CONSERVAÇÃO DE SUPERFÍCIES ARQUITETÓNICAS · Cal aérea calcítica e agregado silicioso e...

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CONSERVAÇÃO DE SUPERFÍCIES ARQUITETÓNICAS Maria do Rosário Veiga [email protected] outubro 2013 1 Ciclo de Palestras Casa de Rui Barbosa

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CONSERVAÇÃO DE SUPERFÍCIES ARQUITETÓNICAS

Maria do Rosário Veiga [email protected]

outubro 2013

1

Ciclo de Palestras – Casa de Rui Barbosa

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Argamassas de edifícios históricos. Composições e funções específicas

Maria do Rosário Veiga

[email protected]

Argamassas históricas Diagnóstico e anomalias Estratégias de conservação Materiais compatíveis

Ciclo de Palestras – Casa de Rui Barbosa

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Reparação

Conhecimento das paredes antigas e respetivos

revestimentos

Diagnóstico

Eliminar / controlar causas

Manutenção e recuperação do

património histórico

Causas Anomalias

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Manutenção

Estratégia

Materiais tradicionais Técnicas de consolidação

Reparação

Compatibilidade

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As paredes de edifícios históricos são

Elementos essenciais da sua estrutura resistente Proteção do espaço interior em relação às ações externas: chuva,

vento, temperaturas extremas, ruído, etc.

Estas funções exigem Boa resistência mecânica Características hígricas, térmicas e acústicas adequadas a essas funções

INTRODUÇÃO

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São elementos compósitos Constituídas por materiais porosos O seu bom desempenho depende da compatibilidade de todos os

constituintes e do consequente bom funcionamento conjunto.

INTRODUÇÃO

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As argamassas fazem parte integrante da parede e têm que ter composição e características compatíveis

com o tipo de alvenaria com os restantes materiais que constituem a parede (incluindo

argamassas préexistentes) com o grau de exposição às ações climáticas e ambientais e com as funções que desempenham no elemento construtivo.

É necessário analisar a parede como um todo e considerar as argamassas nesse contexto.

Em qualquer intervenção na alvenaria é essencial:

ter presente o funcionamento global da parede

usar materiais e técnicas que preservem esse funcionamento

INTRODUÇÃO

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FUNÇÕES DAS ARGAMASSAS

Argamassas de assentamento (função estrutural)

Argamassas de refechamento de juntas (funções de proteção à água e ao ar e decorativa)

Argamassas de reboco exterior (funções de proteção às ações externas, nomeadamente à água e outras ações climáticas, e funções decorativas)

Argamassas de reboco interior (funções estéticas, de conforto e decorativas)

Barramentos e estuques (funções decorativas e de proteção complementar)

Argamassas de assentamento de azulejos (funções de colagem)

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FUNÇÕES DAS ARGAMASSAS

Classificação das argamassas por funções

Relevância dos requisitos técnicos

Requisitos Técnicos Assentamento Refechamento

de juntas

Reboco

exterior

Caldas

(grout)

Revestimento

interior

Aderência 3 3 3 2 3

Resistência mecânica (flexão e

compressão) 2* 2* 1* 2* 1*

Deformabilidade e elasticidade (E) 3 3 2 3 1

Proteção às ações climáticas

Resistência à penetração da água 2 3 3 1 1

Resistência ao gelo 2 3 3 1 0

Dilatação térmica 1 1 3 1 3

Permeabilidade ao vapor de água 2 3 3 1 3

Comportamento à molhagem e

secagem 2 3 3 1 2

Estética 1 3 3 0 3

*Os valores das características mecânicas das argamassas devem ser inferiores às dos blocos (pedras, tijolos, etc.)

Segundo o TC 203 RHM

(RILEM) (2010):

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CARACTERIZAÇÃO DE ARGAMASSAS

A caracterização das argamassas existentes é muito importante para: Registo histórico Avaliação do seu estado de degradação Seleção e formulação de argamassas de reparação compatíveis

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CARACTERIZAÇÃO DE ARGAMASSAS

Estudo da composição – são usadas várias técnicas complementares, para se chegar o mais perto possível da sua composição atual:

Difração de raios X (DRX) – identificar os compostos cristalinos principais (por exemplo carbonato de cálcio, silicatos, etc.).

