Caldas de injeo para alvenarias antigas

Protocolo de ensaio para o estudo da reologia

Slvia Diana de Labisa Metrogos

Dissertao para a obteno do Grau de Mestre em

Engenharia Civil

Orientador: Prof. Doutor Augusto Martins Gomes

Orientador: Prof. Doutora Ana Paula Patrcio Teixeira Ferreira Pinto Frana de Santana

Jri

Presidente: Prof. Doutor Joo Pedro Rama Ribeiro Correia

Orientador: Prof. Doutor Augusto Martins Gomes

Vogal: Prof. Doutor Jorge Manuel Calio Lopes de Brito

Fevereiro de 2016

Aos meus pais,

Santos Lus Alves Metrogos

Elza Maria Diogo Labisa Metrogos

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Agradecimentos

Esta seco serve para agradecer a todas as pessoas que me ajudaram ao longo do meu curso e da minha

dissertao:

Aos meus orientadores, Professora Ana Paula Pinto e Professor Augusto Gomes, pela ajuda concedida na

elaborao desta dissertao. Tambm gostava de agradecer a disponibilidade e simpatia com que sempre me

receberam.

Ao Paulo Reis por me ter ajudado no laboratrio e pelas dicas que me deu para a minha tese.

Ao pessoal do Pavilho do Jardim Norte, local onde quase toda esta dissertao foi escrita. Um especial

agradecimento Ana Chambel e Catarina Belo por todas as pausas em que precisei de espairecer do trabalho.

Aos meus amigos David Sousa, Diogo Soares, Lusa Ribeiro, Patrcia Rodrigues e Ricardo Grazina: obrigada pela

amizade demonstrada ao longo destes anos. Tambm gostaria de agradecer todas as palavras de conforto e

motivao que cada um de vs me deu, por todos os momentos de alegria e companheirismo dentro e fora da

faculdade.

minha amiga Filipa Guerreiro gostava de agradecer por me ter aturado nesta fase, pelos telefonemas dirios

para saber se o dia tinha corrido bem e por todos os outros momentos que j passmos ao longo da vida.

minha av Isabel por todo o carinho e conforto que me deu ao longo da vida. Obrigada minha av Sofia por

mostrar sempre o seu sorriso quando me v e em memria do meu av Jos que, por infortnio, no viu este

dia chegar.

Ao Tiago Mendes pela compreenso, motivao, conforto e ajuda concedida ao longo destes anos e durante a

elaborao deste trabalho. Obrigada por teres tornado a minha vida mais feliz.

Por fim, mas sero sempre os primeiros, aos meus pais. Pela educao que me deram, pelos valores transmitidos,

por todas as palavras de nimo, pela saudade e distncia que este curso causou e por me terem proporcionado

esta oportunidade. Tudo isto foi essencial para que o dia de hoje chegasse. Obrigada por tudo.

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RESUMO

As alvenarias antigas fazem parte de muitos edifcios histricos. Muitas apresentam vazios no seu interior que

precisam de interveno. Uma tcnica utilizada para a correo desta anomalia a injeo de caldas de cal

hidrulica no interior da parede. Um dos problemas desta tcnica a fraca injetabilidade da calda que, ou no

atinge todos os vazios a consolidar, ou no apresenta resistncia mecnica suficiente. Para melhorar a

injetabilidade da calda usual estudar a sua reologia. Esta cincia estuda a resistncia ao escoamento e a

deformao do material. Na prtica resume-se ao estudo de variveis independentes (viscosidade e tenso de

cedncia) e dependentes do tempo (tixotropia ou reopexia).

Nesta dissertao estudou-se a reologia de duas caldas de cal hidrulica, uma formulada em laboratrio e outra

comercial pr-doseada, com o objetivo de definir um protocolo de ensaio reolgico, dado que no existe

normalizao que dite os procedimentos que devem ser usados. Aps a seleo do perfil patamar, em vez do

perfil escada, foram realizados vrios ensaios com o perfil selecionado, e atravs das respetivas anlises, foi

possvel elaborar um perfil com dois ciclos de sete minutos cada um, com um minuto de acelerao, cinco

minutos de patamar a 160 rpm e um minuto de desacelerao. Com este protocolo foi possvel verificar que as

rampas de primeira desacelerao e segunda acelerao apresentam os valores mais significativos. A anlise

tixotrpica das caldas revelou que estas apresentam fenmenos tixotrpicos positivos aps o repouso e sinais

do incio de hidratao para protocolos longos.

PALAVRAS-CHAVE: caldas de injeo; reologia; perfil patamar; protocolo de ensaio

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ABSTRACT

Old masonries are part of most historic buildings. Many of these masonries have internal voids. Inject them with

hydraulic lime grouts is a usual technique to correct internal voids but it has its flaws: the grouts poor injectability

may affect the capacity to reach all the voids or can be reflected on its insufficient mechanical strength. To

improve this, several researchers have studied the grouts rheology. Rheology is the science of the deformation

and flow of matter. In practice, it analyzes the grouts viscosity and yield stress (time independent) and its

thixotropy (time dependent).

In this dissertation the rheology of two hydraulic lime grouts was studied, one produced in laboratory and a

commercial pre-dosed grout, in order to achieve a test protocol. This main goal is important because there is no

standardization for this grouts application. Through several tests and their respective analysis, all of them using

the ramp profile, which was chosen in favor of the stair profile, it was possible to reach the final protocol: two

cycles of ramps, each one seven minutes long (one minute upwards, five minutes at 160 rpm and 1 minute

downwards). Besides the test protocol, it was also proved that the first downward ramp and the second upward

ramp show the most significant rheological values. Both grouts showed signs of positive thixotropy after a small

rest and hydration for long duration test protocols.

Key-words: injection grouts; rheology; ramp profile; test protocol

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vii

ndice

1. INTRODUO........................................................................................................................................... 1

1.1. Enquadramento ..................................................................................................................................... 1

1.2. Objetivos ................................................................................................................................................ 2

1.3. Organizao do texto ............................................................................................................................. 2

2. ALVENARIA ANTIGA ................................................................................................................................. 5

2.1. Consideraes gerais ............................................................................................................................. 5

2.2. Caracterizao das paredes de alvenaria antiga ................................................................................... 5

2.3. Anomalias em alvenarias antigas .......................................................................................................... 7

2.4. Consolidao com caldas de injeo ..................................................................................................... 9

2.5. Consideraes finais ............................................................................................................................ 12

3. REOLOGIA DE CALDAS DE INJEO ........................................................................................................ 13

3.1. Consideraes gerais ........................................................................................................................... 13

3.2. Caracterizao genrica da reologia .................................................................................................... 13

3.2.1. Fluidos Newtonianos ................................................................................................................... 15

3.2.2. Fluidos No-Newtonianos, independentes do tempo ................................................................ 15

3.2.3. Fluidos No-Newtonianos, dependentes do tempo ................................................................... 18

3.2.4. Modelos reolgicos ..................................................................................................................... 18

3.3. Propriedades reolgicas de suspenses .............................................................................................. 20

3.3.1. Foras atuantes em suspenses de partculas ............................................................................ 20

3.3.2. Influncia do teor de slidos....................................................................................................... 22

3.3.3. Intervalo de interesse para a velocidade de corte ...................................................................... 22

3.3.4. Tixotropia em suspenses .......................................................................................................... 23

3.3.5. Quantificao de parmetros reolgicos .................................................................................... 26

3.4. Reologia de caldas para alvenarias antigas ......................................................................................... 28

3.4.1. Composio ................................................................................................................................ 29