfico] sob o efeito de uma HR de 80% apresenta uma humidade de equilíbrio de 18%. Por contraste, argila expandida (LECA), que também é usada para misturas aligeiradas de terra, atinge a sua humidade de equilíbrio a apenas 0,3%. No gráfico 2.30, os valores de quatro diferentes misturas de loma são comparadas com os de outros materiais de construção comuns. Aqui, pode verificar-se que quanto mais alto for o teor de argila da mistura, maior é a sua humidade de equilíbrio. Além disso, deve notar-se que a Bentonita, que contém 70% de Montmorillonita, tem uma humidade de equilíbrio de 13% a uma HR de 50%, enquanto que a humidade de equilíbrio da Caulinita nas mesmas condições é de apenas 0,7% (2.29). O gráfico (2.30) mostra que blocos preparados com uma mistura rica em silte ou adobes (nº 4 no gráfico) atingem a sua humidade de equilíbrio com valores 5 vezes maiores que um reboco rico em areia (nº 9 no gráfico), isto a uma HR de 58%. Deve ser notado que, para se conseguir o efeito de controlo que os materiais de construção podem ter sobre a HR dos ambientes fechados, a velocidade a que estes absorvem e libertam humidade é mais importante que a sua humidade de equilíbrio, como é explicado na página 14. [NT: a ‘humidade de equilíbrio’ de um material é aquela em que este não está a absorver ou libertar humidade].




2.27 1 2 3 4 5 6 7

Loma Loma Loma Loma Loma Loma Loma

1 2 3 4 5 6

3

arenosa (1900 kg/m ) siltosa (1950 kg/m3) c/ palha (1200 kg/m3) c/ palha (550 kg/m3) c/ palha (450 kg/m3) mineral (750 kg/m3) mineral (600 kg/m3)

Tijolo maciço (1850 kg/m3) Tijolo oco (1200 kg/m3) Tijolos de areia e cal (1800 kg/m3) Betão poroso (Hebel) (600 kg/m 3) Betão poroso (Ytong) (450 kg/m3) Betão M25 (2200 kg/m3)

2.28 Coeficiente µ de difusão do vapor das lomas e de rebocos/ estuques segundo o padrão Alemão DIN 52615, método húmido

) 3 m / g ( a u g á e d r o e T

) 3 m / g ( a u g á e d r o e T

2.27 Períodos de secagem das lomas e de outros materiais de construção

2.29 Curvas de absorção de lomas maciças (esquerda) e aligeiradas (direita) 2.30 Teores de equilíbrio de humidade de lomas e de outros materiais de construção 2.31 Valores U de lomas

Tempo de secagem (d)

Tempo de secagem (d)

Condensação Em zonas de clima frio e temperado, o vapor de água contido no ar interior difunde-se para o exterior através das paredes. Se o ar arrefecer no interior das paredes e atingir o seu ‘ponto de orvalho’, ocorre condensação. Esta humidade reduz as propriedades de isolamento térmico e pode dar lugar ao crescimento de fungos. Nestas situações é importante que a humidade seja rapidamente transportada, por capilaridade, para a superfície das paredes onde terá condições para se evaporar. Por esta razão, materiais como terra que tem um elevado nível de capilaridade são vantajosos. Para evitar o risco de condensação no interior das paredes a resistência à transmissão de vapor deve ser maior no interior do que no exterior. Por outro lado, a resistência à transmissão de calor deverá ser maior na parte exterior do que na interior. Apesar dos princípios mencionados acima serem normalmente suficientes para evitar a condensação no interior das paredes, é possível criar barreiras à difusão do vapor na face interna das paredes, através do uso de tintas ou membranas. Deve salientar-se que as barreiras à difusão do vapor apresentam duas desvantagens importantes:

As membranas (barreiras à difusão do vapor) nunca são completamente estanques, principalmente nas juntas, como é o caso das juntas entre as paredes e portas, janelas ou tectos. A condensação pode ocorrer nestas juntas. Em paredes sólidas a água infiltra-se pelo exterior da parede e não consegue evaporar -se no interior devido à barreira de vapor. Neste caso a parede permanecerá húmida por um tempo mais alargado do que se esta barreira não existisse. •

•

Teor de água (%)

Teor de água (%)

Humidade relativa (%) 1 Loma argilosa 2 Loma siltosa 3 Loma arenosa 4 Loma argilosa granulada

5 Tijolos de loma (adobes) 6 Caulinita, pulverizada 7 Bentonita, pulverizada

Humidade relativa (%) 1 Loma c/ palha 450 2 Loma c/ palha 850 3 Loma c/ palha 1200 4 Loma c/ argila expandida 450 5 Loma c/ argila expandida 550

6 Loma c/ argila expandida 700 7 Partículas de argila expandida 8 Partículas de vidro expandidas 9 Palha de centeio

2.29

30






Condutividade térmica Coeficiente µ de resistência à difusão do vapor

Loma argilosa (argila 28%, silte 34% , areia 38%) Loma siltosa (argila 12%, silte 78% , areia 10%) Loma arenosa (argila 15%, silte 29% , areia 56%) Loma c/ palha 450 kg/m 3 Loma c/ palha 750 kg/m 3 Loma c/ palha 950 kg/m 3 Loma c/ palha 1250 kg/m 3 Loma c/ argila expandida 800 kg/m 3 Loma c/ vidro expandido 500 kg/m 3 Loma c/ vidro expandido 750 kg/m 3 Reboco de loma argilosa Reboco de loma siltosa Reboco de bosta de vaca/loma/cal/areia (12/4/3/20) Reboco de cal hidráulica (forte) Reboco de cal Reboco de cal-caseína (10/1) Reboco de óleo de linhaça (20/1)

2.28

Valores de U (W/mK)

() Proporções volumétricas

Peso especifico (kg/m3)

e v e l a m o L

a d i l ó s a m o L

2.31

Influência do calor A convicção comum de que a terra é um bom isolante térmico ainda está por provar. Uma parede sólida de taipa sem palha ou outro agregado leve tem praticamente a mesma capacidade isolante que uma parede sólida de tijolos cozidos (tijolos maciços). O volume de ar existente nos poros e a sua humidade são relevantes para a capacidade isolante. Quanto mais leve (menos denso) um dado material for, maior a sua capacidade isolante, contudo quanto mais elevada a humidade mais reduzida ficará esta capacidade. O fluir do calor através de um dado elemento do edifício é definido pelo coeficiente de transferência de calor ‘U’.

Calor específico A quantidade de calor (energia) necessária para elevar em 1°C, 1kg de um determinado material é designada por ‘calor específico’, representando-se pela letra ’c’. A terra tem um calor específico de 1.0 kJ/kgK (igual a 0,24 kcal/kg°C).

Capacidade calorífica A capacidade calorífica (capacidade para armazenar calor) ‘S’ de um material é definida como o produto do calor específico ‘c’ pela densidade ‘ρ’:

A capacidade térmica define a quantidade de calor necessária para elevar em 1°C, 1m 3 de um dado material. A capacidade para armazenar calor ‘QS’ de uma unidade de área de parede, é ‘S’ multiplicado pela espessura ‘s’ da parede.

Teor de água (g/dm 3)

2.30

A transferência de calor de um dado material é caracterizada pela sua condutividade térmica K [W/mK]. Nesta unidade mede-se a quantidade de calor, medida em watts/m2, que atravessa uma parede de 1 metro de espessura, havendo 1°C de diferença entre ambas as faces. No gráfico 2.31, são mostrados diferentes valores de K (condutividade térmica), indicados pelo nº 1, de acordo com o padrão Alemão DIN 4108-4 (1998). O nº 2 indica medições de Vanros. Os nºs 3 e 4 são do Laboratório de Pesquisa da Construção. Nos testes realizados pelo Laboratório de Pesquisa da Construção uma mistura de terra aligeirada com palha, com uma densidade de 750 kg/m3 apresentou um valor de k igual a 0.20 W/mK; por outro lado, uma mistura aligeirada com argila expandida, densidade 740 kg/m3, apresentou um valor de k igual a 0.18 W/mK.

1 Picea, aplainada 2 Limba, aplainada 3 Bloco de terra, argiloso 4 Bloco de terra, siltoso 5 Reboco de cimento 6 Reboco de cimento e cal 7 Reboco de cal-caseína 8 Reboco de loma siltosa 9 Reboco de loma argilosa 10 Tijolo maciço 11 Tijolo Clinker 12 Tijolo poroso 13 Tijolo de cal e areia 14 Betão poroso

Absorção e libertação de calor A velocidade a que um material absorve ou liberta calor é definida pela difusividade térmica ‘b’ que é dependente do calor específico ‘c’, da densidade ‘ρ’ e da condutividade ‘k’:

Humidade relativa (%)

31



Quanto maior for o valor de ‘b’ mais rápida a penetração do calor.




‘Factor decremental’ e ‘intervalo de tempo’

Os conceitos ‘factor decremental’ e ‘intervalo de tempo’ referem-se à forma como a parede exterior de um edifício reage à humidade e ao período de tempo que a temperatura exterior leva a alcançar o interior. Uma parede com uma elevada capacidade de armazenamento de calor cria um maior ‘intervalo de tempo’ e ‘decremento de calor’, enquanto que uma parede com elevado nível de isolamento térmico apenas reduz a amplitude da temperatura. Em climas com dias quentes e noites frias, onde as temperaturas médias caem dentro da zona de conforto (normalmente de 18° a 27° C), a capacidade calorífica é muito importante para criar ambientes internos confortáveis. No gráfico 2.32, o efeito do material e da forma do edifício no ambiente interno é mostrado em leituras efectuadas em dois edifícios experimentais de igual volumetria construídos no Cairo, Egipto, em 1964. Um foi construído com paredes de terra de 50 cm de espessura e abóbadas feitas com tijolos de lama, o outro foi construído com elementos de betão prefabricados de 10 cm de espessura e com um telhado plano. Enquanto que a variação da temperatura diurna exterior era de 13°C, a temperatura interna da casa de terra variava apenas em 4°C; já na casa de betão, a variação era de 16°C. Assim, a amplitude da temperatura interna era quatro vezes maior na casa de betão do que na casa de terra. Na casa de betão as temperaturas às 16:00 horas eram 5°C mais elevadas que no exterior, enquanto que dentro da casa de terra elas eram 5°C mais baixas do que a temperatura exterior na mesma altura do dia (Fathy, 1986). Expansão térmica

A expansão dum material causada pelo aumento da temperatura é relevante para rebocos à base de terra aplicados sobre pedra, cimento ou paredes de tijolo [cozido], e para rebocos à base de cal, ou outros, sobre paredes de terra. Os coeficientes de expansão linear medidos pelo Laboratório de Pesquisa da Construção para lomas densas, variam de 0,0043 a 0,0052 mm/m·K; para alvenaria de tijolos de lama (adobes) até 0,0062 mm/m·K; e para rebocos de terra ricos em areia até 0.007 mm/m·K. argamassas macias de cal tem um coeficiente de expansão de 0.005 mm/m·K, e argamassas de cimento fortes um valor de 0.010 mm/m·K, o mesmo do betão (Knöfel, 1979 e Künzel, 1990).

2.32 2.33

C ° a r u t a r e p m e T

Medidas em mm Zona de conforto para o Cairo

Temperatura do ar interior Temperatura do ar exterior

Hora do dia

2.35

Temperatura do ar interior C ° a r u t a r e p m e T

Loma sólida até 0,5 N/ mm2

Zona de conforto para o Cairo

Loma c/ fibras até 0,3 N/mm2

Temperatura do ar exterior Loma arenosa

Loma magra

Força de ligação

Loma quase rica

Loma rica

Loma muito rica

Argila

Segundo Niemeyer, DIN 18952

Hora do dia

Resistência ao fogo

Segundo o padrão Alemão DIN 4102 (Parte 1, 1977) a loma, mesmo quando tem palha misturada, é considerada ‘não combustível’ caso a densidade não seja inferior a 1700 kg/m³.

Resistência / Força de ligação Força de ligação

A resistência à tensão da loma quando no seu estado plástico designa-se por ‘força de ligação’. A força de ligação da loma depende não só do conteúdo de argila, mas também do tipo de minerais de argila presentes. Como também é dependente do conteúdo de água, a força de ligação de diferentes lomas apenas pode ser comparada se tanto o conteúdo de água como a plasticidade forem iguais. De acordo com o padrão Alemão DIN 18952 (Parte 2) a loma deverá ter uma ‘rigidez padrão’ definida. Como esta é obtida, está descrito neste capítulo, na página 24. As amostras a ser testadas tem a forma de um ‘8’, feitas a partir duma mistura com ‘rigidez padrão’. O material é depositado numa forma e comprimido com uma ferramenta apropriada em três camadas (ver figura 2.33). 32





2.34


Resistência à compressão (N/mm2)

2.36

2.32 Comparação das temperaturas do ar interior e exterior de dois edifícios, um com abobadas em adobe (em cima) e outro com placas de betão préfabricadas (em baixo) (Fathy, 1986)

Um mínimo três amostras terão de ser preparadas, desta maneira, a partir de cada mistura para serem de imediato introduzidas no instrumento de teste da figura 2.34. Aqui, areia é deitada num deposito pendurado na parte debaixo da amostra a uma velocidade de não mais que 750 g por minuto. O despejar da areia pára quando a amostra se quebra. O peso debaixo do qual a amostra se parte, dividido pela [área da] secção da amostra, a qual é de 5 cm², dá o valor da força de ligação. Depois, uma média é calculada a partir dos resultados de três amostras que não difiram mais de 10% entre si. Tipicamente chegase a valores de 25 a 500g/cm². Apesar de no padrão Alemão DIN 18952, solos com força de ligação abaixo dos 50 g/ cm² não serem aceites para a construção de edifícios, testes efectuados numa variedade de edifícios históricos construídos em taipa, na Alemanha, mostraram que alguns deles, de

2.33 Molde para a preparação de amostras para o teste de força de ligação segundo o padrão Alemão DIN 18952 2.34 Equipamento para medir a força de ligação, desenvolvido no LPC 2.35 Relação entre a força de ligação com a resistência à compressão admissível em elementos de loma, de acordo com Niemeyer

2.37

facto, tinham valores da força de ligação muito mais baixos e numa amostra esse valor era até tão baixo como 25 g/cm². Resistência à compressão

2.38

2.36 Relação entre a força de ligação com a resistência à compressão em varias amostras de loma, de acordo com to Gotthardt, 1949, e testes do LPC 2.37 Valores da resistência à compressão admissíveis em lomas de acordo com o padrão Alemão DIN 18954 2.38 Resistência de tijolos crus e de argamassa de terra

A resistência à compressão dos elementos, secos, de um edifício feito de terra, tais como blocos de terra e taipa, variam em geral de 5 a 50 kg/cm². Isto depende não só da quantidade e tipo de argila da mistura, mas também do tamanho dos grãos e distribuição (percentagens) do silte, areia e agregados de maiores dimensões, como também do método de preparação e compactação. Os métodos de preparação e aditivos usados para aumentar a resistência à compressão da loma são discutidos na página 41. A afirmação de Niemeyer (1946) de que a resistência à compressão é proporcional à ‘força de ligação’, e por consequência que as lomas com igual força de ligação caem no mesmo intervalo de tensões aceitável para uso em edifícios (ver figura 2.35), é refutado por Gotthardt (1949) e pelo Laboratório de Pesquisa da Construção. Segundo as extrapolações de Niemeyer, uma loma com uma força de

33



ligação de 60 g/cm² teria uma resistência à compressão de 2 kg/cm², e uma loma com uma força de ligação de 360 g/cm² teria uma resistência à compressão de 5 kg/cm². Experiencias realizadas no Laboratório de Pesquisa da Construção, resultaram em amostras duma loma rica em silte com uma força de ligação de 80 g/cm² mas uma resistência à compressão de 66 kg/cm², enquanto que foram também encontradas amostras ricas em silte e argila com uma força de ligação de 390 g/cm² as quais apresentavam uma resistência à compressão de apenas 25 kg/cm². Alguns destes resultados são apresentados na figura 2.36. A resistência à compressão ‘aceitável’ [permissible] de elementos de edifícios, constituídos por terra, para estarem de acordo com o padrão DIN 18954 é de entre 3 a 5 kg/cm² (ver figura 2.37). Segundo este raciocínio, o valor geral [the overall factor of safety] de segurança em elementos de terra de um edifício é de cerca de 7. Isto implica que o verdadeiro valor da resistência à c ompressão é sete vezes mais elevado do que o esforço imposto/permitido no elemento em causa. Avaliando os esforços reais [Going by the actual stresses] no edifício apresentado na figura 1.11, construído em 1828 e ainda habitado, temos cinco andares de paredes de taipa e o máximo de compressão na base é de 7.5 kg/cm² (Niemeyer, 1946), o qual não teria sido permitido segundo o padrão DIN 18954. Há, no Iémen, exemplos de casas de terra duas vezes mais altas que o edifício acima mencionado. É obvio que é possível construir uma casa de terra com dez andares, mas o padrão DIN 18954 apenas permite dois andares. De acordo com standards Indianos, para blocos de solo estabilizados, a resistência à compressão do bloco, antes de seco, tem também de ser testada. Aqui, o bloco tem de ser imerso em 3 mm de água por 24 horas.

Resistência à tensão

A resistência à tensão ou força de ligação duma loma no estado plástico foi descrita na página 32. Para construção com terra, a resistência à tensão [the direct tensile strength] do material depois de seco é irrelevante, porque as estruturas de terra não devem estar sujeitas a forças de tensão. A tabela 2.38 mostra que a resistência à tensão em seco é de cerca de 10% da resistência à compressão no caso de blocos e de 11 a 13% no caso das argamassas de terra.




Flexibilidade

A flexibilidade da loma seca é de pouca importância para a construção com terra. Ainda assim, tem uma certa importância aquando da avaliação das argamassas de lama e da rigidez das arestas dos tijolos de lama. A flexibilidade [tensile bending strenght] depende sobretudo do conteúdo em argila e do tipo de minerais argilosos em causa. A argila do tipo Montmorillonita tem uma flexibilidade muito maior do que a Caulinita. O mais baixo valor investigado por Hofmann, Schembra, et. al. (1967) com a Caulinita alcançou um valor de 1.7 kg/cm², o mais elevado valor foi o duma argila do tipo Montmorillonita com um valor de 223 kg/cm². Argilas sem Montmorillonita testadas por Hofmann, Schembra et. al. (1967) mostraram uma flexibilidade entre os 17 e os 918 N/cm2.

2.39

2.40

Capacidade adesiva

A capacidade adesiva só é importante para as argamassas de lama. Ela depende da aspereza da base e da flexibilidade da argamassa. Enquanto o padrão Alemão DIN 18555 (Parte 6) descreve um método de teste complexo para testar essa capacidade, um teste bastante simples é mostrado na figura 2.39: dois tijolos cozidos são mantidos juntos por uma argamassa com 2 cm de espessura, o de cima é colocado perpendicularmente ao de baixo. Após a argamassa ter secado, o tijolo de cima é assente em ambas as pontas noutros tijolos enquanto o de baixo é carregado com um depósito de areia. Quando a argamassa de ligação se quebra, o peso do tijolo de baixo e do contentor de areia dividido pela área da argamassa dá a capacidade adesiva. Contudo, isto só será relevante se a quebra se der ao nível da junta. Se ocorrer no interior da argamassa, então isso representa a resistência à tensão da argamassa é menor que a da capacidade adesiva. Resistência à abrasão

As superfícies construídas à base de loma tais como argamassas de lama e pavimentos de lama são sensíveis à abrasão. Um teste simples de resistência à abrasão é usar uma escova metálica carregada com um peso de cerca de 5 kg e movê-la para traz e para a frente em cima da loma. O material que se desprende após um certo número de ciclos é pesado e comparado com o de outras amostras. Um prato coberto com lixa pode também ser usado em vez da escova metálica.

No Laboratório de Pesquisa da Construção foi desenvolvido um teste especial para superfícies de loma: uma escova de cerdas plásticas duras com 7 cm de diâmetro é rodada na superfície debaixo de uma pressão de 2 kg. Após 20 ciclos o material erodido é pesado. A figura 2.40 mostra o instrumento e a 2.41 apresenta os resultados com diferentes misturas de loma para reboco, presentes no mercado Alemão. Modulo de elasticidade

O módulo de elasticidade dinâmica da loma encontra-se, normalmente, entre os 600 e os 850 kg/mm². Resistência das arestas ao impacto

Devido a pancadas (impactos mecânicos) os cantos partem-se com frequência durante o manuseamento dos tijolos de lama. Por consequência, na prática, este tipo de resistência é mais importante do que a resistência à compressão ou a flexibilidade. No Laboratório de Pesquisa da Construção foi desenvolvido um teste, especialmente concebido, para medir este tipo de resistência contra os impactos (ver figura 2.42): um peso é deixado cair em cima da superfície do tijolo colocado num ângulo de 60°, a 10 mm de distância do canto (vértice). A base deste peso é uma semi-esfera de aço com 30 mm de diâmetro. 2.42

34






Redução das radiações electromagnéticas de alta frequência

z H M 0 0 9 , l e v ó M e d e r

2.39 Teste local para determinar a força de aderência de argamassas de loma

z H e t i M l é t z 0 a H 5 s 1 r M 2 / o p 0 0 6 m o 7 5 9 e ã t 1 s ç 1 , , y a l l s g e e v v k e v ó ó i n a M l M n r o a i e e S d d d d P e e a a G r r r r

m e t s y s k n i l o i d a r

m e t s y s k n i l o i d a r

2.40 Equipamento para testar a resistência à abrasão, LPC 2.41 Quantidades de material erodido em diferentes amostras de reboco de loma 2.42 Equipamento para medir a resistência das arestas aos impactos 2.43 Protecção oferecida por diferentes matérias de construção contra as radiações electromagnéticas de alta frequência

pH

Os solos argilosos são geralmente alcalinos, com valores de pH entre 7 e 8,5. Hoje em dia, devido às chuvas ácidas, a terra escavada nas áreas industriais poderá ser ligeiramente ácida logo abaixo do solo arável. No seu estado normal (alcalino) o crescimento de fungos é inibido (o pH favorável ao crescimento dos fungos é, usualmente, entre 6,5 e 4,5).

Radioactividade % / B d m e ’ a d a f o m l a ‘ o t i e f E

Frequência em GHz 1 Telhado verde c/ 16cm de substrato, 20cm, isolamento térmico, 24cm tijolos crus (blocos de terra) 2 1 Telhado verde como em 1, sem os tijolos crus 3 24cm tijolos crus (1600 kg/m3, 15cm de reboco de loma) 4 2cm de reboco de cal, 25cm de loma leve (800 kg/m3), 1,5 cm de reboco de cal 5 10cm de blocos de loma leve (1400 kg/m3) 6 7 8 9

17,5cm de betão poroso (500 kg/m3) 24cm de tijolos ocos (1200 kg/m3) 24cm de cal – arenito (1800 kg/m3) Mosaicos com 1,3cm

10 Persiana de alumínio 11 Rede metálica para insectos (malha 1x1 mm) 12 Vidro duplo, coberto com película dourada

2.43

Medições das emissões de raios beta e gama mostram que a loma não apresenta valores, em média, superiores aos do betão ou dos tijolos cozidos. Por outro lado, alguns tijolos testados pelo autor apresentaram muito maiores índices de radiação, causados provavelmente por aditivos como as cinzas volantes [fly ash] ou a escória granulada de alto forno [blast furnace slag]. Muito mais importante do que os raios beta ou gama são as radiações alfa emitidas pelo gás radioactivo rádon e os seus subprodutos de vida curta. Os raios macios (‘soft’) não conseguem penetrar o corpo humano pois são absorvidos pela pele, mas podem ser inalados através da respiração, e, por consequência, podem causar cancro do pulmão. A tabela seguinte mostra a taxa de exalação de rádon dada pela OCDE (1979) para a Alemanha, medida em ‘m becquerel/kg h’. Gesso Natural Cimento Areia Tijolos de Barro Cozidos Tijolos de Areia e Cal Betão Poroso

25.2 57.6 54.0 5.0 13.3 18.0

Isto mostra que um tijolo de argila, dum solo argiloso, liberta muito pouco rádon. Amostras

Abrasão em g

Abrigo contra as radiações electromagnéticas de alta frequência

a m o l e d s a s s a m a g r A

2.41

35



A figura 2.43 mostra os diferentes graus de protecção que os diversos materiais de construção apresentam ao escudar das radiações electromagnéticas de alta frequência, tal como foram medidos na Universidade das Forças Armadas Federais em Munique. Na zona de frequência do 2 Giga-Hertz na qual a grande maioria dos telemóveis funcionam, uma parede de tijolos de lama de 24 cm de espessura provoca uma redução de 24 dB, enquanto que uma parede de pedra calcária [lime-sand stone], da mesma espessura, absorve apenas 7 dB.




Demolhar, esmagar e misturar

3.1

Nem sempre é fácil produzir material de construção a partir dum solo argiloso, é necessária experiência. A preparação correcta depende do tipo de terra, da sua consistência e do uso que se pretende dar-lhe. Terra esfarelenta e húmida com pouca argila e bastante areia poderá ser usada imediatamente para construir paredes de taipa à medida que é escavada. Torrões de terra, com elevado conteúdo de argila não podem ser usados como material de construção; necessitam de ser esmagados, ou dissolvidas em água, e emagrecidas com areia. Este capítulo descreve as diferentes maneiras de preparar a terra para aplicações específicas.

36



Existem diversos métodos para tornar os torrões compactos de terra num material de construção fácil de manipular. Um dos mais métodos para reduzir o tamanho dos torrões de terra e tornar a sua consistência manipulável, sem usar meios mecânicos, é deixá-los de molho em água, de modo a que estas ganhem plasticidade. Os torrões de loma são colocadas em grandes contentores planos numa camada de 15 a 25 cm de altura e então cobertas de água. Após dois a quatro dias, obtém-se uma massa macia que pode ser facilmente moldada e misturada à mão, com os pés ou máquinas, juntamente com agregados como areia e cascalho. Em climas frios, onde o congelamento ocorre, um método tradicional é empilhar a terra humedecida em montes de 20 a 40 cm de altura e deixar que congele durante o Inverno de forma a que desintegração ocorra devido à expansão da água congelada. A maneira mais fácil de preparar a mistura de loma é com uma enxada ou moldá-la com os pés. O trabalho animal poderá também ser usado. Palha, resíduos de cereais, areão e outros aditivos podem ser misturados na mesma operação. No Laboratório de Pesquisa da Construção na Universidade de Kassel, Alemanha, foi construída uma ‘roda de lama’ bastante eficaz (figura 3.1) na qual dois pares de velhos pneus de camião, após serem cheios com betão, foram usados para preparar a mistura. Os pneus foram montados numa barra horizontal fixa a um poste vertical e atrelados a um tractor (também poderá ser usada a tracção animal ou humana).

Preparação da loma



3.3

3.2

3.5 3.4

Com a adição duma adequada quantidade de água, um metro cúbico de loma pronta a usar pode ser preparada em cerca de 15 minutos (com a ajuda de duas ou três pessoas, principalmente para colocarem de volta no trilho a lama que é empurrada para fora). Se estiver disponível um tractor, é mais simples e eficaz simplesmente espalhar a terra num campo e conduzir para trás e para a frente por cima dela.

3.1 Unidade misturadora no LPC, Kassel 3.2 Moto cultivador 3.3 Misturador forçado 3.4 Misturador de argamassa c/ rolos 3.5 Misturador forçado c/ mecanismo de carga 3.6 Misturador de loma forçado (Heuser) 3.7 Misturador eléctrico manual

Para pequenas quantidades, uma pequena moto cultivadora de jardim poderá ser muito útil (3.2). Nos modernos métodos de construção com terra usam-se misturadoras especiais [do tipo das usadas para estuque projectado]. Nestas situações, a mistura é feita com o auxílio de pás rotativas fixas a um eixo vertical (3.3) ou horizontal (3.6). Será conveniente ter um dispositivo mecânico para carregar a misturadora, como se pode ver na figura 3.5. Antigas betoneiras também poderão ser usadas, tais como as que tem cilindros rotativos (3.4). A máquina na figura 3.6 foi especialmente desenvolvida (pela firma Alemã Heuser) para a preparação de loma a partir de solos de qualquer tipo . Um método mais rápido de preparar a loma a partir de torrões secos de solo ricamente argiloso é esmagá-los numa máquina como a d figura 3.8.

3.8 Triturador eléctrico

3.6

3.8

37





3.7


Peneirar

3.9

Em casos específicos de construção em terra, pode ser necessário peneirar (separar) os agregados de maiores dimensões. A forma mais simples de o fazer é atirar o material para cima de um crivo ou peneira. Para aumentar a produtividade usa-se uma máquina com um crivo de forma cilíndrica que está inclinado num certo ângulo e é rodado à mão ou por um motor (3.11). Lambugem mecânica

3.10

3.9 Triturador (Ceratec) 3.10 Triturador (Royer) 3.11 Peneira 3.12 Ancinhos para a preparação de lambujem de loma

3.11

Esta máquina tem dentes de aço fixos a um prato horizontal que gira a uma velocidade média de 1440 r.p.m. - para o que é necessário um motor eléctrico de 4 kW. A máquina não funcionará se os torrões de terra estiverem molhados. Um outro exemplo pode ser visto na figura 3.9, fabricado pela Ceratec, na Bélgica, que tem capacidade para desfazer até 20 m³ de torrões em oito horas usando um motor de 3 cavalos. Nesta máquina, os torrões são esmagados por dois cilindros trabalhando em contra-rotação. A máquina mostrada na figura 3.10, fabricada pela firma Royer em França, tem capacidade para desfazer até 30 m³ de torrões em oito horas. É importante ter em atenção que se deve retirar da máquina, o mais rapidamente possível, o material já misturado. Existem diferentes maneiras de fazer isto: a máquina mostrada na figura 3.5 tem uma abertura no fundo através da qual a mistura pode ser empurrada automaticamente para um carrinho-de-mão; por outro lado o tambor da máquina pode ser virado de forma a que o conteúdo possa ser despejado para um carrinho-de-mão colocado por baixo. As vulgares betoneiras em que apenas o tambor roda não são apropriadas para preparar misturas de loma, porque nestas máquinas os torrões aglomeram-se em vez de se desfazerem. Uma misturadora eléctrica do tipo da apresentada na figura 3.7 consome demasiado tempo e recomenda-se, apenas, nos casos em que quantidades muito pequenas de argamassa tem de ser preparadas.

3.12

38



Para tornar um solo arenoso mais rico em argila ou para preparar uma loma leve, geralmente tem de se preparar uma calda. Esta preparação será efectuada mais facilmente a partir de argila seca em pó misturada com água. No caso de se usarem torrões, estes tem de ser submersos em água por alguns dias em grandes contentores baixos e largos (tabuleiros). Após isso, pode obter-se uma calda usando uns ancinhos especiais, mostrados na figura 3.12, ou usando uma misturadora eléctrica manual, como a apresentada na figura 3.7. Uma máquina de estuque projectado, que é usada para misturar e projectar, é mais eficiente. Cura de água

O tratamento de água é um processo através do qual uma mistura húmida de loma é deixada em repouso por um período de 12 a 48 horas. A experiência mostra que este processo aumenta a força de ligação da loma. Este fenómeno dá-se, provavelmente, devido à atracção electroquímica entre os diferentes minerais da argila ao forçá-los a uma arrumação mais compacta e ordenada. Emagrecimento

A loma, se for muito rica em argila, terá de ser emagrecida. Agregados grosseiros como areia e cascalho serão adicionados, aumentando a resistência da loma à compressão. Estes agregados grosseiros deverão ser sempre molhados antes de serem misturados com esta loma rica (em argila). Além de areia e cascalho, pêlo animal, bosta de vaca, urze (um arbusto), palha, casca de cereais e serradura outros materiais semelhantes poderão ser usados. Estes servem, também, para reduzir a contracção; alguns até servem para aumentar a capacidade de isolamento térmico.




4.2

Contracção linear (%)

Teor de areia (%)

Como regra só é necessário modificar as características da loma em caso de aplicações especiais. Tal como se pode ver na figura 4.1, aditivos que melhoram certas propriedades podem piorar outras. Por exemplo, a resistência à compressão e a flexibilidade podem ser aumentadas pela adição de amido [fécula] ou celulose, mas estes aditivos também reduzem a força de ligação e aumentam os teores de contracção, o que é uma desvantagem.

—— Areia 0,25 - 1 —— Areia 0 - 2

Redução das fissuras de contracção Contracção linear (%)

—— Areia 1 - 2 —— Areia 0 - 2

Proporções - Loma : Areia (por peso)

4.3

As fendas resultantes da diminuição de volume em lomas expostas aos elementos devem ser evitadas a fim de prevenir uma erosão acelerada. Como foi descrito no capítulo 2 (página 22), a contracção durante o período de secagem depende da quantidade de água, do tipo e quantidade de minerais de argila presentes, e do tamanho e distribuição (granulometria) das partículas dos agregados. Emagrecimento A adição de areia ou agregados maiores a

4.1 Influência de vários aditivos na contracção, força de ligação, resistência à dobragem e à compressão duma loma arenosa

4.1

4.2 Redução da contracção pela adição de areia a uma loma argilosa 4.3 Redução da contracção pela adição de areia a uma loma siltosa ISOFLOC - Material isolante à base de fibras de celulose

39

uma loma reduz a percentagem de argila e consequentemente o seu teor de contracção. Os resultados deste método são apresentados na figura 4.2 e 4.3. Na figura 4.2, uma loma com 50% de argila e 50% de silte foi misturada com quantidades crescentes de areia até que o teor de contracção se aproximasse de zero. Para assegurar que fossem comparáveis, todas as amostras tinham a mesma rigidez padrão (ver capitulo 2, página 24). É interessante notar que um teor de contracção de 0,1% é atingido com uma percentagem de cerca de 90% de areia - com grãos de 0 a 2 mm de diâmetro -, enquanto o mesmo teor de contracção de 0,1% é atingido mais cedo usando uma areia com grãos entre os 0,25 e 1 mm de diâmetro, i.e. com cerca de 80% desta areia. Um efeito semelhante pode ser observado na figura 4.3 com uma loma rica em silte, onde a adição de uma areia grosseira (1 a 2 mm de diâmetro) dá um melhor resultado do que areia normal com grãos de 0 a 2 mm de diâmetro. A figura 4.4 mostra a influência de diferentes tipos de argila: uma serie, emagrecida com grãos de areia de 0 a 2 mm de diâmetro, com 90 a 95% de Caulinita pura, a outra com Bentonita, consistindo de 71% de Montmorillonita e 16% de Ilita. Aditivos para aumentar a fluidez Na industria cerâmica, são usados aditivos especiais para aumentar a fluidez, conseguindo-se assim que uma menor quantidade de água seja usada (de forma a reduzir o teor de contracção). Os aditivos usuais são Silicato de Sódio (Na2O · 3-4 SiO2), Carbonato de Sódio (Na2CO3), ácido húmico e ácido tânico. Testes efectuados pelo Laboratório de Pesquisa da Construção, na Universidade de Kassel, mostraram que estes métodos eram muito pouco relevantes quando usados na terra como material de construção. Mas os testes com soro de leite foram bem sucedidos.

Melhorando as características da terra





De acordo com a prática, sabe-se que o cimento e o asfalto são bons estabilizantes para as lomas pobres em argila, e a cal para lomas ricas em argila. Esta regra, contudo, não toma em consideração o tipo de argila. Por exemplo, as argilas Montmorillonita e Caulinita reagem de forma bastante diferente, tal como é descrito no capítulo 4, página 45. Os estabilizantes cobrem os minerais da argila evitando que a água os alcance causando inchação. Neste capítulo, são descritos estabilizantes correntes, usados tradicionalmente até aos dias de hoje. Outros estabilizantes, que aumentam principalmente a resistência à compressão, são referidos neste capítulo, nas páginas 45 e 47. A resistência à água também pode ser aumentada alterando a distribuição das partículas de silte e areia [granulometria], como o autor demonstrou usando três tijolos (figura 4.6) em cima dos quais dez litros de água foram despejados por um período de dois minutos. O tijolo do meio, com uma elevada percentagem de silte, apresentou extrema erosão até uma profundidade de 5 mm. O tijolo da direita, com um mais elevado teor de argila (cerca de 30%) apresentou erosão até uma profundidade de 3 mm; o tijolo da esquerda, com o mesmo teor de argila, mas com menos quantidade de areia fina e maior quantidade de areia grosseira, apresentou muito pouca erosão.

Adição de fibras O teor de contracção da loma pode ser reduzido pela adição de fibras como o pêlo animal ou o cabelo humano, fibras de coco, sisal, agave ou bambu, agulhas (de árvores, pinheiro por ex.) e palha cortada. Isto deve-se à percentagem de argila ser reduzida e a uma certa quantidade de água ser absorvida pelos poros das fibras. Ademais, devido às fibras aumentarem a força de ligação da mistura, a ocorrência de fissuras e rachas é menor. Alguns dos resultados dos testes efectuados no Laboratório de Pesquisa da Construção são apresentados na figura 4.5. Medidas estruturais A maneira mais simples de reduzir as fissuras resultantes da contracção, nos elementos de terra dos edifícios, é, reduzir o seu comprimento e aumentar o tempo de secagem. Aquando da produção de tijolos de lama, por exemplo, é importante pô-los de pé e mantê-los abrigados da luz directa do sol e do vento para assegurar uma secagem lenta e uniforme. Um outro processo inteligente, é conceber juntas de contracção que possam ser fechadas separadamente, as quais evitam fendas de contracção descontroladas (ver capítulos 5, p. 56; 8, p. 76; e 14, p. 113).

