Nº9 NOVEMBRO 2002 HUMIDADE ASCENDENTE EM PAREDES DE EDIFÍCIOS ANTIGOS PROCESSOS DE REABILITAÇÃO E PREVENÇÃO

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1 Nº9 NOVEMBRO 2002 HUMIDADE ASCENDENTE EM PAREDES DE EDIFÍCIOS ANTIGOS PROCESSOS DE REABILITAÇÃO E PREVENÇÃO Sónia Cabaça

2 ÍNDICE I. INTRODUÇÃO HISTÓRICA 4 II. A HUMIDADE ASCENDENTE PRINCIPAIS CAUSAS DO SEU APARECIMENTO Fenómeno da capilaridade 2.2 HUMIDADE ASCENDENTE - DESCRIÇÃO DO FENÓMENO Exemplos de manifestações mais frequentes A influência dos sais higroscópicos 2.3 FASE DE DIAGNÓSTICO Factores a considerar Relação do equipamento de ensaio III. MÉTODOS DE REABILITAÇÃO SOLUÇÕES EXISTENTES REDUÇÃO DA SECÇÃO ABSORVENTE DRENOS ATMOSFÉRICOS OU DE KNAPEN Princípio Aplicação em Obra Eficácia Limitações 3.3 PROCESSOS ELECTRO - OSMÓTICOS (Electro Osmose Activa; Electro Osmose Passiva; Electro Osmose Forese) Princípio Aplicação em Obra Eficácia Limitações INTRODUÇÃO DE MEMBRANAS ESTANQUES Princípio Aplicação em Obra Eficácia Limitações INJECÇÕES DE PRODUTOS QUÍMICOS Princípio Aplicação em Obra Eficácia Limitações

3 ÍNDICE IV. MÉTODOS DE PREVENÇÃO SOLUÇÕES A CONSIDERAR EM PROJECTO V. QUADRO SÍNTESE - ANÁLISE COMPARATIVA DOS MÉTODOS ESTUDADOS VI. ANEXO FICHAS TÉCNICAS DE PRODUTOS EXISTENTES NO MERCADO VII. BIBLIOGRAFIA

4 I INTRODUÇÃO HISTÓRICA Desde sempre que os arquitectos têm tentado combater os problemas associados à humidade em edifícios. Vitrúvio (sec. I a.c.) já recomendava a utilização de paredes duplas de modo a minimizar a penetração das chuvas nas mesmas, e reboco hidráulico para a redução da ascensão capilar na base dos paramentos. Os arquitectos da renascença compreenderam também o benefício da utilização destas paredes, mas tal como os antigos, mostraram pouco interesse no estudo do problema. A grande maioria dos edifícios construídos nos séculos XVII e XVIII não possuem qualquer protecção contra a humidade ascendente do solo, pois pouco foi feito até finais do séc. XlX, excepto certos aspectos de drenagem, ou afastamento das águas freáticas dos edifícios. Grande parte do progresso atingido no séc. XlX deve-se à implementação do sistema de drenagem de águas pluviais na rede pública, nomeadamente em grandes cidades como Nova Iorque, Paris ou Londres. Outros avanços foram feitos no século XIX. Na América, pedras de origem calcária ou granítica foram largamente utilizadas, especialmente em edifícios públicos, para prevenção da ascensão capilar do solo, bem como barreiras à penetração de água das chuvas. O progresso feito de modo a compreender e controlar os problemas relativos à humidade pode ser analisado na publicação The Architecture in Couuntry Houses, publicado por Andrew Jackson Downing em Downing tinha plena consciência dos problemas relativos à água proveniente do solo, pois pode ler-se: fundações construídas em pedra e argamassa ordinária serão sempre alvo fácil de ascensão capilar as argamassas correntes não oferecem qualquer impedimento à ascensão da água proveniente do solo. A solução para este problema é a construção das fundações com argamassas hidráulica Downing notou também que em solos húmidos, a ascensão da água deve ser prevenida, antes de as fundações serem construídas, através de uma fiada de pedra, ou tijolo argamassado, precedida de uma camada de cimento ou argamassa de cal hidráulica no topo da fundação. O detalhe por ele recomendado é, nada mais do que o antecedente de um dos 5 processos hoje em dia conhecidos para combate a este tipo de anomalia a introdução de barreiras estanques nos paramentos. Ao mesmo tempo, foram experimentadas técnicas de impermeabilização de paredes pelo exterior. Alguns construtores impregnavam tijolos e pedras com soluções de gordura animal ou silicatos insolúveis provenientes da cal. Embora grande parte destas soluções se tenham mostrado ineficazes, no final do século começaram a ser introduzidas regras de construção relativas ao tratamento das águas provenientes do solo. Nas primeiras décadas do século XX, a indústria da construção desenvolveu algumas soluções. Os drenos Knapen foram inventados em Inseridos horizontalmente na base da parede, a sua função era de evaporar a água nela depositada através da introdução de ar seco proveniente da atmosfera. Ao mesmo tempo, vários produtos e aditivos para alvenarias foram patenteados nos Estados Unidos. Entre as guerras, foram pela primeira vez executados vários estudos relativos à ascensão capilar e ao aparecimento de eflorescências, formando uma base científica

