CONSERVAÇÃO DE SUPERFÍCIES ARQUITETÓNICAS · ligantes: cais hidráulicas, cimentos naturais e,...

Maria do Rosário Veiga [email protected]

outubro 2013

CONSERVAÇÃO DE SUPERFÍCIES ARQUITETÓNICAS

Ciclo de Palestras – Casa de Rui Barbosa

4

mailto:[email protected]

MATERIAIS TRADICIONAIS E MATERIAIS DE REPARAÇÃO COMPATÍVEIS

M. Rosário Veiga [email protected]

M. Rosário Veiga


Argamassas históricas Diagnóstico e anomalias Estratégias de conservação Materiais compatíveis

3

Reparação

Conhecimento das paredes antigas e respetivos revestimentos

Diagnóstico

Eliminar / controlar causas

Manutenção e recuperação do

património histórico

Causas Anomalias


4

Manutenção

Estratégia

Materiais tradicionais; Materiais compatíveis

Técnicas de consolidação

Reparação

Compatibilidade


Os revestimentos antigos de paredes são constituídos por grande

diversidade de materiais e tecnologias.

São fortemente caracterizadores de muitos edifícios e parte

importante do seu valor patrimonial simbólico.

São importantes testemunhos da arte e do gosto mas também da

ciência e da técnica de cada época e lugar.

Têm um valor cultural inquestionável.

5

INTRODUÇÃO Ciclo de Palestras –

Casa de Rui Barbosa

A escolha de materiais de reparação

compatíveis implica um conhecimento

profundo dos originais e, em geral, das

técnicas e materiais tradicionais.

É essencial conhecer as especificidades

dos vários materiais e as diferenças em

relação aos encontrados atualmente no

mercado, para fazer opções

fundamentadas.

6

INTRODUÇÃO Ciclo de Palestras –

Casa de Rui Barbosa

A terra, o gesso e a cal foram os ligantes mais comuns de argamassas de revestimento até final do séc. XVIII. A partir dessa época os ligantes hidráulicos começaram aos poucos a tomar o lugar desses ligantes: cais hidráulicas, cimentos naturais e, mais tarde, a partir do final do séc. XIX, o cimento Portland.

A cal aérea é um dos materiais de construção mais antigos, conhecendo-se argamassas de cal, da época 12000 a 5000 a.c., na Turquia.

As argamassas de cal aérea tiveram grande desenvolvimento com os gregos, mas principalmente com os Romanos, que as usaram nas grandes construções que empreenderam por todo o Império (séc. III a.c. a V d.c.).

As argamassas de cal aérea com pozolanas, naturais ou artificiais (pó de tijolo ou telha), com grande durabilidade e resistência do período Romano, chegaram aos nossos dias em bom estado de conservação.

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LIGANTES Ciclo de Palestras –

Casa de Rui Barbosa

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CAL AÉREA – Ligante aéreo

A cal aérea pode ser de origem cálcica ou dolomítica.

Obtida por calcinação, a temperaturas da ordem de 800 a 1000 ºC, de

rochas carbonatadas, constituídas predominantemente por carbonato

de cálcio (calcário) ou por carbonato de cálcio e magnésio (calcário

dolomítico)

Cal viva: CaCO3 + calor CaO + CO2

Hidratação: CaO + H2O Ca (OH)2 +calor

Endurecimento: Ca (OH)2 + CO2 CaCO3 + H2O (entre

50% HR e 85% HR)


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Produção de cal hidratada:

A partir de cal viva, sob a forma de pedra ou em

pó (micronizada)

Cal hidratada em pó (apagada com a

quantidade de água necessária)

Cal em pasta (apagada com água em

quantidade superior à necessária)

Cal viva extinta com areia (hot lime)

(misturada com areia húmida em obra e

deixada durante algum tempo)

CaO + H2O → Ca(OH)2


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5 years 1 month

Slaking time

48 hours 1 month 1 year 3 years 5 years

Free water

(% weight) 64 64 58 48 51

Cal em pasta

De Margalha et al,

12 DBMC, Abril 2011


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8 monts 5 years

7 µm

5,3 µm

1,7 µm 3 µm

9 µm

2,7 µm

ESEM

Cal em pasta Figura extraída de Margalha et al, 12 DBMC,

Abril 2011

Tem a vantagem de não carbonatar e

ganhar qualidade com o tempo


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12

Cal extinta com areia húmida (hot lime mix)

Temperaturas elevadas favorecem a reação com os agregados e um

aumento da resistência. Mas é um processo com muitos riscos.