Análises térmicas (DTG/ATD) – quantificar a presença de vários compostos, através de reações conhecidas ocorridas a temperaturas bem definidas.

Ataque com ácido clorídrico ou nítrico – separar os carbonatos (normalmente provenientes dos ligantes) dos agregados de natureza não calcária e ainda dos compostos hidráulicos, sendo assim possível determinar aproximadamente as proporções entre esses constituintes.

Análise petrográfica – determinar a natureza, dimensões e forma dos principais agregados e ter uma ideia dos vários tipos de vazios, porosidades e fissuras da argamassa.

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CARACTERIZAÇÃO DE ARGAMASSAS

Espectrofotometria de infravermelho (FTIR) – para detetar e identificar a presença de constituintes orgânicos.

Microscopia eletrónica de varrimento associada com a microanálise de raios X por dispersão em energias (MEV/AXDE) – caracterização à escala do micrómetro para materiais heterogéneos orgânicos e inorgânicos.

Existem muitas outras técnicas complementares a estas para uma análise tão aproximada quanto possível da composição das argamassas antigas.

No entanto, deve ter-se em conta que as composições a que se chega não são as originais, mas sim as atuais, após prolongadas reações entre os constituintes, eventuais dissoluções e “lavagens” de ligantes, cristalização de sais no interior dos poros e contaminações diversas. Ou seja, esta análise não permite, só por si, elaborar argamassas para reparação idênticas às originais.

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CARACTERIZAÇÃO DE ARGAMASSAS

Caracterização física e mecânica:

Determinar o estado de conservação

Definir as características de compatibilidade

Estabelecer exigências de durabilidade

Os provetes retirados de obra têm formas e dimensões diferentes dos provetes previstos nas normas; foi necessário desenvolver métodos de caracterização apropriados e viáveis para determinar as características mais importantes para definir a compatibilidade:

Resistência à compressão

Absorção de água por capilaridade

Permeabilidade ao vapor de água

Módulo de elasticidade por ultra-sons

Coeficientes de dilatação térmica e hígrica

Estrutura porosa (porosidade em vácuo e MIP)

.

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CARACTERIZAÇÃO DE ARGAMASSAS

Nas intervenções com argamassas de reparação pretende-se que as tensões, as deformações e o transporte de água não tenham grandes variações em relação às argamassas originais, para preservar o funcionamento da parede e proteger as argamassas mais antigas.

Alguns problemas típicos de incompatibilidade de argamassas de reparação:

O uso de argamassas de refechamento de juntas mais impermeáveis que as pré-existentes faz com que o transporte da água da chuva passe a ocorrer preferencialmente através das argamassas antigas ou através da própria pedra, contribuindo para acelerar a degradação desses elementos históricos e alterando o funcionamento global da parede.

Do mesmo modo, se usarmos argamassas de substituição menos deformáveis que as originais, teremos concentrações de tensões junto às interfaces com os materiais antigos, que contribuirão para a degradação destes.

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CARACTERIZAÇÃO DE ARGAMASSAS

O uso de argamassas de reboco mais impermeáveis que as pré-existentes origina maior ascensão capilar pelo interior da parede; retenção de água na interface entre a alvenaria e o reboco; cristalização de sais nessa interface; provável destacamento do novo reboco.

O mesmo acontece se se usar uma pintura de baixa permeabilidade ao vapor de água, mesmo que o reboco seja compatível.

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Alguns factos que descobrimos ou confirmámos nos nossos estudos:

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Argamassas Romanas de Conímbriga (aprox. séc. I) – pó de tijolo (e

fragmentos de tijolo

VELOSA, A; COROADO, J.; VEIGA, M. R.; ROCHA, F. – Characterisation

of roman mortars from Conímbriga with respect to their repair. Materials

Characterisation, 58, (11-12 Spec. issue), 2007, pp 1208-1216.