5 para a compreensão destes fenómenos. Com o final da 2ª Grande Guerra, deu-se início à era dos materiais sintéticos e alta tecnologia na indústria da construção. Os silicones, inicialmente utilizados na impermeabilização de superfícies de estradas, começaram a ser experimentados em impermeabilizações de paredes. Na década de 60, na Inglaterra e Alemanha, misturas de silicone e silicone latex eram injectadas dentro das paredes em bandas horizontais de forma a constituírem barreiras contra a capilaridade. Novos materiais como folhas de polietileno, misturas de chumbo/betume e placas de amianto foram também largamente utilizados com a mesma função. Nos Estados Unidos eram introduzidos produtos químicos e, por vezes, argila nos terrenos adjacentes às fundações com vista a travar a subida da humidade do solo para as paredes. Os processos electro-osmóticos foram outra contribuição europeia para o problema. Estes sistema estabelece um campo eléctrico nas zonas onde é instalada a barreira. Tanto o sistema activo que estabelece uma corrente directa e o sistema passivo que utiliza o potencial eléctrico natural gerado pela parede húmida e o solo, constituíam soluções eficazes. Tal com aconteceu com vários produtos no séc. XIX, alguns dos tratamentos divulgados no séc. XX revelaram-se ineficazes ou inconclusivos. Na década de 70 tornou-se evidente a ineficácia dos drenos Knapen, muito utilizados desde a sua invenção. Os processos electro osmóticos activo e passivo também se mostraram ineficazes. As barreiras de silicone foram encontradas, em certos casos, a prejudicar a construção, ao invés de as proteger, e as injecções no solo eram também, geralmente, pouco eficientes. Deste modo, os métodos mais eficazes utilizados em edifícios antigos foram a introdução das barreiras constituídas através de folhas de polietileno ou materiais tradicionais. Para concluir, convém referir que os edifícios antigos, particularmente os que possuem cariz histórico, não devem ser vistos como alvo de testes de materiais não experimentados. De modo a evitarem-se experiências semelhantes às atrás descritas, e antes de se proceder a qualquer tipo de solução de reparação, há que compreender e analisar os tipos e as causas fundamentais dos problemas relativos à humidade. Os técnicos terão de estar aptos a executar diagnósticos e a seleccionar o tratamento adequado a cada situação.