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13

Cal hidratada em pó

Fabrico industrial, com controlo de qualidade, fácil de utilizar e de

dosear


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14

Existem diferenças significativas, em termos de microestrutura e reologia,

nas cais produzidas de diferentes modos (Goreti Margalha, 2009).

O uso de cal em pasta com longos períodos de apagamento é mais

trabalhável e tem óbvias vantagens para acabamentos decorativos, mas

não está provado que tenha melhores resistências mecânicas, climáticas

e ambientais.

As argamassas executadas com cal

viva apagada diretamente com a areia

húmida em obra, são mais resistentes

mecanicamente mas mostram grande

heterogeneidade e tendência para a

fissuração.


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15

Muralha de Tavira

(séc. VII)

Argamassa de cal

período Árabe


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16

Sé de Évora – Revestimentos interiores (séc. XVI-XVII)

(uso de cal dolomítica)


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Fortaleza Nª Srª da Luz, Cascais, séc. XVI-XVII

(condições climáticas e ambientais severas mas grande

durabilidade)


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LIGANTES HIDRÁULICOS (aluminatos e silicatos)

Pozolanas naturais (produtos vulcânicos ricos em alumina e em sílica

amorfa reactiva) em combinação com cal

Pó de tijolo e outras pozolanas artificiais (metacaulino, sílica-fumo,

cinzas volantes) em combinação com cal

Cal hidráulica (margas ou misturas de calcário e argila – 1100-1200ºC

< 1450ºC C2S)

Cimento (margas ou misturas de calcário e argila > 1450ºC

C3S)


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19

Argamassas Romanas – Rebocos em ruínas de Tróia - séc. I

Opus signinum


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20

Reboco em Conímbriga Mértola – Baptistério (séc. II)

Argamassas Romanas

Opus signinum


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21

Argamassas actuais com cal aérea e pozolanas


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22

Lisboa, década de 90, rebocos

hidráulicos

Revestimento de cimento e areia

(1998)

Revestimento de cal hidráulica e

areia (2000)


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GESSO (ligante aéreo ou hidráulico?)

O gesso natural é uma rocha sedimentar de estrutura cristalina,

constituída fundamentalmente por sulfato de cálcio bi-hidratado (Ca

SO4 2H2O).

O gesso usado como ligante em estuques e argamassas de gesso é

obtido por cozedura a temperaturas que variam entre 130ºC e 170ºC da

pedra de gesso e é constituído, fundamentalmente, por sulfato de cálcio

hemi-hidratado:

Ca SO4 2H2O + calor Ca SO4 1/2 H2O + 3/2 H2O

Também era (e é) usado sob a forma de anidrite (Ca SO4) mas para

trabalhos especiais (maior resistência).

O endurecimento dá-se por hidratação, com reconstituição do sulfato

de cálcio bi-hidratado.

Existe ainda o gesso anidro, designado por anidrite, cozido a mais altas

temperaturas e resistente à água.


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24

GESSO

O gesso foi usado em Portugal em estuques (interiores) no

período árabe (Silves, Mértola) e depois só voltou a ser usado em

Portugal com alguma relevância nos séculos XVIII, XIX e XX, nas

últimas camadas dos revestimentos e nos elementos decorativos.

Há algumas excepções no período intermédio como a Charola do

Convento de Cristo (séc. XVI) e poucos monumentos no séc. XVII.