Estabilização contra a erosão pela água

—— Bentonita —— Caulinita

4.4

Fibra adicionada (%)

—— Fibra de coco

—— Palha de linho —— Palha de centeio

—

Estabilizantes minerais

Em geral, é desnecessário aumentar a resistência à água das partes dum edifício feitas com terra. Se, por exemplo, uma parede de terra é abrigada da chuva pelos beirados ou por um revestimento (por ex. com madeira), e contra a humidade ascendente do solo através das fundações por uma barreira horizontal impermeável (a qual é necessária mesmo para paredes de tijolos cozidos), é desnecessário usar estabilizantes. Mas para paredes de terra que ficam exposta à chuva, e para elementos do edifício que ficam expostos à chuva durante a construção, a adição de estabilizantes poderá ser necessária. Teoricamente, uma demão de tinta resistente à chuva é suficiente como protecção, mas na prática, fendas e fissuras aparecem com frequência na superfície, ou são criadas por uma acção mecânica. Mais, existe o perigo da água da chuva penetrar na loma, causando inchação e erosão.

Contracção linear (%)

Argamassa de loma siltosa

———– Argamassa de loma arenosa

Cimento O cimento actua como um estabilizante à prova de água, principalmente em solos com baixo teor de argila. Quanto maior o teor de argila maior quantidade de cimento é necessária para produzir o mesmo efeito estabilizador. O cimento interfere com as forças de ligação da argila e por isso é possível que a resistência à compressão da loma estabilizada com cimento seja inferior à da mesma loma sem cimento, tal como é mostrado neste capítulo, página 45.

4.5

4.4 Minimizando a contracção através da adição de Caulinita e Bentonita 4.5 Teor de contracção de argamassas de loma com adição de fibras 4.6 Teste de erosão de tijolos crus

4.6

40






Tal como no caso do betão, atinge-se a resistência máxima à água dos solos estabilizados com cimento após 28 dias. Estes blocos têm de ficar a curar pelo menos sete dias, não devendo secar demasiado depressa. Se não estiverem abrigados do sol e do vento, os blocos tem de ser aspergidos com água enquanto curam. A fim de apressar e melhorar o processo de cura, 20 a 40 g de Soda Cáustica (NaOH) podem ser acrescentados a cada litro de água. Efeitos similares podem ser alcançados com cerca de 10 g por litro de água de NaSO , de Na CO ou de Na SiO . 4

2

3

2

2

Cal Havendo humidade suficiente na loma, dá-se uma troca de iões da loma com os da cal como estabilizante. Os iões Cálcio da cal são trocados com os iões metálicos da argila. Como resultado, ocorrem aglomerados mais fortes de partículas pequenas que atrasam e dificultam a penetração de água. Além disso, a cal reage com o CO2 do ar para formar calcário. O teor óptimo de cal para as lomas varia e deve ser testado antecipadamente caso a caso. A explicação da página 43 mostra que se apenas uma pequena quantidade de cal for adicionada, a resistência à compressão pode diminuir em relação à duma loma não estabilizada. Asfalto Na Babilónia, o asfalto foi usado para estabilizar tijolos de lama desde o século V da Era Cristã. Normalmente, o asfalto é eficaz para lomas com baixo teor de argila. O efeito estabilizante é mais acentuado se a mistura for prensada (comprimida). Por essa razão o asfalto é dissolvido em água com a ajuda de um estabilizador de emulsão tal como nafta, óleo de parafina ou petróleo. De preferência usa-se uma mistura de 4 a 5 partes de asfalto, 1 parte de óleo de parafina e 1% de parafina, que é preparada aquecendo-se até aos 100°C. Normalmente, entre 3% a 6% desta solução é suficiente para estabilizar o solo. Após o solvente e a água se terem evaporado, forma-se uma película, a qual cola as partículas da loma, prevenindo dessa forma a infiltração de água.

41

Silicato de Sódio O Silicato de Sódio (Na2O · 3-4 SiO2) é um bom estabilizante para lomas ricas em areia, mas terá de ser diluído em água na proporção de 1:1 antes de ser usado. De outra forma, micro fissuras irão surgir o que provocará uma abundante absorção de água. Produtos de origem animal Produtos de origem animal, tais como sangue, urina, esterco, caseína e cola de origem animal têm sido usados através dos séculos para estabilizar a loma. Em tempos idos, sangue de boi era vulgarmente usado como agente estabilizante e de ligação. Na Alemanha, as superfícies de terra batida eram tratadas com sangue de boi, tornando-se assim resistentes à abrasão e à limpeza (lavagem). Em muitos países, soro de leite e urina são os estabilizantes mais usados para as superfícies de loma. Se for usado esterco, deve deixar-se este em repouso de um a quatro dias para permitir a fermentação; o efeito estabilizante é então consideravelmente aumentado devido à troca de iões entre os minerais da argila e o esterco. Na Índia, rebocos tradicionais de loma - reboco gobar - têm um elevado teor de bosta de vaca, à qual é permitido repousar, num estado húmido, por meio-dia, no mínimo. Esta técnica ainda é usada hoje em dia. Investigações feitas no Laboratório de Pesquisa da Construção, demonstraram que uma amostra de reboco de loma sujeita ao teste do jacto (referido no capítulo 2, página 28) foi erodida ao fim de quatro minutos, enquanto que uma amostra com 3,5% (em peso) de bosta de vaca começou a mostrar sinais de erosão apenas ao fim de quatro horas. Produtos de origem mineral e animal Em tempos idos, era bastante comum aprimorar a estabilização contra a água através da adição de cal e esterco, ou cal e soro de leite. Uma receita tradicional, por exemplo, especifica 1 parte de cal em pó misturada com 1 parte de loma rica em areia, a qual é ensopada por 24 horas em urina de cavalo, após o que pode ser usada para rebocar. Obviamente a cal reage quimicamente com certos ingredientes da urina, uma vez que pode ser observado o aparecimento de pequenos cristais. A caseína da urina e do esterco reagem com a cal para formar Albuminato de Cálcio (o qual não é solúvel em água).






A celulose contida na urina e no esterco aumenta a força de ligação, pois as fibras de celulose agem como reforço estrutural. Os compostos de amoníaco agem como desinfectante contra os microrganismos. Duas outras receitas testadas com sucesso no Laboratório de Pesquisa da Construção são: (a) uma parte de cal hidráulica, quatro partes de bosta de vaca húmida - com três dias -, e oito partes de loma rica em areia; (b) quatro partes de cal hidráulica, uma parte de queijo branco magro e dez partes de loma rica em areia.

4.7

melhor método de preparação, isto é, pelo amassar mais eficiente ou pela cura de água (ver capítulo 3, página 38). Os produtos minerais, vegetais e animais que são usualmente adicionados para aumentar a resistência da loma aos elementos, em geral, aumentam, também, a sua força de ligação, embora por vezes a possam reduzir. Esta secção explica os vários métodos através dos quais a força de ligação pode ser aumentada.

Produtos vegetais Os sucos vegetais, contendo óleos e látex, derivados de plantas como o sisal, agave, bananeira e Euphorbia Herea [tipo de planta], usualmente em combinação com cal, são usados com êxito, em muitos países, como pintura estabilizante. Investigações no Laboratório de Pesquisa da Construção mostraram que um alto grau de protecção contra os elementos pode ser conseguido, em superfícies de loma, usando óleo de linhaça duplamente fervido. Deve salientar-se, contudo, que a difusão do vapor (possibilidade das paredes respirarem) ficará, nestes casos, bastante reduzida (ver capítulo 2, página 29). Vários relatórios mostram que amido cozido e melaço, também podem ser usados para aumentar a estabilidade. Este efeito será mais pronunciado se uma pequena quantidade de cal for adicionada.

4.7 Teste da queda da bola a fim de demonstrar a força de ligação 4.8 ‘Parábola de Fuller’ modificada (Boemans, 1989)

Misturar e ‘cura de água’ É interessante notar que dependendo do método de preparação, diferentes amostras de loma provenientes da mesma mistura podem apresentar diferentes forças de ligação. Se houver água suficiente na mistura a ser preparada, então as acções de amassar, mexer e depois curar irão aumentar a força de ligação. No Laboratório de Pesquisa da Construção, descobriu-se que uma amostra de argamassa de lama, rica em silte, após ter sido mexida num misturador de laboratório, por dez minutos, adquiriu uma força de ligação 57% superior à mesma mistura quando mexida por apenas um minuto. Todavia, houve uma redução de 11% na força de ligação após 20 minutos na misturadora, o que sugere que há um período de tempo ideal. O aumento da força de ligação devido a um maior tempo de preparação é demonstrado por um teste simples. A figura 4.7 mostra duas bolas de terra de 5 cm de diâmetro deixadas cair duma altura de 2 metros em cima de uma superfície dura. Foram ambas preparadas para ter a mesma consistência, determinada pelo limite plástico. A bola da esquerda foi mexida por dois minutos e a da direita por dez minutos. A comparação mostra que a amostra que foi mexida por mais tempo apresenta muito menor deformação e menor tendência para se abrirem fendas.

Estabilizantes artificiais Resinas sintéticas, parafinas, ceras sintéticas e látex sintético são conhecidos por terem um efeito estabilizante na loma. Contudo, por causa de serem relativamente caros, de serem susceptíveis de degradação sob efeito dos raios ultra violeta e porque actuam como barreiras à difusão do vapor, não são discutidos em grande detalhe neste livro. Estes estabilizantes devem ser testados antes de usados. Silanos, siloxanos, silicones, esteres de sílica e acrilatos - todos têm o efeito de repelir a água. Eles serão discutidos em grande detalhe no capítulo 12, página 101.

Melhorar a força de ligação A origem da força de ligação foi já discutida no capítulo 2, página 32. Normalmente, quando se usa a loma como material de construção, não há necessidade de atingir um valor específico da força de ligação. Mas se a força de ligação for insuficiente, ela pode ser aumentada pela adição de argila ou por um

Aumentando o teor de argila Um método simples para aumentar a força de ligação de misturas de terra muito magras (pobres em argila) é adicionar solo bastante rico em argila ou mesmo argila pura.

42






Isto é mais fácil se a argila estiver disponível em pó e for necessário apenas misturá-la à loma húmida. Em alguns países pode comprarse Bentonita, em sacos, como os do cimento. Este material é composto por 80 a 90% de argila pura e contém cerca de 70% de Montmorillonita. A densidade do pó seco é de cerca de 800 kg/m . Deve ter-se em conta, que ,enquanto a Montmorillonita tem uma elevada flexibilidade, também é caracterizada por valores de expansão e contracção muito elevados. É com frequência mais fácil arranjar argila em pó nos fornecedores da indústria cerâmica ou nos fabricantes de tijolo que possuem solos extremamente ricos em argila. Os torrões de argila precisam de ser deixados de molho para formar lambujem [aguada de argila] sendo então misturadas com a loma numa misturadora (ver capítulo 3). 3

Aditivos A força de ligação de lomas magras pode ser aumentada através da adição de soro de leite, queijo branco magro, queijo fresco, urina, esterco, óleo de linhaça duplamente fervido ou cola de cal-caseína. Os resultados deverão ser testados caso a caso, antes de estes aditivos serem usados num elemento de um edifício. Alguns dos dados compilados pelo Laboratório de Pesquisa da Construção podem ser apreciados na figura 4.1.

Aumentando a resistência à compressão A loma para construção tem normalmente uma resistência à compressão entre os 20 e os 50 kg/cm . O valor mínimo permissível de resistência à compressão para paredes, segundo o padrão Alemão DIN 18954, é de 3 a 5 kg/cm . 2

2

Na prática raramente é necessário melhorar a resistência à compressão, sendo apenas necessário em elementos sujeitos a elevados níveis de stress - e apenas em estruturas com mais que dois andares (o que não é, de qualquer forma, permitido pela maioria dos regulamentos). Em componentes feitos de terra (adobes, btc, etc.), a resistência das arestas aos impactos é muito importante, e necessita, com frequência, de ser melhorada. A resistência das arestas e cantos depende tanto da resistência à compressão como da flexibilidade. Esta ‘resistência das arestas aos impactos’ é muito importante durante a fase de construção, quando os adobes ou blocos estão a ser transportados, deslocados ou empilhados. A resistência à compressão dum determinado tipo de loma depende, sobretudo, da distribuição das partículas (granulometria) que a compõem, do teor de água, da compactação estática ou dinâmica que sofreu, e do tipo de mineral de argila presente. Se as partículas de areia e de cascalho tiverem uma distribuição tal que possibilite uma arrumação onde o volume é mínimo, e, se a argila e o silte estiverem numa distribuição (proporção) tal que possam preencher os espaços inter-granulares da areia e do cascalho, então a densidade máxima - e por consequência a resistência à compressão - terá sido alcançada. Distribuição ideal das partículas Não é do conhecimento comum que a resistência à compressão duma mistura pode ser melhorada pelo simples facto de optimizar e modificar as proporções de silte, areia e cascalho sem contudo aumentar o teor de argila. Na tecnologia do betão, quando falamos disto, falamos duma distribuição ideal das partículas, ‘parábola de Fuller’, ou mistura bem proporcionada, dada pela expressão:

4.8

Onde ‘a’ é o peso de todas as partículas com diâmetros inferiores a ‘d’, expresso como uma proporção do total da massa que tem as maiores partículas de diâmetro ‘D’. Boemans salienta que esta fórmula não pode ser usada directamente na construção com terra, uma vez que de acordo com ela o teor de argila é de apenas 2 a 3%, o qual é, obviamente, baixo (Boemans, 1989). Ele afirma que esta fórmula só é válida para partículas maiores que 0,002 mm, enquanto sugere uma base mínima de argila de 10%. Esta modificação conduz à seguinte expressão: 43






Duas amostras do mesmo solo siltoso, a que foi adicionada água foram mexidas numa misturadora mecânica por 2 e 15 minutos, respectivamente, e depois, neste estado pastoso, despejadas numa forma do mesmo tamanho. Depois de secas, as amostras que não tinha sido compactadas tinham uma resistência à compressão de 28% e 38%, respectivamente, mais elevadas do que as compactadas. Esta experiência demonstra que a preparação pode ser muito mais relevante para a resistência do que a compactação. Contudo, deve notar-se que a amostra acima referida era rica em silte, pois esta diferença não é tão pronunciada com lomas de alto teor de argila ou areia.

A curva derivada desta fórmula modificada para um tamanho máximo de partículas de 4 mm é apresentada na figura 4.8. Preparação A resistência à compressão duma mistura é influenciada pelo tipo e empenho na preparação, tal como pela proporção de água usada, um facto que nem é bem conhecido nem bem investigado. No Instituto de Tecnologia da Construção do Instituto Federal de Tecnologia Suíço, em Zurique, e no Laboratório de Pesquisa da Construção, foi provado que uma loma apenas ligeiramente húmida, quando livre de torrões e compactada numa prensa de blocos de terra (btc), tem, usualmente, uma resistência à compressão menor que a mesma loma misturada com uma quantidade de água suficiente, amassada à mão e depois atirada simplesmente para um molde (como é feito pelos fabricantes de adobes). Numa experiência, feita no Laboratório de Pesquisa da Construção, adobes feitos à mão tinham, em média, uma resistência à compressão 19% mais elevada do que se tivessem sido produzidos numa prensa de blocos (btc), que produz uma pressão de 20 kg/cm2 no material. A crença de muitos investigadores - e construtores -, de que o uso de uma prensa de blocos conduz a uma maior resistência à compressão só é verdadeira em poucos casos. Como regra, não o é. O ‘segredo’ da loma reside na estrutura lamelar dos vários minerais da argila e na atracção eléctrica interna, que só serão activados pela água e pelo movimento. Isto significa que quando se amassa a loma, num estado plástico, os minerais da argila são capazes de se juntar numa arrumação mais densa e paralela (têm estrutura lamelar), alcançando uma maior força de ligação e maior resistência tanto à tensão como à compressão. Usando o aparelho de compactação, mostrado na figura 4.9, desenvolvido no Laboratório de pesquisa da Construção para testar amostras de igual densidade, foram produzidas amostras cilíndricas com 76 mm de diâmetro e 100 mm de altura. As amostras foram então compactadas com dez pancadas dum peso de 4,5 kg caindo de uma altura de 0,45 m. Uma amostra de terra escavada recentemente após compactação viu o seu volume reduzido entre 30 a 40%.

Compactação A compactação da loma sob o efeito de forças estáticas de forma a aumentar a resistência à compressão é geralmente menos eficaz do que bater ou compactar enquanto se vibra (forças aplicadas de forma dinâmica). Quando um objecto pesado cai sobre a loma, este gera ondas de choque, que fazem as partículas de solo vibrar. Por seu lado isto provoca movimentos que permitem às partículas arrumarem-se num padrão mais denso. Além disso, se houver água suficiente, os minerais da argila tem a capacidade de formar estruturas paralelas, densas e mais ordenadas devido às forças eléctricas de atracção, resultando em forças de ligação e resistência à compressão maiores.

4.10

Na tabela 4.10, baseada em vários testes efectuados no Laboratório de Pesquisa da Construção, compara-se a eficácia da compactação dinâmica à da estática. Aqui pode ser notado que a resistência à compressão duma loma rica em silte sob pressão constante por dez segundos e vibrada a 3000 ciclos por minuto é melhorada em 14%. Para cada técnica de preparação, há um teor de água ideal que apenas através de testes pode ser determinado.

44

4.9

4.9 Aparelho para a compactação de amostras de solo desenvolvido pelo LPC 4.10 Resistência à compressão de loma arenosa (argila 15%, silte 29%, areia 56%) e de loma siltosa (argila 12%, silte 74%, areia 14%) após compactação estática e dinâmica 4.11 Determinação da curva de Proctor através do método multiponto (Voth, 1978)






4.11

4.12

De acordo com o padrão Alemão DIN 18127, diz-se que o teor ideal de água é aquele em que se alcança a máxima densidade seca. A compactação deve ser feita com o martelo Proctor. De forma a obter este teor ideal de água, amostras com teores de água diferentes são compactadas desta maneira e as suas densidades calculadas. O teor de água que permite atingir a mais alta densidade é designado como o ‘teor ideal de água’. A curva obtida pela conexão destes pontos designa-se por ‘curva de Proctor’ (4.11). Contudo, na construção com terra, a máxima densidade, ou compactação, e portanto o chamado ‘teor ideal de água’, não conduz necessariamente à máxima densidade ou compactação. Por consequência, o chamado ‘teor ideal de água’ não conduz à máxima resistência à compressão, nem é o parâmetro mais decisivo. Pelo contrário, os parâmetros decisivos são a ‘facilidade de manuseamento’ [workability] e a força de ligação; por conseguinte, recomendase que a loma não deve ser usada/preparada com o ‘teor ideal de água’ descrito com o DIN 18127, mas, em vez disso, com um teor de água um pouco mais elevado do que o ‘ideal’ (do dito DIN 18127). De facto, este ‘teor ideal de água’ pode ser tratado, na prática, como um ‘teor mínimo de água’. Com blocos de terra comprimidos, foi demonstrado que um teor de água 10% mais elevado do que o ‘teor ideal’ dá melhores resultados que o designado por ‘ideal’. Boemans também afirma que o ‘teor ideal de água’ não resulta, normalmente, numa máxima resistência à compressão. Ele descobriu, também, que se houver menos compactação e mais água, então, uma mesma resistência à compressão pode ser alcançada com mais compactação e menos água (Boemans, 1989, página 60 e seguintes). No Labor Géomatériaux da Ecole Nationale des Travaux Publics de l’Etat (ENTPE) em Vaulx-en-Velin, França, foi descoberto que o tipo de minerais de argila (do solo usado) em causa tinha, também, influência na resistência à compressão após a compactação. Por exemplo, quando se produzem blocos de solo numa prensa, se a pressão estática for elevada de 2 para 8 MPa, a resistência à compressão aumenta cerca de 50% no caso da Caulinita, e cerca de 100% no caso da Montmorillonita (Oliver, Mesbah, 1985). Aditivos minerais Uma loma magra pode atingir uma resistência à compressão mais elevada quando se adicion

45

-na argila cujo mineral dominante é a Montmorillonita. No Laboratório de Pesquisa da Construção, foram feitos testes com areia enriquecida com 17%, em peso, de Caulinita e Bentonita, respectivamente (a Bentonita contém cerca de 70% de Montmorillonita). Com a Caulinita, a mistura alcançou uma resistência à compressão de 5 kg/cm e com a Bentonita, 12 kg/cm . A adição de cal e de cimento, normalmente com a intenção de aumentar a resistência da loma aos elementos , também, em muitos casos, aumenta a resistência à compressão. Contudo, como é descrito neste livro, a resistência à compressão também pode ser diminuída pelo uso destes aditivos, especialmente quando usados em quantidades inferiores a 5%. Isto acontece porque a cal e o cimento interferem com as forças de ligação dos minerais da argila. Quanto maior for o teor de argila maior deverá ser a quantidade de cal ou cimento a ser adicionada. Os testes tem mostrado que em regra, a cal é mais eficaz como estabilizante em lomas ricas em argila, enquanto que o cimento dá melhores resultados com lomas magras (pobre em argila). Além do mais, o cimento é mais eficaz com a Caulinita e a cal com a Montmorillonita. Na prática, recomenda-se que sejam sempre efectuados os testes necessários e relevantes. Ao conduzir estes testes, deve ter-se em mente os seguintes pontos: 2

2

1. Quando uma loma é estabilizada com o recurso à cal ou ao cimento, alguns poros devem ficar (por preencher). Apenas os pontos de contacto das partículas maiores devem ser ‘cimentados’ (colados); menos poros devem ser preenchidos do que no caso do betão. 2. Quando se dá a hidratação do cimento, forma-se cal livre. Esta reage com os silicatos ácidos dos minerais da argila de modo que a ajudar a uma estabilização rápida causada pelo cimento, um maior endurecimento a longo prazo também ocorre. Por isso, diferentemente do betão, a resistência duma loma estabilizada com cimento ainda aumenta um pouco após 28 dias. 3. Quando se adiciona cal hidráulica, ocorre uma troca de iões entre os minerais da argila e os iões cálcio (da cal). Esta troca prolonga-se por um período de quatro a oito horas. O endurecimento, adicional, causado pela reacção da cal hidratada com o dióxido de carbono do ar dá-se muito lentamente.






Mesmo após vários meses podem observar-se pequenos aumentos da resistência. É necessário um certo teor de humidade para que este processo de ‘cura’ se dê, por isso os elementos de terra ou loma têm de estar ao abrigo do vento e da luz directa do sol.

quatro diferentes misturas de areia e argila com a adição de 6% de cimento e cal, respectivamente. É interessante notar que os resultados foram quase semelhantes no caso de areia para reboco e de areia com Bentonita. Com a adição de cal a estas misturas, a resistência à compressão da loma com Caulinita é ainda menor do que a que apenas contém cont ém areia (4.18). A partir destas investigações foram deduzidas as seguintes linhas de orientação:

4. O ‘teor ideal de água’ aumenta com a adição de cal, enquanto que a densidade neste novo ‘teor ideal’ é menor do que sem cal (figura 4.12). Os resultados de experiências conduzidas no Laboratório de Pesquisa da Construção (4.13) mostram que a resistência à compressão duma loma altamente rica em silte, contendo 12% de argila, 74% de silte e 14% de areia, e tendo uma resistência à compressão de 50 kg/cm sem cimento, baixa quando se adicionam pequenas quantidades de cimento. A resistência à compressão original é novamente alcançada com a adição de 2% de cimento. Já no caso da adição de cal, como se pode ver na figura 4.14, a resistência à compressão original só é novamente atingida quando se adicionam 4% (de cal). Neste caso, volta a decrescer quando se ultrapassam os 6% de cal para estabilização.

1. Loma com elevado teor de Caulinita deve ser estabilizada com cimento (e não com cal); 2. Loma com elevado teor de Montmorillonita deve ser estabilizada com cal ou com uma mistura de cal e cimento na proporção de 2:1 (e não com cimento).

2

Cimento adicionado (%)

—— Loma argilosa —— Loma siltosa

3. Uma compactação forte aumenta a resistência à compressão da Montmorillonita de maneira muito significativa. Este efeito é apenas significativo no caso da Caulinita. A CRATerre sugere estabilizantes apropriados na base do limite líquido, limite plástico e índice de plasticidade (4.19), não tomando em consideração o tipo de minerais da argila (CRATerre, 1979).

Ainda mais significativos decréscimos dos valores da resistência à compressão podem ser observados no caso de argamassas de lama magras, como é mostrado na figura 4.15 (à direita). O lado esquerdo da mesma figura mostra as mudanças correspondentes na flexibilidade. Os valores da resistência à compressão em seco e fresco de adobes a dobes feitos à mão e com diferentes teores de cimento, são apresentados na figura 4.16. Investigações conduzidas no ENTPE mostram que adicionando 4% de cimento à Caulinita pura aumenta-se a resistência à compressão, enquanto no caso da Montmorillonita, a adição da mesma quantidade de cimento vê decrescer aquele valor. Com a adição de 4% de cal e 2% de cimento, a resistência à compressão de ambos os tipos de argila é aumentada de cerca de 100% (Oliver, Mesbah, 1985). Deve no entanto notar -se que estes testes foram feitos com o ‘teor ideal de água’ e argila pura. Contudo, em situações práticas este aumento pode não ser tão elevado, pois a loma usada na construção c onstrução tem, normalmente, entre 5 a 15% de argila e pode não ser preparada/usada com o ‘teor ideal de água’. Resultados de testes, conduzidos pelo LPC (Laboratório de Pesquisa da Construção), com adobes feitos à mão são apresentados nas figuras 4.17 e 4.18. Aqui, foram testadas

4.13

—— Loma L oma arenosa

4.15

Resistência à compressão (N/mm ) 2

Flexibilidade (N/mm2)

—— Reboco de loma argilosa —— Reboco de loma siltosa

—— Reboco de loma siltosa —— Areia

—— Areia


Quando se adiciona cimento à loma, a mistura deverá ser usada de imediato uma vez que a reacção do cimento se inicia no momento. Se for permitir que a mistura fique pronta várias horas antes de ser usada para fazer blocos prensados, a resistência à compressão dos mesmos pode ver-se reduzida até 50%. Contudo, se for adicionada cal, este tempo de espera não tem qualquer efeito negativo na resistência final. Se for usado menos de 5% de cimento, o processo de secagem afecta afec ta a resistência à compressão.

46

—— Reboco de loma argilosa


4.16

Resistência à compressão (N/mm2)

—— Resistência em seco —— Resistência em fresco






) 2

m m / N (

o ã s s e r p m o c à a i c n ê t s i s e R

Cal adicionado (%)

—— Loma Lo ma argilosa —— Loma siltosa —— Loma L oma arenosa

4.14

4.13 Alteração da resistência à compressão em lomas pela adição de cimento 4.14 Alteração da resistência à compressão em lomas pela adição de cal 4.15 Alteração da flexibilidade e da resistência à compressão em argamassas de loma e em areia pela adição de cimento 4.16 Alteração da resistência à compressão em adobes (argila 11%, silte 14%, areia 75%) pela adição de cimento 4.17 Resistência à compressão em lomas e em areia pela adição de 6% de cimento

4.17

) 2

m m / N (

o ã s s e r p m o c à a i c n ê t s i s e R

4 0 a i e r A

9 : 1 = a i e r A : a t i n o t n e B

9 : 1 = a i e r A : a t i n i l u a C

4 : 6 = a i e r A : a s o t l i s a m o L

Se os blocos forem deixados a secar expostos à luz directa do sol e/ou ao vento, secando rapidamente, então a sua resistência final poderá ser reduzida em 20% quando comparada com blocos que foram cobertos com palha ou feno húmidos. Caso não seja possível cobri-los desta forma, os blocos devem ser pelo menos protegidos da luz directa do sol e aspergidos com água várias vezes ao dia. Quando foi adicionado 10% de cimento ci mento aos blocos esta protecção já não é tão relevante para a resistência final (Houben, Guillaud, 1984). Se se adicionar areia vulcânica [pozzolana] juntamente com cal, obtém-se um efeito estabilizante adicional e a quantidade de cal pode ser reduzida. Algumas cinzas vulcânicas têm propriedades pozolânicas, tais como as das cinzas volantes e as cinzas ci nzas da casca do arroz. Pó de tijolo, t ijolo, de tijolos cozidos a baixa temperatura, também apresenta estas propriedades em pequena escala, mas o pó de tijolos cozidos a altas temperaturas, em fábricas industriais, não. Um efeito estabilizador interessante pode ser observado quando argila, cré e quartzo em pó são misturados com silicato de sódio. Este produto, chamado geopolímero, é derivado da policondensação: uma estrutura tridimensional que se forma num meio alcalino com a libertação de água. Este produto poderá ser extrudido, prensado ou expandido (com peróxido de hidrogénio). Aditivos orgânicos A resistência à compressão e força de ligação da Caulinita podem ser aumentas significativamente pela adição de ureia e acetato de amónia (Weiss, 1963). Weiss sugere também que resistência bastante elevada da porcelana provém da Caulinita ser demolhada em urina putrefacta (a qual contém ureia e acetato de amónia). A flexibilidade pode ser aumentada desta forma, aproximadamente, entre 10 a 20 vezes. Adição de fibras As fibras são normalmente usadas para reduzir o teor de contracção. A assumpção, frequentemente mencionada, de que as fibras aumentam sempre a resistência à compressão é falsa. Quando fibras finas ou cabelo/pêlo são adicionadas em pequenas quantidades, a resistência à tensão – e por consequência a resistência à compressão – é aumentada ligeiramente. Por outro lado, a adição de palha cortada, tem o efeito oposto, tal como é demonstrado por investigações conduzidas no Laboratório de Pesquisa da Construção (ver tabela 4.20).

47

Resistência à abrasão Testes efectuados no Laboratório de Pesquisa da Construção com o objectivo de aumentar a resistência de amostras de terra batida composta por 14% de argila, 41% de silte e 45% de areia e envolvendo a adição de silicato de sódio, cola animal, queijo braço magro e cal, parafina, paraffin-petroleum, cera de soalho e óleo de linhaça duplamente fervido mostraram que a adição de 10% de silicato de sódio produzia a superfície mais resistente. Contudo, ocorreram várias fissuras finas, permitindo a penetração de água (teria sido possível evitar isto se o silicato de sódio t ivesse sido misturado com água na proporção de 1:1). A segunda superfície mais resistente foi conseguida pela adição de 5% de ó leo de linhaça, em que a superfície foi alisada com uma talocha, durante a cura, a fim de fechar as fissuras para que a superfície permanecesse lisa e brilhante. A terceira melhor solução foi conseguida pela adição de 5% de queijo branco magro e de 5% de cal. A resistência à abrasão também pode ser conseguida com revestimentos (pintura). Aqui, tem de se ter em mente que a pintura tem de penetrar fundo no material e tem de ser renovada periodicamente. Os testes demonstram que pinturas mais a aplicação de cera de soalho aumentam consideravelmente a resistência à abrasão. Uma receita tradicional Alemã que produz uma superfície forte e resistente ao desgaste é a aplicação de uma camada de oxblood [sangue de boi] aspergido com Fe O [óxido de ferro], que é depois calcado/batido na superfície de loma. Pinturas à base de sangue de vaca, bílis de vaca e alcatrão eram também usadas com frequência em tempos antigos. 3

4

Melhorando o isolamento térmico As características de isolamento térmico da loma podem ser melhoradas através da adição de substâncias porosas tais como palha, canas, algas, cortiça e outras matérias vegetais. Partículas minerais formadas natural ou artificialmente como pedra-pomes, lava, LECA (argila expandida), espuma de vidro, perlite (vidro vulcânico) expandida e matéria vegetal expandida (como a cortiça expandida), também podem ser adicionados. Desperdícios, tais como a serradura, aparas de madeira e casca de cereais podem também usar-se, mas devido à sua elevada densidade apresentam propriedades isolantes inferiores.






Quanto mais porosa for a mistura, mais leve será e maiores as suas propriedades de isolamento. De acordo com o padrão Alemão DIN 18951, quando a loma tem misturados agregados leves, é designada por loma leve, se a densidade for inferior a 1200 kg/m . No caso de ser usada palha como material de enchimento então designa-se por ‘loma leve de palha’, enquanto no caso de serradura serra dura ou aparas será designada por ‘loma leve de madeira’. Se tiverem sido usados agregados leves de origem mineral, então designa-se por ‘loma leve mineral’. Como estes três tipos de loma leve diferem nas suas propriedades e forma de preparação, serão descritos separadamente. Para preparar estas lomas leves usase uma aguada rica em argila (calda, (ca lda, lambugem). A forma de preparar esta calda depende da mistura de loma disponível (que se encontrou no local) e podem usar-se tanto meios manuais como mecânicos, tal como é descrito no capítulo 3, página 38. Em teoria, também é possível usar lomas que foram sopradas ou expandidas com substâncias próprias para formar poros. Até à data, os testes efectuados não apresentaram resultados satisfatórios 3

Preparando a mistura

A loma pode ser misturada com a palha de duas maneiras: ou deitando a calda sobre a palha ou mergulhando a palha na calda. Os caules de palha deverão ser totalmente envolenv olvidos pela calda de loma. No capítulo 10, página 83, é descrito como é que a mistura deverá depois ser manuseada para as diversas aplicações.

Isolamento térmico Uma ideia errada, e largamente divulgada, é a de que a loma de palha usada como co mo enchimento em casas Europeias de estrutura de madeira do período medieval, providenciava um isolamento térmico suficiente. Se 10 partes de palha cortada forem misturadas uma calda grossa feita de 2 partes de uma loma rica em argila (no estado seco) e 1 par te de água, isto resultará numa mistura com uma densidade de cerca de 1300 kg/m3 (depois de seca) e um valor de k de cerca de 0.53 W/mK. Por consequência, um elemento (de um edifício) feito deste material com uma largura de 14 cm e coberto com um reboco à base de cal, em ambos os lados, dá um valor de U de 2.1 W/ m2 K. Por outro lado, quando se pretende atingir um valor de U de 0.5 W/m2 K – como é Loma leve de palha geralmente exigido, nos dias de hoje, pelos regulamentos de construção da maioria dos Geral países do centro e norte da Europa – então A loma leve de palha é uma mistura de palha esta parede deveria ter 95 cm de espessura. com loma em que a densidade é inferior a Mesmo que se triplicasse a quantidade de 1200 kg/m3. Se a densidade for superior a palha, o material resultante é inaceitável para 1200 kg/m3, designa-se por loma de palha. uma parede com 14 cm de espessura. Está em curso um debate, a nível mundial, Na prática, é quase impossível conseguir-se sobre qual é o tipo de palha mais adequado, e uma densidade inferior a 500 kg/m3, uma vez testes deverão ser efectuados em cada caso. que a palha fica amolecida pela absorção a bsorção de Contudo, no caso de loma para ser usada para água durante o processo de mistura e é comreboco, a palha da cevada já provou ser apropactada quando depositada nos moldes priada, uma vez que é normalmente mais (cofragem, taipais, etc.) macia que as outras. Ainda mais importante i mportante Já houve quem reivindicasse ter conseguido do que o tipo de palha é a estrutura dos seus densidades tão baixas como 300 kg/m 3, mas caules. Para que o isolamento térmico seja estes cálculos não estão, em geral, correctos, correct os, mais eficaz, a palha que tem os caules são uma vez que são usualmente baseados em mais rígidos é preferível, uma vez que estes métodos imprecisos. Tipicamente, uma cofranão se deformam tão facilmente e por isso gem de pequenas dimensões – de um tijolo, mantêm o ar preso no seu interior. por exemplo – é enchida, sem compactação alguma, com uma loma de palha. Isto, após Cortando a palha secar, é pesado e dividido pelo volume do O comprimento dos caules de palha não devemolde, o que pode conduzir a erros na casa rá ser maior que a largura do elemento consdos 40%. A única forma de determinar, com trutivo (tijolo, adobe, parede, etc.). O corte precisão, a densidade é cortando um cubo pode ser efectuado de várias maneiras, quer (serrando) dum bloco maior – principalmente manuais quer mecânicas. em altura (por causa da compressão) – de forma a que os caules de palha dobrados junto aos cantos tal como os espaços vazios junto das arestas sejam eliminados. 48  Melhorando as características da terra

) 2

m m / N (

o ã s s e r p m o c à a i c n ê t s i s e R : 9 a : t 1 i n o = t a n i e e B r A

4 0 a i e r A

: 9 : a t 1 i n = i l a u i a e C r A

4 : 6 = a i e r A : a s o t l i s a m o L

4.18

4.19

L I M I T E P L Á S T I C O %

% O D I U Q I L E T I M I L

CAL

ASFALTO CIMENTO

INDICE DE PLASTICIDADE %



Quanto maior for a amostra maior será a precisão, uma vez que haverá sempre alguma erosão das arestas durante o corte e manuseamento. Infelizmente, devido aos erros atrás mencionados, densidades na casa dos 300 kg/ m tendem a ser aceites como válidas e os valores de k calculados a partir deste valor. Uma vez que na realidade as densidades são tipicamente de 700 kg/m em secções construídas, o valor de k será de 0.21 W/mK, do qual, para uma parede de 30 cm rebocada de ambos os lados, um valor de U de 0.6 W/m K pode ser deduzido. Este valor de transmissão do calor é o dobro do valor que pode ser reivindicado quando uma densidade de 300 kg/ m é assumida. Os pontos seguintes são para ter em mente quando se trabalha com lomas leves de palha, porque estas têm certas desvantagens inegáveis quando comparadas com lomas puras: 1. Em climas temperados ou húmidos, o crescimento de fungos começa após alguns dias, emitindo um cheiro forte e característico. Isto pode, em casos extremos, despertar alergias. Por isso deve providenciar-se uma boa ventilação durante a construção para que os elementos construtivos sequem rapidamente. Após as paredes terem secado completamente, o que poderá levar vários meses, ou mesmo 1 ano ou mais, dependendo da espessura e do clima, os fungos deixam de produzir esporos. Contudo, a produção de esporos poderá ser retomada se água entrar nas paredes, pelo exterior – um derrame - ou pelo interior – condensação. O crescimento de fungos pode ser inibido pela adição de cal ou de bórax, mas isto tem as seguintes desvantagens: - a força de ligação e a resistência à compressão são diminuídas significativamente; - a pele das mãos fica irritada quando se trabalha com esta mistura; - paredes com mais de 25 cm de espessura podem parecer secas à superfície, mesmo quando estão a apodrecer por dentro (ver capítulo 10, página 83). 2. Nas paredes em que a mistura usada tem uma densidade inferior a 600 kg/m a superfície é geralmente demasiado fraca para segurar pregos ou buchas, como é com frequência necessário. Para revestir (rebocar) estas superfícies são necessárias duas camadas,. logo tornando o processo mais trabalhoso – por vezes coloca-se algum tipo de reforço entre as duas camadas de reboco. 3

3

2

3

4.20

4.18 Resistência à compressão em lomas e em areia pela adição de 6% de cal 4.14 Estabilizantes sugeridos como mais apropriados em relação ao seu índice de plasticidade (CRATerre, 1979) 4.20 Redução da resistência à compressão da loma pela adição de palha cortada (5 cm)

3

49

3. Durante a secagem, há ajustamento vertical (abatimento), levando ao aparecimento de fendas/lacunas/ no topo das paredes (4.21). Estas terão de ser cuidadosamente preenchidas mais tarde de forma a evitar pontes térmicas e acústicas, e infiltração de ar. 4. Trabalhar com este material é mais laborioso que o normal. Sem o recurso a máquinas para misturar e transportar, o trabalho necessário para uma parede de 30 cm de espessura é de cerca de 6 h/m (20 h/m ). Isto é quatro vezes mais do que o trabalho necessário para uma parede de alvenaria normal. As desvantagens atrás mencionadas poderão ser evitadas se forem adicionados agregados porosos de origem mineral em vez de palha, como será discutido na secção seguinte. As vantagens potenciais da loma leve de palha são os custos de material reduzidos e o facto de que se pode realizar o trabalho sem investimento em ferramentas ou máquinas especiais. Por isso, é especialmente apropriado para a autoconstrução. 2

3

Loma leve mineral De forma a elevar as capacidades de isolamento térmico, podem adicionar-se agregados minerais porosos à loma, como alternativa à palha; estes incluem argila expandida (Leca), espuma de vidro, lava expandida, perlite expandida e pedra-pomes. É possível atingir um teor de contracção de 0 (i.e. eliminar totalmente a contracção) escolhendo a proporção certa de agregados. Todas as outras técnicas de construção com terra requerem que se tenha em atenção a contracção. Em comparação com a loma de palha, a resistência à difusão do vapor é de duas a três vezes mais elevada e, por consequência, a probabilidade de condensação de água dentro das paredes é baixa (ver capítulo 2, página 29). Uma outra vantagem deste material é que a mistura pode ser bombeada para dentro duma cofragem, reduzindo desta forma as horas de trabalho necessárias. Como os investimentos em maquinaria são maiores, este método é apenas recomendado para projectos de maiores dimensões. As densidades alcançadas, variam, geralmente, dos 500 aos 1200 kg/m 3.






