Cristalização de sais solúveis em materiais porosos

Transcrição

1 Seminário MATERIAIS EM AMBIENTE MARÍTIMO Cristalização de sais solúveis em materiais porosos Teresa Diaz Gonçalves Funchal Outubro de 2007

2 Observei ( ) que o sal saía do solo em tal quantidade que até danificava as pirâmides Heródoto ( AC), História, Livro II

3 Anomalias >problemas estéticos

4 Anomalias Anomalias >problemas estéticos > e de salubridade

5 Anomalias Anomalias >problemas estéticos > e de salubridade >reparações recorrentes

6 Anomalias >problemas estéticos > e de salubridade >reparações recorrentes com custos elevados

7 Anomalias >problemas estéticos > e de salubridade >reparações recorrentes com custos elevados >perda de material histórico e artístico

8 Anomalias >problemas estéticos > e de salubridade >reparações recorrentes com custos elevados >perda de material histórico e artístico >risco de colapso em construções antigas

9 água +

10 água + sais solúveis

11 água + sais solúveis + material poroso

12 água + sais solúveis material + poroso + condições ambientes

13 água + sais solúveis material + poroso + condições ambientes eflorescências

14 água + sais solúveis material + poroso + condições ambientes subflorescências

15 Origem Sais solúveis: cloretos, sulfatos, nitratos, carbonatos de sódio, potássio, magnésio, etc. >solo >materiais de construção >nevoeiro salino >produtos armazenados >etc. Humidade: >ascensão capilar >condensação >higroscopicidade >infiltração >acidentes (roturas, etc.) >humidade de construção

16 Sinais Sinais >Danos materiais destacamento de camadas arenização de argamassas, etc.

17 Sinais >Danos materiais destacamento de camadas arenização de argamassas, etc. >Humidade

18 Sinais >Danos materiais destacamento de camadas arenização de argamassas, etc. >Humidade >Alterações estéticas eflorescências humidade

19 Sinais >Danos materiais destacamento de camadas arenização de argamassas, etc. >Humidade >Alterações estéticas eflorescências danos materiais humidade

20 Secagem de materiais porosos 1ª fase > Continuidade da fase líquida > Evaporação dá-se à superfície superfície húmida 2ª fase > Frente húmida recua superfície seca

21 Secagem de materiais porosos Em cada momento, a posição da frente húmida depende da relação: Fluxo líquido Fluxo de evaporação Fluxo em g/(m 2.s)

22 Secagem de materiais porosos 1ª fase 4 cm > Continuidade da fase líquida > Evaporação dá-se à superfície superfície húmida 2ª fase > Frente húmida recua superfície seca

23 Secagem de materiais porosos 1ª fase > Continuidade da fase líquida > Evaporação dá-se à superfície superfície húmida 2ª fase Vista lateral > Frente húmida recua superfície seca

24 Secagem de materiais porosos Imagem por ressonância magnética nuclear 1ª fase > Continuidade da fase líquida > Evaporação dá-se à superfície superfície húmida 2ª fase Provete saturado 248 kg/m 3 0 kg/m 3 > Frente húmida recua superfície seca

25 Secagem de materiais porosos 1ª fase > Continuidade da fase líquida > Evaporação dá-se à superfície superfície húmida 2ª fase > Frente húmida recua 248 kg/m 3 0 kg/m 3 superfície seca

26 Secagem de materiais porosos Qual a influência dos sais solúveis na secagem dos materiais? 20h - estado final 248 kg/m 3 0 kg/m 3

27 Influência dos sais solúveis na secagem HR = 100% HR < 100% Água Solução salina

28 Influência dos sais solúveis na secagem HR = 100% Água HR = 75,6% Solução saturada NaCl

29 Influência dos sais solúveis na secagem ÁGUA SOLUÇÃO NaCl

30 248 kg/m 3 0 kg/m 3 Influência dos sais solúveis na secagem ÁGUA SOLUÇÃO NaCl 100% 76% HR 0% HR 0%

31 248 kg/m 3 0 kg/m 3 Influência dos sais solúveis na secagem ÁGUA Após 20h SOLUÇÃO NaCl Após 60h 100% 76% HR 0% HR 0%

32 Influência dos sais solúveis na secagem SOLUÇÃO NaCl Secagem 76% HR 60% HR eq > HR ar

33 Influência dos sais solúveis na secagem SOLUÇÃO K 2 CO 3 Absorção higroscópica de humidade do ar 43% HR 60% HR eq < HR ar

34 Influência dos sais solúveis na secagem >Em paredes com humidade de ascensão capilar: ÁGUA SOLUÇÃO SALINA

35 Influência dos sais solúveis na secagem < HR eq das soluções salinas Sais solúveis Secagem mais lenta cristais bloqueiam poros?

