Estudo comparativo de possíveis soluções de argamassas para revestimentos de paredes de edifícios antigos

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1 Estudo comparativo de possíveis soluções de s para revestimentos de paredes de edifícios antigos Ana Cristian Magalhães LNEC Portugal anacristian@lnec.pt Maria do Rosário Veiga LNEC Portugal rveiga@lnec.pt Resumo: Neste estudo apresentam-se os resultados de uma campanha experimental sobre algumas formulações de s vocacionadas para a renovação de revestimentos de paredes de edifícios antigos duas s pré-doseadas em fábrica e uma feita em obra de cal aérea e cal hidráulica e discutem-se as respectivas características. Avalia-se a sua adequabilidade ao uso a que se destinam com base na análise de requisitos definidos para algumas situações padrão e faz-se uma análise comparativa das características obtidas para estas s com as obtidas para s correntes, de comportamento bem conhecido. Palavras chave: s, revestimentos, edifícios antigos, exigências 1. INTRODUÇÃO Actualmente, no âmbito da reabilitação de edifícios antigos, diversas soluções de s têm sido recomendadas para revestimentos de paredes de edifícios antigos, em substituição dos originais. Entre as soluções correntes usadas enquadram-se as s de cal hidráulica e as s pré-doseadas. De um modo geral, no que se refere à composição, as várias soluções de s prédoseadas em fábrica existentes no mercado e vocacionadas para renovação de revestimentos deste tipo de edifícios apresentam composições muito variadas, e, em consequência, mostram características e comportamentos bastante diversificados. As s de cal hidráulica e cal aérea têm sido aplicadas em revestimentos de edifícios antigos, por constituírem soluções fáceis de usar devido ao seu grau de

2 hidraulicidade e parecer, à partida, provável que, dada a sua composição com base em cal, apresentem boa compatibilidade com as alvenarias antigas. No entanto, as suas características e comportamento não são ainda bem conhecidos, nomeadamente no que se refere à composição usada neste estudo, pelo que se considera útil estudá-la. Em geral, para serem consideradas adequadas aos suportes antigos, as soluções de rebocos de substituição devem verificar determinados requisitos funcionais e estéticos para garantir o respeito por exigências básicas de autenticidade, compatibilidade e durabilidade. No âmbito de trabalhos relacionados com o tema da conservação e reabilitação de edifícios, realizaram-se no Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC) campanhas experimentais sobre soluções possíveis de s para revestimentos de edifícios antigos [1,2], e, com base em requisitos definidos para algumas situações padrão [3], têmse procurado definir campos de aplicação para essas formulações. O trabalho aqui apresentado insere-se nesse contexto. 2. SOLUÇÕES ESTUDADAS Para o presente estudo seleccionaram-se duas s pré-doseadas com base em cal, produzidas por uma empresa e uma de composição definida em traço volumétrico de cal aérea, cal hidráulica e areia. As composições das s analisadas apresentam-se no Quadro 1: Quadro 1 Composição das s analisadas Ref. da Composição Argamassa Dosagem volumétrica Constituintes CAH 1:1: (3+3) Cal aérea em pó: Cal hidráulica: (areia do rio + areia de Corroios) PD1 - Argamassa pré-doseada de cal aérea e resina PD2 - Argamassa pré-doseada de cal aérea e resina (menor proporção de resina que PD1) As amassaduras da CAH foram realizadas em misturador de laboratório, segundo o estabelecido na Norma EN As s pré-doseadas foram preparadas de acordo com as indicações do fabricante. Em alguns provetes foi aplicada ainda uma de acabamento (PD-acab) de textura fina, obtida através da mistura dos mesmos componentes usados para as s PD 1 e PD2, mas com granulometria mais fina e diferente proporção de resina. De uma forma geral, os ensaios foram realizados sobre provetes das s PD1 e PD2 sem acabamento. No entanto alguns ensaios permeabilidade ao vapor de água, aderência ao suporte, ensaio com humidímetro e ensaio de envelhecimento artificial acelerado realizaram-se sobre soluções de reboco executadas com aplicações dessas s seguidas do acabamento PD-acab. Os provetes para ensaio foram conservados em sala condicionada caracterizada por 23±2º C de temperatura e 50±5% de humidade relativa, ambiente este definido no LNEC para o estudo de s de cal [3]. Usaram-se para termo de comparação uma de cimento, areia do rio Tejo e areia amarela de Corroios com traço 1:2+2 (designada por CI), considerada, pela experiência