A mistura está pronta em 3 a 5 minutos. A aguada precisa de ser rica em argila e ter elevada força de ligação. A preparação da calda de loma é descrita no capítulo 3, página 38.

Aditivos Em alguns países industrializados a argila expandida (Leca) é um aditivo barato e fácil de encontrar. Tem uma densidade média [bulk], de cerca de 300 kg/m3, e é produzida através da queima da loma em fornos rotativos que atingem temperaturas de até 1200°C, sem qualquer aditivo para fomentar a expansão. A espuma (de argila) forma-se devido ao aquecimento súbito, o que faz com que a água de cristalização e água dos poros se evapore, criando uma expansão no material, semelhante ao que acontece quando se preparam pipocas. A superfície destas bolas de argila derrete e sinteriza (aglutinação das partículas sólidas através do aquecimento a uma temperatura abaixo à de fusão - Química). Quase todos os poros destas bolas de argila expandida ficam fechados e por consequência imunes à água e à geada/gelo (frost). O teor de equilíbrio de humidade, por volume, é de apenas 0.03%. A espuma de vidro [foamed glass] tem características semelhantes à argila expandida mas tem uma densidade [bulk density] menor. Pode ser produzida pela reciclagem do vidro introduzindo agentes que fomentam a produção de espuma. Já a perlite expandida é produzida a partir de rocha vulcânica (encontrada na Europa, na ilha Grega de Milos, e na Hungria). A perlite contém de 3 a 6% de água ligada quimicamente e quando é subitamente aquecida a 1000°C, esta água evapora-se e faz o volume aumentar de 15 a 20 vezes. A densidade [bulk density] deste material pode atingir valores tão baixos como os 60 kg/m3, e o valor de k é 0.045 W/mK. A resistência à difusão do vapor é de cerca de 2,7. O calor específico é de 1000 J/kgK. Com um material com uma densidade de 90 kg/m3, um valor de k de 0,05 W/mK é alcançado. A composição química da perlite expandida é: SiO2 (60-75%), Al2O3 (12 -16%), Na2O (5-10%). A lava expandida é similar à perlite expandida de origem vulcânica, apenas a sua densidade é mais elevada. A pedra-pomes é uma rocha naturalmente porosa que já foi ‘expandida’ durante a sua formação num vulcão. A sua densidade varia, usualmente, de 500 to 750 kg/m3.

Granulometria A distribuição das partículas dos agregados minerais influencia as propriedades da ‘loma leve mineral’. Por exemplo, uma densidade tão baixa como 500 kg/m3 pode ser alcançada com argila expandida – medidas 8 a 16 mm diâmetro. A quantidade de calda de loma tem de ser calculada de forma a que os espaços entre as partículas dos agregados não sejam completamente preenchidos, isto é, que os agregados sejam apenas colados nos pontos de contacto (entre eles). Esta densidade de 500 kg/m3 pode ser alcançada se 2,5 partes de loma forem adicionadas a 12 partes de argila expandida (8 a 16 mm); contudo, blocos feitos a partir desta mistura têm uma rigidez (resistência) das arestas e da superfície bastante baixa. Uma mistura mais forte pode ser obtida com 24 partes de argila expandida (8 a 16 mm), 5 partes de argila expandida (1 a 2 mm) e de 5 a 7 partes de loma. A densidade alcançada por esta mistura é de 640 a 700 kg/ m3. Para se obter uma densidade mais elevada escolhem-se agregados de argila expandida com 4 a 8 mm, adicionando calda de loma suficiente para preencher todos os espaços entre os agregados. Neste caso será vantajoso emagrecer a loma com areia grossa. Manuseamento A loma leve mineral, ao contrário da loma leve de palha, pode ser despejada ou bombeada se a mistura tiver sido preparada convenientemente. Os métodos de preparação e manuseamento desta mistura são explicados detalhadamente no capítulo 10. Isolamento térmico As propriedades de isolamento térmico da loma leve mineral dependem sobretudo da sua densidade e são iguais às da loma leve de palha se a densidade for maior que 600 kg/m3. Para misturas abaixo dos 600 kg/m 3, as propriedades de isolamento térmico das lomas leves minerais são um pouco melhores do que as das lomas leves de palha, uma vez que a palha tem um ‘teor de humidade de equilíbrio’ [equilibrium moisture content] mais elevado, e por consequência mais humidade, o que reduz o isolamento.

Misturar Enquanto misturadoras especiais [forced mixers] são necessárias para produzir misturas simples de loma (ver capítulo 3, página 37), a loma leve mineral pode ser produzida numa betoneira normal. Aqui os agregados podem ser colocados primeiro e a calda de loma despejada por cima.

50






O ‘teor de humidade de equilíbrio’ da palha do centeio com uma humidade relativa (RH) de 50% e uma temperatura de 21°C, por exemplo, é de 13%, mas no caso da argila expandida nas mesmas condições é de 0.1%.

4.21

4.21 Cofragem para teste de elementos de loma leve de palha

Energia incorporada Afirma-se, com frequência, que para produzir minerais expandidos como no caso da argila (Leca) consome-se bastante energia. Num contexto destes deve-se estar consciente que a ‘embodied energy’ da madeira e dos tijolos usados na construção é muito maior. Foi calculado que a energia incorporada da madeira é cerca de 6 vezes a da lã de rocha, e o dobro da argila expandida para o mesmo volume (Turowski, 1977; Weller and Rehberg, 1979; Elias, 1980; Marmé e Seeberger, 1982). Quando se faz uma avaliação da energia envolvida num determinado projecto, devemos lembrar-nos que enquanto pode ser tecnicamente correcto afirmar que as lomas contendo minerais expandidos artificialmente usam mais energia do que aquelas contendo outros agregados, esta diferença é insignificante quando comparada, por exemplo, com o total da energia envolvida na produção, processamento e transporte da madeira. Loma leve de cortiça Pode usar-se cortiça expandida, para preparar loma leve, em vez de agregados porosos de origem mineral. A vantagem da cortiça expandida é a sua baixa densidade. As desvantagens são que este material é relativamente caro e tem baixa resistência à compressão. Por consequência, tijolos feitos com este tipo de mistura, tem as arestas muito frágeis. A firma Alemã Haacke desenvolveu uma mistura de cortiça, diatomita e palha, com alguma celulose misturada, a qual pode ser pulverizada numa parede à semelhança dum estuque de isolamento projectado. A densidade deste material é de 300 a 450 kg/m3. Os valores de k medidos estão ente 0.7 e 0.8 W/mK, a resistência à difusão do vapor entre 4 e 19 e o ‘teor de contracção’ entre 1 e 2%.

51

Loma leve de madeira Também se pode usar, como agregados leves, serradura, aparas e lascas de madeira, a fim de aumentar as capacidades de isolamento térmico da loma. Como a madeira tem uma densidade mais elevada que a palha ou a cortiça, esta capacidade de isolamento é obviamente menor. A densidade mínima que se consegue atingir é de 500 kg/m3, mas uma mistura com esta densidade, depois de seca, já não tem rigidez suficiente. O perigo de apodrecimento e de crescimento de fungos é bastante menor do que no caso da palha, contudo ainda existe. Dum ponto de vista ecológico é desejável usar lascas de madeira feitas a partir de ramos e outras partes da árvore que não poderiam ser usadas para elementos estruturais. Contudo, estas partes – as lascas – contem grandes quantidades de casca da árvore e são por isso susceptíveis ao crescimento de fungos e apodrecimento. Loma expandida (espuma de loma) Para se expandir a loma, esta tem de estar livre de areias e cascalho, e tem de se encontrar num estado plástico. Como a loma neste estado (com esta consistência) necessita de um período mais longo para secar, é praticamente impossível fomentar o processo de expansão recorrendo aos agentes que normalmente se usam para o mesmo efeito no betão. Assim, à loma terão de se misturar aditivos que acelerem o processo de secagem, tais como os geopolímeros descritos neste capítulo, na página 43, nos quais a argila, quartzo e giz em pó são misturados com silicato de sódio e expandidos com peróxido de hidrogénio (H2O2). Este processo produz uma espuma de loma com uma densidade de 90 kg/m3. Este material endurece em duas horas a uma temperatura de 20°C e numa hora a 50°C. Este produto, fabricado pela firma Alemã Hüls AG, tem uma resistência à compressão de 10 a 20 kg/cm2, um calor especifico de 0.2 kJ/kgK, uma condutividade térmica de 0.10 a 0.12 W/mK e um pH entre 9 a 10. É um material ideal para pré-fabricar módulos de ‘terra’ de grandes dimensões. A firma Alemã Lorowerk usa uma técnica semelhante para produzir elementos (módulos pré-fabricados) de grandes dimensões para isolamento térmico. Produtos com densidades de 300 kg/m3 alcançam uma condutividade térmica de 0.08 W/ mK. A energia utilizada (primariamente) é de apenas 5 kWh/m3.






5 Trabalhos em taipa

5.1 Cofragem para terra batida 5.2 Cofragem deslizante, LPC (Minke, 1984)

Durante muitos séculos, em todos os cinco continentes, a terra batida (taipa) têm sido amplamente utilizada como um meio tradicional de construção de paredes. De facto, fundações em terra batida, datadas de até 5000 A.C. foram descobertas na Assíria. Nas técnicas da taipa, terra humedecida é deitada em camadas de até 15 cm em cofragens, e depois compactada por um método próprio - batida.

5.1

52



A cofragem consiste geralmente em duas paredes (taipais) paralelas e ligadas por espaçadores (figura 5.1). Esta técnica é designada por pisé de terre ou terre pisé , em Francês; em Espanhol é conhecida por barro apisionado ou tapial ; e o termo Alemão é Stampflehmbau (NT: em Português é conhecida por taipa e em Inglês por rammed eart ). As técnicas tradicionais de taipa são ainda hoje usadas em muitos países em vias de desenvolvimento. Cofragens sofisticadas e ‘batedores’ eléctricos ou pneumáticos reduzem a mão-de-obra necessária de forma significativa, e fazem que as técnicas de taipa sejam também importantes em países industrializados. Por razoes ecológicas, e por vezes também económicas, a tecnologia de taipa mecanizada poderá ser uma alternativa viável à alvenaria convencional, especialmente nos países industrializados onde não são imprescindíveis altos padrões de isolamento térmico . Muitas firmas empregam esta tecnologia no sudoeste dos Estados Unidos e na Austrália. Em comparação com as técnicas de loma húmida (ver capítulo 9), o teor de contracção da terra batida é muito menor, e a resistência muito maior. Em comparação com a alvenaria de adobe (ver capítulo 6), a taipa – uma vez que as estruturas são monolíticas – traz a vantagem de uma vida mais longa. Técnicas para a construção de paredes e cúpulas de terra batida são descritas nas secções seguintes. Uma técnica especial de construção em taipa – reforçada com bambu - resistente a terramotos e chão de terra batida está descrita no capítulo 15.

Trabalhos em taipa



5.2

Cofragem 5.3 Cofragem sem espaçadores intermédios 5.4 Cofragem com suportes, tipicamente Chinesa 5.5 Cofragem para paredes curvas 5.3

Nas cofragens tradicionais, as pranchas (tábuas, taipais) de ambos os lados são mantidas na posição por ‘espaçadores’ (figura 5.1). Estes ‘espaçadores’ deixam buracos na parede que terão de ser preenchidos após a remoção da cofragem. Um sistema com ‘espaçadores’ muito finos (4 x 6 mm) atravessando a parede foi desenvolvido no Laboratório de Pesquisa da Construção (5.2). Na página 56, deste capítulo, pode ver-se um sistema, sem ‘espaçadores’ que foi desenvolvido a fim de eliminar esta desvantagem.

Na figura 5.4 pode ver-se um tipo de cofragem sem ‘espaçadores’ intermédios que se apoia de ambos os lados e requer bastante espaço o que dificulta consideravelmente a movimentação no local. Com um sistema especial de cofragem (figura 5.5), também se podem construir cantos redondos e paredes curvas. Um celeiro de forma circular, construído em 1831 em Bollbrügge, Alemanha, com paredes de taipa de 90 cm de espessura, pode ser visto na figura 5.6. Os sistemas de cofragem usados na tecnologia do betão também podem ser usados para a taipa, mas revelam-se, normalmente, muito caros e pesados. Na Europa, são usados normalmente, painéis de madeira com 19 mm de espessura. Estes painéis precisam de ser montados por forma a que reforços verticais sejam colocados com cerca de 75 cm de intervalo. Se isto não for assim feito, os painéis dobram-se para fora, formando bolsas, durante a compactação. Por consequência, talvez seja mais económico usar painéis com 30 a 45 mm de espessura, os quais só necessitam de ‘reforço’ a intervalos de 100 a 150 cm. Se o solo (a mistura usada) for muito rico em argila, os painéis não deverão ser arrancados quando se está a desconfrar - em vez disso deverão ser deslocados lateralmente ao longo da parede, a fim de se soltarem de forma suave, prevenindo assim que a superfície seja danificada por aglomerados de argila colados aos painéis. Além disso, não é desejável ter uma superfície que é demasiado áspera (como a de madeira serrada) nem demasiado lisa (como madeira aplainada e envernizada). Caso a cofragem não seja perfeitamente adequada ao uso desta técnica, então, até cerca de 30% do tempo de trabalho pode ter de ser usado apenas para erigir, ajustar e desmantelar a cofragem. Consequentemente, os seguintes pontos devem ser tidos em conta: Os painéis deverão ser suficientemente rígidos para não dobrarem durante a compactação; Todas as partes devem ser suficientemente leves para poderem ser manipuladas e carregadas por dois trabalhadores; A cofragem deverá ser fácil de ajustar tanto vertical como horizontalmente; Variações na espessura da parede deverão ser controladas com uma tolerância específica ; É preferível que os extremos não necessitem de cofragem especial. Assim, a cofragem deve permitir que comprimentos diferentes de parede sejam executados. •

•

5.4

•

•

•

5.5

53



Trabalhos em taipa



5.7

5.10

5.6

Ferramentas Em tempos idos, a terra era compactada à mão usando maços [rams] com forma cónica, forma de cunha ou base plana (figura 5.7). Quando se usam maços em forma de cone ou de cunha, as diferentes camadas ficam melhor misturadas, e desde que haja suficiente humidade, consegue-se uma melhor ligação. Contudo, desta maneira, consome-se mais tempo do que com maços de base plana. Paredes compactadas com maços de base plana apresentam menos resistência às forças de cisalhamento [shear resistance] e por isso devem ser apenas sujeitas a esforços verticais. A base dos maços não deve ser muito ‘afiada’ para que a cofragem, se feita de madeira, não fique danificada. A base não deverá ter menos de 60 cm nem mais de 200 cm . O peso dos maços deverá ser entre 5 e 9 kg. De preferência deverá usar-se um maço com duas ‘cabeças’, uma delas arredondada e a outra quadrangular. Isto permite que o mesmo maço seja usado com o lado arredondado para a compactação da maior parte dos trabalhos e a ‘cabeça’ quadrangular para compactar os extremos e cantos de forma efectiva. Este tipo de maço tem sido usado até aos dias de hoje no Equador (figura 5.8). Maços eléctricos e pneumáticos já eram usados no segundo quartel do século XX na Alemanha, França e Austrália. O maço eléctrico mostrado na figura 5.9, construído pela firma Alemã Wacker, era usado frequentemente, há já bastante tempo 2

5.9

5.6 ‘O Celeiro Circular’, Bollbrügge, Alemanha (1831) 5.7 Maços usados na compactação manual

2

5.8

5.8 Maço de duas cabeças usado no Equador

para trabalhos de terra batida, e escreveu-se abundantemente acerca dele. Tem uma acção semelhante à de um martelo, com uma elevação de 33 mm e uma frequência de 540 pancadas por minuto. A acção de compactação é muito eficaz, tendo apenas como desvantagem ser difícil de manusear, pois pesa 24 kg. Já não se fabrica. Na Austrália, nos anos 50, era usado um maço pneumático (figura 5.10). Este funciona como um martelo pneumático, tem uma frequência de 160 pancadas por minuto e pesa 11 kg. 5.13

54

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Trabalhos em taipa



5.9 Maço eléctrico (Wacker) 5.10 Maço pneumático, Austrália 5.11 Maços pneumáticos (Atlas-Copco) 5.12 Maço vibratório (Heuser) 5.13 Maço vibratório (Heuser) 5.14 Fendas de contracção numa parede de terra batida, Equador 5.15 Aparando a terra batida imediatamente após a cofragem ter sido desmontada 5.16 A técnica Francesa pisé

Normalmente, as ferramentas usadas na compactação de solos – por exemplo, para a construção de estradas – não são apropriadas para os trabalhos de terra batida, principalmente, porque a sua frequência (ritmo, número de pancadas por minuto) é demasiado elevada e a sua elevação demasiado pequena. As ferramentas que apenas vibram talvez sejam adequadas para solos arenosos, mas não o são para os argilosos. Os maços pneumáticos apresentados na figura 5.11 são extremamente eficazes para trabalhos de terra batida (taipa). O ‘Ram II G’, fabricado pela firma Atlas-Copco é bastante adequado porque uma característica especial impede a cabeça de rodar, permitindo assim que cabeças quadrangulares sejam convenientemente utilizadas. Todos os maços das ilustrações necessitam de uma pressão de 6 bar e uma quantidade de ar [flow rate] de 0.4 a 0.9 m /minuto. Devido aos seus custos elevados, infra-estrutura e energia necessárias para a sua utilização, estas máquinas são apenas usadas em grandes projectos de construção. Um maço vibratório – eléctrico – foi desenvolvido pelo Laboratório de Pesquisa da Construção e fabricado pela firma Heuser (5.12 e 5.13). O motor deste maço tem uma frequência de 1000 a 1200 rotações por minuto. A característica mais importante deste maço vibratório é a sua base com uma forma especial que lhe permite deslocar-se sozinho dentro da cofragem enquanto compacta a terra. Este maço pode compactar terra solta em camadas de 7 cm de altura. 3

5.11

5.16

Devido a isto há maior contracção no estrato superior que no anterior levando ao aparecimento de fendas horizontais na zona da junta (5.14). Isto pode revelar-se perigoso uma vez que através da acção de capilaridade a água pode entrar na junta e lá permanecer, provocando inchação [swelling] e desintegração. Como pode ser visto na mesma figura também podem aparecer fendas verticais em paredes deste tipo. Na técnica Francesa de ‘pisé’ este problema foi resolvido deitando uma camada de argamassa de cal em cima de cada estrato antes de começar um novo. A argamassa de cal vai ‘curando’ ao longo de várias semanas e mantém a plasticidade até a loma ter parado de encolher; por vezes até a junta lateral entre secções é feita com esta argamassa de cal, num plano inclinado (5.16). Um outro método de evitar fendas derivadas da contracção horizontal, é bater/compactar de forma a que a parede seja construída verticalmente. Isto é descrito em grande detalhe mais á frente.

Dando forma às aberturas

5.12

Método de construção

5.14

Em quase todas as técnicas de terra batida os taipais (cofragem) são deslocados para cima à medida que o trabalho vai avançando. Isto significa que a terra é batida em camadas de 50 a 80 cm de altura, formando-se estratos desta espessura à medida que a cofragem é deslocada. Quando um estrato é acabado está mais húmido que o anterior, que já se encontra parcialmente seco. 5.15

55

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A cofragem pode ser desmontada imediatamente após a compactação ter sido feita. Seguidamente, a esta terra batida podem alterar-se as formas, raspando, cortando, escavando ou lixando. Normalmente a cofragem é montada de maneira a formar as aberturas (portas, janelas, etc.) necessárias. Contudo na construção em terra batida uma abertura pode ser feita, com muito menos esforço, usando uma faca ou um arame farpado (como serrote). Esta técnica também permite formar ombreiras e parapeitos, tal como é mostrado na figura 5.15. Deve ser mencionado que nesta fase a terra batida já atingiu resistência suficiente para segurar/aguentar pregos (estes podem ser martelados directamente na parede sem ser necessário fazer um furo guia usando uma broca).

Trabalhos em taipa



Novas técnicas de construir paredes Painéis de terra batida De forma a prevenir fendas horizontais na zona das juntas verticais - que ocorrem com os métodos tradicionais de construção em terra batida - foi desenvolvida uma nova técnica no Laboratório de Pesquisa da Construção a fim de se produzirem painéis - com a altura duma parede (portanto, um andar de altura, entre 2.5 e 2.8 metros) e com largura até 2.4 metros - num processo contínuo de compactação. Esta técnica evita as juntas horizontais e as juntas verticais serão seladas só após a secagem e consequente contracção ter ocorrido. A fim de melhorar a estabilidade lateral, as juntas verticais são concebidas num padrão macho-fêmea. Em painéis destas dimensões não se verificam fendas resultantes da contracção. A diminuição no comprimento dos painéis é visível apenas na zona das juntas. (A junta comporta-se como uma junta de dilatação). De forma a evitar uma cofragem que tivesse a altura de um andar (2,5 a 2,8 m), o LPC criou um tipo de painel deslizante. Na figura 5.19 é apresentado o modelo em aço, enquanto nas figuras 5.17 e 5.18 se apresenta um modelo, concebido mais tarde, em madeira (que provou ser melhor para trabalhar). A distância na base, entre os dois painéis, é mantida apenas por uma barra de aço, a qual deixa apenas um furo de pequenas dimensões após a descofragem. O espaçador do topo está posicionado acima o nível superior da parede e não interfere com o processo de construção. Como se pode ver nas figuras, pode usar-se uma solução simples como um espaçador de madeira fixado no topo dos elementos (barrotes/barras) verticais, formando um jugo (yoke), ou então uma versão mais sofisticada feita de aço, que permita ajustamentos de precisão das distâncias no topo. O primeiro edifício em que se usou esta técnica foi construído na Universidade de Kassel em 1982 (5.21). A terra usada continha cerca de 10% de argila e cerca de 50% de areia. A terra foi compactada usando o vibrador descrito na página 55 e mostrado nas figuras 5.12 e 5.13. O coeficiente de contracção linear destes elementos foi apenas de 0.4%. Após a secagem, as juntas foram preenchidas com uma loma estabilizada com 8% de óleo de linhaça duplamente fervido. O telhado foi construído com um beirado que se projecta 60 cm para fora e o plinto tem 50 cm o que se revelou suficiente para assegurar que a parede não sofresse erosão nem requeresse um

5.17

tratamento especial da superfície (e.g. pintura, aplicação de produtos para protecção). Técnicas altamente mecanizadas

A firma Rammed Earth Works (Trabalhos de Taipa) construiu diversas casas na Califórnia usando uma cofragem especial feita de um contraplacado grosso, apresentado na figura 5.20. A terra era introduzida na cofragem com um dumper (máquina com báscula frontal) e compactada com um batedor pneumático. Desta forma as horas trabalho necessárias podem reduzir-se a 2 h/m . Na Austrália há várias firmas a usar este método altamente mecanizado de construção (5.22 e 5.23). Nas décadas mais recentes foram construídos na Austrália para cima de uma centena de edifícios de terra batida (Oliver, 1985). Na figura 5.24 é apresentada uma igreja em Margaret River concebida por Hodge e Wilson e construída pela firma Ramtec. Como se pode ver na figura 5.25, até as colunas que suportam a estrutura do telhado são feitas de terra batida. Em 1992 foi construído na Austrália o Kooralbyn Valley Resort Hotel (arquitectos: I. Hannaford, F. Raadschelders, D. Oliver), em que as paredes são feitas de terra batida sem qualquer revestimento (5.27 e 5.28). 3

5.17 a 5.19 Cofragem deslizante para painéis de terra batida (LPC) 5.20 Cofragem (Rammed Earth Works, USA) 5.21 Edifício experimental, Universidade de Kassel, Alemanha, 1982 5.22 e 5.23 Trabalhos em terra batida bastante mecanizados (Terrastone)

5.18

56

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Trabalhos em taipa



Estruturas (de madeira ou outro material) preenchidas com terra batida

No Centro de Pesquisas e Desenvolvimento, (CEPED) em Salvador, Brasil, foi desenvolvida uma técnica simples para a construção de painéis finos com preenchimento de terra batida [thin rammed earth infill panels]. Esta técnica foi usada em vários projectos de baixo custo no Brasil. Os pilares e os ‘colares’ [ring beams] usados foram na maioria dos casos feitos de elementos de betão armado préesforçado. Os painéis da cofragem foram fixados aos pilares. Assim a grossura das paredes ficou a mesma da dos pilares (5.26). Neste caso a loma foi estabilizada com cimento na proporção de 6 a 8%. Construção de paredes com cofragem permanente (que fica no local) Tal como no caso das construções de taipa o custo da cofragem é bastante elevado. Em alguns casos é preferível construir-se uma parede fina de alvenaria ou usar placas de isolamento térmico à base de produtos derivados de madeira - que tenham elevada

5.20

Rigidez - como cofragem permanente, de forma que não seja necessária nenhuma cofragem ou seja apenas necessária de um dos lados. É também vantajoso que a cofragem (neste caso permanente) contribua para aumentar o isolamento térmico. A rigidez desta cofragem tem de ser suficiente para aguentar os impactos laterais (e pressão) resultantes da compactação. A figura 5.29 apresenta secções horizontais de uma parede exterior. Nos dois primeiros casos pode ver-se que a folha interior foi construída com adobes ou bloco de solo, e que a folha exterior (parte de fora), foi feita com uma loma leve mineral em que foi aplicado um reboco. Neste caso só foi necessária cofragem para a face exterior da parede. No segundo caso (figura central), devido ao método de construção – com tijolos atravessados penetrando a folha exterior – consegue-se uma maior rigidez/resistência. Na secção apresentada à direita, a cofragem permanente está do lado exterior e é feita de blocos de solo aligeirados e estabilizados. A figura 5.30 mostra secções verticais de paredes que tem cofragem permanente em ambos os lados. A folha interior pode ser feita de adobes ou blocos de solo, ou elementos de loma de grandes dimensões, ou placas de contraplacado resistente, ou placas de Pladur (gesso cartonado) reforçadas com fibras, ou placas de aparas de madeira prensada e coladas com cimento ou com Magnesite (carbonato de magnésio) . A protecção da superfície (exterior) da parede contra os elementos pode ser feita através de um reboco, alvenaria ou painéis de madeira com caixa de ar.

5.21

5.19

5.22

57

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5.23

Trabalhos em taipa



5.20

5.24 e 5.25 Igreja em Margaret River, Austrália 5.26 Estrutura armada com preenchimento em terra batida (CEPED, Brasil) 5.27 e 5.28 Hotel, Kooralbyn, Austrália 5.29 Secções horizontais de paredes de terra batida aligeirada (loma leve) com duas folhas, uma delas em blocos de terra actuando com cofragem permanente 5.30 Secções verticais de paredes em terra batida com cofragem permanente em ambos os lados 5.19

Reboco

Reboco

Reboco

Loma leve

Loma leve

Blocos de loma leve

Blocos de solo

Blocos de solo

Terra batida Reboco

5.23

58

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Trabalhos em taipa



Cúpulas de terra batida 5.28

Provavelmente, a primeira cúpula em terra batida foi construída pelo Laboratório de Pesquisa da Construção em Kassel, na Alemanha, em 1983, usando uma técnica especial desenvolvida naquela instituição. Esta técnica consiste numa cofragem deslizante que roda e na qual a terra é compactada (5.31, 5.32, 5.33). A espessura da cúpula é de 18 cm na base e de 12 cm no topo. As paredes, que formam um hexágono no interior, também foram feitas de terra batida. Para que as forças exercidas pela cúpula fossem transmitidas às fundações foram integrados contrafortes nas paredes. A forma do topo dos contrafortes, assim como as janelas, foi feita com uma faca de cozinha logo a seguir à cofragem ter sido desmontada.

5.26

Tijolos

Reboco

Loma leve

Blocos de solo Isolamento térmico

Isolamento térmico

Loma leve

A cofragem das paredes foi especialmente desenhada de acordo com os planos da cúpula, como se pode ver pela figura 5.31. A terra foi compactada com recurso a um vibrador, descrito na página 55 deste capítulo (ver 5.12), e também manualmente. A cofragem da cúpula foi concebida não apenas para poder ser elevada estrato a estrato (camada a camada de terra batida); tinha também uma guia que ajustava automaticamente o raio e a inclinação necessários a posicionar a cofragem correctamente. (5.33).

Secagem Raramente é possível dizer quando é que uma parede de loma está seca, mas o processo de secagem é em qualquer caso mais rápido que o das paredes de alvenaria ou de betão (ver capítulo 2, p. 28). Com tempo seco e quente e vento suficiente [air movement], o processo de contracção acaba ao fim de poucos dias. Depois de três semanas, as paredes estão completamente secas ao toque, embora o teor de água seja ainda ligeiramente superior ao seu teor de equilíbrio de humidade [equilibrium moisture content].

Reboco de lama

Blocos de solo

Reboco

Painéis de madeira

Isolamento térmico

Folha de protecção

Loma leve

Isolamento térmico Loma leve

Placa de loma leve

Pladur

Reboco de lama

59

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5.30

Trabalhos em taipa



Quantificação da mão-de-obra As horas de trabalho necessárias para construir, de forma tradicional, paredes de terra batida manualmente, incluindo preparação, transporte e construção, é de 20 a 30 h/m . Aperfeiçoando o sistema de cofragem e usando o vibrador eléctrico descrito na página 55 deste capítulo (ver 5.12), são necessárias apenas 10 h/m . Com as técnicas altamente mecanizadas descritas anteriormente (ver p. 56), nas quais o transporte e o carregamento (enchimento, despejar a terra na cofragem) é realizado por um dumper e a compactação feita com maços pneumáticos pesados, as horas de trabalho necessárias podem ser reduzidas a apenas 2 h/ m , o que é somente 10% do tempo usado nas técnicas tradicionais e significativamente menos que o necessário para trabalhos de alvenaria. 3

3

3

5.17

Isolamento térmico

5.32

As paredes sólidas de terra batida em que foi usado solo normal – não alterado – não providenciam o isolamento térmico necessário em países com clima frio. O valor de U duma parede de 30 cm de espessura de terra batida é de cerca de 1.9 a 2.0 W/m K. Para se alcançarem valores de U de 0.5 W/m K, necessários em muitos países Europeus, seria necessária uma espessura de 1.6 a 1.8 m. Por isso, em climas frios ou se constrói uma parede grossa de loma leve, ou se acrescenta um isolamento térmico convencional. Alguns métodos com potencial para construir paredes de loma com propriedades de isolamento térmico melhorado são descritos no capítulo 14, p. 108. 2

2

5.31

5.31 Estrutura de ensaio em terra batida, Universidade de Kassel 5.32 e 5.33 Construindo a abobada em terra batida com a ajuda de uma cofragem rotativa

Tratamento das superfícies Uma parede de terra batida requer menos trabalho e material para tratamento da superfície quando comparada com paredes feitas com outras técnicas de construção (adobes, por ex.). Em regra, não é necessário nem aconselhável rebocar uma parede de terra batida. Se a superfície for ‘esponjada’ com uma talocha de feltro humedecida, imediatamente após se desmontar a cofragem, então consegue obter-se facilmente uma superfície suave e lisa que pode ser pintada ou revestida com papel (no caso de paredes interiores).

5.33

Se as superfícies exteriores assim tratadas, forem abrigadas da chuva por beirados longos, e dos salpicos por um plinto, então, uma demão de pintura é suficiente para as proteger dos elementos. Deve tomar-se cuidado para que a pintura não estale nem descasque.

60

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Trabalhos em taipa



A figura 6.1 apresenta tijolos crus de diferentes formatos e medidas, produzidos industrialmente por um processo de extrusão, comum no mercado Alemão. As aplicações específicas destes diferentes tipos de tijolos em paredes, pavimentos, arcos e abóbadas estão descritas no capítulo 14.

História

6.2

6.1

6.1 Tijolos crus produzidos industrialmente, Alemanha 6.2 Centro histórico da cidade de Shibam, Iémen

Aos blocos de terra, quando são produzidos manualmente, enchendo moldes, dá-se o nome de adobes, tijolos de lama ou tijolos secos ao sol. Quando a terra amolecida (com água, ficando num estado semi-plástico) é comprimida numa prensa manual ou mecânica, os tijolos formados designam-se por blocos de solo [e também BTC ‘blocos de terra comprimida’]. Aos tijolos produzidos, numa fábrica, por extrusão, e antes de serem cozidos chama-se tijolos verdes ou tijolos crus. Estes três tipos de blocos têm normalmente as mesmas dimensões dos tijolos cozidos. Blocos de maiores dimensões quando compactados num molde – com a mesma técnica da terra batida – designam-se por blocos de terra batida. Alguns países têm medidas estandardizadas para estes blocos/tijolos. Por exemplo os dois tamanhos mais vulgarmente usados na Alemanha são: NF (formato normal) = 71 x 115 x 240 mm 2DF (formato grossura dupla) = 113 x 115 x 240 mm.

61

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A construção com blocos à base de terra está espalhada por todos os países com clima quente e seco, subtropical e temperado. Edifícios construídos com blocos de terra datando de 8000 a 6000 AC têm sido descobertos no Turquestão (Pumpelly, 1908), e outros de cerca de 4000 AC na Assíria. No Alto Egipto sobreviveram, visíveis até aos dias de hoje, estruturas monumentais, com cerca de 3200 anos, tais como a gigantesca fortificação de Medinet Habu – construída com blocos de terra – e as abóbadas dos armazéns na área do templo de Ramsés II, perto de Gourna (1.1). A técnica de construir abóbadas e cúpulas com blocos de terra sem usar nenhum suporte durante a construção [centring or shuttering] era conhecida por muitas culturas (ver capítulo 14, p. 117). Durante séculos, os índios Pueblo em Taos, Novo México (USA), construíram as suas casas usando a terra local, a água de nascentes próximas e a palha dos campos (6.3). O centro histórico da cidade de Shibam, Iémen, que cobre aproximadamente 20 mil metros quadrados, acessível apenas a partir um único portão, foi construída inteiramente com adobes. Muitas das casas assemelham-se a arranha-céus, são do século XV (6.2).