6 II A HUMIDADE ASCENDENTE PRINCIPAIS CAUSAS DO SEU APARECIMENTO Fenómeno da Capilaridade Na maior parte dos casos não se pode evitar que o solo seja húmido. Pode estar saturado ou não de humidade, ou seja, os seus poros podem ou não estar cheios de água líquida. Grande parte do solo encontra-se sempre saturado de água, formando a camada de água subterrânea ou freática 1, cujo nível superior corresponde ao nível de água nos poços. Na realidade, o solo está saturado de água até um nível superior à dita camada devido às forças capilares, subindo tanto mais quanto mais finos sejam os seus poros 2 geralmente 20 a 30 cm sobre o nível da água freática [19]. A um nível superior, os poros, sem estarem saturados de água, absorvem quantidades mais ou menos importantes. Finalmente, só muito perto da superfície do terreno, o conteúdo de água do solo pode ser bastante baixo, graças à absorção pelas raízes das plantas ou à evaporação por contacto com a atmosfera e a acção dos raios solares. Deve então fazer-se a distinção entre o que sucede por baixo e por cima da camada de água freática. Na primeira zona o solo encontra-se saturado e a água está sob pressão e, no segundo caso, a água só penetrará nas paredes sob o efeito da capilaridade, ou seja, dentro da camada aquática fá-lo-á sob a acção de forças muito mais importantes, tanto mais importantes quanto mais se desça na referida camada. Fig. 2.2 Fenómeno da Capilaridade. A capilaridade é um fenómeno que é posto bem em evidência quando se mergulha um tubo fino de vidro designado por tubo capilar num recipiente com água. Verifica-se que o nível da água sobe imediatamente no interior do tubo, destacando-se do nível da água do recipiente. Esta evidência mostra que deve existir necessariamente uma força que, nas condições da experiência, se instala e produz o efeito observado. Esta força toma o nome de força capilar e a sua acção designa-se por capilaridade. O fenómeno da capilaridade, por sua vez, ocorre em resultado de uma outra propriedade dos fluidos a tensão superficial. Entre as partículas ou moléculas constituintes de um líquido exercem-se forças de atracção. Estas forças de atracção entre moléculas do mesmo material designa-se por coesão. Fig. 2.3 Tensão Superficial. Poço Camada húmida Ascenção capilar da humidade do solo saturado de água Camada aquática subválvea Fig. 2.1 Distribuição da água nas camadas do solo. Uma molécula no interior de um líquido, longe portanto da superfície, será igualmente atraída em todas as direcções pelas moléculas vizinhas, pelo que as forças de coesão se equilibram. Contudo, para as moléculas próximas da superfície, dada a inexistência de outras moléculas de líquido acima delas, as forças de coesão não estão equilibradas e, em resultado, a superfície do líquido fica tensionada (fig. 2.2).