36 Influência dos sais solúveis na secagem Sais solúveis Secagem mais lenta < HR eq sat do sal > concentração da solução salina < HR eq da solução frente húmida + perto da superfície + altura em paredes

37 Agravamento de anomalias devidas à humidade < HR eq sat do sal > concentração da solução salina < HR eq da solução frente húmida + perto da superfície + altura em paredes

38 Distribuição do sal Em processos evaporativos, o sal cristaliza na frente húmida

39 Distribuição do sal 1ª fase da secagem Evaporação dá-se à superfície Eflorescências

40 Distribuição do sal 2ª fase da secagem Frente húmida recua Subflorescências

41 Distribuição do sal E portanto a ocorrência e o tipo de degradação é afectada por todo e qualquer factor que influencie a relação: Fluxo líquido Fluxo de evaporação

42 Distribuição do sal > Condições ambientes > Tipo de sal > Alvenaria > Reboco > Pintura > Hidrófugos de massa é afectada por todo e qualquer factor que influencie a relação: Fluxo líquido Fluxo de evaporação

43 Ensaio de cristalização Reboco Tijolo cerâmico Reboco Argamassa de cal 4 a 5 cm > Ciclos de contaminação / secagem solução de NaCl ou Na 2 SO 4 > Determina-se a distribuição de sal provete dividido em fatias mede-se o teor de humidade higroscópica (HMC) de cada fatia

44 Ensaio de cristalização Reboco Tijolo cerâmico HMC 95%HR (%) Distância à superfície (mm) > Ciclos de contaminação / secagem solução de NaCl ou Na 2 SO 4 > Determina-se a distribuição de sal provete dividido em fatias mede-se o teor de humidade higroscópica (HMC) de cada fatia

45 Ensaio de cristalização Reboco Tijolo cerâmico HMC 95%HR (%) Distância à superfície (mm) > Ciclos de contaminação / secagem solução de NaCl ou Na 2 SO 4 > Determina-se a distribuição de sal provete dividido em fatias mede-se o teor de humidade higroscópica (HMC) de cada fatia

46 Condições ambientes Sulfato de sódio 20ºC / 50% HR (sala condicionada) 1 semana: 20ºC / 50% HR (sala condicionada) 1 semana: 20ºC / 90% HR (recipiente, sobre água) 22ºC / 70 a 75% HR (sala não-condicionada)

47 Tipo de reboco Tradicional + NaCl MEP + NaCl Parlumière + NaCl HMC 95%HR (%) Distância Distance from à top superfície surface (mm) HMC 95%HR (%) Distância à superfície (mm) HMC 95%HR (%) Distância à superfície (mm)

48 Tipo de reboco Princípios de funcionamento em paredes com sais solúveis Transporte de sal Acumulação de sal Bloqueio do sal Selante

49 Tipo de reboco Princípios de funcionamento em paredes com sais solúveis Transporte de sal Acumulação de sal Bloqueio do sal Selante

50 Tipo de reboco Princípios de funcionamento em paredes com sais solúveis Transporte de sal Acumulação de sal Bloqueio do sal Selante

51 Tipo de sal MEP com pintura Cloreto de sódio Sulfato de sódio HMC 95%HR (%) Distância à superfície (mm) HMC 95%HR (%) Distância à superfície (mm)

52 Tipo de suporte (alvenaria) Tradicional + NaCl sobre tijolo sobre argamassa de cal HMC 95%HR (%) Distância Distance from à top superfície surface (mm) HMC 95%HR (%) Distância à superfície (mm)

53 Pintura MEP + NaCl sem pintura com pintura (de silicone) HMC 95%HR (%) Distância à superfície (mm) HMC 95%HR (%) Distância à superfície (mm)

54 Hidrófugos de superfície com hidrófugo sem hidrófugo I Subflorescências causando o destacamento da camada hidrofugada

55 Diagnóstico >Inspecção / observação visual >Amostragem, análises e ensaios São complementares Distribuição da humidade - amostras broca rotativa - a em cada parede Perfis de distribuição: - do teor actual de (MC) - do teor de (HMC) Tipo de sais determinado por: - cromatografia iónica - difracção de raios X

56 Diagnóstico >Inspecção / observação visual >Amostragem, análises e ensaios Distribuição da humidade e do sal - amostras recolhidas por perfuraçãocom broca rotativa - a diferentes alturas e profundidades em cada parede Perfis de distribuição: - do teor actual de humidade - do teor de humidade h Tipo de sais determinado por: - cromatografia iónica - difracção de raios X