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Na Escandinávia e em Inglaterra, nos séculos XVII e XVIII, era normal construir-se com blocos cortados directamente do solo [sod] (torrão de terra com relva em que a rede de raízes dá resistência ao bloco). Estas casas eram construídas com blocos cortados directamente da camada superior do solo juntamente com a erva. Os blocos em posição invertida (com a relva para baixo) eram usados como tijolos para fazer paredes, sem qualquer tipo de argamassa. Emigrantes Europeus levaram esta técnica para os Estados Unidos, onde foram construídas numerosas casas deste tipo nos séculos XVIII e XIX (6.4). Alguns colonos também copiaram a mesma ideia de algumas tribos índias Norte Americanas, tais como os Omaha e Pawnee, os quais usaram o memo método para cobrirem as suas cabanas redondas com este material (Houben, Guillaud, 1984). No Novo México, blocos de solo rico em silte, cortados directamente do leito dos rios, contendo um emaranhado de raízes que funcionam como reforço, foram usados para construir paredes. Estes blocos são designados por ‘terronis’ ou ‘terrones’ e foram também usados no México e na América Central. É interessante notar que os regulamentos de construção no Novo México ainda permitem que se construa com ‘terronis’. No século VI AC, na Alemanha, já se faziam trabalhos com blocos de terra; blocos de adobe com 40 por 40 cm e com 6 a 8 cm de altura foram usados no forte de Heuneburg perto do Lago Constança (Dehn, 1957). Cerca de 140.000 blocos e 400 m de argamassa foram utilizados para construir as paredes do forte que têm 3 metros de altura. (Güntzel, 1986, p. 23). Em 1764 foi publicada uma ‘circular oficial’ introduzindo o uso destes blocos (Güntzel, 1986, p. 23). David Gillis publicou manuais sobre construção com adobes em 1787 e em 1790.

6.3

6.6

A produção/fabrico de blocos de terra Os adobes podem ser feitos enchendo-se moldes com uma mistura pastosa de loma ou então, atirando pedaços de terra humedecida para dentro deles (com força, para que se adapte ao molde). Podem ser usados diversos tipos de moldes; alguns deles são apresentados na figura 6.5. Usualmente estes moldes são feitos de madeira. A técnica de ‘atirar’ é frequentemente usada nos países em vias de desenvolvimento (6.7, 6.8 e 6.9). Aqui, uma loma arenosa é misturada com água, e usualmente adiciona-se palha cortada. A pasta formada é então atirada para moldes de madeira. Com quanto mais força a loma for atirada, melhor é a compactação e a resistência depois de seca. A superfície é alisada à mão, com um pedaço de madeira, com uma colher de pedreiro ou com um arame (6.6). Um trabalhador pode produzir 300 blocos por dia (incluindo preparação da mistura, transporte e arrumação).

3

6.5

6.3 Casas típicas em terra e dos Índios Pueblo em Taos, Novo México, USA 6.4 Casa construída com fatias de solo (sod), USA 6.5 Moldes para adobes 6.6 Retirando o excesso de loma com um arame

6.5

62

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Desde então têm sido inventadas muitas prensas operadas manualmente. A nível mundial, a prensa de blocos mais conhecida é a CINVA Ram, criada na Colômbia pelo engenheiro Chileno Ramirez (6.12). A figura 6.13 apresenta a CETA Ram em funcionamento. É semelhante à CINVA Ram e foi desenvolvida no Paraguai. Esta máquina permite a produção de três blocos em simultâneo. Este tipo de prensas manuais produzem pressões de 5 a 25 kg/ cm e requerem de três a cinco pessoas para funcionar em pleno (dar o máximo rendimento). Apesar desta produção ser mecanizada, a produção por pessoa e por dia, é de apenas 150 a 200 blocos por dia, consideravelmente menos que a dos métodos primitivos em que se atira a loma para os moldes.

6.7 a 6.9 Fazendo adobes no Equador 6.10 Fazendo adobes numa mesa de trabalho

2

6.11 Molde metálico com pegas 6.12 Prensa CINVA, Colômbia [CINVA Ram]

6.10

6.7

6.11

6.12

Na Índia, uma só pessoa pode produzir até 500 adobes por dia, usando um molde duplo concebido para fazer um tijolo mais pequeno. Para facilitar o trabalho os tijolos podem ser moldados em cima de uma mesa, como era tradicionalmente feito na Alemanha (6.10). Outro método para facilitar o trabalho é um molde com pegas de 80 cm de comprimento, o que permite aos trabalhadores fabricar os tijolos sem se curvarem (6.11). Já no século XVIII eram conhecidas na Europa técnicas para produzir blocos de solo comprimidos. Em 1789, o arquitecto Francês Cointreaux criou uma prensa de blocos operada manualmente. 63

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6.8

6.9

Contudo, a vantagem destas prensas mecânicas é a de que pode usar-se loma com um baixo teor de água. Isto torna possível empilhar os blocos logo após terem sido prensados.

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A desvantagem deste método é de que os blocos são em regra estabilizados com 4 a 8% de cimento para lhes conferir resistência suficiente. Isto é necessário por causa da ausência de uma suficiente quantidade de água ou de um impacto dinâmico (como na terra batida) capaz de activar de forma significativa as forças de ligação dos minerais da argila. Sem se recorrer ao cimento os blocos prensados tem uma resistência à compressão - em seco – inferior à dos adobes feitos à mão (ver p. 44). Uma outra desvantagem da utilização destas prensas é a de que a mistura tem de ser mantida com um teor de água constante e igual composição. Se a composição variar então tanto o volume de material a colocar na prensa como a pressão exercida serão diferentes.

6.14

De outro modo o investimento em capital e os custos de manutenção & reparação, rapidamente ultrapassam qualquer vantagem económica. Em países onde os salários são baixos, é normalmente mais económico fazer os adobes à mão, enquanto nos países industrializados será mais económica a produção de ‘tijolos verdes’ em fábricas de tijolo. Nos países industrializados, a produção de tijolos com prensas completamente automatizadas só seria mais económica se os custos de transporte fossem elevados. (Para mais informação acerca de prensas de blocos de solo ver Mukerji, 1986; Smith e Webb, 1987; Mukerji, 1988; e CRATerre, 1991).

6.13

Em 1946, nos Estados Unidos, Hans Stumpf patenteou uma máquina de fabricar blocos que parece, comparativamente, mais eficiente (6.16 e 6.17). Neste método, a loma é preparada com uma consistência pastosa numa ‘misturadora forçada’ e depois despejada num grande funil que se desloca sobre uma grelha de moldes. Os moldes são preenchidos e o topo dos blocos é alisado mecanicamente. Esta grelha é então levantada por um dispositivo mecânico deixando os blocos, separados, a secar no chão. Após um primeiro período de secagem, os blocos podem ser virados para que sequem por igual. Nas fábricas de tijolo mecanizadas, o solo é triturado, misturado e empurrado por rolos para um mecanismo de extrusão, onde é novamente misturado e extrudido através um bocal operado a vácuo de onde saem longos perfis que são então cortados por um arame. A secagem é efectuada em fornos que consomem energia paga a preços comerciais. Uma vez que este processo é computorizado, em fábricas industriais, pode revelar-se complicado encomendar tijolos verdes, e o preço pode por vezes ser mais elevado que o dos tijolos cozidos normais.

6.15

Isto conduz a variações na altura e na resistência dos blocos. Prensas de blocos c ompletamente automatizadas como as apresentadas nas figuras 6.14 e 6.15 podem produzir de 1500 a 4000 blocos por dia. Todavia, são necessários investimentos vultuosos e podem ser difíceis de manter, sobretudo em países em vias de desenvolvimento. Para assegurar uma loma de consistência regular, estas máquinas requerem, com frequência, que se tenham trituradoras e misturadoras. As prensas completamente automatizadas, só são económicas no caso de terem uma vida longa, serem utilizadas com frequência, e, de a matéria-prima ser abundante, de consistência regular e disponível localmente. 64

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6.13 Prensa CETA, Equador [CETA Ram] 6.14 Prensa de blocos automática CLU 3000, Suiça 6.15 Prensa de blocos automática (Pacific Adobe, USA) 6.16 e 6.17 Técnica de produção de adobes desenvolvida por Hans Stumpf, USA 6.18 Tijolos crus, na fábrica, secando ao ar, Gilsberg, Alemanha 6.19 Fissuras de contracção aparecidas em tijolos crus após terem sido ensopados pela chuva e terem secado 6.20 Serrando tijolos crus

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Assentando blocos de terra

6.18

Por outro lado, com um processo de produção mais simples e secagem ao ar, foi possível, pelo menos num caso, na Alemanha, obter tijolos verdes 40% mais baratos que o preço de tijolos cozidos normais.

Composição do material

É importante manter os blocos de terra abrigados da chuva no local de construção. Em regra, nos países industrializados, os tijolos verdes encomendados em fábricas vêm completamente envolvidos em plástico. Os blocos de terra são assentes com argamassa de loma, com argamassa de cal hidráulica ou com argamassa de cal fortemente hidráulica. Enquanto que pequenas quantidades de cimento poderão ser adicionadas a estas argamassas, argamassa apenas contendo cimento é desaconselhada pois é demasiado rígida e quebradiça. Para evitar fendas resultantes da contracção, no interior da argamassa, durante o período de secagem, a argamassa deve ter um teor suficientemente elevado de areão. O teor de argila pode variar de 4 a 10%. O aparecimento de fendas de contracção também pode ser evitado se for aplicado em camadas mais finas do que o normal (NT:> 1 cm). É um prazer trabalhar com argamassa de loma pois esta não é abrasiva para a pele. A argamassa de cal ataca a pele e pode mesmo causar alergias.

6.16

6.17

A loma que é usada nas fábricas de tijolo requer um maior teor de argila para que possa ter resistência suficiente após o cozimento. O gráfico 6.21 apresenta a granulometria deste tipo de loma, com um teor de argila de 24%, 50% de silte, 23% de areia e 3% de cascalho. Quando se usa uma loma com esta composição para fabricar blocos de terra há problemas de intumescimento e de contracção quando a loma tem maior teor de humidade e depois de secar, respectivamente. A figura 6.19 mostra fissuras que apareceram quando este tipo de tijolos verdes foi usado num projecto em que uma chuvada súbita encharcou a parede durante a fase de construção. A granulometria de uma loma arenosa magra apropriada para blocos de terra é apresentada no gráfico 6.22. Contém 14% de argila, 22% de silte, 62% de areia e 2% de cascalho e não apresenta fendas de contracção, após a secagem. Por via de regra pode afirmar-se que os blocos de terra devem conter um teor suficientemente elevado de areão para lhes conferir uma porosidade elevada (e por consequência elevada resistência à geada), e uma elevada resistência à compressão com um mínimo de contracção. Mas ao mesmo tempo, deve haver um teor de argila suficientemente elevado para criar forças de ligação que permitam ao bloco ser manuseado. 65

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6.19

6.20

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6.21


6.21 Curva granulométrica de uma loma usada numa fábrica de tijolos 6.22 Curva granulométrica optimizada para o fabrico de adobes


6.23 Parede de blocos de terra expostos com um acabamento de aguada de cal e loma, Bendigo, Austrália


6.24 Prateleiras numa parede de blocos de terra 6.25 Tijolos de loma leve produzidos industrialmente


6.22

Se os tijolos forem mergulhados em água por um curto período de tempo para tornar as faces macias e moldáveis, torna-se possível construir paredes com blocos de terra sem usar argamassa. Estes tijolos ensopados podem ser simplesmente empilhados - como no trabalho normal de alvenaria – para que fiquem colados. Contudo, este tipo de trabalho requer bastante atenção e uma mão-de-obra habilidosa, pois é difícil controlar as justas horizontais e a regularidade uma vez que não se dispõe da tolerância oferecida pela espessura da argamassa. Os blocos de terra podem ser cortados com muito mais facilidade que os tijolos cozidos, usando, por exemplo, uma serra normal, como se pode ver na figura 6.20. Se forem necessárias partes de blocos (por ex. metades) estas podem ser serradas – fora a fora – ou pode fazer-se um corte de cerca de 2 cm e usar-se um martelo para com uma pancada separar as partes. Em lugar de se serrar, também se pode abrir um sulco com uma colher de pedreiro ou uma faca e depois usar o martelo.

Tratamento das superfícies Quando suficientemente humedecidos com uma talocha de feltro – ou outra ferramenta similar – a alvenaria de blocos de terra expostos e com juntas ou superfícies irregulares, pode ser facilmente alisada. O revestimento (reboco, estuque) não é aconselhável uma vez que interfere com a capacidade das paredes de loma de manter em equilíbrio a humidade relativa dos ambientes internos (ver capítulo 1, p. 16). Contudo, à alvenaria de blocos de terra expostos pode dar-se uma pintura – quando o aspecto estético não é aceitável – com calda de loma estabilizada por: cal, cal-caseína, etc. (6.23). Esta pintura também influencia a estabilidade da superfície da parede (para mais detalhes acerca do tratamento de superfícies, ver capítulo 12, p. 98).

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Blocos de loma leve Os chamados blocos de loma leve têm uma densidade inferior a 1200 kg/m e são constituídos por solo rico em argila, agregados leves como a palha, serradura, fibras de celulose, cortiça, perlite, pedra-pomes e argila expandida (Leca). Devido às suas boas propriedades de isolamento térmico são utilizados e climas temperados e temperados frios. A figura 6.25 apresenta alguns destes tijolos que são produzidos industrialmente na Alemanha. 3

6.23

6.25

Fixando objectos às paredes (buchas, pregos, etc.) Os pregos são introduzidos mais facilmente numa parede de blocos de terra que numa de tijolos cozidos. Quanto mais poroso e húmido estiver o material, mais facilmente se prega um prego. Os tijolos verdes tendem a partir-se mais facilmente que os blocos de terra ou adobes. Quando se pretende usar pregos muito grossos é aconselhável fazer um furo primeiro, com uma broca. No caso de prateleiras pesadas ou armários (de cozinha, por ex.) estes podem ser facilmente seguros usando parafusos ou buchas. Os furos para as buchas devem contudo ser suficientemente grossos para evitar que os blocos estalem. Na figura 6.24 podem ver-se prateleiras pesadas que foram fixas a uma parede de tijolos verdes com parafusos e buchas.

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6.24

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Tijolos verdes com propriedades acústicas especiais A fim de optimizar o comportamento acústico de salas com tectos em cúpula, o autor criou tijolos feitos com uma loma especial e com os cantos arredondados (6.27). Os cantos redondos e o efeito de misulagem (em escadinha) dos tijolos garantem uma boa distribuição do som, enquanto a absorção do som é realizada pelas juntas em cunha e pelos furos nos tijolos. A figura 6.28 apresenta uma parede de 6 metros de altura de tijolos não cozidos, criada para melhorar o comportamento acústico do salão.

6.28

6.26

6.27

6.26 Detalhe de uma cúpula construída com tijolos de loma 6.27 Tijolo de loma especial para melhorar o comportamento acústico 6.28 Parede construída com tijolos de loma

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7.1

7.1 Fazendo blocos de loma leve com palha 7.2 Parede exterior construída com grandes blocos de loma leve de palha

No caso de paredes de taipa monolíticas, ou mesmo no caso de alvenaria de tijolos (e.g. adobes), há muitas horas de trabalho envolvidas e, o tempo de secagem podem atrasar os trabalhos de construção devido à água contida no material. Por essa razão, têm sido desenvolvidas várias ideias que envolvem a préfabricação de elementos de maiores dimensões.

Apesar de cada bloco pesar 26 kg, estes blocos são produzidos debaixo de telha e perto das paredes a serem construídas e, quase que podem ser apenas virados para a suas posições finais (ver 7.1 e 7.2). Usando tais blocos, uma parede de 50 cm de espessura tem um valor de U de 0.3 W/m 2 K. Dufter guiou diversos projectos ‘faça você mesmo’ em que estes blocos foram utilizados. Num caso, a família proprietária/construtora, fabricou, 1500 destes blocos, em cinco semanas, o suficiente para construir a casa. Blocos de loma leve mineral, medindo 15 x 15 x 30 cm, os quais consistem em loma e argila expandida (Leca), têm sido produzidos na Hungria utilizando formas (do tipo usado para fabricar blocos de cimento) (7.3). Estes blocos foram usados para providenciar isolamento térmico adicional a paredes de terra batida, numa casa em Tata, Hungria (7.4). Na figura 7.5 são apresentadas diferentes secções de paredes feitas com blocos de maiores dimensões criados pelo autor deste livro.

Blocos grandes Desde que sejam suficientemente leves para serem levantados com uma mão, ou no máximo as duas, blocos grandes podem ser assentes mais rapidamente. Agregados leves e cavidades (espaços ocos), podem ser soluções para reduzir o peso. Para facilitar o manuseamento, devem ser incorporados, na forma destes blocos, pontos próprios para os agarrar. Os blocos leves de palha, 50 x 60 x 30 cm, utilizados em vários projectos pelo arquitecto Alemão Sylvester Dufter, são mais eficientes para fazer paredes. 69

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7.1

Blocos de grandes dimensões



Abobadilhas (elementos para o chão)

7.6

Elementos de loma que funcionem como preenchimento entre vigas (abobadilhas) providenciam, também, isolamento térmico e acústico. Na Hungria, em 1987, o autor deste livro desenvolveu uma abobadilha com propriedades estruturais, feita com loma leve estabilizada com cimento. A figura 7.11 mostra um desses elementos perto do molde usado. A figura 7.12 mostra diferentes concepções de abobadilhas com capacidades estruturais [load bearing].

Estes blocos podem ser usados tanto em paredes interiores como para aumentar o isolamento térmico de paredes pelo lado exterior. As cavidades dos blocos reduzem o peso e aumentam a capacidade de isolamento térmico, providenciando simultaneamente, sítios para os agarrar, tornando o manuseamento mais fácil. A figura 7.6 mostra blocos semelhantes que poderão ser utilizados para construir abóbadas.

Painéis pré-fabricados para paredes

7.7

Componentes pré-fabricados, com 6 a 12 cm de espessura e medindo entre 30 x 60 cm e 62.5 x 100 cm, têm sido usados para construir elementos não estruturais. Estes componentes devem ser feitos com loma leve com uma densidade de 800 a 1000 kg/m 3. Painéis com uma densidade inferior a 800 kg/m 3 deverão ter as arestas reforçadas com madeira para resistirem ao manuseamento. Um tipo de painel extremamente leve, com uma densidade de 550 kg/m3 foi desenvolvido pela firma Alemã Breidenbach; este painel é feito com um entrançado de juncos [reed mats] rebocado com loma e coberto com tecido de juta. A figura 7.7 apresenta uma parede construída com blocos ‘Karphosit’, os quais são constituídos por argila em pó e palha cortada, tendo uma densidade de 850 kg/m 3. Estes blocos medem 62,5 x 25 x 10 cm. A firma Alemã HDB Weissinger produz painéis com 1 metro de largura e até 3 metros de altura, constituídos por uma estrutura de madeira preenchida por loma leve (7. 8 and 7. 9).

7.5

7.3 Fazendo blocos de loma leve mineral, Tata, Hungria 7.4 Usando blocos de loma leve mineral como isolamento térmico adicional a uma parede de terra batida, Tata, Hungria

7.4

7.5 Blocos de loma leve usados na construção de paredes 7.6 Blocos de loma leve usados na construção de arcos 7.7 Parede interior construída com painéis de loma leve

7.3

70

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Mosaicos Mosaicos pré-fabricados, feitos com terra estabilizada podem ser usados para o chão. Uma das vantagens é a de que estando já completamente secos, a contracção ocorre apenas nas juntas. Miller, Grigutsch e Schulze (1947, p. 5) recomendam o uso de Fe 3O4 , sangue de boi [oxblood] e alcatrão para estabilizar estes mosaicos e tornar as suas superfícies mais resistentes. Testes efectuados no Laboratório de Pesquisa da Construção (LPC) demonstraram que pode ser conseguido um elevado nível de endurecimento das superfícies destes mosaicos, pela adição de 6% de óleo de linhaça duplamente fervido, em conjunção com uma compactação das mesmas e usando cera para chão como polimento. Outros métodos para aumentar a resistência das superfícies são descritos no capítulo 14, p. 112.

Placas para o chão extrudidas A figura 7.13 apresenta placas de loma verde (não cozida) com um elevado teor de argila. Estas placas são extrudidas com 3 a 10 cm de espessura, 50 cm de largura e comprimentos até 100 cm, ou mais. 7.9

7.8

7.8 e 7.9 Elementos estruturais preenchidos com loma leve

7.13

7.11

7.10 Blocos de loma para preenchimento de espaços em sobrados 7.11 Elementos de loma leve estabilizada com cimento - com capacidades estruturais (loadbearing), Hungria 7.12 Abobadilhas com capacidade estrutural (load-bearing) 7.13 Placas de loma extrudida, Alemanha

7.10

7.12

71

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8 Construir com loma no estado plástico

As secções seguintes, explicam como evitar ou reduzir, essas fendas de contracção, através do uso de elementos curvos, ou, forçando o aparecimento de fendas menores em pontos prédeterminados. A teoria, que envolve a minimização das fendas de contracção, através da alteração da composição da loma, é explicada no capítulo 4, p. 39.

Técnicas tradicionais de trabalhar com a loma húmida

8.2

8.1

8.1 Construindo um banco com loma no estado plástico 8.2 Fendas de contracção no mesmo banco após secagem 8.3 e 8.4 Construindo paredes com bolas de terra no estado plástico, nordeste do Gana (segundo Schrecenbach, sem data) 8.5 Tribunal de Nanansi, norte do Gana

Contrariamente a outros materiais de construção, a loma húmida, pode ser moldada em qualquer forma que se deseje. Isto pode ser visto como um desafio criativo aos arquitectos e construtores. A construção manual de paredes, a partir de pedaços de loma húmida ou de uma pasta espessa de loma, pode encontrar-se por toda a África e Ásia sendo também conhecida na Europa e na América. Uma vez, que não são necessárias ferramentas para trabalhar a terra, esta é a mais simples e primitiva das técnicas. A mistura depois de preparada é usada directamente – sem processos ou elementos intermédios. A desvantagem, é, a de que, até uma loma magra com 10 a 15% de argila, apresenta um coeficiente de contracção linear, de 3 a 6% após secar. Quanto mais elevado o teor de argila e, mais água empregue na preparação, maior a contracção. Uma pasta espessa de loma, com elevado teor de argila, pode ter um coeficiente de contracção acima dos 10%. A figura 8.1 e 8.2, apresentam, um banco construído com elementos de loma húmida, onde a contracção não foi tomada em conta (NT: observar as enormes fendas). 72

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Enquanto na alvenaria de blocos de terra os elementos já secos, são assentes com o recurso a argamassa para fazer as juntas, no trabalho com loma húmida não é utilizada qualquer argamassa. Aqui, a ligação entre os sucessivos pedaços de loma é efectuada atirando com os pedaços, compactando-os, batendo e exercendo pressão. No sul da Índia ainda se usa uma técnica muito simples de trabalhar a loma húmida: com uma enxada mistura-se a terra com água, até se atingir uma consistência pastosa; o material é então carregado à cabeça de trabalhadores em contentores de metal e despejado na parede em construção. Este material é seguidamente espalhado em camadas de 2 a 4 cm de espessura. Como a pasta seca rapidamente ao sol, a parede pode ser construída sem interrupção, camada a camada. No nordeste do Gana, é usada uma outra técnica. Aqui, moldam-se bolas de terra húmida, que são usadas para construir paredes circulares, simplesmente empilhando-as umas em cima das outras e pressionando (8.3 e 8.4). Após as paredes estarem secas, são rebocadas de ambos os lados, e então alisadas e polidas com pedras achatadas, em movimentos circulares (como quem esfrega). A figura 8.5 apresenta construções em que foram utilizadas técnicas primitivas semelhantes.

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8.5

8.6 Construção tradicional com loma no estado plástico, nordeste do Gana (segundo Schrecenbach, sem data) 8.7 Habitação típica, nordeste do Gana (segundo Schrecenbach, sem data)

No noroeste do Gana, têm sido construídas paredes de 40 cm de espessura, com massas de loma húmida, usando uma outra técnica tradicional. Aqui, as paredes são construídas c onstruídas em camadas sucessivas, onde cada nova camada se sobrepõe ligeiramente à anterior (8.6). As divisões destas casas são, mais ou menos rectangulares e, têm cantos arredondados (8.7).No norte do Iémen, têm sido construídos edifícios com vários andares, utilizando uma técnica de loma húmida chamada zabur’ (8.8, 8.9 e 8.10).

Aqui, massas de loma, amassada com palha, moldadas à mão são atiradas com força e precisão de tal maneira que ficam compactadas e aderem à base (da parede) formando uma massa homogénea. Com frequência, a superfície é batida e compactada com uma espécie de trolhas de madeira. Uma técnica de construção, usando massas de loma, chamada cob , começou a divulgar-se pelo sudoeste de Inglaterra no século XV e, foi usada até, pelo menos, ao século XIX, principrinc ipalmente no Devon. Hill descreve esta técnica da seguinte forma: um homem, com uma forquilha de três pontas, fica de pé na base da parede, enquanto um segundo homem amassa bolas de loma do tamanho de dois d ois punhos. Então, o segundo homem, atira estas bolas para o primeiro, que as apanha com a forquilha e, andando para trás, at ira-as para a base da parede. Quando é necessário, este homem, vai compactando a parede com os pés. Desta maneira, constroem-se, camadas com 50 a 60 cm de altura. Para se conseguir co nseguir um acabamento regular, estas paredes eram aparadas com uma ferramenta própria. A espessura destas paredes é, geralmente, de 45 a 60 cm (McCann, 1983). A figura 8.12 mostra uma casa, ainda habitada, em Cockington (Devon, Inglaterra), construída com esta técnica em 1410.

8.7 ENTRADA QUARTO

QUARTO

CELEIRO espaço aberto

8.6

AREA DE MOAGEM

COZINHA

QUARTO

DESPENSA

QUARTO

PÁTIO COBERTO

QUARTO

WC abr.

COZINHA

aberto

QUARTO

CELEIRO

SUPORTES DO TELHADO EM MADEIRA POTES E CESTOS PARA ARMAZENAR ALIMENTOS (FRUTOS SECOS, ETC) ESCADA PARA O TELHADO (TRONCO DE ARVORE COM ENTALHES)

espaço aberto

QUARTO

QUARTO

abr.

WC

AREA DE COZINHAR

QUARTO NORTE

COZINHA

8.3 CELEIROS

PLANTA PARCIAL E ALÇADO DE CASA DO POVO LOBI (ATELIER NAORI, DEPT. ARQUITECTURA, UST, 1974)

8.4

73

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8.9

8.8

Uma técnica similar, chamada ‘Wellerbau’, é conhecida na Alemanha desde tempos medievais, particularmente conhecida na Turíngia e na Saxónia. Aqui, a loma de palha não é moldada em bolas, como na técnica do cob , nem compactada pelo processo de ser atirada, como na técnica do zabur . É antes empilhada com uma forquilha e seguidamente compactada com os pés ou com um maço (8.11). As paredes são construídas em camadas de 80 a 90 cm. Após um curto período de secagem, a superfície destas paredes é alisada com uma pá em forma de cunha.

São assentes de três a cinco fiadas f iadas por dia. Após a parede secar, é aplicado, em várias camadas, um reboco à base de cal. A primeira casa deste tipo foi construída em 1925 (8.14). Nos cinco anos seguintes, foram construídas, por cooperativas formadas por desempregados, mais de 300 casas deste tipo. Esta iniciativa foi da responsabilidade de von Bodelschwingh. Toda a família dos membros da cooperativa participava da produção e construção.

8.10

A técnica dos ‘pães de forma de Dünne’ Técnicas semelhantes às usadas na Alemanha e no Iémen, atrás descritas, eram também conhecidas no norte de África. Elas inspiraram Gustav von Bodelschwingh, um missionário mi ssionário Alemão, que as adaptou às condições condiç ões Alemãs. A técnica resultante, adquiriu o nome da pequena cidade de Dünne, onde foi usada pela primeira vez. Nesta técnica, tijolos de loma húmida, semelhantes a pães de forma, são empilhados como se de tijolos se tratasse, mas, sem utilizar qualquer argamassa. Na face de cada pão é feito, com o dedo, um furo cónico, para criar uma melhor ligação ao reboco a ser aplicado mais tarde (ver 8.13).

8.11

74

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8.12

8.8 Casas com múltiplos pisos construídas com a técnica zabur , Iémen 8.9 e 8.10 Construção de uma parede de loma com recurso à técnica zabur 8.11 Técnica tradicional Wellerbau , Alemanha 8.12 Casa construída com a técnica do cob em 1410, Cocington, Inglaterra 8.13 Parede não rebocada de um curral de ovelhas, Dünne, Alemanha 8.14 Casa de habitação, Dünne, Alemanha

8.13

A técnica da fita de loma [stranglehm] No Laboratório de Pesquisa da Construção (LPC) foi criada uma nova técnica de trabalhar com a loma húmida, em 1982. Esta técnica é designada fita de loma [loam strand]. Com esta técnica, podem ser construídas paredes, cúpulas e abóbadas. Podem, até, construir-se peças de mobiliário e itens sanitários, tal como se descreve no capítulo 14, p. 133. A produção de fitas de loma Para se produzirem estes perfis de loma húmida, foi criada uma máquina pelo LPC. Com esta máquina, podem criar-se perfis de

75

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8.14

loma húmida com 8 x 16 cm de secção, a uma velocidade de 2 m por minuto (1,4 m3/h). Este protótipo, que tinha uma disposição vertical, como pode ser visto na figura 8.15, foi mais tarde aperfeiçoado, aumentando o seu rendimento para 3 m por minuto (2 m3/h) passando a ter uma disposição horizontal (8.16). A máquina é constituída por uma secção de alimentação, com dois cilindros trabalhando em contra-rotação, os quais misturam o material, antes de o conduzirem para outra secção, com lâminas rotativas, para ser amassado. O material é, então, deslocado para um mecanismo, com um parafuso helicoidal, o qual cria pressão suficiente para forçar o material através dum bocal de extrusão.

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8.16

8.15

Preparando a mistura Testes efectuados com 30 tipos de mistura diferentes, alguns incluindo palha, serradura e agulhas de pinheiro, demonstraram que a redução do coeficiente de contracção e o aumento de produtividade eram insignificantes. Isto tornou claro, que, o trabalho e esforço envolvidos na introdução destes aditivos, não valeram a pena. Contudo, a adição de soro de leite, aumenta ligeiramente a produtividade, dá maior resistência à água e torna as superfícies mais duras. O soro de leite pode substituir a água e a caseína em pó. A mistura, neste caso, tem de ser mais rica em argila do que no caso de blocos de terra batida. Um teor de argila de 50% foi considerado vantajoso. Elementos de loma com um teor de argila mais baixo apresentaram fendas nos cantos (dobras). O teor de água, tem de ser optimizado, para que os perfis prontos estejam suficientemente secos para ser manipulados, mas suficientemente húmidos para aderirem quando são empilhados na parede. Assentando os elementos No primeiro edifício construído para teste, na Universidade de Kassel, Alemanha, em 1982 (8.17 e 8.18), perfis extrudidos com 2 m de comprimento, foram transportados numa tábua, e virados para cima da parede. As juntas foram feitas com as mãos ou, pressionando -as com um pau. Uma vez que não se pode permitir, que o peso das fiadas superiores, esmague as que lhe estão por baixo, só é possível assentar de três a cinco fiadas por dia. Como estes perfis apresentam uma contracção de cerca de 3%, foi necessário preencher as fendas de contracção que surgiram. Uma vez que isto era muito trabalhoso, na aplicação seguinte, numa casa de habitação em Kassel, Alemanha, em 1984, foram utilizados perfis com apenas 70 cm.

76

8.18

8.17

Os resultados, mostraram que, com este comprimento e, com juntas de contracção programadas a espaços de 70 cm, não ocorre contracção nos próprios elementos. A máquina de fabricar os perfis, foi colocada no meio da casa, a fim de minimizar as distâncias percorridas.

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8.15 Máquina de extrusão vertical para fazer perfis de loma (Heuser)

8.20 a 8.22 Empilhando perfis de loma no seu estado plástico

8.16 Máquina de extrusão horizontal para fazer perfis de loma (Heuser)

8.23 Alisando a superfície com uma esponja molhada

8.17 e 8.18 Paredes construídas com perfis de loma extrudida, construção de teste, Universidade de Kassel, Alemanha 8.19 Extrusão de perfis de loma

8.24 Preenchendo uma junta de contracção com loma ligeiramente húmida 8.25 Parede interior esculpida construída com perfis de loma extrudida

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8.23

8.19

8.24

8.20

As figures 8.19, 8.20, 8.21 e 8.22 mostram a produção, transporte e assentamento destes elementos. As paredes deste projecto, têm uma estrutura em madeira, em que os pilares distam 2,1 m entre si.

Os painéis assim formados, são divididos em três partes por postes verticais com 4 x 4 cm de secção e distando 70 cm entre si. Estes postes ficam encaixados nos elementos de loma a fim de providenciar estabilidade lateral. Para assegurar a separação destes elementos durante a secagem, é feito um corte com a colher de pedreiro, e assim, as juntas funcionam como juntas de contracção programadas. Após a secagem, estes espaços alargam-se devido à contracção e, podem ser facilmente preenchidos com uma mistura de cal, gesso, areia e loma. É muito fácil alisar a superfície destes elementos com uma esponja húmida (8.23), se bem que para se conseguir um efeito mais rico, texturado e regular (como se pode ver na fotografias), podem usar-se as mãos antes de esponjar. A figura 8.24, mostra o enchimento duma junta de contracção, com loma ligeiramente húmida, usando um martelo e um pedaço de madeira. As figuras 8.26 e 8.27 mostram paredes acabadas. As paredes construídas com estes elementos podem ser moldadas com facilidade, quando ainda húmidas. Como exemplo, na parede da figura 8.25 pode observar-se que tanto foi adicionado material à parede como foram esculpidos alguns efeitos (prateleiras).

8.21

8.22

8.25

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8.26

8.26 Parede interior acabada construída com perfis de loma extrudida 8.27 Paredes acabadas, construídas com a técnica stranglehm . Uchte, Alemanha (1986) 8.28 Variações da técnica stranglehm em paredes interiores e exteriores 8.29 e 8.30 Construindo paredes com diferentes padrões usando a técnica stranglehm

8.27

78

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8.28

Tipos de paredes Devido à contracção de 3 a 5%, não se recomenda a utilização de elementos muito compridos. A figura 8.28, apresenta, diversas possibilidades, para paredes interiores e exteriores, recorrendo a elementos mais pequenos. A solução ‘C’ desta figura é apenas para paredes exteriores. O espaço entre as duas paredes de loma extrudida, pode ser preenchido com material leve como, desperdício de cortiça, argila expandida (Leca), pedra-pomes, etc., a fim de aumentar o isolamento térmico. Elementos estruturais também poderão ser colocados neste espaço. Se algum dos outros tipos de parede necessitar de isolamento térmico, pode adoptar-se uma solução como a da figura 8.31, em que os valores de U são de 0.295 W/m2 K. As figuras 8.29 e 8.30 apresentam trabalho executado numa casa de habitação na Alemanha, em que são usados, perfis curtos de loma extrudida, obtidos numa fábrica de tijolos. Devido ao processo de produção destes perfis, esta loma tinha de ter um elevado teor de argila, o que causou um grande número de problemas devido à contracção. A reparação de todas estas fendas revelou-se extraordinariamente demorada.

8.31

8.30

8.29

79

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9.1

A loma húmida, tem sido usada durante milhares de anos, para tapar as fendas em casas feitas de troncos – em que estes estão posicionados horizontalmente –, e em paliçadas – em que os troncos estão posicionados verticalmente. Tradicionalmente na Europa – em casas com estrutura de Madeira (Fachwerk), tal como na América, em África e na Ásia (em estruturas de pau-a-pique), a loma húmida é chapada num entrelaçado de ramos, bambus ou outros materiais de origem vegetal (9.1). Neste capítulo são apresentadas muitas variações desta técnica. São também apresentadas, neste capítulo técnicas para realizar estes trabalhos com o auxílio de máquinas, o que reduz as horas de trabalho necessárias.