7 Assim, para que possam ocorrer manifestações de humidade proveniente do terreno, sejam de origem capilar ou freática, é necessário que as paredes se encontrem em contacto com a água do solo, o que pode acontecer nas seguintes situações [5]: - fundações das paredes situadas abaixo do nível freático; - fundações das paredes situadas acima do nível freático em zonas cujo terreno possua elevada capilaridade, provocando a ascensão da água existente a uma cota inferior; - paredes implantadas em terrenos pouco permeáveis ou com pendentes viradas para as paredes, dando origem a que as águas da chuva, ou provenientes de outras fontes, possam deslizar sobre o terreno e entrar em contacto com aqueles elementos. 2.2 HUMIDADE ASCENDENTE - DESCRIÇÃO DO FENÓMENO A humidade ascendente pode ser definida como o fluxo vertical de água que consegue ascender do solo através do fenómeno da capilaridade para uma estrutura permeável [4]. A ascensão de água nas paredes, que pode ocorrer até alturas significativas, é função de: É também a tensão superficial que explica a curvatura observada da água junto das paredes do tubo (fig. 2.1). Uma molécula junto à parede do tubo, não sofre desse lado a acção de moléculas de água. No entanto, pelo efeito observado, torna-se evidente que esta molécula é atraída pelas moléculas do vidro e que essa força se sobrepõe à acção exercida pelas moléculas de líquido inferiores. A atracção entre moléculas de diferentes materiais é designada por adesão. As moléculas que sobem por adesão junto às paredes do vidro estão também a contribuir para a tensão superficial, puxando as moléculas vizinhas para cima e originando a curvatura observada. O fenómeno de ascensão de líquido no tubo capilar não acontece, no entanto, com todos os líquidos. Se a mesma experiência fosse realizada com mercúrio, por exemplo, verificar-se-ia que este, além de não subir no tubo, ficaria ainda abaixo do nível original, e que a curvatura nos bordos seria convexa (fig. 2.1). Isto acontece porque o mercúrio não molha a superfície do tubo ou, por outras palavras, não adere. A diferença entre os casos da água e do mercúrio permite afirmar que um líquido em repouso é molhante em relação à parede do recipiente que o contém se o ângulo de molhagem (θ) com a parede é inferior a 90º, ou seja, se a superfície do líquido for côncava. O ângulo de molhagem é tanto maior quanto maior a tensão superficial do líquido. - condições de evaporação de água que para aí tenha migrado; - porosidade do material 3 ; - permeabilidade do material 4 ; - quantidade de água que se encontra em contacto com a parede. No caso de paredes de edifícios antigos de alvenaria os caminhos mais fáceis pelos quais a água poderá ascender são as juntas ou ligantes de argamassa. Geralmente, para a água ascender por um tijolo, terá primeiro de percorrer as juntas de argamassa à sua volta. De facto, elas constituem o único caminho contínuo para a sua ascensão. Se os tijolos da alvenaria possuírem um tratamento repelente à água, e a argamassa utilizada for comum, a ascensão far-se-á do mesmo modo. Mas se, pelo contrário, o ligante possuir características hidrófugas, o fenómeno, de forma geral, não acontecerá. Constata-se assim que as argamassas utilizadas nas alvenarias formam uma parte bastante importante do tratamento desta patologia. Fig. 2.4 Tubo capilar [8].

8 Num tubo capilar, um líquido molhante sobe até que o peso da coluna de água (F) equilibre a acção da tensão superficial (σ). De acordo com o esquema apresentado na figura 2.3, pode assim escrever-se: F = ρ. g. π. r 2. h = cosθ. 2. π. r A pressão hidrostática correspondente à altura do líquido no tubo, equilibra a subpressão ou sucção capilar (p c ): Fig. 2.5 Ascensão da água pelas juntas de argamassa [4]. Tanto nas paredes de tijolo como nas de pedra, são geralmente identificáveis os sintomas de humidade ascensional através de uma linha horizontal na parede, ou seja, pela diferença de tonalidade do paramento, de uma zona mais escura para uma mais clara. Esta linha forma-se no ponto onde o equilíbrio entre capilaridade e evaporação é atingido, deixando muitas vezes acumulações visíveis de sais cristalizados, usualmente designados de eflorescências. Para baixo da linha, a humidade ascende por capilaridade. As eflorescências não aparecem nesta zona, pois a humidade mantém os sais em solução. Acima da linha, a humidade varia de acordo com as condições climatéricas. Nesta área que, poder-se-á chamar de transição, a humidade, por vezes é alta, de modo a suportar a capilaridade, outras vezes é baixa e só existe vapor de água. Quando a água se evapora, os sais cristalizam e ficam aí depositados. De facto, a banda de sais poderá ser um dos mais importantes indicadores de uma possível humidade ascensional (ver cap ). P c = -ρ. g. h vindo a relação entre a subpressão capilar e a tensão superficial, dada por: p c = - 2. σ. cosθ r Nesta expressão, a tensão superficial (σ) vem expressa em N/m, o raio capilar em m e o ângulo de contacto (θ) em graus º. A altura da ascensão capilar também se tira facilmente: h= - 2. σ cosθ r. ρ. g pelo que se conclui que, tanto a sucção capilar, como a altura de ascensão capilar são inversamente proporcionais ao raio dos capilares. Estão assim intimamente relacionadas com a estrutura interna do material. Verificandose que a tensão superficial diminui com a temperatura, também aqueles parâmetros são funções decrescentes da temperatura. Analisando qualquer uma das duas últimas expressões, verifica-se que a acção da penetração de um líquido por capilaridade num material pode ser contrariada de duas formas: - Reduzindo a adesão, que é representada pelo ângulo de molhagem; Fig. 2.6 Esquematização geral da ascensão de água por capilaridade [4]. - Reduzindo a tensão superficial [8].

