Organização da apresentação

ARGAMASSAS COMPATÍVEIS PARA INTERVENÇÃO EM EDIFÍCIOS ANTIGOS MARIA DO ROSÁRIO VEIGA 19-21 SETEMBRO 2007 Oficina Técnicas Tradicionais de Revestimento - BEJA Organização da apresentação > Argamassas Constituição e condições externas > Argamassas antigas e revestimentos antigos > Compatibilidade > Revestimentos de substituição > Técnicas de aplicação > Casos particulares > Casos de estudo > Conclusões 1

Argamassas - Constituição Ligantes aéreos hidráulicos sintéticos cal aérea cimento; cal hidráulica cal aérea e pozolanas; gesso resinas Agregados areia siliciosa; agregado calcário pedra britada; pó de pedra; argila? Água Aditivos Adjuvantes pozolanas; fibras; resinas hidrófugos; introdutores de ar; plastificantes Argamassas - Constituição Cal aérea 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: CaCO 3 + calor CaO + CO 2 Hidratação: CaO + H 2 O Ca (OH) 2 +calor Endurecimento: Ca (OH) 2 + CO 2 CaCO 3 + H 2 O Argamassas de cal aérea: Traços tradicionais variam entre 1:1 e 1:4 1:3 traço eficiente para boa granulometria 2

Argamassas - Constituição OUTROS LIGANTES: hidraulicidade (aluminatos e silicatos) Cimento (> 1450ºC C 3 S +C 2 S + ) Cal hidráulica (1200 a 1450ºC C 2 S + ) Pozolanas naturais (produtos vulcânicos ricos em alumina e em sílica amorfa reactiva) Pó de tijolo e outras pozolanas artificiais Argamassas - Constituição Gesso O gesso natural é uma rocha sedimentar de estrutura cristalina, constituída fundamentalmente por sulfato de cálcio bi-hidratado (Ca SO 4 2H 2 O). 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 SO 4 2H 2 O + calor Ca SO 4 1/2 H 2 O + 3/2 H 2 O É usado em revestimentos interiores 3

Suportes Taipa Adobe Fasquiado de madeira Paredes pombalinas (gaiolas e tabiques) argamassas com base em cal aérea (cal e terra, argila, fibras naturais) argamassas com base em cal aérea Alvenaria de tijolo (irregular ou regular) Alvenaria de pedra (irregular ou regular) argamassas com base em cal aérea / cal hidráulica / cimento, conforme a a estrutura da parede Condições externas Exterior Interior temperatura humidade (chuva) vento proximidade do mar poluição exposição água nas fundações exposição aos sais (solos, materiais, etc.) temperatura humidade do ar água nas fundações exposição aos sais (solos, materiais, etc.) 4

Funções Aglomerantes de pedra e tijolo em alvenarias irregulares Assentamento de blocos de pedra e de tijolos em alvenarias regulares Reboco exterior ou interior Acabamento de protecção e decoração (barramentos e estuques) Suporte de pinturas murais, fingidos, e outras técnicas decorativas Colagem de azulejos Argamassas antigas Ruínas de Tróia (séc. I) Conímbriga Argamassas Romanas Argamassas de cal muito bem executadas; uso de pozolanas artificiais (pó de tijolo) e naturais 5

Argamassas antigas Rebocos em ruínas de Tróia - séc. I Argamassas antigas Reboco em Conímbriga Mértola Baptistério (séc. II) 6

Argamassas antigas Argamassas Árabes - Muralha de Tavira (séc. VII) Argamassas antigas Argamassas Árabes Igreja de Mértola (antiga Mesquita) (séc. XII) 7

Argamassas antigas Sé de Évora Revestimentos interiores (séc. XVI-XVII) Argamassas antigas Sé de Elvas (séc. XVII) 8

Argamassas antigas Convento dos Capuchos Fingidos de azulejo (Almeida) Argamassas antigas Hospital M. Bombarda (séc. XIX) Parede Pombalina (séc. XVIII-XIX) Argamassas de cal em várias camadas 9