(Estudos de Teresa Freire, ver vários artigos

publicados)


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GESSO

Características principais:

Boa trabalhabilidade

Presa rápida (ideal para moldagem)

Perfeição de acabamento

Higroscopicidade (se não for pintado)

Solúvel em água (degrada-se com a água)


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26

Estuque de gesso do Mihrab da Igreja de Mértola (antiga Mesquita) (séc. XII)

Estuque Árabe


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27

Sala do Palácio de Estói (séc.

XIX) Charola do Convento de Cristo

(séc. XVI)


Casa de Rui Barbosa

28

Igreja do Sacramento (século XVII-

XVIII): estuques de cal e gesso


Casa de Rui Barbosa

29

Os agregados têm uma forte influência no

comportamento das argamassas. Há vários

fatores (dureza, forma dos grãos,

granulometria, porosidade, etc.) que afetam o

comportamento das argamassas.

Devido à diretiva europeia que restringe o uso deste tipo de areias

Começam a ser utilizadas, em substituição de uma parte de areia siliciosa,

as areias provenientes da britagem, em especial de natureza calcária.

Nas obras de construção civil em geral, o que se verifica é a utilização de

areias de uma determinada região (provenientes de jazidas ou do rio) que,

por uma questão de proximidade, torna o material mais económico.

AGREGADOS Ciclo de Palestras –

Casa de Rui Barbosa

30

Agregado silicioso (areia siliciosa, pó de sílica)

Agregado calcário (calcário britado, pó de calcário)

Agregado cerâmico (fragmentos cerâmicos, pó cerâmico)

Agregado basáltico, granítico, etc.

Os agregados constituem "o esqueleto" da argamassa,

condicionando a sua compacidade, resistência e textura.

Atualmente, nas argamassas feitas em obra, usa-se

essencialmente areia siliciosa, embora com uma certa

percentagem de argila.


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31

Areias monogranulares – maior índice de vazios – necessidade

de mais ligante

Quanto mais completa for a curva granulométrica maior a

compacidade

Agregado mais fino – maior índice de vazios – necessidade de

mais ligante

Volume de vazios mínimo para agregado esférico: 1/3


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Natureza: sílica, calcário, basalto, cerâmica

Granulometria: fina, média, grossa, monogranular,

completa

Forma: arredondada, angular


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33 Fracções 0,15 a 0, 630; 0,630 a 1,25; 1,25 a 2,5; 2,5 a 5 mm


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34

Argamassa de Conímbriga: reacção entre ligante e agregados cerâmicos;

retenção de água dos fragmentos cerâmicos

Argamassas Romanas – Opus signinum


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35

Argamassa de cal e agregado calcário da fachada do LNEC (1952)


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Composição:

Argamassas de cal aérea: Traços tradicionais variam entre 1:1 e

1:5 (cal aérea : areia)

1:3 (cal aérea : areia) é um traço eficiente se a areia tiver boa

granulometria

Outros constituintes:

Pó de tijolo, pozolanas naturais, cal dolomítica, adições

diversas (fibras vegetais ou animais, colas, pigmentos).

Muitos factores influem: tipo de cal, processo de apagamento,

tempo de maturação, modo de aplicação, cura.

ARGAMASSAS Ciclo de Palestras –

Casa de Rui Barbosa

37

Composição Traço

Volumétrico

Características Mecânicas

(aos 90 dias)

Comportamento

à água

(aos 90 dias)

Rt

(MPa)

Rc

(MPa)

E

(MPa)

C

(kg/m2.min1/2)

Cal hidratada em pó 1:3 0,52 1,33 - 0,77

Cal em pasta de extinção recente (1

mês) 1:3 0,37 1,06 4091 1,47

Cal em pasta de extinção prolongada (5

anos) 1:3 0,63 1,42 4748 1,29

Cal viva em pedra hidratada com areia:

1 dia 1:3 0,47 0,96 3816 1,64


7 dias 1.3 0,50 1,08 3658 1,48

Gamas de valores obtidos aos 90 d em ensaios no LNEC por Goreti Margalha (1)

Rt – Resistência à tração por flexão; Rc – Resistência à compressão; E – Módulo de elasticidade;

C - Coeficiente de capilaridade; Areia: mistura de areias siliciosas de santa Margarida

(1) MARGALHA, M. Goreti – Ligantes aéreos minerais. Processo de extinção e o fator tempo

na sua qualidade. Lisboa: IST, 2009.


