Seminário MATERIAIS EM AMBIENTE MARÍTIMO Cristalização de sais solúveis em materiais porosos Teresa Diaz Gonçalves Funchal Outubro de 2007
Observei ( ) que o sal saía do solo em tal quantidade que até danificava as pirâmides Heródoto (484-425 AC), História, Livro II
Anomalias >problemas estéticos
Anomalias Anomalias >problemas estéticos > e de salubridade
Anomalias Anomalias >problemas estéticos > e de salubridade >reparações recorrentes
Anomalias >problemas estéticos > e de salubridade >reparações recorrentes com custos elevados
Anomalias >problemas estéticos > e de salubridade >reparações recorrentes com custos elevados >perda de material histórico e artístico
Anomalias >problemas estéticos > e de salubridade >reparações recorrentes com custos elevados >perda de material histórico e artístico >risco de colapso em construções antigas
água +
água + sais solúveis
água + sais solúveis + material poroso
água + sais solúveis material + poroso + condições ambientes
água + sais solúveis material + poroso + condições ambientes eflorescências
água + sais solúveis material + poroso + condições ambientes subflorescências
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
Sinais Sinais >Danos materiais destacamento de camadas arenização de argamassas, etc.
Sinais >Danos materiais destacamento de camadas arenização de argamassas, etc. >Humidade
Sinais >Danos materiais destacamento de camadas arenização de argamassas, etc. >Humidade >Alterações estéticas eflorescências humidade
Sinais >Danos materiais destacamento de camadas arenização de argamassas, etc. >Humidade >Alterações estéticas eflorescências danos materiais humidade
Secagem de materiais porosos 1ª fase > Continuidade da fase líquida > Evaporação dá-se à superfície superfície húmida 2ª fase > Frente húmida recua superfície seca
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)
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
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
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
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
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
Influência dos sais solúveis na secagem HR = 100% HR < 100% Água Solução salina
Influência dos sais solúveis na secagem HR = 100% Água HR = 75,6% Solução saturada NaCl
Influência dos sais solúveis na secagem ÁGUA SOLUÇÃO NaCl
248 kg/m 3 0 kg/m 3 Influência dos sais solúveis na secagem ÁGUA SOLUÇÃO NaCl 100% 76% HR 0% HR 0%
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%
Influência dos sais solúveis na secagem SOLUÇÃO NaCl Secagem 76% HR 60% HR eq > HR ar
Influência dos sais solúveis na secagem SOLUÇÃO K 2 CO 3 Absorção higroscópica de humidade do ar 43% HR 60% HR eq < HR ar
Influência dos sais solúveis na secagem >Em paredes com humidade de ascensão capilar: ÁGUA SOLUÇÃO SALINA
Influência dos sais solúveis na secagem < HR eq das soluções salinas Sais solúveis Secagem mais lenta cristais bloqueiam poros?