9 Tal como foi referido anteriormente, a humidade pode ser proveniente das águas freáticas ou superficiais. A cada um destes dois tipos de alimentação corresponderá um conjunto de sintomas específicos [5]. Nas situações em que a humidade é proveniente das águas freáticas, os fenómenos apresentam-se sensivelmente inalterados ao longo do ano, verificando-se que a altura das manchas, correspondentes às zonas húmidas, é aproximadamente constante em cada parede, sendo maior nas paredes interiores, comparativamente às exteriores o grau de evaporação é menor. Quando a humidade é proveniente das águas superficiais, os fenómenos apresentam variações durante o ano, sendo em geral mais gravosos no Inverno do que no Verão, e a altura das zonas húmidas pode variar consideravelmente ao longo das paredes, especialmente nas exteriores, sendo geralmente menor nas paredes interiores do que nas exteriores. Em consequência de tais variações, as zonas erodidas das paredes apresentam grande amplitude em altura Exemplos de manifestações mais frequentes Fig Caso de humidade ascendente de águas freáticas em paredes interiores A influência dos sais higroscópicos tipos mais frequentes Os sais existentes no solo e nos materiais de construção dissolvem-se na água, sendo arrastados por esta até à superfície da parede, onde cristalizam quando ocorre a evaporação da água, dando origem às eflorescências e criptoflorescências atrás referidas. Fig Caso de humidade ascendente de águas superficiais numa parede exterior. A linha é aqui perfeitamente visível. Os sais provenientes do solo e dos materiais de construção mais frequentes de se manifestarem são [20]: NITRATOS - Sais de origem orgânica, por isso mais frequentes em zonas rurais. O mais corrente é o nitrato de cálcio, que cristaliza a 25ºC e a uma humidade relativa de 50%. SULFATOS Sais bastante higroscópicos e solúveis. Cristalizam com grande aumento de volume - o Sulfato de Cálcio, p. e., aumenta em 40% o seu volume. Fig A drenagem de um tubo de queda feita directamente no solo é um dos motivos mais frequentes da patologia. CLORETOS Provenientes essencialmente dos materiais de construção, da água e de ambientes marinhos. Absorvem grandes quantidades de água quando combinados com outros sais, particularmente com os sulfatos. CARBONATOS Estão também presentes nos materiais de construção, transformando-se em bicabornatos sob a acção da água e do dióxido de carbono. Fig Manifestação de eflorescências na base de uma parede.