Argamassas antigas Edifício em Lisboa (Prémio Valmor 1944) Edifício do LNEC (1952) Argamassas de cal aérea com acabamentos muito cuidados Argamassas antigas Caracterização de argamassas antigas: no LNEC tem vindo a ser feita através de vários Projectos, dos quais se destaca presentemente o Projecto Cathedral Caracterização química, mineralógica e microestrutural Caracterização física e mecânica 10

Argamassas antigas Cal aérea como ligante, areias bem seleccionadas, geralmente aditivos Várias camadas, cada uma delas cuidadosamente preparada e aplicada Texturas e cores características Grande resistência e durabilidade (exemplos com séculos que chegaram aos nossos dias) Testemunho de materiais e tecnologias: objectos de estudo Funções de revestimento, aglomerante, colagem Bom funcionamento global das paredes gerado pela compatibilidade de materiais e soluções construtivas Argamassas antigas Argamassas de cal aérea: Traços tradicionais variam entre 1:1 e 1:4 (cal aérea : areia) 1:3 (cal aérea : areia) é um traço eficiente se a areia tiver boa granulometria Exs. de outras argamassas antigas (ou de argamassas que podemos usar para nos aproximarmos delas): 1:1:4 (cal aérea : pozolana : areia) 1:1:6 (cal aérea : cal hidráulica fraca ou média : areia) 11

Revestimentos exteriores antigos Camadas Camadas de regularização e protecção: Emboço; Reboco, Esboço argamassas de cal e areia, com adições minerais e orgânicas, aplicadas em várias subcamadas com granulometria decrescente das camadas mais internas para as mais externas com deformabilidade e porosidade crescentes das camadas mais internas para as mais externas Revestimentos exteriores antigos Camadas Camadas de protecção, acabamento e decoração: Barramento; Pintura mineral; Ornamentação barramentos: massas finas de pasta de cal aplicadas em várias subcamadas, com grande importância para a protecção do reboco coloração com pigmentos minerais ou com pintura mineral ornamentação com stuccos, fingidos, esgrafitos, pinturas a seco ou a fresco 12

Revestimentos exteriores antigos: acabamentos a) Pintura de cal b) Pintura com tintas de silicato c) Pintura de fingidos (no exterior) d) Pintura mural exterior Revestimentos interiores antigos Os revestimentos interiores das paredes antigas tinham, em geral, constituição básica semelhante aos exteriores, diferindo essencialmente na composição das camadas de acabamento. Camadas principais, com diferentes funções: Camadas de regularização: emboço, reboco e esboço ou massa de esboçar. Camadas de protecção, acabamento e decoração: barramento (ou guarnecimento); estuque ou massa de estender ou dobrar; massa de polir ou brunir; pintura (em geral mineral) simples ou de ornamentação. 13

Revestimentos interiores antigos: acabamentos a) Fingido de pedra ou Stucolustro b) Fingido de mármore ou Stucomármore c) Escaiolas (Scagliola) d) Pintura Mural f) Pintura a encáustica (ou a cera) g) Pintura a óleo h) Pintura de fingidos i) Pintura ilusionista ou de trompe l oeil Argamassas recentes Lisboa, década de 90, rebocos hidráulicos Vamos destruir argamassas centenárias e substitui-las por estes materiais mais resistentes e duráveis?! 14

Argamassas recentes Algarve, monocamada, século XXI Paredes antigas e argamassas As paredes antigas desempenhavam as funções estrutural e de protecção à água através de espessuras elevadas, revestimentos com várias camadas, conjugação das características dos diversos constituintes. 15

Paredes antigas e argamassas As paredes antigas tinham constituição e modelo de funcionamento muito diferentes das actuais: Hoje evita-se a entrada da água, impermeabilizando os paramentos, aumentando a estanquidade das caixilharias, fazendo cortes de capilaridade. As paredes antigas, mais espessas e porosas e sem cortes de capilaridade, permitiam uma entrada de água mais fácil mas promoviam a sua rápida saída para o exterior. eflorescências Ascensão de água por capilaridade criptoflorescências Opções incorrectas 16