57 Diagnóstico >Inspecção / observação visual >Amostragem, análises e ensaios Distribuição da humidade e do sal - amostras recolhidas por perfuraçãocom broca rotativa - a diferentes alturas e profundidades em cada parede Perfis de distribuição: - do teor actual de humidade (MC) - do teor de humidade higroscópica (HMC) Tipo de sais determinado por: - cromatografia iónica - difracção de raios X

58 Capítulo 6 Igreja das Salvas (Sines)

59 MC 0-2 cm MC 2-5 cm MC cm HMC 0-2 cm HMC 2-5 cm HMC cm 4.0 m 3.0 m Altura (m) Teor de humidade (%) 2.0 m Furo a 0,2 m do pavimento MC HMC 95%RH 1.0 m 0.5 m 0.2 m Teor de humidade (%) Profundidade (cm)

60 DRX sobre a fração fina da amostra (3 mm de espessura ) DRX: 2.1 m Halite (NaCl) +/++ Calcite, CaCO Quartzo, SiO 2 ++ Feldspatos Mica vtg/+ vtg Após remoção do material retido no peneiro 106 µm

61 >Sal (cloreto de sódio) de origem marinha >Elevada quantidade de humidade de ascensão capilar >Impedir o acesso de humidade do solo

62 Capítulo 6 Moinho de maré de Alhos-Vedros (Moita)

63 2.7 m 3 Parede N wallnorte 0-2 MC 0-2 HMC 95% 2-5 MC MC 2-5 HMC 95% HMC 95% 2.0 m Heigth (m) Altura (m) m Teor Moisture de humidade content (%) (%) 1.0 m 0.5 m 0.15 m Teor Moist de humidade content (%) (%) Furo Drill a ,15 m from do pavimento pavement Profundidade Depth (cm) (cm) MC HMC 95% HMC 80%

64 DRX sobre eflorescências (parede Norte) Termonatrite (Na 2 CO 3.H 2 O) Gaylussite, Na 2 Ca(CO 3 )2.5H 2 O Trona (Na 2 H(CO 3 )2.2H 2 O) Halite (NaCl) Hidróxido de cálcio (Ca(OH)2) + Calcite, CaCO 3 + Quartzo, SiO 2 Feldspatos / mica / caulinite XRD

65 Degradação >Junto ao pavimento >À volta das janelas viradas a N >Mais intensa a N do que a S Afecta as zonas mais frias, onde é maior o risco de condensação ou absorção higroscópica de humidade

66 Moinho de maré de Alhos-Vedros (Moita) Novembro 2002

67 >Ascensão capilar reduzida >Condensação, higroscopicidade? >Eflorescências principalmente carbonatos de sódio Testar reboco com baixo teor de álcalis

68 Capítulo 6 Casa do Despacho da Igreja da Misericórdia (Pereira)

69 XRD: 2.6 m XRD: 2.1 m XRD: 1.5 m DRX sobre eflorescências Compostos cristalinos Carbonato de sódio hidratado, Na 2 CO 3.7H 2 O Natron, Na 2 CO 3.10H2O Altura (m) XRD: 1.1 m Gaylussite, Na 2 Ca(CO 3 ) 2.5H 2 O Quartzo, SiO vtg - Cristobalite, SiO 2?? + + Calcite, CaCO /++ Rutilo, TiO

70 Capítulo 6 Claustro do Mosteiro de Sta. Clara-a-Nova (Coimbra)

71 Degradação junto ao pavimento Degradação em zonas elevadas XDR sobre material arenizado Trona, Na 3 H(CO3) 2.2H 2 O?/vtg Gaylussite, Na 2 Ca(CO 3 ) 2.5H 2 O + Niter,KNO 3?/vtg Calcite, CaCO Dolomite, CaMg(CO 3 ) 2 + Quartz, SiO 2 + XDR sobre eflorescências Trona, Na 3 H(CO3) 2.2H 2 O ++/+++ Gaylussite, Na 2 Ca(CO 3 ) 2.5H 2 O - Niter,KNO 3 - Calcite, CaCO 3 ++/+++ Dolomite, CaMg(CO 3 ) 2 - Quartz, SiO 2 vtg

72 Capítulo 6 Fendilhação do reboco As fendas são frequentemente pontos críticos onde a degradação se inicia e progride mais depressa Igreja das Salvas (Sines) Casa do Despacho (Pereira)

73 Obrigada