Loma chapada (atirada)

9.2

As técnicas de chapar loma têm sido usadas em todos os lugares de clima tropical, subtropical e temperado; são, provavelmente, mais antigas que as técnicas de terra batida e as de fabrico de blocos (adobes). Estas técnicas de pau-a-pique, são designadas por bahareque , bajareque , bareque or quincha em Espanhol e, por lehmbewurf em Alemão. 80

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Tais estruturas são formadas por elementos verticais entrançados em horizontais, formando assim uma trama. Os sistemas Europeus, empregam, normalmente, membros verticais em madeira com ramos entrelaçados horizontalmente (9.4). A loma, usualmente, misturada com palha cortada, e por vezes com fibras, é chapada ou pressionada contra esta trama de forma a cobrir, com pelo menos 2 cm, todos os membros. Se a cobertura não for suficientemente espessa e as fendas não forem convenientemente reparadas, estas paredes deterioram-se rapidamente (9.3). A consistência da argamassa a ser usada poderá ser controlada com o seguinte teste: faz-se uma bola com 10 cm de diâmetro e deixa-se cair, de uma altura de 1 metro, em cima de uma superfície dura. Se o diâmetro do disco achatado medir de 13 a 14 cm, a consistência é ideal. As figuras 9.2 e 9.5 apresentam uma variação da técnica do pau-a-pique em que os espaços da trama são maiores – até 20 cm de distância -, e onde há uma trama exterior e outra interior. Os espaços, desta grelha assim formada são preenchidos com porções (bolas amassadas) de loma. São, por vezes, também, usadas pedras ou cascalho grosseiro para preenchimento. A parede apresentada na figura 9.5 é feita com elementos préfabricados. Esta técnica foi utilizada em diversos projectos de casas de baixo custo na Baía, Brasil.

Loma projectada Uma vez que as técnicas de pau-a-pique necessitam de mão-de-obra intensiva, foram feitas várias tentativas de utilizar máquinas de projectar para aplicar as misturas de loma.

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9.5

9.3

9.4

9.6

9.5 Sistema de paua-pique préfabricado, Brazil

O principal problema, com todas estas técnicas, tem sido o aparecimento de fendas derivadas da contracção. O arquitecto Alemão Hans-Bernd Kraus, desenvolveu uma técnica em que uma mistura de loma bastante diluída é projectada simultaneamente com serradura seca – a partir de um outro pulverizador. Ambos os jactos se interceptam antes de atingir a parede. Camadas com 4 a 6 cm de espessura, são assim projectadas em cima de placas de lã-de-madeira [wood-wool], usadas como cofragem permanente. As placas de lã-de-madeira, servem, também, como isolamento térmico (9.6). Uma outra mistura de loma leve, usada para melhorar o isolamento térmico das paredes, é descrita no capítulo 11, p. 95.

9.6 Loma leve projectada

Rolos e ‘garrafas’ de loma de palha

9.1 Casa construída numa cova (pithouse), típica dos índios Pueblo, séc. III DC (Bardou e Arzoumanian, 198) 9.2 Variações da técnica do pau-apique (segundo Vorhauer, 1979) 9.3 Construção típica de pau-apique, Venezuela 9.4 Construção típica de pau-apique, Alemanha

Na Alemanha e em França, as aberturas na estrutura de madeira das casas tradicionais é, por vezes, preenchida com elementos formados por cilindros de loma de palha, enrolados

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à volta duma ripa de madeira, como por ser observado nas figuras 9.7 e 9.8. Esta técnica implica menos horas de trabalho que o pau-apique, e tem a vantagem de não ocorrerem quase nenhumas fendas de contracção. Nesta técnica são usados dois sistemas: ou uma corda de palha, mergulhada em loma, é enrolada à volta de uma ripa de madeira, ou um tapete de palha, ensopado em loma, é enrolado à volta da ripa de madeira. Ainda assim, são necessárias mais horas de trabalho com esta técnica do que com a fita de loma (ver capítulo 8). Uma variação da técnica dos rolos foi experimentada com sucesso no LPC. Foi utilizada uma argamassa de loma com elevado teor de areão, a qual foi comprimida contra uma malha de arame, ou plástico (do tipo usado para reforço de argamassas de cimento). A loma foi pressionada na malha, com uma espessura de 2 cm, sendo, depois, ambas enroladas à volta de uma cana de bambu para formar estes elementos de preenchimento (9.9, 9.19 e 9.11). De forma surpreendente, e apesar de tudo, ocorreram fendas de contracção com esta técnica. A figura 9.12 ilustra a técnica tradicional, Alemã, de construir com ‘garrafas de loma’. Aqui, elementos verticais secundários, são fixados a intervalos de 15 a 20 cm dentro da estrutura. As ‘garrafas’ são feitas com massas de cerca de 1,5 litros da mistura de loma e deixadas cair no centro de uma cruz feita com dois molhos de palha.

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9.9

9.7

As pontas dos molhos de palha, são então levantadas, à volta da loma, formando assim ‘garrafas’ cobertas de loma. A ‘garrafa’, é então colocada na parede, horizontalmente, com o ‘gargalo’ enrolado à volta dos elementos verticais secundários. O ‘fundo’ é simplesmente pressionado contra o ‘gargalo’ da ‘garrafa’ anterior.

9.11

9.10

Preenchimento com loma leve Uma vez, que as técnicas tradicionais mencionadas em secções anteriores, não providenciam suficiente isolamento térmico, as mesmas não podem ser usadas nas construções modernas em climas frios. A fim de providenciar isolamento térmico, as estruturas de madeira podem ser preenchidas com misturas de loma leve (ou então, o exterior coberto com materiais correntemente usados em isolamento térmico). Esta técnica tem as vantagens, de necessitar de menos horas de trabalho e não apresentar qualquer contracção. Sistemas com um maior efeito de isolamento térmico são apresentados no capítulo 14, p. 108. Os agregados leves estão descritos no capítulo 4, pp. 48 a 51.

9.7 Parede: estrutura de madeira e preenchimento com rolos de loma (em Alemão : Wickel) (segundo Houben, Guillaud, 1984) 9.8 Produzindo rolos de loma com palha (segundo Vorhauer, 1979) 9.9 a 9.11 Método moderno de produzir rolos de loma com palha (LPC) 9.12 Método tradicional de fazer ‘garrafas de loma de palha’

Preenchimento com ‘faixas de loma’ e com ‘mangas cheias de loma’ Soluções modernas para o preenchimento das aberturas em esqueletos ou estruturas de madeira de casas com faixas de loma ou com mangueiras cheias de terra estão descritas no capítulo 8, p. 75 e no capítulo 10, p. 89. 9.12

9.8

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Cofragem Pode construir-se paredes de loma leve usando qualquer tipo de cofragem, e uma vez que é exercida menor pressão na cofragem do que na técnica da terra batida, a cofragem não necessita de ser tão resistente. Na figura 10.1, em secção horizontal, são apresentadas diversas possibilidades de montagem. De forma a reduzir o número de placas necessárias, usa-se com frequência, cofragem que pode ser deslocada para cima [climbing formwork]. Na figura 10.2 são apresentados quatro tipos diferentes destas cofragens. Quando se trabalha com loma leve mineral, é até possível usar cofragem com um só lado. Isto pode ser feito com cofragem apenas do lado exterior, sendo a mistura chapada nela, pelo lado de dentro, com uma trolha ou à mão.

Paredes de loma leve de palha calcada 10.1

10.2

10.1 Secções horizontais com diferentes tipos de estrutura de madeira

Este capítulo, introduz diversas técnicas que usam loma leve. Esta loma, pode ser calcada, despejada ou bombeada para fazer pavimentos, paredes ou em sistemas de telhados. Os diferentes tipos de loma leve são examinados no capítulo 4, enquanto no capítulo 9 se discute, como se pode utilizar a loma leve para preenchimento de estruturas de madeira. Os rebocos projectados estão descritos no capítulo 11. O desenho de paredes, com altos níveis de isolamento térmico, é tratado no capítulo 14. Soluções adicionais de isolamento térmico, usando loma leve, são tratadas no capítulo 13.

A preparação da mistura está descrita no capítulo 4, p. 46. A mistura é despejada na cofragem em camadas de 10 a 20 cm de altura, à mão ou – mais frequentemente – com uma forquilha, sendo compactada manualmente com maços leves. É preciso ter-se em atenção que as misturas de loma leve têm tendência para assentar, por isso os espaços vazios que se formam terão de ser inspeccionados e preenchidos mais tarde . Um teste feito com um elemento com uma altura de 1 metro – mostrado na figura 10.3 – apresentou um assentamento de 9%. Deve também ser mencionado que, quando se trabalha com misturas muito leves – com densidades abaixo dos 600 kg/m – e com paredes de mais de 25 cm de espessura, a palha pode apodrecer no interior das paredes. 3

10.2 Diferentes tipos de cofragem auto-montante

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10.3

10.5 10.4

A figura 10.4 apresenta um exemplo de uma parede de 30 cm de espessura, construída com loma leve de palha, com uma densidade de 350 kg/m . Após alguns meses, quando o exterior aparentava estar completamente seco, o interior foi escavado por causa duma instalação eléctrica e, descobriu-se, estava a apodrecer. Mesmo um elemento da estrutura de madeira tinha sido atacado por microrganismos até uma profundidade de 2 cm (Schmitt, 1993). Em paredes de loma leve, também o piolho da madeira [wood lice] pode aparecer, e comer a palha. Consequentemente, é sempre aconselhável que os molhos de palha sejam completamente selados (cobertos) pela loma, o que significa que a mistura deverá ter uma densidade superior a 600 kg/m .

elementos de madeira foram completamente destruídos por fungos em consequência de a loma de madeira ter tido um período de secagem superior a um ano.

3

3

Paredes de loma leve com aparas de madeira calcada Aparas de madeira e serradura são usadas, com frequência, como agregados nas lomas leves, em vez da palha. São mais fáceis de misturar com a loma mas, por outro lado, têm uma menor eficácia com isolamento térmico e, a secagem é muito demorada. A figura 10.5 apresenta a parede, de 50 cm de espessura, de um edifício histórico restaurado, em que os 10.7

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Paredes de loma leve mineral calcada, despejada ou bombeada A loma leve mineral também pode ser calcada em cofragens, tal como a loma de palha. Mas também pode ser despejada ou bombeada, se a consistência for adequada. Também absorve uma quantidade inferior de água (secando por isso mais rapidamente), apresenta menor crescimento de fungos, maior resistência depois de seca, maior resistência à difusão do vapor e maior dureza das superfícies que a loma de palha ou de madeira. No capítulo 4, p. 49, são descritos diversos agregados leves de origem mineral.

10.6

10.8

10.3 Abatimento da loma leve de palha 10.4 Vista do interior do material de uma parede de loma leve de palha com o interior apodrecido 10.5 Vista do interior de uma parede de loma leve de madeira (aparas, etc), atacada por fungos 10.6 Calcando uma parede de terra batida com pedra pomes, Pujili, Equador 10.7 Dando forma ao parapeito de uma janela, com um Machete 10.8 Misturando loma leve mineral 10.9 Despejando loma leve mineral numa cofragem 10.9

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Paredes calcadas

A ilustração 10.6 apresenta a construção de um edifício em Pjili, Equador, em que é usada pedra-pomes como agregado leve misturado na loma, e em que esta é calcada de forma ligeira na cofragem. Neste caso a cofragem é imediatamente desmontada após a parede estar pronta. As paredes apresentam um elevado grau de resistência. Ainda assim foi possível cortar as aberturas para janelas (e formar os parapeitos) recorrendo apenas a um machete, como é mostrado na figura 10.7. Paredes de loma derramada

A maneira mais fácil de fazer uma parede de loma leve mineral é simplesmente despejar a mistura na cofragem (10.9). Neste caso a mistura foi preparada numa misturadora especial, mostrada na figura 10.8. Com esta técnica é até possível usar uma betoneira convencional onde a calda de loma é despejada em cima dos agregados enquanto a misturadora está em funcionamento (10.11). Neste caso a aguada foi preparada com uma misturadora eléctrica manual, mostrada na figura 10.10. A cofragem foi deixada aberta de um dos lados da parte superior da parede, sendo a mistura despejada e seguidamente calcada com um pedaço de madeira achatado. Numa casa de dois andares, em Tata, Hungria, foi feita uma parede mestra (load-bearing) de 50 cm de espessura com uma mistura de loma e argila expandida (Leca). A mistura foi despejada na cofragem com o auxílio de um ‘funil’ manobrado por uma grua – este método é usado frequentemente na construção em betão (10.12). Um método simples para reduzir os custos é usar uma cofragem permanente feita com caniços, em um ou em ambos os lados da parede (10.13). As figuras 10.14 a 10.16 apresentam a forma como uma cofragem permanente, feita de material têxtil e desenhada pelo autor, pode ser usada. O material é mantido na posição por uma estrutura de madeira sendo utilizados cabos para o manter sob tensão. Este método dá uma ideia do numero ilimitado de texturas e materiais que podem ser utilizados.

10.12

10.10

10.10 Preparando uma aguada de loma com o auxilio de um berbequim 10.11 Misturando loma leve mineral numa betoneira normal

Paredes de material bombeado

Em projectos de grandes dimensões, especialmente em casos onde existe uma empresa capaz de preparar a loma leve mineral, é aconselhável bombear a mistura para dentro da cofragem utilizando as normais bombas de

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10.13

10.12 Transportando e despejando loma leve mineral 10.11

betão. A consistência do material deverá ser um pouco mais liquida do que a utilizada quando a loma é para ser despejada.  ��

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10.14

10.15

10.16

A loma poderá ser bombeada até alturas de dois andares recorrendo a mangueiras apropriadas. A figura 10.17 apresenta o exemplo do restauro de uma casa com estrutura em madeira com 300 anos, na Alemanha, em que a mistura de loma foi preparada num camião normal misturador de betão e seguidamente bombeada para dentro da cofragem.

10.13 Enchendo uma cofragem permanente com loma leve mineral 10.14 e 10.15 Modelos de estudo para paredes interiores construídas com loma leve mineral e cofragem permanente têxtil esticada com cabos

Tratamento das superfícies Depois da cofragem ser removida, as superfícies da loma – quer tenha sido calcada, despejada ou bombeada – com densidades entre os 600 e os 900 kg/m apresentam irregularidades, nalguns casos grosseiras (10.18). Estas superfícies apenas necessitam de ser rebocadas com uma única camada (ao contrario das paredes construídas com loma de palha – que requerem pelo menos duas camadas).

10.16 Secções vertical e horizontal apresentando a estrutura do tecto para uma casa de banho com clarabóia

3

87

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10.18

10.17

Na figura 10.19 pode ver-se uma parede de loma leve mineral – com uma densidade de 1000 kg/m – sendo raspada com um ancinho anci nho logo após ser desconfrado. Isto cria uma bela textura rústica que necessita apenas de ser caiada mais tarde, poupando assim o reboco.

10.19

Alcatifa Loma leve

3

Isolamento térmico Membrana anti-humidade (damp-proof barrier)

Pavimentos de loma leve mineral bombeada

Cascalho grosseiro

A loma leve mineral bombeada com co m mangueiras é especialmente apropriada para pavimentos de rés-do-chão ou placas de andares superiores. A figura 10.20 apresenta a secção vertical do pavimento de um rés-do-chão com elevado grau de isolamento térmico, o qual, em climas frios, oferece uma sensação de conforto aquando se entra. A figura 10.21 ilustra a possibilidade de utilizar loma leve mineral como material de enchimento entre as vigas de um pavimento. Se esta loma tiver uma densidade superior a 1000 kg/m , servirá como uma boa barreira para sons transmitidos t ransmitidos através do ar além de servir também como acumulador de calor.

10.20

10.21

3

10.22

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Blocos ocos preenchidos com loma Em países industrializados está disponível uma grande variedade de blocos ocos, que são, normalmente, preenchidos com argamassa de cimento. Estes blocos são fabricados com uma grande variedade de materiais tais como: pedra-pomes ligada com argamassa de cimento, argila expandida, lã e cimento, areia e cal, argila cozida ou poliestireno expandido. Se a parede a ser construída não for estrutural, a loma poderá ser utilizada como material de enchimento em lugar de argamassa de cimencime nto. Por outro lado, caso se deseje, poderão ser inseridos elementos estruturais nestas paredes, como se pode ver pela figura 10.22. 10.24

10.23

10.17 Transportando e bombeando loma leve mineral 10.18 Superfície de uma parede de loma leve loma argilosa e argila expandida (leca) (816mm) após a cofragem ter sido removida 10.19 Raspando uma parede de loma leve mineral a fim de se conseguir uma superfície texturada (sem recorrer a reboco) 10.20 Secção vertical de um pavimento de loma leve mineral 10.21 Loma leve mineral usada com material de enchimento num soalho de madeira 10.22 Blocos ocos preenchidos com loma formando cantos com diversas posições para os pilares 10.23 Enchendo mangas com loma leve mineral usando uma bomba

10.25

Caso se requeira um elevado grau de isolamento sonoro e capacidade de acumulação acu mulação de calor, deverá incluir-se na preparação da loma uma elevada percentagem de cascalho. Por outro lado, caso se deseje uma elevada capacidade de isolamento térmico deverão ser integrados na mistura de loma agregados leves.

10.24 e 10.25 Enchendo mangas com loma leve mineral usando um funil

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Mangas cheias com loma Uma técnica inovadora, desenvolvida pelo autor, foi usada em 1992 em três residências em Kassel, na Alemanha. Apesar da aparência exterior das paredes construídas com esta técnica ser semelhante às construídas com a técnica da fita de loma [stranglehm], descrita no capítulo 8, a produção, manuseamento e aplicação são algo diferentes. Nesta técnica, uma manga de tecido de algodão é cheia com uma mistura de loma leve mineral. A manga pode ser enchida com o recurso a uma bomba (ver figura 10.23) ou à mão utilizando um funil (ver 10.24 e 10.25). Quando o comprimento desejado tiver sido alcançado a manga é cortada e atada. Devido ao reforço providenciado pelo tecido, estas mangas cheias de loma podem então ser manuseadas facilmente.

esculturais e padrões (ver 10.28 e 10.30). Depois de estas mangas terem sido aplicadas e atingirem um certo grau de secagem as superfícies podem ser facilmente alisadas utilizando um pincel molhado. Na parede apresentada na figura 10.31, mangas de 70 cm de comprimento são empilhadas no intervalo de elementos verticais de madeira (com 4 x 4 cm) colocados a 45⁰. Em alternativa, elementos triangulares poderão ser fixados aos postes principais no fim das paredes – como se pode apreciar na figura 10.29. Como regra, três a cinco mangas podem der empilhadas em cada dia. Para aumentar este número, pode acrescentar-se um pouco de cimento à mistura a fim acelerar o processo de secagem. No capítulo 13, página 106, é explicado de que forma estas mangas poderão ser utilizadas para aumentar as capacidades de isolamento térmico das paredes.

10.20

10.28

10.27

Antes de estas mangas serem aplicadas, elas são alisadas com à mão fazendo com que alguma loma passe através do tecido ficando então cobertas por uma fina camada de calda. Quando são empilhadas (formando as paredes) esta camada de calda faz com que as mangas adiram umas às outras (10.26 e 10.27). Uma vez que estas mangas podem ser facilmente moldadas, sem correr o risco de se quebrarem, poderão ser criadas formas 90

10.29

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10.30

10.26 a 10.28 Construindo a parede de uma casa de banho com mangas de algodão cheias de loma 10.29 Secção horizontal construída com mangas cheias de loma 10.30 Parede de um jardim de Inverno, construída com mangas cheias de loma, que serve para armazenar calor e para manter a humidade relativa equilibrada [dentro de valores saudáveis - 40 – 70%] 10.31 Parede interior construída com mangas cheias de loma

10.31

91

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11.2

11.2

11.3

As misturas para rebocos de loma são constituídas principalmente por areia, silte e argila em quantidade necessária para cumprir a função de ligante (normalmente entre 5 e 12%). É difícil determinar as proporções ideais de uma argamassa de loma para reboco porque não são apenas as proporções relativas de areia, silte e argila que influenciam as propriedades da mistura. Outros factores que afectam a mistura são a granulometria da própria areia, o teor de água, o tipo de argila, o método de preparação e os aditivos. Para se avaliar se uma mistura de loma para reboco é apropriada deverão testar-se amostras de composição diversa. Se a superfície onde são aplicados os rebocos de loma for suficientemente áspera, então, estes tem boa aderência não apenas em superfícies de loma mas também aquelas feitas de tijolo, betão ou pedra. Para compreender a capacidade que os rebocos de loma têm para manter a humidade relativa de espaços fechados em equilíbrio (40 - 60%) deverá consultar-se o capítulo 1.

mente com as superfícies com as quais entram em contacto, estas tem de ser suficientemente ásperas para permitir uma boa ligação física. Quando se pretender rebocar alvenaria, em que os tijolos sejam grandes e pouco rugosos, recomenda-se que nas juntas sejam abertos canais com 45 , como é mostrado na figura 11.1. Um outro método para se obter uma boa ligação quando se pretende rebocar paredes de taipa é humedece-las suficientemente até que a superfície fique macia e de seguida, arranhá-las num padrão diagonal, usando um ancinho ou outra ferramenta similar – como uma talocha com pregos (11.2 e 11.3). Para assegurar uma eficiente ligação física entre o reboco e a superfície também se podem usar redes de arame galvanizado, rede de plástico, entrançado de caniços, etc.

Preparação das superfícies

⁰

Composição dos rebocos de loma Para que se consiga uma argamassa de loma que não apresente fendas ou fissuras após secagem, terá de se ter em atenção os seguintes pontos: A loma deverá conter um teor suficiente de areão. •

Porque os rebocos à base de argila (argamassas de loma) não reagem química92

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Rebocos de loma



Deverá adicionar-se cabelo humano ou pelo animal, fibras de coco ou de sisal, palha cortada ou feno (tendo em atenção que uma quantidade demasiado eleva destas fibras reduzem a capacidade da argamassa se ligar à superfície em que é aplicada). •

Em aplicações de interior podem usar-se fibras de celulose, serradura, desperdício (casca) de cereais ou outras partículas similares. •

Para se conseguir uma força de ligação suficiente, as forças de ligação dos minerais da argila deverão ser activadas através da adição de uma quantidade adequada de água e de movimento (mexer/misturar). •

Quando o material pronto a aplicar aderir a uma colher de pedreiro metálica, mantida na vertical, e contudo possa ser facilmente solto com um movimento brusco, alcançou-se a consistência correcta. •

11.1 Rematando as juntas com uma colher de pedreiro 11.2 Raspando (arranhando) uma superfície de loma, húmida, com o auxilio de um pequeno ancinho 11.3 Ferramentas para raspar (arranhar) superfícies de loma humedecida 11.4 Teste com argamassas (para rebocar) de loma

Para se testar se uma mistura de loma é adequada para rebocar poderá fazer-se um teste de adesão bastante simples. A argamassa a testar é aplicada, com uma espessura de 2 cm, na superfície lisa de tijolos cozidos mantidos na vertical (são utilizados tijolos de burro, pois este é o tipo de tijolo mais comum na Europa do Norte). A argamassa deverá manter a adesão até se encontrar completamente seca, o que poderá demorar de dois a quatro dias. Se o reboco se soltar numa peça inteira – como no exemplo da esquerda da figura 11.4 – então é sinal de ser demasiado rico em argila e deverá ser acrescentado areão à mistura� Se o reboco se desprender em pedaços quando o tijolo for batido no chão – como o segundo exemplo da figure 11.4 – então a amostra não possui força de ligação suficiente e deverá ser enriquecida com argila. Se o reboco apesar de não se despegar do tijolo apresentar fissuras resultantes da secagem – tal como o terceiro exemplo da figura 11.4 – é então demasiado rico em argila e deverá ser acrescentada uma quantidade ligeira de areão.

11.4

Contudo esta mistura poderá ser usada como a primeira de um reboco de duas camadas. Se a superfície não apresentar fissuras nem se soltar quando o tijolo é martelado no chão – tal como o quarto exemplo da figura 11.4 – então a mistura é provavelmente apropriada. Neste caso é aconselhável fazer um teste numa superfície de maiores dimensões – de cerca de 1 m de largura por 2 m de altura – na parede que se pretende rebocar. Se neste ultimo teste aparecerem fissuras resultantes da secagem, então a mistura deverá ser afinada com a adição de areão ou fibras. Rebocos de loma expostos aos elementos Rebocos exteriores feitos com argamassa de loma terão de ser resistentes aos elementos ou então deverão ser cobertos com uma pintura (NT: não entender pintura como a aplicação de tintas de base plástica adquiridas nos fornecedores normais) que torne a superfície resistente à água. Em climas frios é importante que os rebocos em conjunto com a pintura ofereçam uma resistência baixa à difusão do vapor, de forma o vapor de água condensado no interior das paredes possa ser facilmente transportado para o exterior. De forma a se conseguirem desempenhos térmicos e hídricos sem que ocorram fissuras, o reboco exterior terá de ser mais elástico que a base em que foi aplicado. Em geral, para climas frios, um reboco de loma não é aconselhável, a não ser que haja um beirado generoso, um rodapé protector (contra salpicos, etc.) e seja assegurada uma pintura protectora. Uma vez que as arestas de superfícies rebocadas com este material são facilmente danificadas, estas deverão ter um perfil arredondado ou então ser protegidas por um perfil de um material resistente. Em climas extremos onde a elasticidade de grandes superfícies contínuas, rebocadas com este material, não é suficiente para resistir aos movimentos provocados pelas alterações de temperatura, estas paredes deverão ser divididas em painéis e recomenda-se que as juntas sejam preenchidas com um selante elástico. No capítulo 4 discutem-se as técnicas para reduzir as fissuras resultantes da contracção, de como aumentar a resistência aos elementos e a resistência das superfícies. Rebocos de loma para interiores Os rebocos de loma em interiores apresentam menos problemas. Em regra, pequenas fissuras de secagem não são um problema pois poderão facilmente ser cobertas com camadas de pintura. Superfícies secas de loma podem facilmente ser alisadas humedecendo-as com um pincel ou uma talocha de feltro.

93

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Rebocos de loma



Se a superfície das paredes requerer um reboco de uma espessura superior a 15 mm, esta aplicação deverá ser feita em duas camadas, em que a camada inferior contém mais argila e agregados grosseiros do que a superior. Se na camada inferior aparecerem fissuras de secagem isso não é problemático e, poderá até ser benéfico, providenciando uma base mais áspera para a camada final. A adição de farinha de centeio torna o material mais fácil de manusear e aumenta a resistência das superfícies à abrasão – tanto em estado seco como em húmido. Através de testes, o autor deste livro, conseguiu provar que a resistência destes rebocos pode ser aumentada pela adição de cola de caseína feita com 1 parte de cal hidráulica e 4 a 6 partes de queijo branco magro, bórax, ureia, gluconato de sódio e jornais desfeitos (o qual providencia fibras de celulose e cola). As seguintes misturas provaram funcionar bem:

11.6

11.5

Directrizes para rebocar paredes de terra A cal reage com a caseína contida no queijo magro (NT: a caseína é uma proteína contida no leite) para formar um composto químico à prova de água. Uma reacção semelhante é obtida entre a cal e o bórax (contido no jornal desfeito). O gluconato de sódio actua como um agente plasticizante o que implica que menos água é necessária para preparar a mistura – reduzindo portanto a contracção devido à secagem. A ureia eleva a resistência à compressão e aumenta a flexibilidade – principalmente em solos ricos em silte – (ver capitulo 4 p. 43). O papel de jornal torna a mistura mais fácil de trabalhar e reduz a contracção. As misturas B, C e E oferecem um manuseamento mais fácil. Quando se optar pelas misturas A e E aconselha-se que se comece por misturar a cola de caseína com o papel de jornal e água, esperando uma hora antes de se adicionar a loma e areia. Chegou-se à conclusão que com todas as misturas se deverá esperar várias horas, ou até mesmo um dia, antes de fazer o acabamento final com a talocha de feltro.

Uma vez que a argamassa de loma pura não reage quimicamente com a superfície onde é aplicada, pode ser necessário tratar esta mesma superfície para que possa ocorrer a ‘cura’. Para isso as seguintes directrizes devem ser tomadas em conta: 1. A superfície de terra a ser rebocada deve estar suficientemente seca para que não ocorra mais contracção devido à secagem. 2. Todos os materiais soltos deverão ser removidos da superfície. 3. A superfície deverá suficientemente áspera e, se necessário, humedecida, arranhada ou as juntas chanfradas, tal como é descrito acima neste capítulo. 4. Antes de rebocar, a superfície deverá ser suficientemente humedecida a fim de que amoleça e inche para que o reboco penetre a camada superficial. 5. O reboco deverá ser chapado com força contra a superfície para que penetre as camadas superficiais e adquira uma maior força de ligação devido ao impacto. 6. Se o reboco tiver mais do que 10 a 15 mm de espessura este deverá ser aplicado em duas ou três camadas a fim de se evitarem fissuras de secagem/ contracção. 94

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Rebocos de loma



Reboco projectado Em 1984, o autor deste livro desenvolveu com sucesso uma mistura de loma leve (contendo jornal desfeito), possível de ser projectada, com elevadas propriedades de isolamento térmico. Esta mistura pode ser aplicada numa única camada até 30 mm de espessura, utilizando uma máquina normal de projectar argamassas (11.5). Com o objectivo de encurtar o período de cura, cal hidráulica e gesso foram adicionados à mistura. Outras misturas de loma leve, passíveis de serem projectadas, usadas para preenchimento [infill] em casas com estrutura de madeira, são descritas no capítulo 9, p. 81.

Reboco de loma leve mineral

11.8

A figura 11.6 apresenta a superfície de um reboco de loma, com 8 mm de espessura, contendo agregados de argila expandida (Leca) com 1 a 4 mm de diâmetro. Em ordem a reduzir o tempo de cura e aumentar a resistência à difusão do vapor, a mistura foi estabilizada com 5% de cal hidráulica. Alisar esta superfície com a talocha não é fácil pois os agregados tendem a desprender-se durante a operação. Para evitar isto, podem adicionar-se à mistura fibras de celulose, jornais desfeitos ou cola de caseína.

Reboco atirado As figuras 11.7 e 11.8 mostram como uma antiga técnica Africana – que consiste em atirar bolas de loma a uma parede – foi adaptada. Aqui, neste exemplo, a técnica é usada numa placa, feita de lã-de-madeira [wood-wool], de um jardim de Inverno (ver capitulo 14, p. 129). Para aumentar a adesão das bolas de loma, cravaram-se na placa cavilhas de bambu.

11.7

11.5 Aplicando reboco de loma leve projectado 11.2 Superfície rebocada com argamassa de loma leve com Leca 1– 4 mm (argila expandida) 11.7 e 11.8 Reboco atirado (jardim de Inverno)

7. Para evitar fissuras de secagem/contracção a argamassa deverá conter uma quantidade suficiente de areão e fibras ou cabelo/pêlo. 8. Para aumentar a resistência e dureza da superfície deverá ser adicionada bosta de vaca, cal, caseína ou outros aditivos à camada final (ver capitulo 4, p. 4º0 e 47). 9. Para aumentar a resistência e dureza das superfícies, deverá aplicar-se uma camada de pintura.

Rebocar casas feitas de fardos de palha Casas feitas com fardos de palha são conhecidas desde meados do século XIX quando as primeiras foram construídas no Nebraska, USA. Na década de 1980 houve um renascimento desta técnica de construção. Desde então, um grande numero de casas de fardos de palha tem sido construídas na Austrália, França, Escandinávia e outros países Europeus.

10. Quando se usam rebocos de loma, alterações das propriedades físicas do material causadas pelos aditivos e pinturas deverão ser tomadas em conta, principalmente no que respeita à resistência à difusão do vapor. 95

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Rebocos de loma



Nas casas de fardos de palha mais antigas (NT: e nalgumas modernas) as paredes assim construídas eram o elemento estrutural no qual repousava o telhado. Hoje em dia na sua maioria são construídas com um esqueleto de madeira em que os fados de palha são usados para preencher os espaços entre os elementos estruturais, ou então os fardos de palha são colocados no exterior rodeando estes elementos. O método mais simples para cobrir estas paredes é usando um reboco de loma. A fim de se criar uma boa ligação e rigidez – entre o reboco e os fardos – cobrem-se as paredes com uma rede de galinheiro ou rede plástica antes de se rebocar. O reboco tanto pode ser executado manualmente como com máquina de projectar. A figura 11.10 apresenta uma parede de fardos de palha a ser rebocada usando uma máquina de projectar, a figura 11.11 apresenta a textura e a 11.12 a face interior de uma cúpula, com lâmpadas integradas na parede. Para mais informações sobre este tipo de estruturas ver Minke et Mahlke, 2004.

Arte com loma Como um reboco de loma mantém a sua plasticidade por bastante tempo e não é agressivo para a pele – como as argamassas de cal e de cimento -, revela-se um material ideal para ser moldado à mão. A figura 11.9 apresenta o exemplo de uma parede exterior de loma estabilizada com um acabamento de cal-caseína.

Protecção das esquinas Como os rebocos de loma são bastante sensíveis aos impactos. As esquinas e arestas deverão ser protegidas por perfis em madeira, tijolos cozidos ou outros materiais (11.13). 11.9

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Rebocos de loma



11.9 Parede de terra esculpida artisticamente 11.10 Aplicando reboco de loma, com maquina de projectar, a uma parede construída com fardos de palha 11.11 Superfície alisada após a aplicação do reboco projectado 11.12 Abobada construída com fardos de palha, rebocada com loma, com projectores embutidos, Forstmehren, Alemanha 11.13 Protecção de esquinas e arestas em paredes de terra

11.13

11.12

11.10

11.11

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Rebocos de loma



As superfícies de loma nem sempre precisam de levar aditivos para serem resistentes aos elementos. Frequentemente, é apenas necessário protegê-las ou endurecê-las com um reboco ou pintura. Neste capítulo são descritas as diversas técnicas usadas para que as superfícies de loma sejam mais resistentes aos elementos. São também discutidas as medidas estruturais (design) necessárias para as proteger destas forças.

Consolidação de superfícies O método mais simples de endurecer uma superfície de loma, principalmente contra a erosão provocada pelo vento e chuva, é consolidá-la. Isto poderá ser feito esfregando e apertando a superfície, fortemente, com uma talocha metálica, enquanto se encontra ainda húmida e um pouco macia. Em África e na Índia esta operação é tradicionalmente feita com pedras achatadas e ligeiramente convexas, que são esfregadas em movimentos circulares, com grande força, em toda a superfície. O tratamento é adequado se a superfície se apresentar brilhante e não houver poros ou fissuras visíveis. Apesar de este tratamento não alterar a composição do material, cria um surpreendentemente elevado grau de resistência aos elementos.

Tintas A pintura em superfícies de loma expostas aos elementos tem de ser renovada periodicamente. A pintura pode ser erodida fisicamente pelo vento, chuva ou geada, ou quimicamente erodida pelos raios ultravioleta ou pela chuva ácida. 98

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Uma pintura exterior deverá simultaneamente repelir a água e, principalmente em climas frios ser porosa – i.e. deverá ter uma rede coerente de micro poros que permita a difusão do vapor de água para o exterior. Por conseguinte, tintas à base de látex ou de emulsão dispersante (tinta plástica), não se recomendam. Para mais informação, complementar à encontrada neste capítulo, ver Wehle (1985). Preparação das superfícies a pintar Se a superfície a pintar for demasiado rica em silte e se pretender usar tintas à base de cal, então, deverá aplicar-se um primário de leite de cal-caseína diluído e seguidamente esfregar. Este primário pode ser feito com duas partes de cal hidráulica, uma parte de queijo branco magro e 15 partes de água.

Recomendações para preparação de tintas Leitada de cal simples A leitada de cal deverá ser preparada de forma a ficar bastante diluída para que penetre profundamente na superfície (para que não escame durante a secagem). Assim, aconselham-se três ou quatro demãos, sendo a primeira a mais diluída. A mistura pode ser preparada com 50 kg de cal hidráulica dissolvida em 60 litros de água. É aconselhável, na maioria dos casos, juntar de 1 a 2 kg de sal de cozinha; o sal, sendo higroscópio, permite que a tinta leve mais tempo a secar, garantindo um melhor tempo para a ‘cura’ da cal. Uma leitada de cal pura é absolutamente branca depois de secar, mas pode ser colorida adicionandose argila em pó ou outros pigmentos apropriados. Uma leitada de cal pura não é resistente à lavagem.

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Leitada de cal-caseína A fim de tornar a superfícies mais resistentes à lavagem pode adicionar-se à mistura soro-de-leite, queijo branco magro (quark, coalheira) ou caseína em pó. A coalheira obtém-se adicionando a víscera (ultimo compartimento do estômago dos ruminantes) ao leite desnatado. Este queijo assim obtido tem 11% de caseína. A cal, juntamente com a caseína, forma um composto químico à prova de água chamado albuminato. Hoje em dia usar queijo é a melhor solução para preparar leitadas de cal-caseína. Tradicionalmente, nas leitadas de cal-caseína era usado soro-de-leite e por vezes leite desnatado em vez de queijo. Também provaram ser eficazes misturas de 1 parte de queijo magro, 1 a 3 partes de cal hidráulica e 1,5 a 2,5 partes de água. Pequenas quantidades de óleo de linhaça duplamente fervido (não mais de 4% do que a quantidade de queijo) aumentam a resistência à lavagem mas diminuem a facilidade de aplicação da mistura. Para se conseguir uma leitada homogénea esta tem de ser bem mexida. Aquando da aplicação também tem de se ir mexendo (por vezes a cada 5 minutos). Uma leitada mais forte e resistente à lavagem obtém-se pela mistura de 1 parte de cal hidráulica com 5 partes de queijo magro e 5 partes de loma. Em cozinhas e casas de banho, onde se requer grande resistência das superfícies à limpeza (tanto secas como húmidas) recomenda-se a seguinte fórmula: 1 parte de cal hidráulica e 5 partes de queijo magro são misturadas sem água por cerca de dois minutos (usando uma misturadora eléctrica). Deixa-se esta mistura repousar por algum tempo e depois adicionamse 20 partes de cal hidráulica, 2 a 4% de óleo de linhaça duplamente fervido e água. Duas demãos desta aguada tornam a superfície resistente à limpeza tanto em seco como em húmido. Para colorir esta mistura poderá ser substituída parte da cal hidráulica por pigmentos terrosos.