Paredes antigas e argamassas As patologias devidas à humidade em paredes antigas estão a ser estudadas através do Projecto Humidade em Paredes Antigas Conservação Os rebocos exteriores são muitas vezes dos primeiros elementos do edifício a mostrar degradação, devido à sua elevada exposição e às suas funções de protecção. Opções de intervenção: 1. A 1ª opção deve ser a conservação do revestimento antigo: operações de manutenção operações de reparação pontual 2. A 2ª alternativa a considerar é a consolidação do revestimento existente: restituição da aderência restituição da coesão 3. Se as anteriores hipóteses não forem viáveis, considerar a substituição parcial 4. Apenas em último caso, encarar a substituição total 17

Conservação Medidas preventivas Evitar a acumulação de água: correcção de infiltrações, correcção da drenagem, protecção contra escorrimentos e contra a formação de caminhos preferenciais Reparação das lacunas no revestimento, nomeadamente nas camadas de acabamento Tratamento com biocidas Limpeza, nomeadamente da poluição ( SO 2, NO 2, CO 2 ) Controlo de cargas Conservação Consolidação Restituição da aderência: pastas de colagem à base de cal Restituição da coesão: se possível com produtos que regenerem o carbonato de cálcio Colmatação de fissuras Reintegração Projecto Conservarcal: http://conservarcal.lnec.pt 18

Marmorites: pintura ou conservação e limpeza? Marmorites: pintura ou conservação e limpeza? 19

Marmorites: pintura ou conservação e limpeza? Marmorites: pintura ou conservação e limpeza? 20

Consolidação Consolidação 21

Compatibilidade No caso da opção pela substituição parcial ou total, o revestimento de substituição a escolher tem que recorrer a materiais e técnicas compatíveis com os elementos pré-existentes. Requisitos de compatibilidade: 1. Funcionais: Não contribuir para degradar os elementos pré-existentes Proteger as paredes Ser duráveis e contribuir para a durabilidade do conjunto (à escala dos edifícios antigos) 2. De aspecto: Não prejudicar a apresentação visual, não descaracterizar o edifício Não sofrer envelhecimento diferencial Compatibilidade 1. Não contribuir para degradar os elementos pré-existentes Não introduzir tensões excessivas no suporte: módulo de elasticidade baixo; aderência moderada; coeficientes de dilatação térmica e higrométrica semelhantes aos elementos antigos Não contribuir para reter a água no suporte: permeabilidade ao vapor de água elevada Não introduzir sais solúveis: não conter materiais ricos em sais solúveis (por ex. do cimento) 22

Compatibilidade 2. Proteger as paredes Proteger da acção da água e das acções climáticas em geral: absorção de água moderada e permeabilidade ao vapor de água elevada; resistência mecânica suficiente Proteger de acções mecânicas de choque e erosão: resistência mecânica suficiente Proteger de acções químicas (poluição, sais solúveis): resistência aos sais Compatibilidade 3. Ser duráveis Resistência mecânica (moderada) Aderência ao suporte e entre camadas (moderada) Absorção de água lenta e facilidade de secagem Resistência química Resistência à colonização biológica 4. Aspecto Estudo prévio do revestimento antigo Composição, textura, cor Tecnologia de aplicação 23

Compatibilidade Requisitos das argamassas de substituição características mecânicas Argama ssa Reboco exterior Reboco interior Refechamento de juntas Características mecânicas Resist. à flexão Rt Resist. à compr. Rc Módulo de Elastic. E Características mecânicas semelhantes às das argamassas originais e inferiores às do suporte. Aderência ao suporte Ra Resistência ao arrancamento (Ra) inferior à resistência à tracção do suporte: a rotura nunca deve ser coesiva pelo suporte. Forças desenvolvidas por retracção restringida Fr máx Força máxima desenvolvida por retracção restringida (Fr máx) inferior à resistência à tracção do suporte. Compatibilidade Requisitos das argamassas de substituição comportamento à água Argamas sa Reboco exterior Reboco interior Refechamento de juntas Perm. ao vapor de água Comportamento à água Ensaios clássicos Coefic. de capilarida de C Capilaridade e permeabilidade ao vapor de água semelhantes às argamassas originais e superiores às do suporte. Porosidade Porosidade e porosimetria semelhantes às das argamassas originais e com maior percentagem de poros grandes que o suporte. Comportam ento aos sais Teor de sais solúveis Baixo teor de sais solúveis Comportamento térmico Características térmicas Coeficiente de dilatação térmica e condutibilidade térmica semelhantes aos das argamassas originais e às do suporte. Durabilidade Resistência às acções climáticas; resistência aos sais Média a elevada 24