3 existente, não compatível com as paredes de edifícios antigos e uma de cal aérea hidratada em pó, areia do rio Tejo e areia amarela de Corroios com traço 1:1,5+1,5 (CA), considerada compatível. 3. EXIGÊNCIAS A CUMPRIR PELAS ARGAMASSAS NOVAS As s objecto de estudo destinam-se à conservação de edifícios antigos, e portanto, como já referido em 1, têm de verificar um conjunto de exigências adicionais, relacionadas com a ética da conservação do património edificado e que devem permitir o cumprimento de vários critérios, dos quais se salientam os seguintes [3, 4, 5]: não contribuir para degradar os elementos pré-existentes, nomeadamente as alvenarias antigas; proteger as paredes; ser reversíveis, ou, pelo menos, reparáveis; ser duráveis (e contribuir para a durabilidade do conjunto); não prejudicar a apresentação visual da arquitectura, nem descaracterizar o edifício. Para a verificação dos dois primeiros critérios devem ser cumpridas exigências relacionadas com os seguintes aspectos: bom comportamento à água: oferecer alguma resistência à penetração da água até ao suporte e não dificultar a sua secagem; ter alguma resistência mecânica mas não transmitir tensões elevadas ao suporte; não introduzir sais solúveis ao suporte. Os 3º e 4º critérios implicam: alguma resistência mecânica, mas inferior à dos tipos de suportes sobre os quais se prevê que possam vir a ser aplicados; aderência ao suporte suficiente para garantir a durabilidade mas não tão grande que a sua extracção possa afectar a alvenaria; a rotura não pode ser coesiva no seio do suporte; módulo de elasticidade relativamente pouco elevado; reduzida susceptibilidade à fendilhação; bom comportamento ao gelo e aos sais solúveis existentes no suporte. A verificação do último requisito enunciado depende, para além dos aspectos referidos para os restantes critérios, de uma avaliação estética, a fazer caso a caso e que se encontra fora do âmbito deste estudo. Tendo em conta alguns dos critérios mencionados acima, a experiência acumulada recomenda requisitos especificados para as s de revestimento da maioria das paredes de alvenaria irregular ( ordinária ) nacionais, que se compilam no Quadro 2 [3,4,5]. Salienta-se, entretanto, que para tipos diferentes de paredes, por exemplo para alvenarias de pedra aparelhada, estes requisitos poderão sofrer adaptações. Por outro lado, as s de comparação CI e CA, com comportamento bem conhecido e usadas em edifícios antigos (com desempenhos considerados mau e bom, respectivamente), têm valores para as mesmas características já determinados em anteriores estudos [3], que se compilam no Quadro 3.

4 Quadro 2 Requisitos estabelecidos para as características mecânicas e de comportamento à água das s de revestimento para edifícios antigos Uso da Reboco exterior Reboco interior Características mecânicas aos 90 dias (MPa) Rt Rc E 0,2 0,7 0,4 2,5 0,2 0,7 0,4 2,5 Juntas 0,4 0,8 0, Aderência aos 90 dias (MPa) 0,1 0,3 ou com rotura coesiva pelo reboco 0,1 0,3 ou com rotura coesiva pelo reboco 0,1 0,5 ou com rotura coesiva pela Comportamento às forças desenvolvidas por retracção restringida, aos 90 dias Frmax (N) G (N.mm) CSAF CREF (mm) Ensaios clássicos Sd (m) Comportamento à água C (kg/m 2.h 1/2 ) Ensaio com humidímetro M (h) S (h) H (mv.h) < 70 > 40 > 1,5 > 0,7 < 0,08 < 12; > 8 > 0,1 <120 < < 70 > 40 > 1,5 > 0,7 < 0, < < 70 > 40 > 1,5 > 0,7 < 0,10 < 12; > 8 > 0,1 < 120 < Rt Resistência à tracção; Rc Resistência à compressão; E Módulo de elasticidade; Frmax Força máxima induzida por retracção restringida; G Energia de rotura à tracção; CSAF Coeficiente de segurança à abertura da 1ª fenda; CREF Coeficiente de resistência à evolução da fendilhação; S D - espessura da camada de ar de difusão equivalente (valor relacionado com a permeância); C - coeficiente de capilaridade; M: atraso na molhagem; S: período de humedecimento; H: intensidade de molhagem. Reboco Características mecânicas aos 90 dias (MPa) Quadro 3 Características das s de comportamento conhecido (CI e CA) Aderência (MPa) Rt Rc E 90d Comportamento às forças desenvolvidas Comportamento à água por retracção restringida Ensaios clássicos Ensaio com humidímetro Frmax CREF Sd C M S H CSAF Classif.** (N) (mm) (m) (kg/m2.h1/2) (h) (h) (mv.h) CI 1,1* 3,2* 6165* 0,07 (a) 135 1,9 0,5 Forte 0,09 12,6* 0, CA 0,4 0, ,7 0,81 Média 0,08 10,6 0, *Ensaio realizado aos 28 dias; ** Classificação quanto a susceptibilidade à fendilhação de s de revestimento [6]. a rotura coesiva no seio do revestimento