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
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
Distribuição do sal Em processos evaporativos, o sal cristaliza na frente húmida
Distribuição do sal 1ª fase da secagem Evaporação dá-se à superfície Eflorescências
Distribuição do sal 2ª fase da secagem Frente húmida recua Subflorescências
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
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
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
Ensaio de cristalização Reboco Tijolo cerâmico HMC 95%HR (%) 300 200 100 0 0 10 20 30 40 50 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
Ensaio de cristalização Reboco Tijolo cerâmico HMC 95%HR (%) 300 200 100 0 0 10 20 30 40 50 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
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)
Tipo de reboco Tradicional + NaCl MEP + NaCl Parlumière + NaCl HMC 95%HR (%) 300 200 100 0 0 10 20 30 40 50 Distância Distance from à top superfície surface (mm) HMC 95%HR (%) 300 200 100 0 0 10 20 30 40 50 Distância à superfície (mm) HMC 95%HR (%) 300 200 100 0 0 10 20 30 40 Distância à superfície (mm)
Tipo de reboco Princípios de funcionamento em paredes com sais solúveis Transporte de sal Acumulação de sal Bloqueio do sal Selante
Tipo de reboco Princípios de funcionamento em paredes com sais solúveis Transporte de sal Acumulação de sal Bloqueio do sal Selante
Tipo de reboco Princípios de funcionamento em paredes com sais solúveis Transporte de sal Acumulação de sal Bloqueio do sal Selante
Tipo de sal MEP com pintura Cloreto de sódio Sulfato de sódio HMC 95%HR (%) 300 200 100 0 0 10 20 30 40 Distância à superfície (mm) HMC 95%HR (%) 60 40 20 0 0 10 20 30 40 Distância à superfície (mm)
Tipo de suporte (alvenaria) Tradicional + NaCl sobre tijolo sobre argamassa de cal HMC 95%HR (%) 300 200 100 0 0 10 20 30 40 50 Distância Distance from à top superfície surface (mm) HMC 95%HR (%) Distância à superfície (mm) 300 200 100 0 0 10 20 30 40 50
Pintura MEP + NaCl sem pintura com pintura (de silicone) HMC 95%HR (%) 300 200 100 0 0 10 20 30 40 50 Distância à superfície (mm) HMC 95%HR (%) 300 200 100 0 0 10 20 30 40 Distância à superfície (mm)
Hidrófugos de superfície com hidrófugo sem hidrófugo I Subflorescências causando o destacamento da camada hidrofugada
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
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
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
Capítulo 6 Igreja das Salvas (Sines)
MC 0-2 cm MC 2-5 cm MC 25-30 cm HMC 0-2 cm HMC 2-5 cm HMC 25-30 cm 4.0 m 3.0 m Altura (m) 4 3 2 1 0 0 5 10 15 20 25 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 (%) 20 15 10 5 0 0 5 10 15 20 25 30 Profundidade (cm)
DRX sobre a fração fina da amostra (3 mm de espessura ) DRX: 2.1 m Halite (NaCl) +/++ Calcite, CaCO 3 +++ Quartzo, SiO 2 ++ Feldspatos Mica vtg/+ vtg Após remoção do material retido no peneiro 106 µm
>Sal (cloreto de sódio) de origem marinha >Elevada quantidade de humidade de ascensão capilar >Impedir o acesso de humidade do solo
Capítulo 6 Moinho de maré de Alhos-Vedros (Moita)
2.7 m 3 Parede N wallnorte 0-2 MC 0-2 HMC 95% 2-5 MC 15-20 MC 2-5 HMC 95% 15-20 HMC 95% 2.0 m Heigth (m) Altura (m) 2 1 1.5 m 0 0 10 20 30 40 Teor Moisture de humidade content (%) (%) 1.0 m 0.5 m 0.15 m Teor Moist de humidade content (%) (%) 40 30 20 10 0 Furo Drill a 0.15 0,15 m from do pavimento pavement 0 5 10 15 20 Profundidade Depth (cm) (cm) MC HMC 95% HMC 80%
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
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
Moinho de maré de Alhos-Vedros (Moita) Novembro 2002
>Ascensão capilar reduzida >Condensação, higroscopicidade? >Eflorescências principalmente carbonatos de sódio Testar reboco com baixo teor de álcalis
Capítulo 6 Casa do Despacho da Igreja da Misericórdia (Pereira)
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 1.1 ++ + Altura (m) 1.5 + ++ 2.1 - - 2.6 - - XRD: 1.1 m Gaylussite, Na 2 Ca(CO 3 ) 2.5H 2 O - + + ++ Quartzo, SiO 2 - - vtg - Cristobalite, SiO 2?? + + Calcite, CaCO 3 + + ++ +/++ Rutilo, TiO 2 + + ++ ++
Capítulo 6 Claustro do Mosteiro de Sta. Clara-a-Nova (Coimbra)
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 3 +++ 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
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)
Obrigada teresag@lnec.pt