Compatibilidade Requisitos das argamassas de substituição Uso Reboco exterior Reboco interior Juntas Características Mecânicas aos 90 dias (MPa) Rt Rc E 0,2 0,7 0,2 0,7 0,4-0,8 0,4 2,5 0,4 2,5 Aderência (MPa) Comportamento à retracção restringida Frmáx (N) G (N.mm) CSAF CREF (mm) 2000-5000 0,1 0,3 ou rotura 70 40 1,5 0,7 2000-5000 coesiva pelo reboco 70 40 1,5 0,7 0,6 3 3000-6000 0,1 0,5 ou rotura coesiva pela junta 70 40 1,5 0,7 Compatibilidade Requisitos das argamassas de substituição Uso Reboco exterior Reboco interior Ensaios clássicos S D (m) 0,08 Juntas 0,10 Comportamento à água C (kg/m 2.h 0,5 ) (kg/m 2.min 0,5 ) 12; 8 ( 1,5; 1,0) Ensaio com humidímetro M (h) S (h) H (mv.h) 0,1 120 16 000 0,10 - - 120-12; 8 ( 1,5; 1,0) 0,1 120 16 000 Envelhecimento artificial acelerado Médio: degradação moderada nos ciclos água/gelo Comportamento aos sais Teores reduzidos de sais solúveis. Resistência aos sais existentes na parede (estudos em curso). 25

Compatibilidade As exigências para rebocos antigos são diferentes das exigências gerais dos rebocos devido aos requisitos de compatibilidade: menor resistência mecânica / maior deformabilidade aderência moderada e extensa permeabilidade ao vapor de água mais elevada / maior capilaridade teor reduzido de sais solúveis Rebocos de substituição Tipos de argamassas usadas Argamassas de cimento Argamassas de cal hidráulica natural Argamassas de cal hidráulica artificial Argamassas de cal aérea e cimento Argamassas de cal aérea Argamassas de cal aérea aditivada com pozolanas, pó de tijolo, aditivos minerais com gordura Argamassas pré-doseadas Argamassas de ligantes especiais 26

Resultados experimentais Argamassa Características Mecânicas (MPa) Refª Composição Rt Rc E Ci4 CHA3 CACI3 CA3 CAP PD-CA Cimento: areia 1:4 Cal hidráulica: areia 1:3 Cimento: cal aérea: areia 1:1:3 Cal aérea: areia 1:3 Cal aérea: pozolana: areia 1:0,5:2,5 Pré-doseada de cal aérea 1,1 Forte dema is 0,95 Forte dema is 3,2 Forte demais 2,60 Forte demais 6600 Rígido demais 7510 Rígido demais Aderência (MPa) 0,07 (a) Insuficiente 0,10 Frmáx (N) 135 Forte demais 100 Forte demais Comportamento à retracção restringida G (N.mm) CSAF 60 1,9 CREF (mm) 0,5 Frágil demais 60 2,8* 0,7 0,70 1,86 5671 0,12 75 51 2,9 0,8 0,34 1,28 4098 0 Insuficiente 59 73 1,4 1,2 0,56 2,00 4521 0,14 79 61 2,2 0,8 0,63 1,5 2740 0,09 (c+a) 54 27 Frágil demais 3,8 0,6 Frágil demais Resultados experimentais Refª Ci4 CHA3 CACI3 CA3 CAP PD-CA Argamassa Composição Cimento: areia 1:4 Cal hidráulica: areia 1:3 Cimento: cal aérea: areia 1:1:3 Cal aérea: areia 1:3 Cal aérea: pozolana: areia 1:0,5:2,5 Pré-doseada de cal aérea SD (m) 0,09 Insufic. (para reboco exterior) Ensaios clássicos C kg/m 2.h 1/2 Comportamento à água Ensaio com humidímetro M (h) S (h) H (mv.h) 12,6 0,10 120 14000 Excessivo 0,075 10,1 0,50 38 8639 0,050 9,5 0,17 38 7408 0,050 10,1 0,17 30 9244 0,035 9,5 0,17 34 7923 0,06 1,93 Insuficien te 0,75 450 Excess ivo 36720 Excessivo Envelhecimento artificial acelerado Bom: sem degradação Médio: descolagem nos ciclos água/gelo Bom: sem degradação Mau: descolagem e queda nos ciclos calor/frio Médio: degradação nos ciclos água/gelo - 27