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Alguns factos que descobrimos ou confirmámos nos nossos estudos:

Estuques do período Islâmico (aprox. séc. XII) em Mértola (Mhirab) – gesso

FREIRE, T.; SANTOS SILVA, A.; VEIGA, M. R.; BRITO, J. –

Caracterização de Revestimentos Interiores Antigos Portugueses. In

3º Congresso Nacional de Argamassas de Construção, APFAC, Lisboa:

18 e 19 de Março de 2010.

CARACTERIZAÇÃO DE ARGAMASSAS

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Cal aérea calcítica e agregados com granulometria bem distribuída,

principalmente quartzítica mas também incorporando grãos de basalto alterados.

Teores elevados de compostos hidráulicos resultantes de reações pozolânicas

entre cal e agregados.

Polimorfos da calcite: aragonite e vaterite.

Teores elevados de sais solúveis.

Resistentes e compactas.

Alguns factos que descobrimos ou confirmámos nos nossos estudos:

Forte de N. Sra da Luz , séc. XVI-XIX,Cascais – Argamassas de cal aérea

com elevada durabilidade em ambiente marítimo

CARACTERIZAÇÃO DE ARGAMASSAS

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Edifício do LNEC, 1950, Lisboa – Marmorite de cal aérea

Alguns factos que descobrimos ou confirmámos nos nossos estudos:

VEIGA, M. R.; TAVARES, M. T.; MAGALHÃES, A. C. – Restauro da fachada em

marmorite de cal do Laboratório Nacional de Engenharia Civil, em Lisboa.

Materiais, métodos e resultados. Conferência convidada in Actas do VII

Seminário Brasileiro de Tecnologia de Argamassas, Recife, Brasil, Maio de 2007.

CARACTERIZAÇÃO DE ARGAMASSAS

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Foram estudadas argamassas de numerosos edifícios históricos

de tipo militar, religioso e residencial corrente, do século I a meados do século XX localizados em zonas costeiras e no interior

Verificou-se que as argamassas antigas de todos os edifícios estudados têm:

Ligante: cal aérea calcítica e/ou dolomítica; nalguns revestimentos interiores encontrou-se ainda o ligante gesso (revestimento interior)

Agregados: siliciosos, basálticos, calcários, argilosos Dosagens ligante : agregado: 1:1,5 a 1:15 – em massa Tendo em conta as massas volúmicas médias correntes dos constituintes usados –

correspondem a traços volumétricos de 1:0,5 a 1:5 Não foram encontrados ligantes hidráulicos, embora tenham sido detetados alguns

compostos hidráulicos resultantes de reações pozolânicas ocorridas ao longo do tempo entre os constituintes, principalmente nas argamassas mais antigas e nas argamassas romanas

CARACTERÍSTICAS DE ARGAMASSAS HISTÓRICAS

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CARACTERÍSTICAS DE ARGAMASSAS HISTÓRICAS

Tipo de construção e identificação

Época Função da argamassa

Composição da argamassa (traços aproximados em massa)

Características da argamassa

Mecânicas (Resis. à compressão e módulo de elasticidade

em N/mm2)

Hígricas (Coef. de

capilaridade em kg/m2.min½)

Co

nst

ruçõ

es m

ilit

ares

de

alve

nar

ia d

e p

edra

Forte de Santa Marta

XVII Revestimento Cal calcítica e areia siliciosa e calcária

1:1,5 (int) 1:1,8 (ext)

- Cc=0,4 (int) Cc=0,6 (ext)

Forte de S. Bruno

XVII Revestimento Cal aérea e areia siliciosa e calcária;

compostos hidráulicos de neoformação ?:?

Rc=7,1 Cc=0,2

Forte de N. Srª da Luz

XV-XVI Revestimento-

reboco (NSL-TJ1-I)

Cal calcítica:agregado silicioso e basáltico; compostos hidráulicos de neoformação

1:2 E=2800 Cc=3,8

XV-XVI Assentamento

(NSL-TJ2)

Cal calcítica:agregado silicioso c/ conchas e carvão e agregado basáltico

compostos hidráulicos de neoformação ?:?