Aguada de bórax-caseína A cal hidráulica pode ser substituída por bórax. Este reage quimicamente com a caseína de forma semelhante à da cal. Quando o teor de bórax é elevado, formam-se cristais que podem ser vistos na aguada. Ao contrário da cal, o bórax é incolor e, é preferível quando se desejam cores escuras para a aguada. Pode adicionar -se cré em pó para engrossar a aguada e para dar um tom mais claro. A adição de pequenas quantidades de argila em pó torna a mistura mais fácil de aplicar. No caso de se usar caseína em pó em vez de queijo magro, terá de se demolhar esta por três horas (320 g de caseína em 1 litro de água). Depois dissolvem-se 65 g de bórax em 1 litro de água quente para de seguida se misturar com ‘papa’ de caseína. Por fim diluí-se tudo em 12 litros de água. Tinta de caseína incolor Caso se pretenda manter a cor natural das superfícies de loma enquanto se aumenta a resistência à lavagem poderá usar-se a seguinte mistura: 1 parte de queijo magro com 1,8 a 2 partes de água e 1/8 a 1/9 (NT: 12,5 a 11%) partes de cal hidráulica em pó. Esta pintura resultará numa superfície incolor ou com um tom ligeiramente leitoso com um brilho ligeiramente acetinado, resultante da sua fina estrutura cristalina. Leitada de cal e sebo A seguinte receita, oriunda do Nepal, resultará numa cobertura grossa e pastosa à prova de água apropriada para uso exterior: 15 kg de cal hidráulica em pó mais 6 kg de sebo (derretido) são deitados em 36 litros de água. Valores de µ

Rebocos de loma repelentes de água

Reboco argiloso (argila = 6%, silte = 6%, areia = 88%) sem tratamento Wacker, STEINFESTIGERH Herbol, FASSADENIMPRÄGN. HYDROPHOB Indula, HYDROPHOBIN Wacker, BS 15 Metroark, SYLTRIT 1772 Bayer, BAYSILONE IMPRÄGN.-EMULSION

12.1 Valores de µ de

rebocos de loma repelentes de água e valores sd para tintas

Reboco siltoso (argila = 6%, silte = 6%, areia = 88%) sem tratamento Wacker, STEINFESTIGERH Herbol, FASSADENIMPRÄGN. HYDROPHOB Indula, HYDROPHOBIN Wacker, BS 15 Metroark, SYLTRIT 1772 Bayer, BAYSILONE IMPRÄGN.-EMULSION

[NT: Muitos dos produtos descritos, existentes no mercado Alemão, são desconhecidos em Portugal ] valores sd

Tintas

Cal, 2 demãos Cola de cré, 2 demãos Cal-caseína (1:8), 2 demãos Cal-caseína (1:1), 2 demãos Queijo magro, 1 demão Silicato de sódio, 1 demão Óleo de linhaça & Cal-caseína, 2 demãos van Baerle & Co., SILIN, 2 demãos Alpina, ALPINAPLUS, 2 demãos Auro,BIENENWACHS-STREICHBALSAM, 2 demãos Rifa, SILITANIT, 2 demãos Óleo de linhaça, 1 demão

Repelentes de água

Wacker, BS 15, 2 demãos Metroark, SYLTRIT, 2 demãos Bayer, BAYSILONE IMPRÄGN.-EMULS.LD, 2 demãos Herbol, FASSADENIMPRÄGN. HYDROPHOB, 2 demãos Wacker, STEINFESTIGER H, 2 demãos Indula, HYDROPHOBIN, 2 demãos

12.1

( ) = Proporções em volume

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Esta mistura é então mexida cuidadosamente (terá de se ter cuidado pois a cal reage intensamente com a água e pode ‘espirrar’ queimando a pele). Depois de se adicionarem 6 kg de sal de cozinha e mexer cuidadosamente, esta mistura será deixada em repouso por 24 horas num ambiente não muito frio. A água que se forma à superfície desta mistura terá de ser decantada. A pasta é então misturada com 3 kg de areia de quartzo fina e está pronta a ser aplicada nas paredes com uma brocha em camadas de 3 a 5 mm de espessura (Manandhar, 1983). Esta pintura precisa de várias semanas para ‘curar’. Diz-se, no Nepal, que esta pintura durará de quatro a seis anos. Na Austrália já foi usada com sucesso uma receita semelhante (Departamento da Habitação, 1981). No Laboratório de Pesquisa da Construção foram efectuados testes com esta mistura que mostraram que se cria uma boa ligação com superfícies reboco de loma ásperos e magros (NT: com baixo teor de argila). Já com paredes de taipa rica em argila, partes desta pintura tem tendência a soltar-se após vários meses devido à chuva e geada, provavelmente porque a ligação entre a pintura e a base era insuficiente. Outras leitadas de cal estabilizadas Várias fontes (outros autores) afirmam que além de se misturar a cal hidráulica com sorode-leite, esta também poderá ser misturada com urina. Weiss (1963) descobriu que quando se usa Caulinita (um tipo de argila), a resistência pode ser aumentada através da adição de ureia e acetato de amónia. Esta prática era também comum na China antiga, onde porcelana extremamente fina era produzida pela adição de urina putrefacta à mistura (de argila). De acordo com Jain et al . (1978), a adição de 70 g de cola animal, dissolvida em 0,5 litros de água a ferver, misturada com 1 kg de cal hidráulica, provou dar bons resultados. Em Auroville, Índia, a seguinte mistura era usada, com sucesso, em cúpulas de adobe: a clara de 60 ovos misturada com 2 litros de soro-de-leite coalhado e 5 litros de aguardente de palma (palm liquor), tudo misturado com 40 litros de calcário de conchas (shell lime) mais 4 litros de cimento (Pingel, 1993). De acordo com diversas fontes, a seguinte matéria vegetal adicionada à cal também aumenta a resistência à lavagem e aos elementos: Cola de farinha de centeio (15 litros fervidos em 220 litros de água, com a adição de um pouco de sulfato de zinco),

Sumo de agave, Sumo de folha de bananeira fervido, Sumo do cacto opuntia, Sumo da euphorbia lactea, Óleo de capoca (arvore que se encontra em Moçambique), Óleo de linhaça cru e duplamente fervido

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Tinta de cola de celulose Uma vez que é muito barata, a cola de celulose misturada com cré em pó, é usada frequentemente para a pintura de interiores. Contudo, oferece uma resistência baixa aos elementos e também à limpeza. Tintas de asfalto As emulsões betuminosas oferecem uma boa resistência contra os elementos em paredes exteriores. A receita que seguidamente se apresenta, foi testada com sucesso, no Laboratório Central de Pesquisa da Construção em Roorkee, Índia: 1 parte de asfalto 80/100 é aquecida num recipiente juntamente com 2 partes de nafta. Esta mistura é então aplicada na superfície seca de loma com uma brocha. Após esta camada estar seca, aplica-se uma segunda camada. A fim de se proteger esta pintura negra do sol, aconselha-se uma demão final de leitada de cal, preparada da seguinte maneira: 70 g de cola animal misturada em 1 kg de cal hidráulica dissolvida em 0,5 litros de água (Jain et al., 1978). Difusão do vapor A pintura pode reduzir significativamente a capacidade de as paredes respirarem (difusão do vapor). Em climas frios não deverá ser esquecido que o efeito de barreira à difusão do vapor destas pinturas tem se ser menor no exterior que no interior. Nas embalagens das tintas adquiridas no mercado não vêem mencionadas as propriedades de difusão do vapor, portanto, a experiência é importante para avaliar as suas características. Os resultados dos testes efectuados pelo Laboratório de Pesquisa da Construção com diversas tintas, rebocos resistentes à água e repelentes de água são apresentados na f igura 12.1. Penetração da água A absorção de água por capilaridade (ver capítulo 2, p. 27) das superfícies de loma é influenciada de modo significativo pelas coberturas (rebocos, pinturas, etc.). a tabela 12.2 apresenta alguns coeficientes (valores-w) de absorção por capilaridade de rebocos de loma, com e sem vários tratamentos. 12.2

12.3

•

100

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Tornando as superfícies hidrófobas (repelentes de água)

12.4

12.2 Valores w de rebocos de loma pintados 12.3 (esquerda) Gota de água numa superfície que não tratada (ângulo θ menor que 90°) (direita) Gota de água numa superfície trata com repelente de água (ângulo θ maior que 90°) 12.4 Teste de pulverização simples (LPC) 12.5 Igreja de S. Francisco de Assis, Ranchos de Taos, Texas

Repelentes de água Podem usar-se diversos líquidos, incolores, para impregnar as superfícies de loma a fim de as tornar capazes de repelir a água. Uma dada superfície, impregnada, é considerada repelente de água se o ângulo necessário para a molhar for superior a 90⁰ (12.3). O agente que repele a água penetra os poros da loma sem os fechar, de tal maneira que enquanto a absorção de água por capilaridade é significantemente reduzida, a difusão do vapor o não é (NT: capacidade de a parede ‘respirar’). Em regra estas substâncias encontram-se dissolvidas em álcoois orgânicos, hidrocarbonetos ou em água. Podem distinguir-se os seguintes grupos de repelentes de água:

Silanos e siloxanos Polisiloxanos (resinas de silicone) Siliconatos Resinas acrílicas Esteres de silicatos com aditivos hidrófobos Silicatos com aditivos hidrófobos

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Silanos, siloxanos e resinas de silicone reagem quimicamente com substâncias minerais encontradas na loma e tem uma elevada resistência aos elementos; estes reduzem a absorção de água em mais de 90%. A difusão do vapor é apenas reduzida em 5 a 8%. Os estere de silicatos apresentam características similares enquanto repelentes de água, mas, reduzem a difusão do vapor entre 15 a 30%. Uma vez que os produtos repelentes de água existentes no mercado têm diferentes composições e efeitos variados, estes deverão ser testados antes da aplicação. O coeficiente ‘w’ de absorção de água de diferentes rebocos de loma ensopados duas vezes com produtos repelentes de água, encontra-se entre 0,0 e 0.2 kg/ m2h0.5 (ver 12.2).

A superfície da loma tem de estar seca e não pode estar nem mais fria que 8⁰C nem mais quente que 25⁰C aquando da aplicação. Apenas os silanos e os siloxanos requerem que a superfície esteja húmida aquando da aplicação. Normalmente, esta aplicação tem de ser repetida de poucos em poucos anos, devido ao efeito deteriorante dos elementos sobre estes repelentes. Testes Um método simples de testar a eficácia dos repelentes de água, usado pelo Laboratório de Pesquisa da Construção, é apresentado na figura 12.4. aqui, as amostras tratadas com o repelente de água, rodam a uma velocidade de 7,5 rotações por minuto numa base colocada debaixo de chuveiro (normal de casa-debanho) em que água a 36 ⁰C é aspergida a uma média de 12 litros por minuto. Um equipamento mais sofisticado para efectuar este teste foi descrito no capítulo 2, p. 26.

Rebocos de cal Rebocos de loma aplicados em paredes exteriores (descritos no capítulo 11) só serão adequados se não apresentarem fissuras e forem resistentes à água. Em regra, em superfícies expostas aos elementos não deverão ser usados rebocos de loma, sendo a alternativa mais comum rebocos de cal. Os rebocos contendo cimento não são apropriados pois são demasiado rígidos. Estes não suportam as fortes tensões térmicas e hídricas sem racharem, permitindo então à água penetrar na loma, provocando um aumento de volume que, em consequência, alarga as fendas e faz com que o reboco caía em pedaços.

12.5

Aplicação de repelentes de água Na técnica designada por ‘imersão’, os repelentes de água são aplicados, com rolo, em pelo menos duas demãos, para que o liquido escorra à medida que o rolo é corrido pela superfície. A segunda demão tem de ser aplicada antes de a primeira secar.

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Durante as reparações efectuadas em 1992 à mais antiga casa de taipa da Alemanha, construída em 1795 (1.10), descobriu-se que tinha havido uma erosão massiva provocada pelo gelo, tendo a loma sido destruída até uma profundidade de 20 cm. A água tinha penetrado através do reboco de cimento aplicado algumas décadas atrás. Um fenómeno semelhante foi reportado a partir do Novo México, USA, por Bourgeois (1991). Durante um restauro efectuado em 1967, a igreja em Ranchos de Taos (12.5), construída com adobes em 1815, foi coberta com um reboco de cimento. Onze anos mais tarde, o reboco teve de ser removido quando a loma por debaixo apresentava grandemente danificada pela água. Em climas frios, é necessário que a parede possa secar rapidamente caso a chuva penetre pelo exterior ou caso vapor de água oriundo do interior se condense no interior da parede. Por conseguinte, a resistência à difusão do vapor da camada exterior da parede deverá ser inferior à da camada interior. O padrão Alemão DIN 18550 (Parte 3) determina que rebocos exteriores, repelentes de água, deverão obedecer aos seguintes critérios: o coeficiente ‘w’ de absorção de água deverá ser ≤ 0.5 kg/m2 · h0.5, a resistência específica à difusão do vapor ‘sd’ tem de ser ≤ 2.0 m e o produto w · sd ≤ 0.2 kg/m · h0.5. As secções seguintes descrevem a composição e aplicação de rebocos que não contém loma. Preparação das superfícies A fim de permitir uma boa ligação, as superfícies de loma a rebocar deverão ser secas e ásperas. Superfícies lisas deverão ser aspergidas com água – para que as camadas exteriores humedeçam e inchem – após o que deverão ser abertos sulcos diagonais (com 2 a 3 mm de profundidade), como é apresentado na figura 11.2. Enquanto a superfície assim preparada ainda se encontra húmida, deverá aplicar-se um primário de leitada de cal diluída, a qual deverá penetrar a superfície vários milímetros. Uma mistura de 0,5 partes de queijo magro, 2 partes de cal hidráulica e 30 partes de água já provou ser eficaz. Caso o reboco de cal fique exposto a temperaturas elevadas, ou se a área continua de reboco for muito grande, ou se a ligação é fraca (entre o reboco e a base), pode ser necessário utilizar redes metálicas ou de caniços fixadas à base, para manter o reboco. Quando se utilizar uma malha de caniços, é aconselhável mergulhá-las

numa leitada de cal, para evitar que apodreçam. Reforços

Grandes áreas de reboco contínuo, sujeitas a esforços térmicos poderão necessitar ser reforçadas. Para este propósito, redes de aço galvanizado com padrão hexagonal (rede de galinheiro) ou semelhantes, são normalmente utilizadas. Os trabalhadores preferem, frequentemente, utilizar redes cobertas com plástico ou fibra de vidro, pois são mais maleáveis e não enferrujam. Composição

Uma argamassa de cal normal é composta de 1 parte de cal hidráulica e de 3 a 4 partes de areia. Uma vez que esta mistura é usada na construção por todo o mundo, não será tratada neste livro. Contudo, argamassas de calcaseína são menos comuns e por isso descritas abaixo. As receitas antigas prescrevem, com frequência, que se adicione a uma argamassa normal, pelo animal e caseína, para melhorar o seu comportamento. Em tempos antigos, a caseína era adicionada na forma de soro-de-leite ou coalheira. A cal e a caseína reagem quimicamente para formar albuminato de cálcio, um composto resistente à lavagem. A adição de caseína reduz a absorção de água de um reboco de cal, mas, ao mesmo tempo, obstrui a difusão do vapor. No Laboratório de Pesquisa da Construção, uma argamassa de cal-caseína para reboco exterior, foi testada com sucesso. A mistura consiste em queijo magro, cal hidráulica e areia nas proporções 1:10:40. A cal tem de ser primeiro energicamente misturada com o queijo para formar uma pasta cremosa, sem que se adicione água alguma. Depois de se deixar esta mistura repousar por algum tempo, deverá adicionar-se a água e a areia. Para obter uma argamassa mais fina, que se poderá aplicar com uma brocha, uma mistura ligeiramente diferente poderá ser mais adequada, nas proporções de 1:6:25 dos mesmos ingredientes, respectivamente. Em climas quentes, sal de cozinha deve ser adicionado para manter o reboco de cal húmido por mais tempo, o que melhora a ‘cura’.

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12.7

12.6 Valores µ de rebocos de cal (os valores representam volume) 12.7 Parede de loma com isolamento exterior adicional e pranchas de madeira que formam uma cavidade oca 12.8 Exemplos de fundações (caboucos) concebidos de forma correcta e incorrecta

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Aplicação Antes da aplicação do reboco, a superfície de loma deverá ser tratada com um primário – uma leitada de cal-caseína. O reboco será então aplicado em duas camadas, ficando a espessura total num máximo de 20 mm. Na primeira camada, pode adicionar-se um pouco de cimento, para que haja uma ‘cura’ mais rápida. A segunda camada deve ser aplicada enquanto a primeira ainda se encontra húmida. Onde ocorram fissuras devido à contracção, estas deverão ser humedecidas com uma brocha humedecida em leitada de cal e depois fechadas, comprimindo-se e esfregando com a talocha ou a colher. De tomar-se em conta que os rebocos de cal ‘curam’ em contacto com o dióxido de carbono existente no ar, e que, este processo só é possível na presença de humidade suficiente. Por conseguinte, as paredes deverão ser abrigadas da luz directa do sol, e do vento ou mantidas húmidas com panos molhados. Os rebocos interiores poderão ser aplicados numa camada única.

Rebocos à base de gesso ou de cal e gesso, com ou sem caseína, podem também ser usados no interior. Contudo, rebocos à base de cimento, não deverão ser utilizados, mesmo no interior. Efeitos na difusão do vapor (respirar das paredes) Os efeitos provocados pela adição de óleo de linhaça duplamente fervido e caseína, na redução do coeficiente de difusão do vapor, foram testados no Laboratório de Pesquisa da Construção. Os valores ‘µ’ do coeficiente de resistência à difusão do vapor obtidos, são apresentados na tabela 12.6.

Telhas (de madeira [shigles]), pranchas e outras protecções Para além de pintura, também telhas - de madeira, pranchas, painéis de cobertura ou paredes de tijolo cozido – separadas por uma cavidade, poderão ser usadas para proteger paredes de loma. Estes métodos são especialmente úteis se for requerida um isolamento

12.6

12.8

térmico adicional – a ser aplicado pelo exterior. A figura 12.7 apresenta um método comum. Na Mesopotâmia (Iraque), camadas de tijolo cozido e vidrado têm protegido paredes de adobe desde há milhares de anos. É sempre aconselhável separar estas paredes protectoras das paredes principais, com cavidades ocas, de forma a que chuva que entrar possa ser canalizada para fora sem danificar as paredes de loma.

Métodos estruturais Protecção contra a chuva

Um método de evitar que a chuva entre em contacto com a parede de loma é providenciar um beirado suficientemente longo. Um rodapé (plinto) suficientemente alto – de 30 a 50 cm – pode proteger dos salpicos da chuva. A junta entre a parede e o rodapé (plinto) terá de ser cuidadosamente desenhada para que a água da chuva possa correr livremente sem se introduzir na junta entre a parede e o rodapé. Na figura 12.8, a solução ‘A’ é inaceitável. As soluções ‘B’ e ‘C’ poderão ser aceites em zonas de baixa pluviosidade. A solução ‘D’ é comum. As soluções ‘E’ e ‘F’ apresentam a concepção perfeita para combater este problema. Protecção contra a humidade ascendente (raising damp) As paredes exteriores de loma terão de ser protegidas contra a humidade ascendente da mesma forma que as alvenaria (pedra ou tijolos cozidos). Isto é normalmente conseguido com uma tira – com a largura da parede – de material de feltro betuminoso colocada a separar a base da parede do resto (damp proof course) (ou seja entre o cabouco e o resto da parede, normalmente 15 cm acima do chão, medido pelo exterior); por vezes são usadas folhas metálicas ou plásticas. Como nos países em desenvolvimento esta solução pode ser demasiado dispendiosa, pode ser substituída por uma camada de betão com 3 a 4 cm de espessura. Esta camada deverá ser impregnada com asfalto ou óleo de motor usado. Protecção contra as inundações Em cozinhas e casas-de-banho, o rodapé deverá ser em mosaico, ardósia, argamassa rica em cimento, etc. A concepção do rodapé deverá tomar em conta que é necessário evitar que a água de um cano roto, a qual pode inundar o chão, atinja a loma das paredes.

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Se um reboco contrair quando seca, ou tiver criado uma boa ligação com a superfície onde foi aplicado, poderá separar-se dela. Estas zonas podem ser facilmente localizadas batendo no reboco com os nós dos dedos. Se grandes quantidades de vapor de água se condensarem dentro da parede e não puder sair rapidamente, a loma poderá inchar, fazendo com que o reboco se esboroe e caia. Este tipo de danos também pode acontecer se a água se infiltrar pelo exterior através de fendas ou buracos. O gelo também poderá causar danos similares caso a parede esteja molhada e a água, congelando se expanda.

13.1

Reparação de fendas e juntas com loma

A reparação em construções de terra, principalmente de fendas e de juntas largas, requer medidas especiais diferentes das usadas para reparar alvenaria convencional ou rebocos de cal. Este capítulo, descreve problemas específicos das reparações em elementos de loma e, métodos de instalação de isolamento térmico – em edifícios em renovação – usando misturas de loma leve.

Danos em elementos de loma Os danos em elementos de loma podem ocorrer devido a alterações de temperatura que provocam expansão e contracção, através do impacto da água ou por impacto mecânico e abrasão.

As justas e fendas em elementos de loma secos não poderão ser reparadas com loma em estado plástico (amolecida), pois esta não se liga à loma seca. Após secar, o enchimento separar-se-á e cai. Por conseguinte, é importante preparar a fenda e usar uma mistura que se contraia o mínimo possível. Misturas Quando se conceber a composição de uma loma para reparar fendas e juntas, deverá considerar-se o seguinte: O material deve possuir força de ligação suficiente para aderir à superfície humedecida da fenda ou junta. A mistura deve conter um teor suficiente de areão e outros agregados a fim de minimizar a contracção. Fibras ou pelo animal também podem ser adicionados pela mesma razão. A fim de encurtar o tempo de ‘cura’, gesso, cal ou cimento podem ser adicionados. •

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Como estes aditivos tornam a mistura mais magra ( mais pobre em argila), a contracção é mais reduzida. A desvantagem é que enquanto se adicionam estas substâncias, as forças de ligação e a resistência à compressão poderão ser reduzidas. As juntas e fendas em elementos interiores podem ser reparadas com uma mistura de 1 parte de loma, 0.1 a 1 partes de cal hidráulica e 0.5 a 1 partes de gesso. Se as reparações ficarem expostas aos elementos o gesso não deverá ser utilizado. Para reparações exteriores, cimento, cal hidráulica (forte), ou uma mistura destes, totalizando entre 8 e 20%, podem ser utilizados como aditivos. No lugar destes aditivos poderá usar-se de 4 a 7% de óleo de linhaça duplamente fervido. Este material mantém-se plástico por várias semanas. Aplicação do material de enchimento A fim de se conseguir uma boa ligação entre a base e o material de enchimento, as fendas deverão ser alargadas até 1 cm e o material solto escovado. Os contornos devem ser humedecidos suficientemente para que a loma inche e se tone plástica à superfície. Quando for usado óleo de linhaça duplamente fervido na mistura para reparação, a superfície a reparar também deverá ser tratada com óleo de linhaça. O material de reparação – um pouco mais plástico - é aplicado em primeiro lugar em ambos os lados da fenda, seguidamente enche-se a fenda com material da mesma mistura – mas um pouco mais seco – batendo e calcando-o na fenda (ver 8.29). É aconselhável que na fenda seja aplicado mais material do que o necessário, para que quando o material se contrair ao secar possa ser novamente compactado, enquanto ainda se encontra ligeiramente húmido.

Reparação de juntas e fendas com outros materiais A reparação de juntas e fendas com loma é demorada e requer experiência. Outros materiais para reparação, que apresentam menor contracção e maior força de ligação, requerendo menos trabalho e habilidade são descritos neste capítulo. Misturas Como alternativa às misturas à base de loma, todos os materiais que podem ser normalmente usados para reboco, poderão servir como material de enchimento. Cal hidráulica (forte), cimento, gesso, caseína, celulose e óleo de linhaça duplamente fervido poderão ser

13.2

utilizados como agentes ligantes. Como agregados para enchimento podem utilizar-se silte, areia, cascalho e também agregados orgânicos como cortiça, serradura, casca de arroz e de outros cereais e papel de jornal desfeito. Aquando de reparações no exterior não devem usar-se materiais orgânicos excepto, se, a mistura tiver um pH elevado (o qual previne o crescimento de microrganismos). Misturas de acrílico ou de silicone também poderão ser usadas como material de enchimento. O silicone cria uma boa ligação com a loma, desde que a superfície da fenda esteja seca e livre de partículas soltas aquando da aplicação.

Reparação de grandes áreas danificadas (maiores que fendas ou juntas) Reparações com loma

Áreas de grandes dimensões que tenham sofrido erosão ou que estejam a escamar deverão ser reparadas raspando e limpando toda a loma solta e seguidamente deve molhar-se a superfície antes de aplicar o material de reparação – tal como é descrito no capítulo 11 a propósito de rebocos de loma. A fim de se reduzir a contracção, cada camada da nova loma não deverá exceder de 1 a 1,5 cm. Se a área danificada tiver uma profundidade superior a 2 cm, é aconselhável que se raspe até uma profundidade de 4 a 6 cm. Estas áreas são depois preenchidas com adobes partidos e com uma argamassa magra. Em áreas onde se corra o risco de congelamento não se aconselha o uso de tijolos verdes (não cozidos) pois estes não são resistentes ao gelo. Tintas Caso se pretenda reparar a pintura de uma superfície de loma, a tinta velha deve ser primeiro raspada. Na área a reparar é então aplicado um primário antes da nova pintura ser executada. Para isto uma leitada de calcaseína pode ser utilizada, conforme descrito no capítulo 12, p. 99. Caso a superfície seja muito macia e arenosa, é preferível utilizar-se um primário de cola de cal-caseína. Este é preparado a partir de 1 parte de cal hidráulica e 5 partes de queijo magro, misturando-se intensivamente por dois minutos sem se adicionar água. Esta mistura é deixada em repouso por algum tempo e então diluída em água na proporção de 1:5. Esta cola é para ser utilizada no espaço de 1 hora (Letzner and Stein, 1987, p. 145).

13.1 Bombeando lomaleve mineral 13.2 Camada adicional de isolamento térmico (interior) com loma-leve mineral numa parede com estrutura de madeira

105

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Renovação de isolamentos térmicos com loma leve Esta secção discute os aspectos físicos e estruturais que têm de ser tomados em conta quando se pretenda melhorar o isolamento térmico de paredes exteriores existentes usando loma leve. No capítulo 4, p. 47 são discutidos diferentes tipos de agregados apropriados. A utilização de loma leve como material de preenchimento para casas de estrutura de madeira vem mencionada no capítulo 9, p. 82, e o design de paredes de terra com elevados níveis de isolamento é discutido no capítulo 14, p. 106. Condensação No fim do século XX assistiu-se, na Alemanha, a danos causados a casas históricas com estrutura de madeira. A maioria destes danos deveu-se a condensação nas paredes, um tipo de dano que nunca tinha acontecido. Hoje em dia é produzida muito mais humidade em cozinhas e casas de banho que antigamente. Enquanto hoje em dia é normal tomar um duche quente diariamente, em tempos idos, as pessoas costumavam lavar-se numa bacia, com água fria. Ainda por cima, as roupas eram lavadas no exterior num anexo e deixadas a secar ao ar livre. Hoje em dia, as roupas são lavadas e secas dentro de casa. Todos os factores acima descritos contribuem para a produção de muito mais humidade dentro da casa de estrutura de madeira. Ao mesmo tempo, também, as temperaturas dentro de casa são muito mais elevadas do que antigamente. Por conseguinte, apesar da humidade relativa do ar no interior se manter aos mesmos níveis, a humidade absoluta é significativamente mais elevada. Ainda para mais, as portas e janelas destas casas estão agora muito melhor seladas. Assim, a taxa de renovação do ar é bastante reduzida. Todos estes factores conduzem a uma muito maior condensação dentro das paredes. É por isso imperativo que as características de difusão do vapor das paredes sejam cuidadosamente controladas. Isolamento térmico As paredes exteriores das casas de estrutura de madeira típicas têm uma espessura de 14 a 20 cm. O material de preenchimento (portanto o material que é usado para preencher o esqueleto) poderá ser tijolo cozido, adobes ou do tipo do pau-a-pique [wattle-and-daub ]. Os valores de ‘U’ deste material de enchimento variam entre 2,0 e 2,7 W/m K. Se levarmos a estrutura de madeira em conta, isto dá valores globais de 1,2 a 2,2 W/m K. A propagação do calor através destas paredes é, portanto, de três a seis vezes maior do que deveria ser de acordo com os regulamentos modernos em países de clima temperado ou frio. 2

2

A solução mais simples – e a melhor, em termos físicos – é aumentar o isolamento a partir do exterior, isto é, envolver o edifício com um isolamento térmico. Se a casa for um marco histórico e, portanto, não for permitido envolver o edifício pelo exterior, o isolamento adicional terá de ser aplicado a partir do interior. Em geral isto causa problemas, porque as pontes térmicas e de vapor não podem ser evitadas na totalidade. Isto provocará que a parede fique parcialmente molhada devido ao elevado grau de condensação, e subsequentemente danos na superfície da parede. Além disso, as percas de calor serão maiores e pode até mesmo dar origem ao crescimento de fungos. Loma leve em camadas Um método possível de aplicar isolamento térmico adicional no interior é apresentado na figura 13.2. Aqui, uma cofragem é fixada a espaçadores montados na parede histórica e, então, uma camada de loma leve mineral é despejada ou bombeada no seu interior. É importante que não se forme nenhum espaço entre as duas folhas para que o transporte de água por capilaridade e o vapor circulem livremente. No projecto da figura 13.1, trabalharam cinco pessoas durante oito horas para completar os 60 m desta parede – com uma espessura de 15 a 25 cm de loma leve -, usando os métodos de bombagem descritos no capítulo 10. A figura 13.3 apresenta a superfície desta parede após a cofragem ter sido removida. O material tem uma densidade de cerca de 1000 kg/m . Esta densidade relativamente elevada foi decidida a fim de se conseguir também um suficiente isolamento acústico, retenção de calor e controlo de humidade. O mesmo sistema poderá ser usado para aplicar um isolamento térmico a partir do exterior, mas, para o exterior recomenda-se uma mistura de loma com menor densidade. 2

3

13.3

13.3 Superfície de uma parede de loma-leve mineral - com uma densidade de 1000 kg/m3 - após a cofragem ser removida

Elementos pré-fabricados Um método ainda mais simples, de adicionar uma camada de isolamento térmico pelo interior, é recorrer a elementos de loma préfabricados tais como blocos de grandes dimensões ou painéis, tal como é descrito no capitulo 7, ou usar mangas cheias de loma como descrito no capitulo 10. Estas podem ser colocadas – sem cofragem -, no seu estado plástico, encostadas à parede numa ou duas camadas, tal como apresentado na figura 13.4. Neste caso é aconselhável espalmá-las e fixá-las à parede com ganchos de aço (4 ganchos por m ).

13.4 Isolamento térmico adicional - aplicado no interior - recorrendo a mangas cheias de lomaleve

13.4

2

106

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Juntas Nos pontos em que os elementos de loma se ligam a colunas, vigas, janelas ou aros de portas, os seguintes aspectos terão de ser tomados em consideração: Nas técnicas que empregam loma em estado plástico ocorrerão fendas devido à contracção da loma após secar. Mesmo quando a loma está seca, ou se usam elementos de loma já secos, aparecem fendas devido à contracção da madeira durante a sua secagem – este é um processo que pode demorar até dois anos – até que a •

•

madeira atinja o seu teor de equilíbrio de humidade. As estruturas de madeira continuam a inchar e contrair durante o seu uso devido à absorção e libertação de humidade. A figura 14.1 apresenta algumas possibilidades de concepção de juntas para a utilização da técnica stranglehm – mangas cheias de loma -, adobes e estruturas de madeira ou tijolo preenchidas com loma leve ou, com aros de portas e janelas em madeira. •

14.1 Concepção possível para as juntas de ’fitas de loma’ (stranglehm ), mangas cheias de loma, adobes e lomaleve com estrutura de madeira ou tijolo, ou com aros de portas e janelas, respectivamente. (secções horizontais)

Loma-leve

Reboco de loma

Madeira

Stranglhem ou mangas com loma

Blocos de terra

Tijolos

107

Detalhes dos edifícios

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14.1


14.2

14.2 Secções verticais de estruturas de telhados e paredes estruturais (autoportantes) e não estruturais

As vigas de um telhado não deverão assentar directamente na parede de terra mas, em vez disso, em estruturas de madeira assentes no topo da parede - ou barrotes -, tal como pode ser visto na figura 14.2 A. Se as vigas do telhado assentarem numa estrutura de madeira independente das paredes e estas não forem paredes-mestras, a contracção da estrutura de madeira terá de ser tida em conta. Na figura 14.2 B foi aplicado um selante elástico entre a viga e a parede de forma a tolerar esta contracção; já na figura 14.2 C, a estrutura está separada da parede, permitindo assim um maior movimento da estrutura de madeira.

14.3 Secções horizontais de diversas paredes de loma com valores U de O,3W/m2K 14.4 Parede construída com pneus usados preenchidos com terra. USA 14.5 Abobada de mangas cheias de terra, Kassel, Alemanha 14.6 Protótipo de edifício, Kassel, Alemanha

Detalhes na concepção de paredes 14.3

Paredes de loma com elevado isolamento térmico O valor ‘U’ de uma parede te terra batida com 30 cm de espessura (sem agregados leves) é de cerca de 1,3 W/m2 K. Para se atingir um valor de ‘U’ de 0,3 W/m2 K nesta parede, ela deveria ter 1,65 m de espessura. Isto demonstra que em climas frios, onde é necessário um alto grau de isolamento, não é possível construir apenas com loma normal. Os exemplos apresentados na figura 14.3 não mostram apenas um isolamento térmico suficiente, mas, também foram concebidos para para terem massa térmica suficiente para manter em equilíbrio (sem grandes variações) a temperatura interna, loma suficiente para manter em equilíbrio o teor de humidade interior e também suficiente isolamento sonoro.

Soalho de madeira Corta-vento Isolamento térmico (λ= 0.04) Blocos de terra preenchendo os vazios da armação do telhado

Isolamento térmico (λ= 0.04) Loma-leve mineral preenchendo os vazios da armação do telhado (λ= 0.21)

Isolamento térmico (λ= 0.04) Blocos de terra autoportantes (λ= 0.7) (λ= 0.9)

Reboco de cal Cortiça (λ= 0.5) Is. térm. ( λ= 0.04) Loma-leve mineral (λ= 0.21)

Reboco de cal Loma-leve mineral (λ= 0.15) Armação de madeira do telhado Reboco de loma-leve

108


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14.5

Apenas esboços ‘E’ e ‘F’ são para paredesmestras, os restantes não. Os painéis exteriores de isolamento, apresentados em ‘G’ e ‘H’, poderão ser usados como cofragem permanente aquando do enchimento com loma leve, servindo ao mesmo tempo como base para um reboco exterior à base de cal. As soluções mais simples e que apresentam melhor desempenho são as ‘J’ e ‘K’, as quais são paredes monolíticas construídas com loma leve de baixa densidade. Em climas onde é frequente a chuva tocada a vento, as soluções ‘A’ a ‘F’ são preferíveis,

14.6

porque têm as duas folhas da parede separadas, actuando assim protecção contra os elementos. Paredes de pneus cheios com terra Um método possível de construção de paredes usando blocos ocos cheios de loma leve já foi descrito no capítulo 10, p. 89. Se não for requerido um isolamento térmico muito eficaz, pode utilizar-se solo argiloso normal (NT: sem qualquer preparação).

14.4

109


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Michael E. Reynolds construiu varias casas no Novo México, USA, em que as paredes foram feitas a partir de pneus usados cheios com solo extraído das fundações. Somente o ultimo pneu (o do topo) foi cheio com betão ao qual foi fixado um lintel de madeira. A superfície interior foi coberta com um reforço de rede metálica (expanded metal mesh) e seguidamente rebocada. Sacos cheios de terra No Laboratório de Pesquisa da Construção (LPC), Universidade de Kassel, Alemanha, foram testadas várias técnicas para construção de paredes com sacos ou mangas cheios de terra. A figura 14.5 apresenta uma cúpula construída, em 1977, com mangas de poliéster cheias de areia e terra; A figura 14.6 apresenta a parede de um protótipo de casa de baixo custo construída em Kassel, em 1978. Neste último caso as mangas são feitas de juta cobertas por várias camadas de leitada de cal, a fim de prevenir o apodrecimento. O arquitecto Californiano Nader Khalili levou esta ideia ainda mais longe ao usar manga contínua – do tipo usado para fabricar sacos de farinha e açúcar. As figuras 14.7 e 14.8 mostram o processo de enchimento e assentamento; a figura 14.9 apresenta um exemplo de construção no Brasil.