Cimento: Os rebocos só de cimento são totalmente desaconselhados: pouco deformáveis, pouco permeáveis ao vapor de água, contêm sais solúveis que vão contaminar ainda mais as paredes antigas. Um reboco bastardo de cimento e cal aérea pode ser uma solução admissível, se não se tratar de um edifício de grande valor histórico, pois é possível doseá-lo de forma a ter uma deformabilidade (módulo de elasticidade) e uma permeabilidade à água e ao vapor aceitáveis. Compatibilidade Rebocos de substituição Cal hidráulica: A cal hidráulica, muitas vezes apontada como um compromisso aceitável e prático, oferece problemas: tem características muito distintas, desde as mais próximas da cal aérea, às que se assemelham ao cimento. Assim, é necessária uma caracterização adequada das cais hidráulicas disponíveis no mercado, para se poder decidir da sua maior ou menos aptidão para o efeito, tendo em conta, nomeadamente, o seu módulo de elasticidade, a sua permeabilidade ao vapor de água e o seu teor de sais solúveis. Revestimentos pré-doseados: São comercializados como sendo com base em cal mas a maioria desses produtos são baseados em cal hidráulica e não em cal aérea e, não raro, contêm hidrófugos o que tem que ser tido em conta na selecção. A principal vantagem em relação às argamassas de cal hidráulica feitas em obra está no facto de serem, em geral, isentos de sais solúveis. 28

Rebocos de substituição Argamassas com pozolanas: Os romanos usavam materiais pozolânicos para garantir hidraulicidade às argamassas, melhorar a sua capacidade de impermeabilização e a sua resistência à água e às acções climáticas em geral: -Pó de tijolo; -Pozolanas naturais, constituídas por materiais de origem vulcânica, ricos em sílica e alumina amorfas. Rebocos de substituição Argamassas com pozolanas: Hoje temos muitos outros materiais com propriedades pozolânicas e é possível dosear argamassas com boas características recorrendo a esses produtos: pó de tijolo, metacaulino, microssílica, pozolanas naturais dos Açores e de Cabo Verde, etc. Obtêm-se argamassas com as principais vantagens das argamassas hidráulicas - endurecimento em presença da água, embora mais lento que o do cimento; resistência à água; boa permeabilidade ao vapor de água - evitando as suas principais desvantagens - módulo de elasticidade elevado, sais solúveis. 29

Rebocos de substituição Cimento - não recomendado Cal hidráulica - 1:3 não recomendado Cimento e cal aérea - 1:2:9 (cimento:cal:areia) a usar só quando não for possível usar soluções mais compatíveis Cal hidráulica e cal aérea - 1:1:6 (cal hidráulica:cal:areia) pode ser adequada se se usar cal hidráulica média ou fraca (NHL 3,5 ou NHL 2) isenta de sais Cal aérea - 1:3 solução compatível mas tem que ser bem executada para ser durável Cal aérea e pozolana - 1:1:4 (ou outra proporções, dependendo da reactividade da pozolana) solução compatível, em princípio, dependendo da pozolana Técnicas de aplicação Influência dos diferentes parâmetros de aplicação: Redução da quantidade de água: argamassa mais resistente, mais compacta, menos fissurável, mais impermeável Amassadura com betoneira é inadequada, deve ser complementada com amassadura manual ou com berbequim para garantir uma mistura perfeita Aperto da massa contra o suporte: maior compacidade e menor fissuração 30