E=1500 Rc=1,7

Cc=6,2

XVIII-XIX Assentamento

(NSL-BS5)

Cal dolomítica:agregado silicioso c/ conchas e carvão e compostos hidráulicos

de neoformação 1:2

E=1900 Rc=1,4

Cc=3,2

XVII-XVIII

Reboco (NSL MS9)

Cal calcítica : agregado silicioso c/ conchas e carvão e compostos hidráulicos

de neoformação 1.2

E=3500 Rc=2,0

Cc=2,0

Castelo de Amieira do Tejo

XIV Revestimento

(AM2)

Cal calcítica e dolomítica: agregado silicioso

1:1,5 Rc=3,6 CC5=0,7

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Argamassas de edifícios de carácter militar – pretendia-se maior resistência e durabilidade

CARACTERÍSTICAS DE ARGAMASSAS HISTÓRICAS

Composições ricas em ligante. Cal aérea calcítica e agregado silicioso e calcário, por vezes com grãos basálticos e conchas. Os grãos basálticos dão origem a reações pozolânicas, muito lentas; tendo em conta o tipo de edifícios em que têm sido encontrados, admite-se que possam ter sido usados propositadamente com esse fim.

Fortes séc. XVII na barra do Tejo

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CARACTERÍSTICAS DE ARGAMASSAS HISTÓRICAS

Tipo de construção e

identificação Época

Função da

argamassa

Composição da

argamassa

(traços aproximados

em massa)

Características da argamassa

Mecânicas

(Resis. à compressão

e módulo de

elasticidade em

N/mm2)

Hígricas

(Coef. de

capilaridade em

kg/m2.min½)

Co

nst

ruçõ

es m

ilita

res

de

terr

a (c

om

alg

um

as

estr

utu

ras

de

alve

nar

ia)

Fortes das Linhas

de Torres (Projeto

das Rotas

Históricas das

Linhas de Torres –

RHLT)

XIX

(1809-1810)

Juntas e

Revestimento

(amostras retiradas

dos paióis de

alvenaria de pedra)

Cal calcítica : argila

(terra) : agregado

silicioso e calcário

1:1:5 a 15

Shore A: 39 a 69

(Dureza fraca a

moderada)

- Não foi possível

fazer o ensaio de

compressão -

Cc5=0,2 a 4,0

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CARACTERÍSTICAS DE ARGAMASSAS HISTÓRICAS

Argamassas pobres em cal e com mistura de terra, mesmo nos elementos de alvenaria de pedra.

Edifícios militares de taipa

Fortes de Linhas de Torres – séc. XIX (1809-10)

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Tipo de construção e identificação

Época Função da argamassa Composição da argamassa

(traços aproximados em massa)

Características da argamassa

Mecânicas (Resis. à compressão e módulo de elasticidade

em N/mm2)

Hígricas (Coef. de capilaridade

em kg/m2.min½)

Co

nst

ruçõ

es r

elig

iosa

s d

e al

ven

aria

de

ped

ra

Catedral de Elvas

XVI

Revestimento (SEL 1, SEL 5)

Cal calcítica e agregado silicioso e calcário

1:2,5; 4,5

Rc=2,0 Rc=3,0

Cc5=1,0 Cc5=0,4

Juntas (SEL 6)

Cal calcítica e agregado silicioso e calcário

1:1,5 Rc=3,1 Cc5=0,4

Capela do Castelo de

Amieira do Tejo XVI

Revestimento exterior (AM3)

Cal calcítica e agregado silicioso

1:5,5 Rc=2,4 CC5=1,2

Igreja Matriz de Mértola

XII (período Islâmico)

Revestimento (Mihrab) (MT4)

Ligante gesso : agregado silicioso 1:0,15

Rc=3,5 CC5=3,3

Junta (MT5) Ligante cal calcítica : agregado

silicioso 1:3

Rc=3,3 CC5=1,0

Revestimento (MT4) Ligante cal calcítica : agregado

aluvionar 1:4

- -

Catedral de Évora

XVI-XVII Revestimento (SEV2,

SEV 4, SEV 8)