14.9

Pisos intermédios

14.7 Enchimento de mangas 14.8 Calcando mangas

Sobrados tradicionais de loma Em casas tradicionais de estrutura de madeira, Alemanha, o sobrado dos pisos intermédios era preenchido com loma para aumentar a resistência ao fogo, isolamento acústico e também térmico. As técnicas tradicionais aqui descritas exigem mão-de-obra intensiva, por isso, hoje em dia, são apenas usados em trabalhos de renovação quando por razões de preservação histórica a lei o exige.

14.9 Residência, Brasil 14.10 Piso de terra batida sobre vigas 14.11 Pavimento de tabique (spalier) 14.12 Pavimento feito com rolos de loma de palha 14.13 Secção vertical de um sobrado de madeira preenchido com tijolos crus 14.14 Pavimento sobre arcos (Jack vaults) 14.8

14.7

110


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14.10 14.11

14.12

Sobrados de terra batida

A figura 14.10 apresenta três maneiras diferentes de usar terra batida como material de enchimento entre/ou por cima das vigas de madeira. O tecto é formado com tábuas em cima das quais é compactada loma húmida. Coloca-se uma camada de palha por cima das tábuas a fim de evitar que a loma caia por entre as fendas. Hoje em dia usa-se papel encerado para este fim. Pisos ‘Spalier’ (tabique) 14.14

A figura 14.11 apresenta um pavimento tradicional Alemão designado por ‘Spalier’. Nesta técnica as ripas de madeira são dispostas com intervalos de 3 a 6 cm entre as vigas do piso. Uma mistura de loma com palha é aplicada por cima, pressionando para que se formem ‘línguas’, na parte inferior, entre as ripas. Mais tarde, trabalhando por baixo, estas ‘línguas’ são pressionadas, com uma talocha, a fim de se conseguir uma superfície plana – como é mostrado na figura. Numa variação tradicional desta técnica, em lugar de usar a talocha, era usada uma cofragem que podia ser deslocada horizontalmente. Rolos de palha e loma

Outra técnica tradicional Alemã, emprega rolos de palha e loma (Alemão: wickel) feitos da mesma maneira descrita no capítulo 9, p. 111

14.13

81. Um feixe de palha é mergulhado numa calda (NT: mistura de água e barro) de loma e enrolada num movimento helicoidal à volta de um pau, formado assim rolos de palha e loma. Os extremos destes paus (à volta dos quais está enrolada a palha) podem assentar na parte superior das vigas ou em encaixes cortados na parte lateral das vigas (14.12). Sobrados modernos de loma

Hoje em dia, em vez de preencher o espaço entre as vigas com loma, podem usar-se tijolos verdes (não cozidos) ou adobes – sem usar argamassa -, o que reduz o tempo de secagem. A figura 14.13-A apresenta uma concepção simples para este tipo de sobrado – providenciando isolamento térmico e acústico. A solução apresentada em 14.13-B tem as mesmas propriedades, oferecendo a vantagem de ocupar menos espaço, tendo contudo a desvantagem de requerer mais mão-de-obra. Na figura 14.14 podem ver-se diversos modelos de sobrado de loma em arco. Nos exemplos ‘A’, ‘B e ‘C’ blocos de terra (adobes, tijolos verdes) dispostos em arco transferem as cargas para as vigas por acção da compressão. O exemplo ‘D’ é incapaz de suportar cargas e consiste num entrançado de canas ou juncos disposto em arco sobre o qual é despejada loma leve.


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Pavimentos de terra batida As superfícies de pavimentos sujeitos a uso intensivo têm de respeitar padrões elevados. Estas superfícies têm de resistir à abrasão (com pressão), têm de ser impermeáveis e não podem apresentar fissuras. É muito difícil construir estas superfícies com loma, mas se for feito cuidadosamente, não é impossível. O mais difícil é uma superfície de elevada dureza e resistente à abrasão (ver capitulo 2, p. 34). Frequentemente, é mais fácil evitar o esforço em conseguir uma tal superfície de loma usando tijolos, madeira ou mosaicos por cima da loma – ou mesmo cobrindo a loma com uma carpete, tapete ou outro tipo de material têxtil, etc. Pavimentos tradicionais de terra A figura 14.15 apresenta a versão de Oscar Niemeyer de um pavimento tradicional em loma (Niemeyer, 1946). A camada de base consiste em loma rica em argila com cerca de 15 cm de espessura. Esta camada funciona com uma barreira à prova de água e é aplicada em duas vezes (metade da espessura de cada vez), compactando-se até que não apareçam fendas depois de secar. A camada seguinte consiste em cascalho, o qual interrompe a subida de água por capilaridade. Por cima, uma camada com 10 cm, de mistura de palha e loma providencia isolamento térmico. Ainda mais uma camada de 4 cm, mistura de palha e loma, estabilizada com cimento na proporção de 1:6 (1 parte de cimento para 6 de loma de palha), a fim de o pavimento suportar cargas pesadas. Como camada final, Niemeyer recomenda uma argamassa de cimento misturada com serradura e com uma espessura de 2 cm. Antes de esta camada final estar seca são aplicadas duas demãos de silicato de sódio. Finalmente, após a superfície se encontrar completamente seca, encera-se. O autor deste livro aconselha a que se inverta a sequência das duas camadas do fundo. A fim de interromper a acção capilar, a primeira camada, a do fundo, deve ser de cascalho. A camada seguinte – loma com elevado teor de argila – servirá de barreira à água e ao vapor. Mais à frente neste capítulo descreverse-á a forma como argamassas de loma estabilizadas podem ser substituídas por argamassas de cimento. Em casas de lavoura tradicionais, na Alemanha, eram construídos, de forma semelhante, pavimentos, em que até carros (sem pneus de borracha) podiam circular. Em vez de uma superfície de cimento, usavam

uma argamassa de loma com elevado teor de argila, de areão (areia grossa) e gravilha. Esta camada tinha cerca de 7 cm e era compactada sendo batida. A fim de endurecer a superfície, esta era aspergida com partículas de oxido de ferro (Fe3 O4) - produzidos pelo de pedaços de ferro ao rubro –, que eram então compactadas na superfície juntamente com sangue de boi, bílis de boi ou alcatrão.

14.15

14.16

Pavimentos de terra modernos Em 1984 os dois tipos de pavimento, apresentados na figura 14.16, foram testados com sucesso no LPC. O modelo ‘A’ tem uma superfície suficientemente resistente para se poder caminhar por cima, a qual é dividida por uma grelha de ripas de madeira. Já o modelo ‘B’ apresenta uma base de loma pavimentada com blocos de madeira (NT: Uma espécie de tacos e um trabalho de calceteiro). A base é idêntica em ambos os casos, consistindo numa camada com 15 cm de cascalho – a fim de impedir a ascensão de água por capilaridade -, seguida por uma barreira à prova de água e vapor feita de plástico ou papel de feltro betuminoso e, como camada final, 10 cm de Leca (argila expandida) servindo como isolamento térmico. A primeira camada de loma húmida rica em argila é então colocada por cima desta base e compactada (14.17 e 14.18). Em ambos os casos é colocada por cima uma grelha primária de barrotes (10 x 10 cm). No modelo ‘B’ (14.16) esta grelha é então preenchida com tacos de madeira assentes com argamassa de loma estabilizada com 6 a 8% (em volume) de óleo de linhaça duplamente fervido. Estes tacos são dispostos de forma de anéis (14.20) (NT: como se pode ver em muitos trabalhos nas ruas de Portugal). No modelo ‘A’ é aplicada uma segunda camada de argamassa de loma sobre a qual uma grelha secundária de ripas é colocada.

112

14.15 Pavimento tradicional para salas (segundo Niemeyer, 1946) 14.16 Pavimentos em terra modernos (Minke, 2000) 14.17 a 14.19 Construindo um pavimento de terra batida 14.20 Construindo um pavimento de terra batida ladrilhado com tacos de madeira


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14.17

14.18

14.20

14.19

Os espaços desta grelha são então preenchidos com uma terceira camada de argamassa de loma estabilizada com 6 a 8% (em volume) de óleo de linhaça duplamente fervido. A superfície é depois finalizada com uma talocha metálica, aplicando bastante pressão, até que a se torne brilhante (14.19). Uma vez que este o processo acima descrito requer bastante mão-de-obra, o autor deste livro desenvolveu um modelo alternativo que é menos trabalhoso (menos de um quinto): As camadas constituintes podem ser observadas na figura 14.21. A fim de romper a acção capilar, a camada do fundo é constituída por cascalho. Uma camada impermeabilizante de papel de feltro betuminoso é colocada por cima do cascalho seguida por uma camada de lã de rocha para providenciar isolamento térmico – sendo esta última necessária apenas devido aos recentes Regulamentos Alemães que são mais exigentes; caso contrário loma leve seria suficiente. Uma camada com 12 cm de loma leve mineral é então despejada por cima. Isto providencia 113

suficiente isolamento térmico e a necessária resistência estrutural. A loma leve é preparada numa betoneira normal, sendo despejada com um carrinho de mão (14.22). A fim de reduzir o tempo de secagem adicionou-se 4% de cimento à mistura. A fim de se conseguir uma superfície adequadamente dura foi aplicada uma camada de 3 cm de argamassa de loma em duas duas vezes (1.5 cm de cada vez), contendo suficiente areão para que fosse minimizada a ocorrência de fendas. Esta argamassa foi testada , com sucesso, com três diferentes agente estabilizadores (6% do peso em seco): o primeiro, silicato de sódio, foi adicionado após ter sido diluído em água na proporção de 1:1; o segundo, óleo de linhaça duplamente fervido; o terceiro, cola de cal-caseína (1 parte de cal hidráulica e 5 partes de queijo branco magro misturadas vigorosamente com água por 2 minutos e deixado em repouso) com 10% de giz.


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As misturas foram aplicadas como se fosse argamassa para parede, com baixo teor de água, e a superfície alisada com movimentos circulares da talocha. Após as superfícies terem secado completamente, todas elas foram enceradas. As três misturas resultaram em superfícies de boa dureza. A mistura com óleo de linhaça tem as desvantagens de exalar um odor bastante forte e de levar bastante tempo a secar mas, em contrapartida apresenta a superfície de maior dureza.

14.22

14.23

Argamassa de loma Loma-leve mineral Isolamento térmico Membrana anti-humidade Cascalho grosseiro

14.21

[NT: Tijolo Hourdis : (neste caso) tipo de tijolo em forma de prancha e com furos ocos ]

Membrana anti-vapor

Fibras de celulose

Tábuas ( placas de madeira)

Membrana anti-vapor

Loma-leve de palha (600) U = 0.8 W/m 2K

Placa de lã de madeira Reboco de loma U = 0.22 W/m2K

Cortiça

Cortiça

Membrana anti-vapor

Tijolo Hourdis preenchido com loma

Loma-leve mineral (400) U = 0.25 W/m 2K

Fibras de celulose U = 0.20 W/m 2K

14.24

114


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Telhados inclinados isolados com loma leve

14.21 Secção vertical de um pavimento de lomaleve mineral 14.22 e 14.23 Construindo um pavimento de loma-leve mineral com uma argamassa de loma repelente de água e resistente à abrasão 14.24 Secções verticais, de telhados inclinados, com preenchimentos de loma-leve 14.25 Telhados planos (horizontais), em terra, numa aldeia Dogon, Shanga, Mali

Telhados convencionais – com estrutura de madeira e telhas – pode ser isolados com loma leve de forma a aumentar o isolamento térmico e acústico. Se o espaço criado por um barrote de telhado de 16 cm de espessura (NT: aqui convém salientar que nos países frios do norte da Europa a estrutura dos telhados tem um concepção diferente de Portugal (este espaço é muitas vezes habitado); em vez de barrotes, são usadas tábuas com 16 x 2 cm (ou dimensões semelhantes) a que em inglês se chama rafter ) for preenchido com loma leve de densidade igual a 600 Kg/m3, e o tecto for de madeira (tábuas), este telhado terá um valor de ‘U’ de 0,8 W/m2 K (14.24-A). As soluções ‘B’, ‘C’ e ‘D’ mostram a possibilidade de conseguir níveis mais elevados de isolamento térmico, tal como é requerido em muitos países do norte.

Telhados cobertos com terra Em zonas de clima seco, telhados planos cobertos de terra, têm sido usados durante séculos na arquitectura rural tradicional. Um dos grandes desafios quando se constrói em países em vias de desenvolvimento é produzir telhados de loma, resistentes aos elementos, que provem ser duráveis em áreas chuvosas. Nestes países, o custo típico de um telhado, é normalmente de 25 a 30% do custo total do edifício. Na Alemanha, no principio do século XX, espalhou-se o uso de telhas de loma (ver

capítulo 7, p. 70) e até chegou a ser publicado um regulamento para o seu fabrico – DIN 18957. Nesta secção, são discutidos alguns tipos de telhados de loma tradicionais e algumas experiências recentes com coberturas de loma. Telhados tradicionais

Durante séculos, em muitos climas subtropicais, temperados e frios têm sido construídos, ao longo dos séculos, telhados tradicionais planos e até inclinados. Exemplos típicos são os telhados planos do Indian Pueblos, no Novo México, USA (ver 6.3), e os de Dogon, Mali, na África Ocidental (14.25). Os telhados planos são todos construídos de maneira semelhante. Troncos de árvore, ou bambu, formam a estrutura primária. Por cima destes são colocados ramos e galhos, a fim de formar um emaranhado, por cima dos quais é então colocada a loma de palha – que poderá ser compactada ou aplicada como um reboco. O acabamento consiste em várias camadas de loma rica em argila contendo usualmente grandes quantidades de areão; por vezes é adicionado pêlo animal, fibras ou bosta de vaca, sendo depois a superfície cuidadosamente alisada. Em áreas de fraca pluviosidade, as fissuras decorrentes da contracção não são um problema. Quando a água penetra nestas fissuras, a loma rica em argila expande-se e as fissuras ficam seladas. Apenas em alguns casos são usadas camadas adicionais. Na Anatólia, Turquia, um solo especial rico em argila e com elevado teor de sal, é retirado das margens de lagos salgados a fim de selar os telhados de loma.

14.25

115






14.26

14.27

Devido às propriedades higroscópicas do sal, esta loma permanece húmida por bastante tempo, evitando que a água se infiltre enquanto permanece neste estado. Caso apareçam fissuras devido à contracção, quando em contacto com a água da chuva, torna a haver expansão e as fissuras ficam seladas. A chuva vai dissolvendo algum sal, reduzido assim esta propriedade auto-selante da camada superior. Os residentes, então, espalham sal ou despejam água salgada na superfície, a fim de regenerar o teor de sal (Dalokay, 1969). Quando se constroem telhados de loma, deve ter-se presente que as beiras (arestas) são susceptíveis aos danos por impacto e especialmente, à erosão pelo vento e pela água. Isto pode ser evitado pela adopção de soluções do tipo das apresentadas na figura 14.27. Caso se pretenda um telhado em que se possa andar por cima (um terraço), então recomenda -se a aplicação de mosaicos (14.27-D). A figura 14.26 apresenta um telhado inclinado, no norte da Venezuela, consistindo em loma de palha estabilizada com bosta de vaca, aplicada em várias camadas (8 a 12 cm), aplicada por cima de uma estrutura de madeira feita de ramos e galhos. Normalmente, após a estação das chuvas, a camada superior é reconstruída. Novas soluções

Em áreas de elevada pluviosidade, onde é normal os telhados serem inclinados, os edifícios tradicionais não têm telhados de loma.

Contudo, experiências realizadas recentemente, provaram que aditivos podem aumentar a resistência da loma aos elementos. Esta conclusão é baseada em resultados de testes efectuados no LPC, descritos no capítulo 4, p. 40, e num protótipo de casa de baixo custo construída em Pujili, Equador, pelo grupo FUNHABIT e pelo autor. O telhado tem uma estrutura feita de troncos de árvore, ramos e canas. Esta estrutura foi depois coberta com várias camadas de argamassa de loma com 8 cm de espessura no total (14.28). A primeira camada consiste em loma rica em argila misturada com pedra-pomes (0 a 12 mm de diâmetro) e óleo de motor usado (52 partes de loma : 28 partes de pedra-pomes : 1 parte de óleo). Esta mistura, que também providencia isolamento térmico, foi aplicada com uma consistência meio seca e compactada por meio de batimento. A camada superior, com 2 a 3 cm de espessura, tem a seguinte composição: 72 partes de loma, 36 partes de pedra-pomes (0 a 5 mm) 12 partes de bosta de vaca, 12 partes de bosta de burro, 8.5 partes de óleo de motor, 6 partes de fibras de sisal soltas (3 a 5 cm de comprimento) e 1 parte de óleo de linhaça duplamente fervido. Alguns dias depois, quando a mistura já estava um pouco seca, foi novamente compactada com uma talocha metálica, aplicando bastante pressão, até que a superfície ficasse brilhante.

116

14.28

14.26 Telhado de loma tradicional, norte da Venezuela 14.27 Telhados - tradicionais - de loma planos (horizontais) 14.28 Secção vertical de um telhado de loma, Pujili, Equador 14.29 Abobadas construídas com blocos de terra numa aldeia perto de Aleppo, Síria 14.30 Abobadas construídas com blocos de terra, Siestan, Afeganistão


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14.29

Cúpulas e arcos de blocos de terra Cúpulas e arcos feitos de terra e cobrindo espaços interiores são encontradas na Europa, principalmente em edifícios religiosos. No sul da Europa, Ásia e África têm sido também usados em residências, escritórios e edifícios públicos (ver 1.1, 14.29 e 14.30). Em climas quentes e secos, estas estruturas demonstram ter várias vantagens, principalmente em áreas de grandes amplitudes térmicas diurnas. Dada a sua massa (para regular as variações térmicas) e maior altura no centro dos espaços, onde o ar quente, mais leve, se acumula e 14.30

117

pode ser facilmente enviado para o exterior através de aberturas, os espaços abobadados providenciam melhor ambiente e controle natural do ambiente interior do que os convencionais espaços cúbicos. Estes espaços têm menor área de parede do que os espaços cúbicos com o mesmo volume, e portanto, aquecem menos. Também em climas temperados e frios, cúpulas e arcos trazem diversas vantagens. Como a superfície é menor para o mesmo volume, as percas de calor são consequentemente menores, tal como o consumo de energia. Em qualquer clima, cúpulas e arcos, requerem menor quantidade de material para fechar um dado volume. Em todos os países em vias de desenvolvimento, os telhados em arco e/ou cúpula são normalmente mais baratos quando comparados com telhados planos ou inclinados. A observação demonstrou que divisões com arcos ou cúpulas têm um efeito agradável e calmante nos habitantes – em contraste com tectos planos. Até recentemente, arcos e cúpulas de loma têm sido construídos apenas com adobes – com excepção de duas cúpulas experimentais: a cúpula de terra batida descrita no capítulo 5, p. 59, e a cúpula de fitas de loma (stranglehm) construída no LPC em 1985.


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Em numerosas regiões áridas, onde não há madeira disponível para construção, foram desenvolvidas técnicas para construir abobadas e cúpulas – com adobes secos ao ar livre – sem recorrer a elementos estruturais (vigas), e até sem cofragem. Estas técnicas são descritas nas secções seguintes. Sobre a geometria das abóbadas e cúpulas As abobadas e as cúpulas são elementos curvos estruturais, de duas dimensões, que servem para cobrir espaços interiores. Estruturas em concha (shell structures) com o mesmo tipo de geometria apresentam um comportamento estrutural bastante diferente. Estas são capazes de transferir as forças de torção para as suas bases. Contudo, abobadas e cúpulas de alvenaria apenas transmitem as cargas sob compressão. Se tiverem uma curva única chamam-se abobadas (14.31 à esquerda); caso sejam duplamente curvados designam-se por cúpulas (14.31 à direita). As abobadas e cúpulas podem ser construídas a partir de elementos geométricos básicos. A figura 14.32 apresenta duas abóbadas cruzadas (‘A’ e ‘B’) e duas abóbadas de claustro (‘C’ e ‘D’); todas as formas são compostas com partes de cúpulas cilíndricas (cúpulas de berço). Com cúpulas formadas por superfícies de revolução, isto é, originadas pela rotação de uma linha curva (normalmente um arco circular) à volta de um eixo vertical, e colocadas por cima de salas quadradas, o problema geométrico reside na necessidade de descobrir a transição da geometria circular da cúpula para a geometria quadrangular da sala. A figura 14.33 apresenta quatro sistemas diferentes para resolver este problema. A solução ‘A’ é uma cúpula truncada em que o círculo da base é desenhado à volta de um quadrado, e em que planos verticais cortam a cúpula formando arcos. A solução ‘B’ é designada por pendículo. Aqui uma cúpula hemisférica repousa na parte superior de uma cúpula truncada. As superfícies triangulares duplamente curvadas são designadas por pendículos. A solução ‘C’ apresenta arcos de suporte (squinches) na qual o círculo da base está inscrito no quadrado e em que os suportes são compostos por uma serie de arcos cujo raio vai sofrendo sucessivos incrementos. Esta solução também pode ser descrita como uma cúpula truncada assente no quadrado inscrito, sendo os arcos de suporte formados com base nas superfícies (triangulares no plano) sobrantes. [ Solution D is a partial squinch dome whose bottom circle

is drawn around the largest regular octagon that fits the square, forming truncated planes on four of the sides and squinches on the other four]. A solução ‘E’ apresenta uma forma totalmente diferente de resolver este problema e pode ser designada por cúpula em forma de sino. Aqui temos uma curvatura dupla que muda de forma contínua, começando nos extremos com uma curvatura em forma de sela (anticlastic) (i.e. uma forma que é convexa numa direcção e concava na direcção perpendicular) e continuando pare o ápex com uma curvatura em forma de cúpula (synclastic) (i.e. uma forma que tem a mesma curvatura em ambas as direcções).

14.31

Comportamento estrutural De um ponto de vista estrutural, abóbadas e cúpulas são superfícies curvas que transferem as forças de compressão (as cargas, o peso)

14.32

14.33

quase exclusivamente para os seus suportes. Normalmente são construídas com tijolos cozidos ou pedras achatadas, com as juntas perpendiculares à superfície da cúpula de forma a que as fiadas formem um padrão radial como na figura 14.34, em cima. Se as fiadas forem assentes horizontalmente, de forma a que os blocos criem ressaltos de fiada para fiada (14.34 em baixo), então temos de uma abóbada ou cúpula ‘falsa’. Neste caso, uma vez que cada fiada tem um ressalto em relação à anterior, os blocos estão sujeitos a forças de torção. Um exemplo de uma cúpula ‘falsa’ é apresentado no modelo das figuras 14.35 e 14.36. O maior problema quando se constroem abóbadas consiste em as forças que empurram na base lateralmente para as fundações. A figura 14.37 mostra como as forças resultantes na base podem ser separadas nos seus componentes verticais e horizontais.

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14.31 Abobada e cúpula 14.32 Formas criadas pela intersecção de abobadas 14.33 Tipos de cúpulas formadas sobre bases quadradas 14.34 Abobadas ‘verdadeiras’ e ‘falsas’ 14.35 e 14.36 Modelo de um edifício com abobadas ‘falsas’ 14.37 Separação das forças na base 14.38 Deflexão da força de cisalhamento resultante na fundação


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14.35

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14.36

Quanto mais verticais forem as forças conduzidas à fundação, menores serão as forças horizontais e portanto mais fácil será construir a fundação. Um princípio elementar é de que as forças resultantes na base de uma abóbada terão se ser exercidas dentro do terço médio do pedestal e base da fundação. [This means that eccentricity should be no more than 1/6 of the breadth (14.38)]. (14.38)]. Uma vez que tendo isto em consideração pode resultar em fundações muito grandes e portanto dispendiosas, é talvez aconselhável conceber medidas estruturais adicionais, tais como as apresentadas na figura 14.39. Na solução ‘A’, por exemplo, a inclinação das forças resultantes é reduzida pela adição de um excesso de forças verticais. Uma segunda solução simples, apresentada em ‘B’, consiste em contrafortes.

Neste caso, para evitar excessivas forças de flexão, a distância entre os contrafortes não deverá ser muito grande. Uma variante estruturalmente superior é apresentada em ‘C’, em que os contrafortes estão ligados por arcos. A solução ‘D’ mostra a transferência das forças horizontais para elementos estruturais no pavimento capazes de as suportar (por exemplo, betão armado), os quais eliminam o impulso horizontal fazendo com que só forças verticais transitem para as fundações. A solução ‘E’ apresenta cabos isolados que fazem o mesmo efeito. Estes são colocados por cima das paredes que suportam a abóbada. Neste caso tem de se providenciar um sistema de vigamento o qual suportará as forças f orças flexoras que ocorrem entre as pontas dos cabos. As soluções ‘F’ e ‘G’ apresentam duas formas diferentes de deflectir as forças da cúpula central para as abóbadas laterais mais baixas.

14.37

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14.39

Se as bases de duas abóbadas semelhantes convergirem na mesma fundação então as forças horizontais anulam-se mutuamente (ver 14.40 direita). Se, por outro lado, as abóbadas tiverem formas diferentes, apenas uma parte uma parte dessas forças horizontais será anulada (14.40 esquerda). Uma vez que as abóbadas de adobe podem suportar apenas pequenos esforços de tensão, é importante que sejam concebidas de forma a que ocorram apenas forças de compressão. É o caso de uma abóbada de berço que suporta suport a apenas o seu próprio peso se a secção for a de uma catenária invertida, definida como a forma que toma uma corrente suspensa que está sujeita apenas a forças de tracção. Esta curva, quando invertida, representa a linha central de uma abóbada onde apenas ocorrem forças de compressão (14.41). Isto pode ser ser calculado com o auxílio da fórmula da catenária – y = a cosh (x/a) – e pode ser determinada pela posição dos dois pontos de suporte e pelo ápex (ver 14.42). Numa abóbada semicircular (abóbada de berço) a linha de suporte não está no centro da espessura da parede. Pode até ficar fora da estrutura, como se pode ver em 14.43 ‘A’. Isto faz com que os esforços de tensão conduzam, geralmente, ao colapso da estrutura. Se a largura da parede da abóbada for suficiente para conter a linha de esforço no seu terço médio (14.43 ‘B’), então este perigo é evitado. A secção ideal para uma abóbada que suporta o seu próprio peso é aquela que apenas a penas cria

14.41

14.40

forças no sentido descendente (meridional -?). Isto quer dizer, uma que não cria forças compressivas ou de tensão nas fundações (ring force -?). Se a secção tiver a forma de uma catenária, então ocorrem forças compressivas na fundação. fundação. Isto pode ser desvantajoso se tiverem de ser feitas aberturas na cúpula, ou se a cúpula for muito larga (large span). Para conceber a forma ideal de uma abóbada é retirada uma fatia – como apresentado na figura 14.44 à esquerda – e dividida em elementos de igual comprimento.

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14.39 Exemplos de estabilização estrutural 14.40 Forças horizontais 14.41 Catenária invertida 14.42 Catenárias com o mesmo comprimento 14.43 Linhas de suporte 14.44 e 14.45 Simulação de cargas 14.46 Calculo das áreas


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14.43 14.44

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14.45

Isto resulta em segmentos de área igual e, consequentemente, podem ser substituídos por cargas simples de igual massa actuando no centro de cada segmento. Contudo, no caso de uma cúpula, se retirarmos uma fatia, como é apresentado na figura 14.44 à direita, e a dividirmos em segmentos de igual comprimento, a largura e consequentemente as áreas são continuamente decrescentes desde a base até ao ápex. Se estes segmentos forem substituídos por cargas simples, então essas cargas são também proporcionalmente decrescentes. Se a forma ideal for derivada a partir de um modelo, então, cargas correspondentes podem ser adicionadas a uma corrente que então desenhará a curva ideal, tal como pode ser observado na figura 14.45. Aqui a curva ideal é apresentada em contraste com uma catenária. Na figura 14.46 são apresentadas fórmulas para calcular áreas de segmentos duma esfera. Contudo, uma vez que a forma ideal não é uma esfera, os seus segmentos têm uma área ligeiramente diferente daquela com que começámos. Por conseguinte, este procedimento tem de ser considerado como uma primeira aproximação, o qual, na prática, é suficientemente preciso para pequenas aberturas (smaller spans). Maior precisão pode ser conseguida por sucessivas iterações, [substituting the actual changing radii of curvature of the segments measured from the model and adjusting the loads according to the surface areas of the segments thus calculated]. A primeira assumpção (de que a cúpula

é um hemisfério) não pode se utilizada ut ilizada de a altura não for igual a metade da largura. Neste caso deverá começar-se com a forma de uma elipse em que o eixo está abaixo base da cúpula. Esta assumpção inicial já está próxima da forma ideal, a qual poderá então ser aperfeiçoada a partir do modelo.

14.46

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14.47

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14.47 Secções optimizadas com diferentes razões h:r (altura : raio) 14.48 Secções 14.49 Abobada Núbia

Um método mais preciso para determinar a curva ideal é utilizar os métodos gráficos da Estática. No LPC, estes métodos foram usados para criar um programa de computador. Alguns resultados de onze cúpulas com diferente proporções desde h = 1.5 r até h = 0.5 r (onde h é a altura e r metade da largura) são apresentados na figura 14.47. Em todos os casos, foi considerada uma abertura para clarabóia com 0,2 x r. A figura 14.48 apresenta a curva ideal em comparação uma parábola, uma catenária e um semicírculo. Se a secção da cúpula ficar dentro da curva ideal, tal como acontece com a catenária, criam-se forças compressivas concêntricas. Se ficar fora criam-se forças de tensão concêntricas, como na parte inferior duma cúpula hemisférica. Geralmente as forças de tensão concêntricas conduzem ao colapso. As forças compressivas concêntricas

geralmente não criam problemas, excepto quando interrompidas por aberturas largas. A tabela da figura 14.51 dá as coordenadas da linha de suporte ideal para sete cúpulas com proporções diferentes, desde h = 0.8 r to h = 1.4 r (onde h é a altura e r metade da largura), sem tomar em conta qualquer abertura no ápex. Para tomar em conta cargas assimétricas que ocorrem na prática devido ao vento, manutenção, etc., e para de forma de forma conservadora assegurar que não ocorrem forças de tensão concêntricas, é preferível manter a secção dentro da curva ideal, principalmente na parte superior.

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14.50 Abobadas Núbias com paredes e arcos de suporte (elevações laterais alçados?)

Abobadas Núbias A técnica Núbia de construção de abóbadas, usada durante séculos no Alto Egipto, permite que estas sejam construídas sem recorrer a cofragem, assentando fiadas de adobes em forma de arcos inclinados. A figura 14.49 apresenta uma destas abobadas, com 3200 anos, que fica no templo de Ramses II perto de Luxor. Estas abobadas são normalmente construídas com adobes medindo 15 cm de largura, 25 cm de comprimento e apenas 5 ou 6 cm de espessura. Isto faz com que a relação peso : superfície por unidade de área da junta de argamassa de cada tijolo seja bastante baixa, evitando assim que os adobes ao serem assentes nesta posição inclinada escorreguem. O grau de inclinação destes arcos durante a construção é um factor decisivo. A inclinação deverá fazer um ângulo de 65° a 70° com a horizontal. Tal como os testes demonstraram, se os arcos forem com um ângulo menor a parte mais baixa dos arcos pode desmoronar-

se durante a construção; se por outro lado o ângulo for maior, os adobes poderão escorregar no topo. As abobadas Núbias precisam de uma ou duas paredes verticais contra as quais os arcos inclinados se apoiam (14.50 ‘A’ E ‘B’). Também é possível encostar os arcos a um ‘arco central de suporte’, que tem normalmente a mesma secção da abobada e tem de ser construído recorrendo a cofragem (14.50 ‘C’ e 14.52). A secção de uma abobada Núbia, a qual normalmente suporta o seu próprio peso, deverá ter a forma de uma catenária invertida, de foram a que seja apenas sujeita a forças de compressão. No Laboratório de Pesquisa da Construção refinou-se esta técnica de duas maneiras: primeiro, em vez de usar tijolos rectangulares, utilizaram-se tijolos com 20 x 20 cm e 6 cm de espessura; na parte baixa da abobada utilizam -se estes tijolos e na parte superior os tijolos foram desbastados em forma de cunha (a parte de baixo é 1,5 cm mais estreita – ficaram, portanto, com 18,5 cm). Isto reduz a mão -de-obra necessária assim como a quantidade de argamassa. Chegou-se à conclusão, que utilizando uma argamassa de composição optimizada com elevada força de ligação, é possível utilizar tijolos com até 10 cm de espessura. Isto conduzirá a mais poupança em tempo e material; segundo, a forma da abobada foi controlada, durante a construção, por uma corda esticada indo de uma parede de suporte à outra (ou entre os andaimes). É essencial que esta corda passe por um olhal num dos lados e que seja mantida esticada com a ajuda de um peso. Quando deformada por uma qualquer pressão lateral, a corda voltará à posição original pelo auxilio do peso móvel. Quando se assentam os tijolos nos arcos inclinados é aconselhável que estes fiquem encostados uns aos outros – a aresta interior – sem levar argamassa entre eles e utilizar lascas de pedra como cunha do lado exterior (onde a junta está aberta) se necessário, de forma a que mesmo antes de a argamassa secar os arcos se suportem a si mesmos (14.53).

14.51 Coordenadas de cúpulas estruturalmente optimizadas 14.52 e 14.53 Construção de uma abobada Núbia com arco de suporte 14.50

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14.54

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Cúpulas Afegãs e Persas No Afeganistão tem sido usada uma técnica para construir cúpulas durante séculos. Utilizando esta técnica constroem-se cúpulas em forma de sino por cima de espaços com forma quadrangular, assentando fiadas de tijolo ao longo de arcos inclinados cerca de 30° em relação ao plano horizontal. As figuras 14.54 a 14.56 apresentam o processo de construção duma cúpula (por cima de um quarto com 4 x 4 metros), a qual pode ficar pronta em meiodia por cinco a seis pessoas. Com esta técnica

14.56

os adobes que formam o arco devem ficar com as arestas mais baixas a tocar-se e deverão inserir-se cunhas nas aberturas superiores (ver 14.56). Uma vez que este método permite que a abobada se autosustente mesmo antes de a argamassa secar, os trabalhadores podem andar por cima da abobada durante a construção. No LPC foram construídos diversos modelos para demonstrar que uma grande variedade de formas podem ser recobertas com esta técnica e que também poderá ser combinada com a técnica Núbia de construção de cúpulas (14.57 a 14.60). Na figura 14.61 é apresentada uma variação da técnica Afegã de construção de cúpula. Em tempos idos esta técnica era usada com frequência no Irão (Pérsia) e é por isso designada por técnica de construção de cúpulas Persa. Aqui os arcos inc linados são iniciados a partir dos quatro cantos da base. Neste exemplo foram integradas no topo da cúpula entradas para o vento (wind catchers).

14.54 a 14.56 Construção de uma cúpula Afegã 14.57 e 14.58 Modelo de abobada derivado das técnicas Núbia e Afegã (LPC)

14.58

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Cúpulas Núbias A técnica Núbia de construção de cúpulas é conhecida no Alto Egipto há milhares de anos. Nesta técnica, fiadas circulares de adobes são assentes com recurso a uma guia móvel (14.62). Nesta técnica os blocos são assentes com os lados completamente encostados. Contudo, esta técnica requer, periodicamente, o uso de blocos especiais com a forma de cunha (14.63). Devido aos requerimentos em mão-de-obra desta técnica a maioria das cúpulas eram construídas sem que os blocos tivessem os lados encostados, isto é, eram colocados radialmente. A maior desvantagem da técnica Núbia de construção de cúpulas é que só permite a construção cúpulas esféricas. Tal como foi explicado neste capítulo, p. 117, nas cúpulas esféricas ocorrem tensões anelares perto da base. Por conseguinte quando é necessário cobrir espaços largos terá de se reforçar a base com fitas de aço ou construir uma fundação de betão armado ou outro método de reforço.

14.61

Se isto não for levado em conta as cúpulas podem colapsar, tal como já aconteceu na prática. O grupo Development Workshop , Lauserte, França, construiu escritórios e edifícios públicos no Níger utilizando uma versão modificada desta técnica e apresentada na figura 14.64. Aqui, é utilizada uma guia rotativa excêntrica em lugar de uma guia rotativa central. Desta forma, a forma gerada pode ser tal que as tensões anelares na parte inferior são evitadas. Contudo, as forças anelares compressivas assim criadas podem criar problemas se houver aberturas grandes para portas e janelas.

14.59 e 14.60 Modelos de cúpulas com formato diferente, derivadas das técnicas Núbia e Afegã (LPC) 14.61 Abobada Persa com entradas para o vento (wind catchers) 14.62 e 14.63 Abobada Núbia (CRATerre, 1979) 14.64 Modificação de abobada Núbia recorrendo a uma guia excêntrica 14.65 a 14.68 Protótipo de abobada (LPC)

14.59 14.60

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CÓPIA PARA REVISÃO [v 0.1] - por favor envie dúvidas, correcções e sugestões para  [email protected] Verificar explicação da guia rotativa

14.63

14.62

14.64

Cúpulas estruturalmente optimizadas A fim de evitar as desvantagens da tecnologia da cúpula Núbia, foi desenvolvida, pelo LPC, uma nova técnica de construir abobadas com recurso a uma guia rotativa. Com esta técnica, é possível optimizar-se a geometria da cúpula sem utilizar cofragem. Esta geometria evita os esforços de tensões e compressões circulares. A concepção desta geometria está descrita na p. 117 deste capítulo. Esta guia rotativa, tem uma cabeça angular contra a qual os tijolos são assentes. Este ângulo vai-se ajustando à medida que a parede vai subindo. Este braço angular está fixo a um ‘T’ metálico rotativo que por sua vez está firmemente fixo a um poste vertical. As figuras 14.65 a 14 68 apresentam a aplicação desta técnica na construção de uma cúpula com 7 metros de largura e 6 metros de altura, a qual foi construída na Universidade de Kassel, Alemanha em 1992. O ápex da cúpula foi fechado com uma clarabóia piramidal de 16 lados. A espessura das paredes da cúpula é de apenas 20 cm e a geometria foi calculada com um programa de computador a fim de se evitarem as tensões na base, tal como é descrito na p. 117 deste capítulo.