Casa de Rui Barbosa

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Composição Traço

Volumétrico

Características Mecânicas

(aos 90 dias)

Comportamento

à água

(aos 90 dias)

Rt

(MPa)

Rc

(MPa)

E

(MPa)

C

(kg/m2.min1/2)

Cal hidratada em pó 1:3 0,52 1,33 - 0,77

Cal em pasta de extinção recente (1

mês) 1:3 0,37 1,06 4091 1,47

Cal em pasta de extinção prolongada

(5 anos) 1:3 0,63 1,42 4748 1,29


1 dia 1:3 0,47 0,96 3816 1,64

Cal viva em pedra hidratada com

areia: 7 dias 1.3 0,50 1,08 3658 1,48

Gamas de valores obtidos aos 90 d em ensaios no LNEC por Goreti Margalha (1)

Os ensaios laboratoriais das argamassas de cal em pasta e de cal em pó mostraram

diferenças ligeiras de comportamento; a cal em pasta tem a grande vantagem de ser um

ligante que não perde qualidades com o armazenamento, comparativamente com a cal aérea

em pó. A cal viva apagada com areia não mostrou vantagens.


Casa de Rui Barbosa

39

As argamassas de cal aérea e pozolanas são soluções possíveis,

mas para cada tipo de pozolanas é necessário estudar as

proporções adequadas e as condições de cura ótimas de modo a

que ocorra a reação pozolânica e sejam obtidas as características

pretendidas.

Argamassas com cal hidráulica natural,

produzidas com as exigências da recente

NP EN 459:2011, podem ser boas

soluções para obras de reabilitação de

edifícios antigos localizados em zonas

muito húmidas ou em contacto direto

com a água.


Casa de Rui Barbosa

40

O programa experimental é uma compilação dos resultados obtidos em

diversos projetos de investigação de argamassas para edifícios antigos(*).

As argamassas foram formuladas com diferentes ligantes (cimento, cal

hidráulica e cal aérea), várias adições pozolânicas (naturais e artificiais),

diferentes dosagens e agregados com diferentes curvas granulométricas.

Composição Ligante:agregado

Cal aérea: areia 1:3

(Cal aérea+pozolana): areia 1:2

(Cal aérea+cal hidráulica): areia 1:3

(Cal hidráulica): areia 1:3 a 1:4

(Cal aérea+cimento): areia 1:3

Cimento: areia 1:4

(*) Dados baseados em estudos de Ana Velosa, Goreti Margalha, Ana Cristian Magalhães e Ana

Fragata, sintetizados em VEIGA, M. Rosário et al. – Lime-based mortars: viability for use as

substitution renders in historical buildings. International Journal of Architectural Heritage vol. 4

(2), pp.177-195, April-June 2010. Select papers from HMC 2008 – The first Historical Mortars

Conference. ISSN 1558-3058.


Casa de Rui Barbosa

Composição ligante:

agregado (em volume)

Características Mecânicas (MPa)

Comportamento à

água

Rt Rc E C

(kg/m2.min1

/2)

SD

(m)

Cal aérea: agregado 1:3 0,2 - 0,8 0,6 - 1,6 2300 - 4100 1,1 - 1,6 0,05 - 0,08

(Cal aérea+pozolana): areia 1:2 0,2 - 0,6 0,9 - 2,3 2500 - 4500 1,3 - 2,3 0,05 - 0,06

(Cal aérea+cal hidráulica): areia 1:3 0,3 - 0,8 0,6 - 1,0 1600 - 3000 0,7 - 1,8 0,07 - 0,09

Cal hidráulica: areia 1:2 a 1:4 0,2 - 1,2 0,6 - 3,1 1100 - 7000 1,0 - 2,4 0,08

(Cal+algum cimento): areia 1:3 0,5 - 0,7 0,9 - 5,1 3000 - 10000 1,0 - 2,0 0,10 - 0,11

Cimento: areia 1:4 0,9 - 1,7 3,1 - 6,9 5500 - 12000 0,7 - 1,9 0,07 - 0,14

41

Gamas de valores obtidos em estudos do LNEC de várias soluções de

argamassas novas

De acordo com os requisitos estabelecidos, as argamassas com base em cal

(simples ou aditivada com pozolanas) são as mais adequadas para

revestimentos de paredes antigas.