10 Seguidamente enumeram-se os sais mais frequentemente encontrados nos diversos materiais de construção: Fig E 2.12 Manifestação extrema de sais numa parede de alvenaria. 2.3 FASE DE DIAGNÓSTICO As várias fases que constituem uma intervenção com vista à resolução de um problema de humidade ascendente podem esquematizar-se do seguinte modo [12]: 1. Determinação das causas (diagnóstico); 2. Eliminação da fonte; 3. Intercepção da água; 4. Criação de uma barreira contra a subida da humidade; 5. Desumidificação da parede; 6. Eliminação dos defeitos; 7. Protecção e prevenção. De entre as várias intervenções correctivas atrás referidas, a presente monografia deter-se-á apenas um pouco sobre o método de diagnóstico fase essencial para que qualquer tipo de recuperação seja bem sucedido e, essencialmente, sobre a criação de barreiras contra a subida de humidade em paredes Capítulo III. Fig Checkup de rotina a executar ao edifício na fase de diagnóstico. Exame externo: a) Coberturas, algerozes, caleiras, etc.; A fase de diagnóstico envolve dois processos: - A identificação do problema, incluindo a sua natureza e extensão ex: elevado grau de eflorescências na parede exterior da fachada norte ao nível do piso térreo. Área aproximada de 4m 2. b) Estado das alvenarias, argamassas, rebocos e pinturas; c) Verificação de possível fendilhação junto a pontos fracos da construção; d) Estado das portas e janelas;

11 - A previsão de uma possível causa do problema ex: o exame executado na base da parede acima referida revelou que esta se encontra fendilhada, o que constitui um ponto de entrada de água. O diagnóstico identifica a causa e o efeito do problema, usualmente começando com a identificação deste último. e) Verificação de grelhas de ventilação e outras aberturas em fachadas; f) Verificação de chaminés e outros elementos emergentes nas coberturas; g) Detecção de uma possível barreira anti humidade existente, incluindo a identificação do produto e sistema utilizados Factores a considerar Os materiais de construção comuns diferem bastante entre si relativamente à sua resistência à humidade. Este facto encontra-se relacionado com o grau da mesma existente no ar e com a capacidade que o material possui para a atrair. Para isto concorre a sua composição química e a presença de sais que se encontram nas paredes - seja por ascensão capilar, seja por integrarem os componentes estruturais do material empregue. A presença de uma ascensão capilar activa é indicada por quantidades excessivas de humidade na base das paredes, que vão diminuindo na razão inversa da sua altura. Este gradiente é, geralmente, observado até alturas de 1,5 m. Contudo, este valor depende directamente da estrutura e condições das alvenarias, podendo assim ascender a valores mais altos. A contaminação das alvenarias por uma banda de sais higroscópicos poderá confirmar a existência de um problema deste tipo, mas não possibilitará a distinção entre uma ascensão activa ou passada. Para a verificação de tais situações será necessária a recolha numa faixa vertical - de amostras in situ e a posterior determinação dos teores de humidade e higroscopicidade de cada uma. De facto, a altura onde os sais estão presentes revelará a história da humidade eles marcarão sempre a altura máxima a que ela ascendeu. Assim, poder-se-á também utilizar este método para testar a eficiência de eventuais barreiras instaladas. É também essencial, nesta fase, proceder à eliminação de outras potenciais fontes de humidade - especialmente de condensações em meses frios bem como à verificação de possíveis tratamentos anteriores nas paredes em causa, de modo a que o diagnóstico se possa executar o mais correctamente possível (fig. 2.11), já que a determinação da relação causa/efeito se poderá tornar um processo extremamente complicado. Exame interno: a) Verificação da existência de fungos, manchas e bolores; b) Verificação de desagregação de pinturas e rebocos; c) Verificação da existência de eflorescências; Identificação de possíveis materiais danificados devido à acção da água. Exame secundário interno (pressupõe o uso de aparelhos de medição de teores de humidade): a) Verificação dos teores de humidade no perímetro e centro dos pavimentos; b) Determinação dos teores de humidade dentro e fora das paredes; c) Verificação das juntas entre pavimentos/paramentos; d) Detecção de uma possível barreira anti humidade existente, incluindo a identificação do produto e sistema utilizados (se instalada no interior do edifício); e) Verificação dos teores de humidade nas superfícies paredes sob uma linha vertical e sob uma linha horizontal; f) Verificação da existência de criptoflorescências; g) Verificação da utilização de folhas de polietileno ou metálicas em paredes; h) Listagem do tipo de materiais utilizados em rebocos, pinturas, estuques, etc.