Identificação de Fontes de Umidade em Revestimentos Históricos, Notas de aula de Patologia

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIÁS

ESCOLA DE ENGENHARIA CIVIL E AMBIENTAL

CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL

PATOLOGIA DE REVESTIMENTOS

HISTÓRICOS DE ARGAMASSA

O caso da ação da água na Igreja de São

Francisco da Prainha, Rio de Janeiro

DIOGO MARTINS FERREIRA

GUIDO CAVALCANTI GARCIA

GOIÂNIA

JULHO / 2016

DIOGO MARTINS FERREIRA

GUIDO CAVALCANTI GARCIA

PATOLOGIA DE REVESTIMENTOS HISTÓRICOS DE ARGAMASSA

Monografia apresentada no Trabalho de Conclusão de Curso 2 do Curso de Graduação em Engenharia Civil da Universidade Federal de Goiás.

Aprovado em: ____/____/________.

Banca Examinadora:

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Prof ª. Dr ª. Helena Carasek – Universidade Federal de Goiás (Orientadora)

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Prof. Dr. Oswaldo Cascudo – Universidade Federal de Goiás

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Eng. MSc. Aline Crispim Canedo Girardi – IF-Goiano

Atesto que as revisões solicitadas foram feitas:

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Prof ª. Dr ª. Helena Carasek (Orientadora)

Em: ____/____/___

LISTA DE FIGURAS

Figura 2.1 – Classificação dos fenômenos patológicos de alvenarias e revestimentos de argamassa ....................................................................................................................................... 4 Figura 2.2 – Definição de termos a serem utilizados neste trabalho.......................................... 5

Figura 2.3 - Fenômeno da retração da argamassa pela saída da água (CARASEK; CASCUDO,

2014. ................................................................................................................................................ 7 Figura 2.4 – Retração por produtos à base de cimento (SILVA, 2007) ..................................... 8 Figura 2.5 – Fissuras mapeadas em piso de cimento queimado ............................................... 8 Figura 2.6 – Fadiga por expansão e retração higroscópica (THOMAZ, 1992).......................... 9 Figura 2.7 – Fissuras na interface entre a alvenaria e a estrutura, devido a movimentações térmicas (THOMAZ, 1992) ............................................................................................................ Figura 2.8 – Fissuras observadas quando a viga de apoio se deforma mais que a viga superior (THOMAZ, 1992) ............................................................................................................................ Figura 2.9 – Fissuras observadas quando a viga superior se deforma mais que a viga de apoio (THOMAZ, 1992) ............................................................................................................................

Figura 2.10 – Recalque devido a consolidações distintas do aterro carregado (THOMAZ, 1992) ......................................................................................................................................................... Figura 2.11 – Recalque por falta de homogeneidade do solo (THOMAZ, 1992) ..................... Figura 2.12 – Recalque diferenciado entre diferentes sistemas de fundação (THOMAZ, 1992) ......................................................................................................................................................... Figura 2.13 - Fissuras devido a aberturas de janelas (SILVA, 2007) ........................................ Figura 2.14 – Fissuras horizontais provocadas pela expansão da argamassa de assentamento (THOMAZ, 1992) ............................................................................................................................ Figura 2.15 – Eflorescência: cristalização dos sais solúveis na superfície da argamassa (FERREIRA, 2010)......................................................................................................................... Figura 2.16 – Eflorescência com descolamento da camada pintura. (a) eflorescência sob elemento estrutural; (b) detalhe da manifestação ....................................................................... Figura 2.17 – Vesícula em revestimento de argamassa com interior esbranquiçado, devido à hidratação tardia do óxido de cálcio. (a) região empolada da pintura; (b) após remover a camada de pintura, pode ser visto um ponto esbranquiçado, indicando a hidratação do óxido de cálcio .......................................................................................................................................... Figura 2.18 – Empolamento do revestimento de argamassa (GASPAR, 2007) ......................

Figura 2.19 – Descolamento em placa devido a presença de desmoldante na base – estrutura de concreto (CARASEK, 2010).....................................................................................................