Casa de Rui Barbosa

42




Comportamento à

água

Rt Rc E C

(kg/m2.min1/

2)

SD

(m)


(Cal aérea+pozolana): areia 1:2 0,2 - 0,6 0,9 - 2,3 2500 - 4500 1,3 - 2,3 0,05 - 0,06

(Cal aérea+cal hidráulica): areia 1:3 0,3 - 0,8 0,6 - 1,0 1600 - 3000 0,7 - 1,8 0,07 - 0,09



Cimento: areia 1:4 0,9 - 1,7 3,1 - 6,9 5500 - 12000 0,7 - 1,9 0,07 - 0,14

As argamassas bastardas de cal aérea com pequenas percentagens de

cimento, apresentam um comportamento mecânico satisfatório, contudo são

menos permeáveis ao vapor de água limitando a capacidade de secagem da

parede e contêm sais solúveis.


argamassas novas


Casa de Rui Barbosa




Comportamento à

água

Rt Rc E C

(kg/m2.min1/

2)

SD

(m)


(Cal aérea+pozolana): areia 1:2 a 1:3 0,2 - 0,6 0,9 - 2,3 2500 - 4500 1,3 - 2,3 0,05 - 0,06

(Cal aérea+cal hidráulica): areia 1:2 a 1:3 0,3 - 0,8 0,6 - 1,0 1600 - 5600 0,7 - 1,8 0,07 - 0,09



Cimento: areia 1:4 0,9 - 1,7 3,1 - 6,9 5500 - 12000 0,7 - 1,9 0,07 - 0,14

As argamassas com cimento como ligante principal são demasiado

resistentes e rígidas, transmitindo ao suporte esforços elevados e assim

degradando as alvenarias antigas.


argamassas novas


Casa de Rui Barbosa

44




Comportamento à

água

Rt Rc E C

(kg/m2.min1

/2)

SD

(m)


(Cal aérea+pozolana): areia 1:2 a 1:3 0,2 - 0,6 0,9 - 2,3 2500 - 4500 1,3 - 2,3 0,05 - 0,06

(Cal aérea+cal hidráulica):

areia 1:2 a 1:3 0,3 - 0,8 0,6 - 1,0 1600 - 3000 0,7 - 1,8 0,07 - 0,09


Cal hidráulica NHL 3,5 : areia

(s/h) 1:3 0,5/1,2 1,2/2,4 4400/6700 4,6/3,3 -


Cimento: areia 1:4 0,9 - 1,7 3,1 - 6,9 5500 - 12000 0,7 - 1,9 0,07 - 0,14

A Cal hidráulica apresenta resistências mecânicas bastante satisfatórias, mas é um material de

características muito variáveis exigindo uma escolha criteriosa. Com cura húmida os resultados

são bastante mais altos.


argamassas novas


Casa de Rui Barbosa

Argamassas de cal aérea:

Condições de carbonatação

Humidade constante: dissolução e possível lavagem do hidróxido de cálcio

Possibilidade de auto-selagem

Argamassas de cal hidráulica:

Verificação de estar isenta de sais

Inexistência de C3S

Hidraulicidade e carbonatação: resistência à humidade

Argamassas de cal e pozolanas:

Condições de ocorrência de reação pozolânica (humidade prolongada e

hidróxido de cálcio livre)

Instabilidade dos compostos hidráulicos formados 45


Casa de Rui Barbosa

AGUIAR, José – Estudos cromáticos nas intervenções de conservação em

Centros Históricos. Base para a sua aplicação à realidade portuguesa. Tese

desenvolvida no LNEC e apresentada à Universidade de Évora para a

obtenção do grau de Doutor em Conservação do Património Arquitectónico.