5 3. CAMPANHA EXPERIMENTAL A análise experimental das s e das soluções de reboco descritas em 2 incluiu o conjunto de ensaios discriminados no Quadro 4. Quadro 4 Referências dos ensaios realizados Ensaio Especificação de ensaio Massa volúmica aparente do produto em pó Cahier CSTB Massa volúmica de produto em pasta EN Consistência por espalhamento EN Massa volúmica aparente do produto endurecido EN Resistência à tracção por flexão Resistência à compressão EN Módulo de elasticidade dinâmico Relatório LNEC 289/95-NCCt [7] Permeabilidade ao vapor de água EN Absorção de água por capilaridade EN Carbonatação Recomendação da RILEM: CPC 18 [8] Aderência ao tijolo a seco EN Susceptibilidade à fendilhação FE Pa 37 Avaliação da capacidade de impermeabilização (humidímetro) FE Pa 38 Ensaio de envelhecimento artificial acelerado Método adaptado pelo LNEC para s de reabilitação [9] Permeabilidade à água sob pressão pren RESULTADOS DOS ENSAIOS Os resultados dos ensaios realizados sobre os rebocos estudados e a análise comparativa entre estes resultados e os requisitos estabelecidos são apresentados no Quadro 5. No Quadro 6 faz-se uma análise comparativa dos mesmos resultados com os resultados dos ensaios sobre as s de comportamento conhecido CI e CA.

6 Caracterização Avaliação Reboco PD1 (s/acab) PD1 (c/acab) PD2 (s/acab) PD2 (c/acab) Quadro 5 Comparação entre os resultados dos ensaios e os requisitos estabelecidos Características mecânicas aos 90 dias (MPa) Aderência (MPa) Rt Rc E 90d Comportamento às forças desenvolvidas por retracção restringida Frmax (N) CSAF CREF (mm) Classif. Comportamento à água Ensaios clássicos Ensaio com humidímetro Sd C M S H (m) (kg/m 2.h 1/2 ) (h) (h) (mv.h) 1,2 3, ,0 0,7 Média 0,08 0, ,55 (a+b) , ,9 2, ,0 0,7 Média 0,08 0, ,45 (a) , CAH 0,29 0, ,60 (a+b) 84 2,0 0,7 Média 0,07 14,23 0, PD1 (s/acab) PD1 (c/acab) PD2 (s/ acab) PD2 (c/ acab) CAH Superior ao limite estabelecido Superior ao limite estabelecido Adequado - Adequado Adequado Adequado - Adequado Adequado (rotura coesiva pelo revestimento) Insuficiente (p/ reboco exterior) Adequado Adequado Adequado - Adequado Adequado Adequado - Adequado Adequada, excepto p/ juntas Adequada Demasiado deformável a rotura coesiva no seio do revestimento; b rotura adesiva Adequado (rotura coesiva pelo revestimento) Adequado (rotura coesiva pelo revestimento) Adequado Excessivo Ligeiramente elevado Insuficiente (p/ reboco exterior) Demasiado reduzido Adequado - Adequado Excessivo Demasiado reduzido Adequado Adequado Adequado - Adequado Excessivo Adequado