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14.70

14.69

A fim de se evitar que os tijolos das fiadas superiores escorreguem, durante a construção, as fiadas não são assentes perpendicularmente à superfície da cúpula, mas ligeiramente menos inclinadas de forma que a fiada superior tem menos 20° de inclinação e um efeito de mísula (a fiada de cima ficar avançada em relação à de baixo) pode ser observado. Esta forma de coloca os tijolos ligeiramente avançados tem a vantagem de evitar efeitos sonoros perturbadores – eco e reverberação (14.68). A loma foi espremida e os tijolos extrudidos com um bocal especial numa fabrica de tijolos mecanizada. Cofragem para cúpulas e abobadas A cofragem para cúpulas requer muita mão-de -obra e muito material e por essa razão quase todas as técnicas tradicionais de construção de cúpulas a evitaram. Uma excepção é cúpula Catalã rasa (shallow), a qual é basicamente uma cúpula em forma de sino que pode assentar sobre bases triangulares, quadrangulares, rectangulares ou outras. Nestas cofragens tem sido utilizadas tábuas, chapas metálicas e fibra de vidro reforçada com poliéster. É contudo muito mais fácil fazer uma cofragem com areia molhada como é apresentado na figura 14.70. Já no caso das abobadas é muito mais fácil montar uma cofragem pois a estas tem a curvatura apenas numa direcção. Alem disso pode utilizar-se uma cofragem pequena que se vai deslocando à medida que o trabalho avança. Esta técnica é normalmente usada para construir abobadas planas ou quase planas (ver jack arch/vault) (ver 14.14). A abobada quase plana apresentada em 14.69 foi construída com uma cofragem pontual, feita com ripas posicionadas debaixo das juntas dos blocos de terra. Estes blocos foram posicionados sem utilizar argamassa. As juntas forma

14.69 Arco ‘como lintel’ com um mínimo de cofragem 14.70 Cúpula, areia húmida é usada como cofragem 14.71 Abobada acabada numa habitação em Kassel, Alemanha

14.71

mais tarde humedecidas e seguidamente a argamassa foi deitada por cima.

14.72 e 14.73 Instituto de Pesquisa do Deserto, Sadat City, Egipto (Desert Research Institute) 14.74 e 14.75 Centro Wissa Wassef, Cairo, Egipto

Cozendo cúpulas de terra O arquitecto Iraniano Nader Khalil tem construído diversas cúpulas de terra tanto no Irão como nos USA, as quais ele tentou reforçar através da cozedura pelo interior. Enquanto a combinação dos quatro elementos - terra, água, ar e fogo – para criar estes espaços habitacionais pode induzir um toque místico, têm no entanto algumas desvantagens no que respeita ao clima e ambiente. A queima de troncos, ramos e raminhos cria poluição e consome grandes quantidades de energia. Alem disso o processo de cozedura não se consegue controlar adequadamente e é assim impossível ser optimizado. A cozedura desigual dos blocos pode produzir rachas, reduzindo a estabilidade estrutural. Também, a maioria dos poros nos blocos ficam vedados pelo processo de cozedura, reduzindo assim drasticamente a capacidade para absorver e libertar humidade (ver capitulo 1, p. 14). Isto significa que se perde a oportunidade de explorar a principal vantagem de construir com terra.

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14.76

Parede acumuladora de calor num jardim de Inverno A fim de melhorar a capacidade de armazenamento térmico e o efeito de equilibrar a humidade relativa interior de um jardim de Inverno com 20m2, parte de uma residência em Kassel, Alemanha, construiu-se uma parede com ‘pães’ de loma (no estado plástico) (14.76 e 14.77). Os ‘pães’, medindo 20 x 14 cm, foram feitos à mão e empilhados sem usar argamassa ou encher as juntas, duplicando assim a superfície de loma disponível para armazenamento térmico e absorção/libertação de humidade. A parede por cima das aberturas envidraçadas, 14.76, foi coberta com bolas de loma atiradas, tal como é descrito no capítulo 11, p. 95. 14.77

14.76 Parede armazenadora de calor num jardim de Inverno 14.77 Assentando ‘pães’ de loma

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Loma nas casas de banho Afirmar que uma casa de banho com paredes de loma é mais higiénica do que uma revestida com azulejos surpreende muita gente. Contudo, a observação ao longo de anos, de casas de banho com paredes de loma, e, investigação cientifica das propriedades da loma na absorção e libertação de humidade, demonstraram que esta afirmação está correcta. Em casas de banho revestidas a azulejo até ao tecto, os espelhos ficam embaciados depois de um duche quente. Coma as janelas e portas fechadas os espelhos continuam embaciados por um período de 30 a 60 minutos. Numa casa de banho com paredes de loma, em condições semelhantes, os espelhos ficam limpos após somente de 3 a 6 minutos. Isto deve-se ao facto de as paredes de loma absorverem a

humidade do ar ambiente quando a humidade relativa ultrapassa os 50%, libertando-a mais tarde quando esta baixa para menos de 50% (ver também capitulo 1, p. 14). Uma vez que a humidade em casas de banho com paredes de loma baixa rapidamente, não há condições para o crescimento de fungos, enquanto em casas de banho revestidas a azulejo a humidade permanece elevada por longos períodos – devido às superfícies serem estanques e impermeáveis ao vapor – permitindo que haja crescimento de fungos nas juntas, especialmente onde foi utilizado silicone para as selar.

14.78

14.78 Acabamento em loma (papel de parede de loma = loam wallpaper) 14.79 Casa de banho numa residência em Kassel, Alemanha

14.79

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14.80

14.80 Quarto numa residência em Kassel, Alemanha 14.81 Lavatório, residência em Kassel, Alemanha

14.25

14.81

As misturas para juntas dos azulejos que contêm formaldeído evitam o crescimento de fungos mas de ser mencionado que este produto químico é cancerígeno. Até mesmo a parede do duche pode ser em loma, desde que a cortina de duche possa dar a volta para evitar que seja salpicada (ver 14.80). A figura 14.78 apresenta um ‘papel de parede de loma’ cobrindo uma banheira. Mergulharamse cortinas velhas numa calda de loma argilosa e chapou-se nas paredes, fazendo-se o acabamento com os dedos. Esta superfície pode ser tornada impermeável com facilidade se for pintada com um repelente de água – óleo de linhaça duplamente fervido, silicato de sódio ou outras tintas.

Mobiliário embutido e loiças de WC feitos de loma Como já foi referido, a plasticidade da loma permite não só construir as paredes exteriores do edifício, tectos e pavimentos mas também mobiliário embutido. Para este efeito os elementos de loma no seu estado plástico são particularmente adequados pois podem ser moldados numa grade variedade de formas – dando também origem a novas possibilidades estéticas. A parede de um quarto apresentada na figura 14.80, além de ser uma parede exterior é também as costas de um armário embutido. É construída com ‘fitas de loma’ (stranglehm) (ver capitulo 8, p. 77). As partes laterais do armário servem também de contra-forte à parede exterior. A vara de bam133

bu – que serve para pendurar a roupa – serve também como elemento estrutural. Numa outra parede exterior deste quarto, apresentada na p. 77, 8.25, nichos e prateleiras para arrumar objectos pessoais foram esculpidos na parede de ‘fitas de loma’. É fácil fixar prateleiras entre paredes construídas com ‘fitas de loma’ (ver capitulo 8, p. 77) ou com mangas cheias de loma-leve (ver capitulo 10, p. 90). A figura 14.79 apresenta este tipo de prateleiras e um espelho embutidos na parede. A figura 14.82 apresenta uma casa de banho em que o duche, a banheira e o canteiro de plantas adjacente estão cobertos com mangas cheias de loma. Até mesmo lavatórios podem feitos com loma crua. O exemplo apresentado na figura 14.81 é feito de uma loma arenosa especial – com elevada força de ligação -, n qual as fendas de contracção foram totalmente evitadas. A esta mistura adicionou-se 6% de óleo de linhaça duplamente fervido. Após ter secado, o lavatório foi pintado com uma demão de óleo de linhaça. O exemplo da figura 14.79 foi usado durante 14 anos sem apresentar sinais de deterioração. Em ambos os casos o esgoto e sifão foram montados num pequeno vaso cerâmico (ou tigela), à volta do qual a loma foi disposta. Esta loma foi estabilizada com cola de cal-caseína. Ambos os lavatório demonstraram ser estanques e impermeáveis.


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Sistemas de aquecimento integrados nas paredes Em climas temperados e frios, onde é necessário ter aquecimento central, nas construções de loma é preferível integrar os sistemas de aquecimento nas paredes. Esta opção traz muitas vantagens em relação aos sistemas tradicionais. Assim, o calor é irradiado das paredes o que evita movimentos do ar prejudiciais à saúde e circulação do pó. Os sistemas integrados nas paredes são mais saudáveis, mais fáceis de reparar e reagem mais rapidamente que os sistemas embebidos no pavimento. A forma mais fácil de construir um sistema de irradiação nas paredes é fixar a tubagem, de plástico ou cobre, nas paredes e seguidamente cobrir com reboco de loma, usando água quente ou morna para a transferência de calor.

14.82

Vidro de 5 mm Cortina reflectora Tubos Tinta absorvente Reboco de loma

Sistema solar passivo de aquecimento das paredes

Tijolos crus

Em Kassel, Alemanha, foi construída uma casa - com escritório/atelier – que tem um sistema de aquecimento eficaz funcionando exclusivamente com energia solar (ver p. 153). A energia solar é conduzida, através duma chapa isolante de tubos finos de policarbonato com 10 cm, até chegar a uma parede de loma com 24 cm de espessura, rebocada com loma. O reboco é pintado com uma fina camada de tinta preta absorvente. Esta parede irradia o calor para o interior da casa. No verão, quando o aquecimento não é necessário, a chapa translúcida é coberta por uma cortina reflectora (14.83).

Peso (esticador) Alumínio 20/100 Aro de madeira

14.83

14.82 Casa de banho numa residência em Kassel, Alemanha 14.83 Parede de loma com placa de isolamento térmico translúcida actuando como um sistema de aquecimento solar passivo

134


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15.1

15.1 Condomínio dos Hakkas, China

A terra como material de construção tem perdido a sua credibilidade, principalmente, porque a maioria das casas modernas com paredes de terra não resistem a terramotos e, porque a terra é vista como o material de construção dos pobres. Neste contexto, vale a pena lembrar que num censo conduzido pelo governo Salvadorenho, após o terramoto de 13 de Janeiro de 2001 (7.6 na escala de Richter), se afirmou que as casas de adobe não tinham sido mais afectadas do que os outros tipos de construção. Por outro lado, muitos edifícios históricos construídos com terra têm aguentado vários terramotos fortes nos séculos mais recentes. Por exemplo, o condomínio dos Hakas na China (15.1) e muitas construções fortes de taipa na Argentina conhecidas por fincas. Mas também casas com telhados ligeiros e paredes flexíveis de pau-a-pique, como a 135



da figura 15.2, na Guatemala, podem suportar as ondas de choque dos terramotos devido à sua ductilidade (flexibilidade). A qualidade de uma estrutura resistente a terramotos pode ser expressa pela fórmula: qualidade da estrutura = resistência x flexibilidade

Isto significa que quanto mais baixa for a resistência de uma dada estrutura, mais elevada terá de ser a sua flexibilidade, enquanto que quanto maior for a sua flexibilidade, menor é a resistência necessária. Não é a terra enquanto material de construção que é responsável por a estrutura de um edifício falhar, mas sim o sistema estrutural de um dado edifício e a disposição das aberturas (portas e janelas), como se discutirá nas secções seguintes.

Edifícios resistentes aos sismos



15.3

Os terramotos são provocados pelo movimento das placas tectónicas ou pela actividade vulcânica. As regiões do mundo mais susceptíveis a terramotos são apresentadas na figura 15.3. Na Ásia têm sido registados terramotos de grau 8 na escala de Richter; nos Andes foram registados graus tão elevados como 8.7. Anualmente, são registados perto de uma centena de terramotos de grau 6 e vinte acima de 7 de intensidade, na escala de Richter. Vários milhares de pessoas são afectadas por terramotos todos os anos. Os edifícios são afectados, principalmente, pela aceleração horizontal provocada pelos movimentos da terra. A aceleração vertical criada pela actividade sísmica é inferior a 50% da horizontal. Uma vez que os edifícios de loma raramente têm mais de dois andares, esta secção discute principalmente os problemas de resistência aos terramotos neste tipo de edifícios. Em edifícios de um ou dois andares, o principal perigo durante os tremores de terra é o de que as paredes se desmoronem e os telhados venham abaixo. Por conseguinte, uma das medidas estruturais mais importantes quando se concebem edifícios resistentes a terramotos, é assegurarmo-nos de que as paredes não caiam.

Medidas estruturais Quando se concebem edifícios para zonas susceptíveis a terramotos, deve ter-se em conta que as forças sísmicas que actuam no edifício são proporcionais à sua massa e, que a deformação [deflection] aumenta significativamente com o peso. Por conseguinte, quando se desenham edifícios de dois andares, é aconselhável que o piso térreo seja construído solidamente, enquanto o andar superior é mantido leve, de preferência com uma estrutura esquelética flexível. Telhados pesados com placas, ardósias e telhas deverão, em princípio, ser evitados. Usualmente, as paredes caem para fora porque lhes falta um colar [ring beam], resistência suficiente às forças de tensão de dobragem e cisalhamento e, porque as aberturas para portas e janelas enfraquecem a estrutura das paredes. Sob a influência das ondas sísmicas, as forças concentram-se nos cantos destas aberturas, abrindo fendas. Para minimizar o risco de colapso, os seguintes pontos devem ser tidos em conta: 1. As casas não devem ser localizadas em terrenos inclinados (15.4). 2. A frequência ressonante do edifício não deve coincidir com a frequência de movimentos do solo durante o terramoto. Isto quer dizer que, casas pesadas de construção sólida não deverão assentar em solo rochoso firme mas, em vez disso em solo arenoso ou siltoso. Já as casas de construção ligeira, comportamse melhor em solos de rocha sólida do que em solos macios.

15.2

mau

perigoso

bom

ideal

seguro 15.5

15.2

136

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perigoso

perigoso

perigoso

15.4

perigoso

seguro

15.2 Casa de pau-a-pique após um forte sismo, Guatemala, 1976 15.3 Áreas de forte sismicidade (Houben, Guillaud, 1984) 15.4 Posicionamento de casa numa encosta 15.5 Plantas 15.6 Proporção da espessura das paredes relativamente à altura 15.7 Paredes de adobe reforçadas com contrafortes 15.8 Reforço das paredes 15.9 Desestabilização de uma parede (estrutura com tensores diagonais) através de um impacto horizontal

seguro

3. As diferentes partes de uma casa não deverão ter fundações em diferentes níveis nem alturas diferentes. Se as tiverem, estas deverão estar estruturalmente separadas. Uma vez que secções de alturas diferentes apresentam frequências de ressonância diferentes, estas devem poder oscilar independentemente. 4. As plantas deverão ser tão compactas quanto possível e, deverão ser simétricas. Plantas circulares oferecem mais rigidez que as rectangulares (ver 15.5). 5. As fundações têm de actuar como colares rígidos de ancoragem e, portanto devem ser reforçadas. 6. As fundações, paredes e telhados deverão ficar bem ligados uns aos outros e as juntas capazes de aguentar as forças de cisalhamento produzidas. 7. As paredes têm de ser estáveis para resistir às forças de dobragem e de cisalhamento. O

15.7

15.8

15.9

137



trabalho de alvenaria tem de ter as juntas completamente preenchidas com argamassa forte. 8. As paredes-mestras de alvenaria têm de ter um mínimo de 30 cm de espessura; a altura não deverá exceder oito vezes a espessura (15.6). 9. A alvenaria deve ser reforçada com pilares com pelo menos a cada 4 m (com secção mínima de 30 x 30 cm), ou com postes que estão estruturalmente fixados às fundações (i.e. capazes de suportar movimentos) (15.7). 10. Os cantos das paredes, as juntas entre paredes perpendiculares, tal como as aberturas para portas têm de ser reforçadas com postes verticais de madeira ou betão reforçado, os quais serão estruturalmente fixados às fundações – ou por contrafortes – de forma que as forças horizontais não rompam estes elementos (15.8, 15.22). 11. No topo das paredes terá de ser construído um colar, o qual deve ser adequadamente ligado às paredes. 12. Deverão evitar-se os lintéis por cima das portas e janelas, estes deverão fazer parte de um colar circulando todo o edifício (15.21). 13. Os telhados deverão ser tão ligeiros quanto possível. 14. As forças horizontais criadas por abóbadas e arcos deverão ficar contidas por colares, contrafortes ou laços. 15. As aberturas tornam as paredes instáveis e deverão ser cuidadosamente proporcionadas (15.23). Basicamente, existem duas abordagens distintas, quando de concebem edifícios para resistir a terramotos. A primeira, e mais comum, é construir as paredes, os telhados e ligações entre os diferentes elementos suficientemente rígidas para não se quebrarem ou deformarem em virtude das cargas sísmicas.




1 Falta o colar de reforço 2 Os lintéis são curtos 3 A distância entre as portas e janelas é insuficiente 4 A distância entre as aberturas e os cantos é curta 5 O cabouco está em falta 6 A janela é demasiado larga em relação à altura 7 A parede é demasiado estreita em relação à altura 8 A qualidade da argamassa é pobre, as juntas verticais não estão bem tapadas, as juntas horizontais são demasiado espessas (mais de 15 mm) 9 O telhado é demasiado pesado 10 O telhado não está firmemente fixo às paredes

15.10

A segunda abordagem, é dotar a estrutura com flexibilidade suficiente para que a energia cinética dos impactos sísmicos se dissipe por via da deformação. Esta é a solução mais inteligente porque implica menos problemas de estrutura e de materiais. Por exemplo, se uma parede que tem uma estrutura estabilizada com tensores em diagonal, sofrer o impacto de forças horizontais a partir da direita – tal como é apresentado na figura 15.9 -, haverá uma tensão elevada concentrada em ambos os extremos do tensor ligando a esquerda baixa à direita elevada. Então, estas juntas assim enfraquecidas poderão falhar, levando ao colapso da parede. Por outro lado, uma estrutura flexível, sem diagonais, desde que os cantos sejam capazes de suportar algum esforço – e que nenhum elemento estrutural seja sobrecarregado -, permite, normalmente, que ocorra deformação sem que a parede entre em colapso. Obviamente, no segundo caso, o material de preenchimento da estrutura terá de ser um pouco flexível. Desta maneira, paredes construídas segundo a técnica do pau-a-pique, na qual uma estrutura flexível de elementos verticais e horizontais é rebocada com loma, são menos susceptíveis de serem danificadas do que paredes de alvenaria. A figura 15.2 apresenta uma casa, na Guatemala, que foi atingida por um forte terramoto e foi suficientemente flexível para suportar as cargas impostas. Há três princípios gerais para conceber estruturas resistentes a terramotos: 1. As paredes e o telhado são bem ligados entre si e suficientemente rígidos para que não ocorra deformação durante os terramotos. 2. As paredes são suficientemente flexíveis para que a energia cinética de um terramoto seja absorvida pela deformação. Neste caso, é necessário instalar um colar suficientemente forte para suportar forças de torção; as liga-

15.11

ções entre as paredes e o colar, o colar e o telhado terão de ser suficientemente fortes. 3. As paredes são concebidas como no número anterior (2), mas o telhado é suportado por colunas separadas das paredes, para que os dois sistemas estruturais possam movimentarse independentemente, uma vez que têm frequências de ressonância diferentes durante um terramoto. O Laboratório de Pesquisa da Construção (LPC), Universidade de Kassel, Alemanha, conduziu três projectos de pesquisa a fim de analisar os danos provocados por terramotos em casas rurais de um piso na Guatemala, Argentina e Chile. Concluiu-se que os mesmos erros na concepção estrutural conduziram, de forma consistente, ao colapso. Os dez principais erros estão listados na figura 15.10. No Laboratório de Pesquisa da Construção, foi desenvolvido um teste simples, no contexto de uma tese de doutoramento, para demonstrar a susceptibilidade da forma das paredes na resistência a choques sísmicos. Uma massa de 40 kg suspensa pela corda de um pêndulo com 5,5 m de comprimento foi largada de encontro um modelo (15.16). A casa de terra batida, com a planta em forma de quadrado, apresentou as primeiras fendas largas após o segundo impacto (15.11). Depois de três pancadas, separou-se uma secção da parede (15.12), e após quatro pancadas a casas desmoronou-se (15.13). Contudo, a casa de terra batida com planta circular, só apresentou as primeiras fendas após três pancadas (15.14), e uma pequena secção da parede só se separou depois de seis pancadas (15.15) (Yazdani, 1985).

138

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15.12

15.13

15.14

15.15

15.10 Erros de concepção típicos que podem conduzir ao colapso da casa 15.11 a 15.15 Testes sísmicos com modelos de casas quadradas e circulares (Minke, 2002)




Uma solução simples, para estabilizar paredes de terra batida de menor espessura, é usando elementos com a forma de L, T, U, X, Y ou Z (15.17). Devido aos seus ângulos, estes elementos têm maior estabilidade contra as forças laterais. Se uma parede tem 30 cm de espessura, as partes livres (sem continuação) não deverão ter mais de 3/4 de comprimento da sua altura, nem ter menos de 1/3 (15.19). Este comprimento mínimo é necessário para transferir diagonalmente as cargas para as fundações (ou plinto). Se as partes livres tiverem mais do que 3/4 da sua altura, estas deverão ser estabilizadas com outro ângulo. Se o ângulo estiver bem fixado à base do plinto e ao topo do colar, deverá ser mais largo ou mais alto. Em qualquer caso, a altura nunca deverá exceder a espessura da parede em mais que oito vezes (ver 15.6). As forças perpendiculares à parede são transferidas para o ângulo paralelo à direcção da força. Isto significa que são transferidas, em lugar de criarem uma concentração de stress no canto interior do ângulo. É aconselhável, portanto, alargar a secção nestes cantos, conforme é mostrado nas figuras 15.17 e 15.18.

15.17

15.18

15.16 Teste simples para estudar a influência da forma das paredes na resistência aos choques sísmicos (LPC) 15.17 Concepção correcta dos cantos 15.18 Solução para os cantos 15.19 Proporções recomendadas

15.19

Solução corrente

139



Solução optimizada




Aberturas para portas e janelas

As aberturas criam instabilidade no sistema das paredes. Durante os terramotos aparecem com frequência fendas diagonais, começando nos cantos das janelas (15.20). Para se conseguir uma boa ligação, os lintéis têm de entrar no mínimo 40 cm dentro da parede (15.21). Porém, neste caso, a área acima do lintel ser fraca e cair durante um terramoto, por isso, a melhor solução é usar os lintéis como um colar sobre o qual a estrutura do telhado repousa. Também se recomenda que as áreas por baixo das janelas sejam construídas como uma estrutura leve e flexível, por exemplo painéis

de madeira ou pau-a-pique. As seguintes regras terá de ser levadas em conta: a) A largura de uma janela não deverá ser mais do que 1,2 m e não mais do que 1/3 do comprimento da parede. b) O comprimento da parede entre aberturas tem de ser no mínimo 1/3 da sua altura e nunca menos de 1m. c) As portas devem de abrir para fora. Em frente à porta deverá ficar uma janela larga ou outra porta, que servirá como saída de emergência (15.24).

perigoso

15.20 Falhas comuns em edifícios causadas por movimentos sísmicos (Tolles et al, 2000) 15.21 Tipos de lintel 15.22 Aberturas estabilizadas 15.23 Dimensões recomendadas para as aberturas 15.24 Posições recomendadas para as aberturas 15.25 e 15.26 Protótipo de casa de baixo custo, resistente a sismos, em que as paredes de terra batida são reforçadas com bambu, Guatemala, 1978

aceitável

um pouco melhor

15.20

a melhor 15.21

140





15.22


15.25

15.23

Paredes de terra batida (taipa) reforçadas com bambu

15.24

Em 1978 foi desenvolvida uma técnica, como parte de um projecto de pesquisa do LPC, consistindo em terra batida apainelada reforçada com bambu. Esta técnica foi implementada com sucesso, em parceria com a Universidade Francisco Marroquín (UFM) e com o Centro para Tecnologia Apropriada (CEMAT), ambos na Guatemala (15.25 a 15.29). Neste projecto, elementos de terra batida, reforçados com bambu, com 80 cm de largura e a altura de um andar, foram construídos com

15.26

141



o recurso a uma cofragem metálica com 80 cm de largura, 40 de altura e de 14 a 30 cm de espessura (15.28). a estabilidade das paredes foi conseguida com varas de bambu de 3 a 5 cm de grossura e à forma em ‘T’ dos elementos da parede. Estes elementos foram fixados na base a um colar-âncora de bambu que estava embebido na alvenaria de pedra do plinto, e presos no topo a um colar rectangular de bambu. Devido à forma em ‘T’ dos elementos constituintes das paredes, estes apresentam uma resistência quatro vezes superior às forças horizontais do que uma parede simples de 14 cm de espessura teria. Após secarem, apareceu uma folga de 2 cm entre estes elementos. Esta folga foi preenchida com loma. Esta junta actua como uma junta de falha préconcebida, permitindo um movimento independente de cada elemento durante um terramoto. Isto significa que estas juntas podem abrir permitindo à estrutura deformar-se – dissipando assim a energia cinética – sem que a parede se parta ou caia. Os postes sobre os quais o telhado repousa estão no interior, afastados 50 cm das paredes (15.27), de forma que a estrutura do telhado é independente das paredes. A superfície destas paredes de terra batida não foi rebocada, foi tão somente alisada com uma talocha e seguidamente pintada com uma mistura de 1 saco de cal hidráulica, 2 kg de sal comum, 1 kg de alúmen, 1 kg de solo argiloso e cerca de 40 litros de água.




15.27 a 15.29 Protótipo de casa de baixo custo, resistente a sismos, em que as paredes de terra batida são reforçadas com bambu, Guatemala, 1978 15.30 a 15.32 Protótipo de casa de baixo custo, resistente a sismos, Alhué, Chile, 2001

15.27 15.28

15.29

142

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15.30

15.31

Chapa de aço galvanizado Barreira anti-vento Isolamento térmico 100mm Barreira de vapor

Chapa de aço galvanizado Barreira anti-vento Isolamento térmico 100mm Barreira de vapor Trave, pinho

Loma-leve Pinho e = 2cm

Prumo12,5 cm

Colar Ø 5cm Reforço vertical (coligüe) Ø 3cm, d = 60 cm

Reforço de madeira (2,5 x 10 cm)

Terra batida

Escala

Membrana anti-humidade Pavimento Membrana anti-humidade Areia

Em 1998 o LPC desenvolveu outro sistema de paredes de taipa (terra batida) reforçadas que foi utilizado para construir casas de baixo custo em parceria com a Universidade de Santiago do Chile em Alhué, em 2001 (ver 15.30 e 15.31). Aqui, a ideia também era manter o telhado separado do sistema de paredes e usar elementos em forma de ‘U’ e ‘L’, os quais se auto estabilizam devido à sua forma. A fim de aumentar a estabilidade, introduziram-se varas de coligüe (semelhante ao bambu), com 3 a 5 cm de diâmetro. Os elementos principais das paredes foram também separados por elementos mais leves e flexíveis, ou por portas e janelas. As partes por debaixo das janelas e as partes por cima das portas foram construídas não com elementos sólidos, mas de material leve – madeira. As empenas do telhado foram construídas com loma leve de palha, estabilizada com madeira, semelhante ao sistema do pau-a-pique.

Gravilha Cascalho grosseiro Pedra Solo natural

Terra compactada

Reforço (coligüe)

Pedras Base do cabouco (betão)

15.32

143






Abóbadas A fim de construir uma abóbada estruturalmente optimizada sem a utilização de cofragem, o LPC criou uma guia rotativa fixa a um mastro vertical. Uma peça em ângulo está fixa ao braço rotativo, servindo de guia ao pedreiro para assentar com precisão o adobe ou bloco de solo. As figuras 15.33 a 15.36 apresentam a utilização desta técnica de construção para uma abóbada resistente a terramotos com 8,8 metros de largura e 5,5 de altura – construída em La Paz, Bolívia, em 2000. Esta abóbada é estabilizada por dois colares de betão reforçado, um na base da abóbada e o outro no topo da fundação. De forma a criar uma boa distribuição do som no interior da abóbada, os adobes foram feitos à mão, num molde especial de arestas arredondadas. O comportamen-

to acústico da abóbada foi ainda refinado por dois detalhes: as juntas verticais entre os adobes foram aprofundadas para se conseguir alguma absorção das ondas sonoras e, os adobes foram assentes em escada (muito ligeiramente - mísula - cantilever) a fim de evitar que os sons se focassem em direcção ao centro da abóbada.

15.33

15.34

15.35

15.33 e 15.34 Guia rotativa 15.35 e 15.36 Abobada pronta 15.37 Plinto concebido de forma errónea com eccentric thrust line (linha que deve passar dentro de um arco de alvenaria - catenária invertida?), o qual entrará em colapso facilmente quando atingido por ondas de choque sísmicas 15.38 Projecto para bairro de casas de baixo custo, resistentes a sismos, Gujarat, Índia 15.39 e 15.40 Arcos com forma perigosa, Bam, Irão 15.41 Arco que suportou o sismo de Bam, Irão, Dez. 2003

15.36

144

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15.37

15.39

Arcos

15.38

15.41

Uma das regras importantes no desenho do plinto e da fundação (cabouco) é que a força resultante na base de um arco tem passar através do terço interno da superfície da fundação. Isto significa a excentricidade tem de ser inferior a 1/6. As fundações têm de ter uma viga de aço ou betão reforçado, a qual suportará as forças horizontais adicionais criadas por um terramoto. A figura 15.37 mostra a secção de um edifício construído numa zona, na Bolívia, susceptível de terramotos. O plinto está estruturalmente concebido com proporções perigosas, porque a força resultante do arco cria um momento de tensão de dobragem no plinto que não fica dentro do terço interior da parede, como é necessário. Esta estrutura irá desmoronar-se facilmente, quando atingida por um terramoto. A secção de um arco é muito importante para a sua estabilidade. Em arcos que suportam apenas o seu próprio peso, a secção óptima é a de uma catenária invertida, pois assim não ocorre nenhum momento de dobragem dentro do arco. Arcos bicudos, como os da figura 15.39, ou ‘achatados’ como os da 15.40, típicos da arquitectura Iraniana, entram facilmente em colapso quando são atingidos por ondas de choque sísmicas. Por outro lado, o arco da figura 15.41 suportou o fortíssimo terramoto de Dezembro de 2003 em Bam, Irão. Apenas a parte frontal caiu. A melhor solução para as fachadas os arcos é construi-las para serem leves e flexíveis, utilizando entrançados de 145

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15.40

caniços cobertos por um reboco de terra ou madeira (NT: pau-a-pique). A figura 15.38 apresenta um desenho do autor para um projecto habitacional de casas de baixo custo resistentes a terramotos, em Gujarat, Índia. Em 2001, uma proposta do autor para arcos de adobe estabilizados com uma estrutura em bambu - o qual garante um certo grau de flexibilidade – foi posto em prática numa estrutura de teste construída na Universidade de Kassel, Alemanha, em 2001 (15.42 a 15.45). Foram usados adobes, com um formato especial em ‘U’, que assentava num arco feito de três tiras de bambu. As tiras de bambu foram demolhadas durante três dias para as tornar moldáveis. Seguidamente foi-lhes dada a forma com o auxílio de estacas cravadas no chão ao longo de uma curva com a forma de catenária (15.43). A fim de manter a forma do arco, as três tiras de bambu forma amarradas umas às outras, a cada 50 cm, com arame de aço galvanizado.




15.45

15.44

O arco foi posicionado verticalmente fixando-o a barras de aço previamente fixas ao plinto. Estas conexões terão de ser capazes de absorver as forças de tensão criadas durante um terramoto. Cobrindo o arco de adobe colocouse uma membrana de poliéster coberto de PVC, que é fixa e apertada no plinto. Esta membrana tem duas funções: primeira, protege contra a chuva; segunda, cria uma prétensão no arco aumentando a sua estabilidade contra abalos durante terramotos. Estes abalos poderão deformar parcialmente o arco, fazendo com que as juntas entre os adobes se abram, mas o arco não cairá, devido estar seguro pela tensão da membrana na parte superior e pela compressão dos arcos de bambu na parte inferior. Portanto, a estabilidade desta estrutura depende sobretudo da sua

flexibilidade. Contudo, deverá ser levado em conta que, se a pré-tensão da membrana for elevada, é preferível que a secção do arco seja elíptica em vez de uma catenária invertida. Para regiões na Argentina e no Irão, sujeitas a terramotos, o autor desenvolveu um sistema similar de pré-tensão para arcos feitos com tijolos de lama. A figura 15.46 apresenta os planos para um orfanato em Barn, Irão, em que os arcos têm uma espessura de 25 cm. Estes arcos são postos em pré-tensão com o auxílio de fitas de aço que se encontram fixas ao colar de betão reforçado na base do arco. A tensão destas fitas de aço é ajustada com uma chave de torque calibrável. A secção ideal do arco foi calculada por um programa de computador a fim de garantir que as forças resultantes do peso e da pré-tensão imposta correm ao longo do centro da secção do arco.

15.42

15.43

QUARTO 15 m 2

QUARTO 15 m 2

QUARTO 15 m 2

QUARTO 15 m 2

COZINHA

ENTRADA

DESPENSA

15.46

146

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Paredes de têxtil com enchimento de loma Um projecto do LPC iniciado em 1997 examinou várias tentativas de construir paredes usando estruturas têxteis cheias com solo argiloso, pedra-pomes ou ária. A figura 15.47 mostra a abóbada construída em 1997 a partir de mangas de poliéster cheias com terra. Foram desenvolvidos e testados dois novos sistemas, num protótipo de habitação concebido para zonas sujeitas a terramotos em países em desenvolvimento. O primeiro, apresentado na figura 15.50, consiste em paredes formadas por duas camadas de tecido de juta. São cravados no chão postes finos de madeira e então, a juta é fixada a estes postes, a partir do interior. O espaço entre as duas camadas de juta é depois cheio com terra. Foi também demonstrado pela pesquisa que este tipo de paredes – sem o enchimento pode ser pré-fabricado em comprimentos até 10 m e depois dobrado e enrolado (ver 15.48 e 15.49). O segundo sistema consiste em mangas de tecido de juta ceias com pedra-pomes ou solo arenoso (15.51).

15.47

15.48

15.49

15.42 Preparando adobes com formato especial 15.43 Preparando os arcos de bambu 15.45 Arco a ser coberto com membrana 15.46 Planos para um orfanato em Bam, Irão 15.47 Abobada, Kassel, Alemanha, 1997 15.48 e 15.49 Elementos de paredes préfabricadas 15.50 Protótipo de edifício, Kassel, Alemanha, 1978

15.50

147






15.51

15.52

15.54

15.53

O tecido é coberto com várias demãos de caimento (pintura com leitada de cal) a fim de prevenir o apodrecimento do material, estabilizar a superfície e torná-la à prova de água. Em 1978, na Guatemala, foi construída uma casa de baixo custo – com 55 m2, utilizando mangas cheias com terra para as paredes como parte de um projecto de parceria entre o LPC a UFM e o CEMAT. Esta técnica, desenvolvida durante as experiencias com mangas cheias de terra – descritas noutros capítulos – e adaptada às condições locais da Guatemala (15.53 a 15.55), demonstraram uma resistência muito boa aos terramotos devido à sua flexibilidade. Aqui, as mangas, com 10 cm de diâmetro, eram de tecido de algodão e foram cheias com solo vulcânico, constituído maioritariamente por pedra-pomes. As mangas foram mergulhadas em leitada de cal (para evitar o apodrecimento do tecido), e depois empilhadas entre postes verticais geminados que distavam 2,25 m entre si. Uma estabilidade adicional foi conseguida com o recurso a varas de bambu fixas verticalmente a intervalos de 45 cm dentro de cada painel. Após as paredes estarem prontas são finalizadas com duas demãos de leitada de

cal. . a estrutura do telhado assenta em postes independentes das paredes (a 50 cm de distância) colocados no interior. O custo em materiais desta estrutura é cerca de metade do custo de uma casa semelhante construída com cimento e blocos (de cimento). Paredes construídas com mangas cheias de loma leve mineral vêem descritas no capítulo 10, p. 90 e no capítulo 14, p. 133.

15.51 e 15.52 Protótipo de edifício, Kassel, Alemanha 15.53 a 15.55 Protótipo de habitação de baixo custo, Guatemala, 1978

15.55

148

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Manual de Construção em TERRA [v 0.1]

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