Évora, EU-LNEC, 1999.

MATEUS, João Mascarenhas – Técnicas tradicionais de construção de

alvenarias, Lisboa, Livros Horizontes, 2002.

SILVEIRA Paulo Malta da - Estuques antigos: caracterização construtiva e

análise patológica; Dissertação para obtenção de grau de Mestre em

Construção, Universidade Técnica de Lisboa, IST, Lisboa, 2000.

VEIGA, M. Rosário - Comportamento de rebocos para edifícios antigos:

exigências gerais e requisitos específicos para edifícios antigos. Actas do

Seminário Sais solúveis em paredes antigas. Lisboa, 14-15 de Fevereiro de

2005.

VEIGA, M. Rosário – Intervenções em edifícios antigos. Conservar, substituir

ou… destruir. In 2º Encontro sobre Patologia e Reabilitação de edifícios,

PATORREB 2006. Porto: 20 e 21 de Março de 2006. Palestra convidada. 46

REFERÊNCIAS Ciclo de Palestras –

Casa de Rui Barbosa

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.

FARIA, P.; TAVARES, M.; MENEZES, M.; VEIGA, M. R.; MARGALHA, G. –

Traditional Portuguese techniques for application and maintenance of historic

renders. In 2nd Historic Mortars Conference. RILEM Proceedings PRO 78, Praga,

22-24-Setembro de 2010. ISBN:978-2-35158-112-4.

BORGES, C.; SANTOS SILVA, A.; VEIGA, M. R. – Ancient mortars under action of

marine environment: a physico-chemical characterization. In 2nd Historic Mortars

Conference. RILEM Proceedings PRO 78, Praga, 22-24-Setembro de 2010.

ISBN:978-2-35158-112-4.

MARGALHA, G.; SANTOS SILVA, A.; VEIGA, M. R.; BRITO, J. – The influence of

slaking time on lime putty. In XII DBMC – 12 th International Conference on

Durability of Building Materials and Components, 12-15 April 2011, U. Porto, Vasco

Peixoto Freitas, Helena Corvacho, Michael Lacasse (edts.), ISBN 978-972-752-132-

6, vol II, pp. 697-704.

Gameiro, A., Santos Silva, A., Veiga, R. e Velosa, A. (2012). Phase and

microstructural characterization of lime-MK blended mixes, Materials Science

Forum, 730-732, 135-140. 47

REFERÊNCIAS Ciclo de Palestras –

Casa de Rui Barbosa

As argamassas antigas eram constituídas por um ligante – cal aérea; cal

aérea e pozolanas; ou gesso – e agregado – silicioso, calcário, argiloso, ou

basáltico.

A natureza do ligante e o seu modo de preparação determinam em grande

parte as caracterísiticas da argamassa.

Também o agregado, em particular a sua natureza e granulometria

influenciam decisivamente a argamassa.

O traço ligante : agregado deve ser de molde a assegurar uma boa

compacidade, portanto deve depender da granulometria do agregado.

Para uma boa granulometria o traço volumétrico 1 : 3 é adequado.

As argamassas com base em cal aérea, sem ou com pozolanas, são, em

princípio, as mais adequadas, mas exigem uma preparação e aplicação

especializadas.

Preparação com tempo de maturação.

Aplicação em várias camadas de baixa espessura.

48

CONCLUSÕES Ciclo de Palestras –

Casa de Rui Barbosa

49

Agradece-se o apoio da FCT (Fundação para a

Ciência e a Tecnologia, Portugal) através do projeto

de investigação FCT PTDC/ECM/100234/2008 –

Limecontech – Conservação e Durabilidade de

revestimentos históricos: técnicas e matérias

compatíveis.

AGRADECIMENTOS Ciclo de Palestras –

Casa de Rui Barbosa

Equipa do LNEC e das Instituições parceiras

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