7 Caracterização Comparação Quadro 6 Análise comparativa dos resultados dos ensaios sobre os rebocos estudados, com s de comportamento conhecido (Ci e Ca) Reboco Características mecânicas aos 90 dias (MPa) Aderência (MPa) Rt Rc E 90d Comportamento às forças desenvolvidas por retracção restringida Frmax (N) CSA F CREF (mm) Classif. Ensaios clássicos Sd (m) Comportamento à água C (kg/m2.h1/2) Ensaio com humidímetro PD1 (s/acab) 1,2 3, ,0 0,7 Média 0,08 0, PD1 (c/acab) ,55 (a+b) , PD2 (s/acab) 0,9 2, ,0 0,7 Média 0,08 0, PD2 (c/acab) ,45 (a) , CAH 0,29 0, ,60 (a+b) 84 2,0 0,7 Média 0,07 14,23 0, PD1 (s/ acab) PD2 (c/ acab) PD1 (s/ acab) PD2 (c/ acab) Superior às s de referência Superior às s de referência Inferior à de cimento e superior à de cal Superior às s de referência Inferior à de cimento e superior à de cal Inferior à de cimento e superior à de cal Superior à de cimento - Superior à de cimento Superior à CAH Inferior às s de referência de cimento a rotura coesiva no seio do revestimento; b rotura adesiva Melhores características que o reboco corrente de cimento e próximas das do reboco de cal - Melhores características que o reboco corrente de cimento e próximas das do reboco de cal - Melhores características que o reboco corrente de cimento e próximas das do reboco de cal Inferior à de cimento e similar à de cal Superior às s de referência Inferior à de cimento e similar à de cal Similar à de cimento e inferior à de cal Inferior às s de referência Inferior às s de referência - Inferior às s de referência - Superior às s de referência M (h) S (h) H (mv.h) Melhores características que as s de referência Intensidade de molhagem muito superior às das s de referência Melhores características que os rebocos de referência Intensidade de molhagem muito superior às das s de referência Melhores características que os rebocos de referência

8 5. DISCUSSÃO DOS RESULTADOS Análise com base nos limites estabelecidos A análise dos quadros 2 e 5 permite extrair as seguintes conclusões: No que se refere ao comportamento mecânico a pré-doseada PD1 apresenta valores de resistência à tracção e à compressão superiores ao limite máximo estabelecido, mas as restantes características encontram-se dentro dos limites aceitáveis. A PD2, com menor proporção de resina que PD1, apresenta características mecânicas satisfatórias, com menores valores de resistência à compressão e à tracção que a PD1. A de cal aérea e cal hidráulica CAH mostra-se bastante deformável e apresenta forças desenvolvidas por retracção restringida ligeiramente elevadas. No entanto, as restantes características mecânicas encontram-se dentro dos limites aceitáveis para o uso em rebocos exteriores e interiores. A tensão de aderência ao suporte é bastante elevada em todos os casos objecto deste estudo, e é predominantemente coesiva no seio do revestimento, verificando as condições estabelecidas para este tipo de revestimentos [3]. Os resultados dos ensaios relativos ao comportamento à água revelam coeficientes de capilaridade muito reduzidos para ambas as s pré-doseadas (PD1 e PD2) e permeabilidade à água sob a forma de vapor demasiado reduzida para estes mesmos rebocos com acabamento. O acabamento aplicado aos rebocos pré-doseados (PD1 e PD2) dificulta consideravelmente a secagem das paredes, principalmente se estas forem espessas e estiverem sujeitas a ascensão de água por capilaridade a partir das fundações. Pelo contrário, a de cal aérea e cal hidráulica CAH apresenta coeficiente de capilaridade bastante elevado e adequada permeabilidade à água e ao vapor de água. Os rebocos pré-doseados com acabamento revelam ainda elevados valores de H (intensidade de molhagem) indiciando uma retenção de água junto ao suporte durante um maior período de tempo em relação ao reboco de cal e cal hidráulica. As curvas de molhagem-secagem e absorção-secagem (figs.1 a 5) mostram o comportamento em relação à água das s referidas. Nas figuras 6a e 6b representam-se alguns aparelhos utilizados na realização dos ensaios. Análise com base nas s de comportamento conhecido A análise dos quadros 3 e 6 permite extrair as seguintes conclusões: As características mecânicas dos rebocos pré-doseados (PD1 e PD2), no que se refere a resistência à tracção e à compressão, encontram-se mais próximas das observáveis nas s de cimento que das correspondentes às s de cal. Por outro lado, as características de módulo de elasticidade e de comportamento às forças desenvolvidas por retracção restringida encontram-se mais próximas das observáveis nas s de cal. Os rebocos CAH apresentam comportamento mecânico mais próximo dos observáveis nas s de cal. A tensão de aderência é, em todos os casos, superior à da de cimento. No que se refere ao comportamento à água, as s pré-doseadas em estudo apresentam coeficientes de capilaridade sensivelmente reduzidos em relação às s de comparação. Pelo contrário, a de cal aérea e cal hidráulica apresenta um coeficiente de capilaridade mais próximo do das s de comparação, no entanto, superior. A permeabilidade ao vapor de água é da mesma ordem de grandeza da dos rebocos de comparação, em todos os casos.