Cal calcítica e dolomítica : agregado silicioso 1:1,5; 1:2,5; 1:3,5

Rc=3,3 Rc=3,5 Rc=2,3

CC5=0,3 Cc5=0,3 Cc5=0,3

XIV? Junta (SEV6, SEV 7) Cal calcítica: agregado silicioso

1:4 e 1:3,5 - -

Igreja do Sacramento

(exterior) XVII

Revestimento SE12)

Cal aérea calcítica : areia siliciosa + basalto + conchas

(1:1,7) Rc=3,1 Cc5=0,2

Igreja do Sacramento

(interior) XVII Revestimento (S1)

Cal aérea calcítica : areia siliciosa + basalto (1:?)

E=2800 Rc=2,4

Cc=0,1

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CARACTERÍSTICAS DE ARGAMASSAS HISTÓRICAS

Dosagens de ligante intermédias; mostram diferentes ligantes e agregados muitas vezes selecionados para cumprir funções estéticas e decorativas

Argamassas dos edifícios religiosos

Catedral de Évora - Lisboa Sécs. XVI-XVII

e Igreja do Convento do Sto Sacramento – Lisboa

Sécs. XVII-XVIII

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Tipo de construção e identificação

Época Função da argamassa

Composição da argamassa

(traços aproximados em massa)

Características da argamassa

Mecânicas (Resis. à compressão e módulo de elasticidade

em N/mm2)

Hígricas (Coef. de

capilaridade em kg/m2.min½)

Co

nst

ruçõ

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de

al

ven

aria

de

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Edifícios do Centro Histórico

de Palmela

XVI (PAL1) Revestimento Cal aérea calcítica : areia

siliciosa + argila (1:12) Rc=1,2 MPa Cc5=1,2

XX (início) (PAL3)

Revestimento Cal aérea calcítica : areia

siliciosa + argila (1:12) Rc=2,7 MPa Cc5=1,0

Co

nst

ruçõ

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per

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o Is

lâm

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aria

de

pe

dra

Igreja Matriz de Mértola

XII

Revestimento (Mihrab) (MT4)

Gesso : agregado silicioso 1:0,15

Rc=3,5 CC5=3,3

Junta (MT5) cal aérea calcítica : agregado

silicioso 1:3

Rc=3,3 CC5=1,0

Revestimento (MT4)

cal aérea calcítica : agregado aluvionar

1:4 - -

Co

nst

ruçõ

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Criptopórtico de Mértola

IV - - Rc=1,5 a 3,5 CC5=0,70 a 0,30

Torre do Rio de Mértola

(alvenaria de mármore – MT1

– e de xisto – MT2)

IV-V Juntas (MT1 e

MT2)

Cal aérea calcítica : agregado quartzítico de xisto + fragmentos de tijolo + pó

de tijolo; Compostos hidráulicos de

reação 1:2 (MT1) 1:5 (MT2)

Rc = 3,5 (MT1) Cc=5=0,3 (MT1)

Cetária de Troia I-IV Juntas Cal aérea calcítica,

fragmentos de tijolo e pó de tijolo

Rc= 4,5 a 5,5 CC5=0,43 a 0,37

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Argamassas de edifícios correntes

CARACTERÍSTICAS DE ARGAMASSAS HISTÓRICAS

Traços mais fracos em ligante e agregado com mistura de argila.

Edifícios do Centro Histórico de Palmela –

sécs XIII a XX

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CARACTERÍSTICAS DE ARGAMASSAS HISTÓRICAS

Argamassas islâmicas Argamassas só de cal aérea, sem elementos cerâmicos Encontrou-se argamassa interior de gesso (estuque)

Mihrab da Mesquita de Mértola (séc. XII)

“Casas Islâmicas” no Castelo de S. Jorge

Muralha de Tavira (séc. VII)

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CARACTERÍSTICAS DE ARGAMASSAS HISTÓRICAS

Argamassas romanas

Agregados de fragmentos de tijolo e pó de tijolo. Estes elementos cerâmicos combinam-se com a cal através de reações pozolânicas, dando origem a produtos hidráulicos. Dão a cor rosada característica do opus signinum. Argamassas de baixas permeabilidades adequadas para estruturas em contacto com a água, como a Torre do Rio de Mértola e a Cetária de Tróia.