Técnicas de aplicação Influência dos diferentes parâmetros de aplicação: Mais camadas com menor espessura cada uma: menores tensões de retracção, menor fissuração e maior capacidade de impermeabilização Exposição à radiação solar: quando é excessiva aumenta a fissuração, quando é reduzida atrasa a carbonatação e pode comprometer o comportamento a longo prazo; escolher época de aplicação ou recomendar protecção à evaporação rápida. Técnicas de aplicação 62 31

Colagem de azulejos antigos A recolagem de azulejos antigos deve ser feita, após limpeza e dessalinização dos azulejos, com argamassa de cal aérea. A argamassa de colagem deve ser rica (traço 1:2,5 - cal : areia). A areia deve ser siliciosa, bem graduada, com um teor de finos mais elevado que no caso dos rebocos. A aplicação deve ser feita numa única camada. Paredes com sais O salitre é um dos problemas mais difíceis de resolver em edifícios antigos. As soluções usadas durante muitos anos, baseadas na impermeabilização das paredes, provocaram em muitos casos danos irreversíveis. Outras soluções, como as injecções de resinas para provocar cortes de capilaridade, também se revelaram pouco eficazes em muitas situações. 32

Paredes com sais As soluções recomendadas actualmente baseiam-se em princípios diferentes e resumem-se praticamente a 2 tipos: revestimentos de transporte: é provocado o transporte dos sais dissolvidos para o reboco, onde cristalizam; para isso é preciso que o reboco tenha poros de diâmetro superior aos do suporte revestimentos de acumulação: é provocada a acumulação dos sais numa camada de reboco afastada da superfície; é necessário que existam duas camadas de reboco de diferente porosimetria, em que a camada de acumulação tem poros de diâmetro superior à camada mais exterior e também ao suporte. secagem secagem Transporte de sais Acumulação de sais reboco Transporte de sais Substituição de revestimentos Reboco de substituição com argamassa bastarda fraca década de 1990 33

Substituição de revestimentos Reboco de substituição com argamassa bastarda fraca década de 1990 Substituição de revestimentos Reboco de substituição com argamassa bastarda fraca década de 1990 1:2:9; 1:3:12 34

Substituição de revestimentos Solução de substituição com base em cal e pozolanas naturais ou artificiais - 2005 Revestimentos azulejares (séc. XIX) Argamassa de cal e areia 2006 35

Conservação revestimentos pigmentados de cal (séc. XX) LNEC - A fachada antes e depois 36

LNEC - A fachada antes e depois Sé de Évora argamassas de cal 37

Opções incorrectas Degradação rápida Após aplicação de membrana elástica (incompatibilidade funcional) - S. Paulo, Brasil Após extracção do revestimento de tecto - zona de Lisboa Opções incorrectas 38

Pinturas de substituição Materiais diferentes: envelhecimento diferencial (Budapeste, foto J. Aguiar) Pintura de cal pigmentada (Estocolmo) Conclusões Conservar em vez de substituir Solução adaptada à função e às condições concretas Resistência mecânica moderada e módulo de elasticidade baixo Alguma capacidade de impermeabilização mas grande facilidade de secagem Não conter teores significativos de sais solúveis Para minimizar tensões devidas a deformações diferenciais devem ter características físicas semelhantes às dos elementos préexistentes 78 39

Conclusões Os resultados experimentais mostram que as argamassas de cimento são manifestamente inadequadas; as argamassas de cal aérea, aditivadas ou não com pozolanas apresentam as melhores características mas devem ser optimizadas nomeadamente através da melhoria das areias e das condições de cura; as argamassas de composição intermédia podem ser aceitáveis em certos casos, ajustando as dosagens; as argamassas pré-doseadas podem apresentar problemas, por exemplo se contiverem hidrófugos e têm que ser estudadas caso a caso. 79 40