9 De um modo geral as todas as s objecto do presente estudo resistiram bem aos ciclos do ensaio de envelhecimento artificial acelerado; não houve descolagem ou queda do material nem se verificou degradação da aderência ao suporte. Contudo, observaram-se algumas manchas amareladas na superfície do acabamento das s pré-doseadas, que podem estar relacionadas com algum pigmento utilizado na constituição do produto de acabamento. Em síntese verifica-se que: entre as s pré-doseadas, a que tem menor proporção de resina (PD2) parece ser a mais adequada à utilização em intervenções de conservação de edifícios antigos, já que apresenta características de comportamento mecânico mais adequadas que as s pré-doseadas com maior proporção de resina (PD1). a aplicação do acabamento PD-acab nessas s pode contribuir significativamente para a degradação geral da construção, já que este favorece a tendência do reboco para reter a água no suporte, dificultando a sua secagem. Considera-se portanto de grande importância proceder a uma reformulação do acabamento com vista a eliminar ou minimizar os efeitos negativos eventualmente produzidos e, portanto, melhorar o desempenho dos revestimentos em estudo. a de cal aérea e cal hidráulica analisada apresenta resistência mecânica inferior às s correntes, mas dentro dos limites aceitáveis para rebocos. relativamente ao comportamento à água, a de cal aérea e cal hidráulica embora pareça pouco resistente à penetração da água até ao suporte, permite a sua eliminação rápida por secagem. a mistura de cal aérea com cal hidráulica merece ser melhor estudada, tendo em conta que a composição experimental usada neste estudo 1:1:6 (cal aérea: cal hidráulica: areia) pode, provavelmente, ser melhorada. todas as s estudadas apresentam, de um modo geral, boa coesão interna e bom aspecto, nomeadamente em termos de textura e características cromáticas. A análise das características das s pré-doseadas (PD2) de cal hidráulica e cal aérea (CAH) parece indiciá-las como aptas para o uso em paredes antigas. Faz-se notar, no entanto, que seria necessário realizar outras verificações nomeadamente, identificar e determinar o seu teor de sais solúveis e o seu grau de perigosidade para paredes antigas para extrair conclusões fundamentadas sobre a utilização destas s ao fim a que se destinam. 6. CONCLUSÕES Embora o estudo efectuado tenha sido demasiado restrito para avaliar todos os aspectos relevantes do comportamento das s objecto de estudo, fornece informação importante que permite seleccionar e ajustar as respectivas formulações, quer no caso das s produzidas em fábrica, quer no caso da a executar em obra. Em qualquer caso, recorda-se que a selecção de revestimentos para utilização em intervenções de conservação em edifícios antigos deve ser realizada caso a caso pelo projectista, tendo em conta a natureza e a importância histórica do edifício e as condições concretas relacionadas com o revestimento antigo, com a natureza e o estado do suporte e com o clima local.