Figura 5.2 – Vista detalhada da região superior do coro da igreja. (a) decomposição biológica das paredes e do forro; (b) alguns meses depois, houve o colapso pontual do forro (RETRÔ,

2012. ............................................................................................................................................... Figura 5.3 - Legenda para mapeamento de danos (Adaptado de: RETRÔ, 2012) .................

Figura 5.4 - Mapeamento de danos dos trechos A e B (Adaptado de: RETRÔ, 2012) ........... Figura 5.5 – Vista do fundo da igreja durante as obras de restauração, onde pode-se observar a cobertura provisória sobre todo o prédio. (RETRÔ, 2013)...................................................... Figura 5.6 – Fotos tiradas durante as visitas prévias em fevereiro de 2016. (a) vista interna da janela da direita da fachada principal: empolamento e eflorescência na lateral; (b) vista interna da janela da esquerda da fachada principal: escorrimento de água pela base do vão ........... Figura 5.7 – Detalhes da janela da esquerda da fachada principal durante as visitas prévias em fevereiro de 2016. (a) empolamento e eflorescência na parte superior da janela; (b) empolamento na parte inferior da janela...................................................................................... Figura 5.8 – Corte em parede do Palácio Universitário da UFRJ.............................................. Figura 5.9 – Planta baixa do térreo da igreja, com indicação dos trechos analisados e da direção norte (Adaptado de: RETRÔ, 2012) ............................................................................... Figura 5.10 – Legendas dos mapeamentos de danos ...............................................................

Figura 5.11 – Vesículas encontradas no revestimento interno da igreja. (a) duas vesículas, uma ainda fechada e a outra com a superfície retirada; (b) cobrimento retirado da vesícula 46 Figura 5.12 – Janela do lado direito da fachada principal. (a) manchas de escorrimento sobre a base do vão; (b) detalhe do escorrimento ................................................................................ Figura 5.13 – Trecho analisado na parede lateral: imagem original ......................................... Figura 5.14 – Trecho analisado na parede lateral. (a) imagem após aumento do contraste (+75%) e redução da luminosidade (-18%); (b) imagem após aumento da saturação (400%) ......................................................................................................................................................... Figura 5.15 – Mapeamento dos problemas obtido através da inspeção visual. (a) Trecho A; (b) Trecho B .................................................................................................................................... Figura 5.16 – Mapeamento do resultado do ensaio de percussão. (a) Trecho A; (b) Trecho B ......................................................................................................................................................... Figura 5.17 – Mapeamento da umidade. (a) Trecho A; (b) Trecho B .......................................

Figura 5.18 – Vista externa da fachada lateral direita. (a) foto original tirada com o termovisor; (b) termografia correspondente .................................................................................................... Figura 5.19 – Vista externa da fachada lateral direita. (a) foto original tirada com o termovisor; (b) termografia correspondente .................................................................................................... Figura 5.20 – Vista interna da fachada lateral direita. (a) foto original tirada com o termovisor; (b) termografia correspondente ....................................................................................................

Figura 5.21 – Vista interna da janela da esquerda da fachada principal. (a) foto original tirada com o termovisor; (b) termografia correspondente .....................................................................

Figura 5.22 – Mapeamento de danos completo do trecho A. Sobreposição dos resultados. Escala 1:50 .....................................................................................................................................

Figura 5.23 – Mapeamento de danos completo do trecho B. Sobreposição dos resultados. Escala 1:40 ..................................................................................................................................... Figura 5.24 – Empolamento e eflorescência no trecho A - destacados em vermelho............. Figura 5.25 – Vista externa da fachada principal. (a) foto original tirada com o termovisor; (b) termografia correspondente .......................................................................................................... Figura 5.26 – Detalhe da janela destacando os detalhes arquitetônicos sobre os quais foi detectado som cavo durante o ensaio de percussão ................................................................. Figura 5.27 – Detalhes da janela da fachada, vistos pelo lado externo. (a) indicação, em vermelho, da região em que foi encontrada a falha; (b) e (c) fresta entre a base do vão e a esquadria ........................................................................................................................................ Figura 5.28 – Detalhes da fresta indicada na Figura 5.27.......................................................... Figura 5.29 – Detalhe da janela da esquerda da fachada frontal ..............................................