Mértola – Baptistério Tróia – Cetária Conímbriga

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CARACTERÍSTICAS DE ARGAMASSAS HISTÓRICAS

Apresentam em dois casos (Castelo de Amieira do Tejo e Catedral de Évora) cal aérea dolomítica, além da cal aérea calcítica.

Argamassas de revestimento dos edifícios medievais do Alentejo

Argamassas de edifícios de carácter militar localizados junto à costa

Ligante só de cal aérea calcítica Mas apresentam compostos hidráulicos de neoformação resultantes de reações deste ligante com agregados siliciosos alterados e basálticos. Muito compactas e resistentes, apesar dos cristais salinos encontrados na sua composição. Nestes edifícios, o desenvolvimento e tipo de compostos de neoformação permitem distinguir, até certo ponto, as idades das argamassas e a sua localização, o que acrescenta ainda uma nova utilidade a estes estudos.

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REPARAÇÃO

Quando se iniciam processos de degradação a reparação das anomalias deve

ser realizada tão cedo quanto possível, mas tendo em conta os seguintes

princípios básicos:

Primeiro devem ser diagnosticadas e reparadas as causas das anomalias.

Deve seguir-se o princípio da mínima intervenção.

Deve preservar-se o funcionamento global da parede usando soluções e

materiais compatíveis.

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REPARAÇÃO

A forma mais segura de executar intervenções em argamassas de edifícios

históricos implica a análise tão completa quanto possível de amostras das

argamassas originais e a aproximação de argamassas novas através de um

processo iterativo:

Inicia-se o processo por uma formulação baseada nos resultados da análise das

argamassas antigas em bom estado de conservação; caracteriza-se a

argamassa obtida dos pontos de vista físico e mecânico; em seguida corrige-se

a formulação de forma a aproximar mais das características originais; repete-se

o processo até que a argamassa obtida se possa considerar compatível;

executam-se aplicações experimentais dessa argamassa; se for necessário faz-

se ainda uma (ou mais) correção(ões) à formulação definida.

No entanto, dada a morosidade do processo e o tempo limitado disponível é

necessário começar tão perto quanto possível da última iteração e para esse

efeito é útil conhecer características de uma gama abrangente de argamassas

novas.

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CONCLUSÕES

As argamassas têm funções diversas e importantes nas alvenarias históricas, que implicam o cumprimento de requisitos funcionais específicos.

As composições das argamassas antigas variam com o tipo de edifício e de alvenaria, a época de construção, a localização e a exposição aos agentes externos.

Contudo, apesar da diversidade de composições, as argamassas antigas encontradas em edifícios Portugueses de alvenaria, entre o século I e o início do século XX, têm como ligante principal a cal aérea (calcítica ou calcítica e dolomítica) e agregados siliciosos, calcários e, menos frequentemente, de outras naturezas.

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CONCLUSÕES

As intervenções a realizar sobre estas argamassas devem ter como objetivo preservar, não só o seu aspeto, mas também o funcionamento global da parede e garantir a sua durabilidade como um todo, com especial destaque para os elementos mais antigos.

Para isso é necessário conhecer com profundidade as argamassas pré-

existentes e a sua dinâmica de evolução ao longo do tempo, ter uma boa informação sobre as soluções atuais existentes para argamassas compatíveis e procurar formulações adequadas com composições e características suficientemente próximas das originais para garantirem um bom comportamento global.

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AGRADECIMENTOS

Projeto Limecontech – Conservação e durabilidade de revestimentos

históricos: técnicas e materiais compatíveis

(PTDC/ECM/100234/2008)

Toda a equipa do LNEC e das instituições parceiras (visível na lista

de referências a seguir)

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REFERÊNCIAS

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