10 Por último é importante salientar que as s analisadas de modo nenhum podem ser consideradas representativas das s de cal hidráulica e pré-doseadas existentes pois há uma grande variedade de formulações que podem ser preparadas para esse fim. Nota Final A execução dos provetes, bem como a realização dos ensaios incluídos neste estudo foi da responsabilidade dos Técnicos de Apoio à Investigação Dora Santos e Bento Sabala (bolseiros) e da Auxiliar Técnica Ana Maria Francisco, do Departamento de Edifícios do LNEC. A execução dos provetes de pré-doseada teve ainda a colaboração dos Técnicos da empresa produtora. Referências [1] MAGALHÃES, Ana Cristian; VEIGA, Maria do Rosário Uso de s de cal hidráulica e cal aérea em rebocos para paredes de edifícios antigos. LNEC NRI. Relatório em preparação. [2] MAGALHÃES, Ana Cristian; VEIGA, Maria do Rosário Caracterização experimental de s pré-doseadas de reboco para paredes de edifícios antigos. Lisboa, LNEC, Março de Relatório 72/05 NRI. [3] VEIGA, M. Rosário et al. Conservação e renovação de revestimentos de paredes de edifícios antigos. Lisboa: LNEC, Julho de Colecção Edifícios, CED 9. [4] VEIGA, M. Rosário; CARVALHO, Fernanda Argamassas de reboco para edifícios antigos. Requisitos e características a respeitar. Lisboa: LNEC, Outubro de Cadernos de Edifícios, nº 2. [5] VEIGA, M. Rosário Comportamento de rebocos para edifícios antigos: exigências gerais e requisitos específicos para edifícios antigos. Comunicação ao Seminário Sais solúveis em s de edifícios antigos. Danos, processos e soluções. Lisboa: LNEC, Fevereiro de [6] VEIGA, M. Rosário Comportamento de s de revestimento de paredes. Contribuição para o estudo da sua resistência a fendilhação. Tese para a obtenção do grau de Doutor em Engenharia Civil pela Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto. Lisboa: LNEC, Maio de [7] VILHENA, António; VEIGA, M. Rosário Bases para homologação de revestimentos pré-doseados de ligante mineral com base em cimento. Lisboa: LNEC, Outubro de Relatório 289/95-NCCt. [8] RILEM Committee TC 56 CPC-18 Measurement of hardened concrete carbonation depth. Materials and Structures. Vol.21 (nº 126) (1988) pg [9] VEIGA, M. Rosário; CARVALHO, Fernanda Some performance characteristics of lime mortars for use on rendering and repointing of ancient buildings. Comunicação à 5th International Masonry Congress, Londres, October Lisboa: LNEC, Série Comunicações, COM 15.

11 TENSÃO ELÉCTRICA (mv) ,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 TEMPO (H) Reboco CAH Fig. 1 Molhagem-secagem do reboco CAH TENSÃO ELÉCTRICA (mv) ,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 30,00 35,00 40,00 45,00 50,00 TEMPO (H) Reboco PD-4 (s/acabamento) Reboco PD-8 (s/ acabamento) Fig. 2 Molhagem-secagem do rebocos PD1 e PD2 (sem acabamento) TENSÃO ELÉCTRICA (mv) ,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00 90,00 100,00 TEMPO (H) Reboco PD4 (c/ acabamento) Reboco PD8 (c/ acabamento) Fig. 3 Molhagem-secagem do rebocos PD1 e PD2 (com acabamento)

12 Absorção e Secagem aos 90 dias Água absorvida (kg/m2) 40,00 35,00 30,00 25,00 20,00 15,00 10,00 5,00 0,00 0,00 20,00 40,00 60,00 80,00 100,00 120,00 140,00 160,00 180,00 200,00 220,00 Tempo (min 1/2 ) Reboco CAH Fig. 4 Absorção-secagem do reboco CAH, aos 90 dias Absorção e Secagem aos 90 dias 12,00 Água absorvida (kg/m2) 10,00 8,00 6,00 4,00 2,00 0,00 0,00 20,00 40,00 60,00 80,00 100,00 120,00 140,00 160,00 180,00 200,00 220,00 Tempo (min 1/2 ) Reboco PD4 Reboco PD8 Fig. 5 Absorção-secagem dos rebocos PD1 e PD2, aos 90 dias a b Fig. 6 Ensaios: a) avaliação da capacidade de impermeabilização (humidímetro); b) susceptibilidade à fendilhação