• 1. INTRODUÇÃO
  • 1.1. DEFINIÇÃO DO PROBLEMA
  • 1.2. OBJETIVO GERAL
  • 1.3. OBJETIVOS ESPECÍFICOS
• ARGAMASSA 2. PRINCIPAIS MANIFESTAÇÕES PATOLÓGICAS DOS REVESTIMENTOS DE
  • 2.1. FISSURAS E TRINCAS
  • DESAGREGAÇÃO OU DESCOLAMENTO DA ARGAMASSA) 2.2. EFLORESCÊNCIAS E CRIPTOFLORESCÊNCIA (COM POSSÍVEL
  • 2.3. VESÍCULAS E EMPOLAMENTO
  • 2.4. DESPLACAMENTO........................................................................................................
  • 2.5. PULVERULÊNCIA (COM POSSÍVEL DESCOLAMENTO DA ARGAMASSA)
  • 2.6. MOFO OU BOLOR (COM POSSÍVEL DETERIORAÇÃO DA ARGAMASSA)
  • 2.7. OUTROS FENÔMENOS PATOLÓGICOS
• 3. UMIDADE EM PAREDES
  • 3.1. UMIDADE PROVENIENTE DA CONSTRUÇÃO
  • 3.2. UMIDADE DE PRECIPITAÇÃO
  • 3.3. UMIDADE DO TERRENO / ASCENSIONAL
  • 3.4. UMIDADE DE CONDENSAÇÃO
• 4. METODOLOGIA...........................................................................................................
  • 4.1. VISITAS PRÉVIAS..........................................................................................................
  • 4.2. DEFINIÇÃO DO OBJETO DE ESTUDO.......................................................................
  • 4.3. PESQUISAS IN-SITU
  • 4.4. ESTUDOS POSTERIORES
• 5. ESTUDO DE CASO – RESULTADOS E INTERPRETAÇÃO
  • 5.1. HISTÓRICO RECENTE
  • 5.2. OUTROS ASPECTOS RELEVANTES AO ESTUDO
  • 5.3. RESULTADOS DA PESQUISA IN-SITU
  • 5.4. INTERPRETAÇÃO DOS RESULTADOS
  • 5.5. APROFUNDAMENTO DA INSPEÇÃO
• 6. CONSIDERAÇÕES FINAIS..........................................................................................
  • 6.1. CONCLUSÕES
  • 6.2. LIMITAÇÕES ENFRENTADAS PELOS PESQUISADORES
  • 6.3. SUGESTÕES PARA FUTURAS PESQUISAS
  • 6.4. SUGESTÕES PARA EMPRESAS DE REABILITAÇÃO
• Referências

Patologia de Revestimentos Históricos de Argamassa 1

1. INTRODUÇÃO

Os monumentos em geral, uma vez expostos à utilização humana e às intempéries do ambiente, tendem a se degradar ao longo do tempo. Dada a sua representatividade cultural, social ou arquitetônica, ou ainda a sua importância funcional, torna-se desejável conservar ou recuperar determinados aspectos de um monumento degradado, sejam estes artísticos, históricos ou estruturais.

Toda ação que busque a conservação ou reabilitação de uma edificação deve ser executada com prudência, exigindo um diagnóstico preciso e eficaz. Isso inclui a devida identificação dos danos existentes para que, uma vez considerados os mecanismos de degradação do objeto, possam ser definidas as terapias adequadas para as correções desejadas e eliminação (ou minimização) do mecanismo.

Há situações em que os diagnósticos prévios às interferências de restauração não são devidamente realizados, o que pode resultar na escolha de terapias inadequadas para o tratamento do mecanismo. Um exemplo muito comum, não só em obras de restauro, seria a correção de manifestações patológicas ligadas à ocorrência de umidade, pois além do tratamento pontual da manifestação patológica, é necessário realizar a eliminação da fonte de umidade.

Assim, para que a definição das manifestações, dos mecanismos e dos tratamentos para o monumento seja adequada, é importante que o pesquisador (ou restaurador) possua o embasamento teórico necessário para tal. Neste sentido, aponta-se para a ciência que estuda os diversos fenômenos patológicos e seus tratamentos. Esta, no contexto aqui considerado, é chamada de patologia e terapia das construções.

Apesar da literatura sobre essa ciência ser bastante extensa, o volume de produções com as atenções voltadas a edificações históricas, no Brasil, é incipiente. Assim, este trabalho está voltado a essas edificações, tratando particularmente da patologia dos revestimentos históricos de argamassa. Será apresentada ainda uma forte ligação existente entre as manifestações patológicas de tais revestimentos e os altos teores de umidade, uma vez que a ação da água é a principal causadora de diversas manifestações.

Portanto, a presente pesquisa mostrará a importância da identificação correta das fontes de umidade para a realização de um processo de restauro coerente e eficaz. Assim, serão explorados os diversos métodos que poderiam auxiliar os pesquisadores na identificação de

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2. PRINCIPAIS MANIFESTAÇÕES PATOLÓGICAS DOS

REVESTIMENTOS DE ARGAMASSA

Um diagnóstico eficaz exige, por parte do pesquisador, conhecimento aprofundado sobre as manifestações e mecanismos ligados a cada fenômeno patológico existente no objeto estudado. Assim, de modo a garantir maior embasamento teórico aos elaboradores deste trabalho quando da realização do estudo de caso previsto estão levantados a seguir os principais fenômenos patológicos relacionados ao tema.

Vale ressaltar que os fenômenos aqui levantados são de estudos sobre revestimentos de argamassa em geral (tenham eles valor histórico ou não). Uma vez que a bibliografia existente sobre patologia de revestimentos de edificações históricas não é muito rica, optou-se pela realização de uma revisão generalizada, de modo que a distinção entre os fenômenos encontrados nas diferentes situações será reconhecida ao longo do estudo de caso.

A bibliografia consultada apresenta diversas possibilidades de classificação de fenômenos patológicos, sendo mais comumente feita de acordo com a natureza do processo (mecanismo) de deterioração da argamassa. Nesta vertente, Carasek (2010) sugere a distinção entre processos físico-mecânicos, químicos e biológicos. Para efeitos deste trabalho, optou-se por incluir ainda a coluna “outros” onde serão incluídos os processos que não se encaixam muito bem nas demais opções, mas possuem relevância no estudo de patrimônios históricos.

Na Figura 2.1 é apresentado um fluxograma, elaborado pelos autores do TCC com base na bibliografia, visando propor uma classificação dos fenômenos patológicos dos revestimentos de argamassa a partir dos mecanismos.

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Figura 2.1 – Classificação dos fenômenos patológicos de alvenarias e revestimentos de argamassa

Em um primeiro momento, porém, tem-se como foco viabilizar a simples identificação em campo das manifestações patológicas, relacionando-as aos fenômenos correspondentes. Deste modo a ordenação das partes de acordo com a manifestação mais marcante de cada fenômeno parece ser a opção mais adequada^1. O método utilizado para esta classificação exige a utilização do termo fenômeno patológico, cuja definição aqui adotada se faz essencial para a organização deste trabalho.

Os fenômenos patológicos são compostos de um mecanismo (ou conjunto de mecanismos) que resulta em uma manifestação patológica (ou conjunto de manifestações patológicas) levando um elemento com desempenho satisfatório a apresentar desempenho insatisfatório após um determinado período de tempo (ver Figura 2.2).

1 A distinção e explicação isolada de cada manifestação (e mecanismo correspondente) é meramente didática, visto que, na prática, os fenômenos tendem a se sobrepor (Carasek, 2010).

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FÍSICO-MECÂNICOS QUÍMICOS BIOLÓGICOS OUTROS Retração plástica Lixiviação de sais solúveis Pátina biológica Poluição / Sujidade Movimentação térmica Reação de álcalis presentes no cimento Colônia botânica Cura inadequada Movimentação higroscópica Reação de óxidos presentes nas cales Agente botânico Pixação Falência da estrutura: sobrecargas, falhas técnicas Reações dos ácidos^ Infestação de insetos^ Interferências inadequadas Abrasão, erosão e cavitação Reações das bases Movimentação estrutural e recalque Reação álcali-agregado

Formação da etringita tardia

Reação de sulfatos

PATOLOGIA DE ALVENARIAS E REVESTIMENTOS: MECANISMOS

Reações de materiais ferruginosos Reações da matéria orgânica

Hidratação tardia

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2.1.1. Fissuras e trincas mapeadas

O surgimento de trincas e fissuras mapeadas em argamassas de revestimento está geralmente ligado à retração do material (CINCOTTO, 1988), sendo aqui apresentados dois dos principais mecanismos causadores desta manifestação: retração de produtos à base de cimento e fadiga por expansão/retração higroscópica.

2.1.1.1. RETRAÇÃO DE PRODUTOS À BASE DE CIMENTO

A retração é um fenômeno complexo e intrínseco dos materiais à base de cimento. O endurecimento das argamassas é acompanhado por uma diminuição de volume, quer devido à água evaporável, quer devido às reações de hidratação. Mesmo após a secagem, e com vários meses de idade, são observadas variações dimensionais nas argamassas em função do grau higrotérmico do ambiente (CARASEK; CASCUDO, 2014).

Os principais fatores que influenciam a retração de produtos à base de cimento são: quantidade de cimento na mistura, composição química e finura do cimento, quantidade de água, condições de cura, natureza do agregado e granulometria dos agregados (THOMAZ, 1992).

É importante fazer-se a distinção entre a retração plástica, que ocorre na argamassa ainda no estado fresco e tem configuração típica de fissuração mapeada (aproximadamente poliédricas), e a retração por secagem, fenômeno no estado endurecido. A retração por secagem está relacionada à remoção da água da argamassa, tanto da água adsorvida da pasta de cimento (do C-S-H, produto de hidratação do cimento), como da água mantida por tensão hidrostática em pequenos poros capilares (CARASEK; CASCUDO, 2014).

A Figura 2.3 ilustra o fenômeno da retração quando da saída de água dos poros capilares da argamassa. Assim, a umidade diferencial entre a argamassa e o ambiente é a força motriz para a deformação por retração por secagem. Uma parte da retração por secagem é irreversível, isto é, após a primeira secagem, a argamassa não retorna à dimensão original após a molhagem subsequente (CARASEK, 2014).

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Figura 2.3 - Fenômeno da retração da argamassa pela saída da água (CARASEK; CASCUDO, 2014)

A deformação por retração por secagem leva a tensões na argamassa as quais podem induzir a sua fissuração. Particularmente nos revestimentos de argamassa onde a argamassa está aderida à base (alvenaria), as deformações de retração são combatidas pela aderência à base, sendo então restringidas (CARASEK, 2014).

Retração química refere-se à reação química entre cimento e água, a qual ocorre com redução de volume. Já a retração de secagem refere-se à água excedente na argamassa que evapora após certo tempo gerando uma compressão isotrópica da massa, e por consequência redução do volume (THOMAZ, 1992).

A retração por carbonatação ocorre quando o hidróxido de cálcio, liberado nas reações de hidratação do cimento ou mesmo acrescentado na forma de cal hidratada às argamassas mistas, reage com o gás carbônico, formando o carbonato de cálcio. Esta reação também é acompanhada por redução de volume (THOMAZ, 1992).

As Figuras 2.4 e 2.5 apresentam situações onde as fissuras são causadas por este tipo de retração.

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A variação volumétrica do material, especificamente sua expansão e retração, pode resultar em fadiga do material, à qual se atribui o surgimento de fissuras dos materiais de revestimento (THOMAZ, 1992). A manifestação apresentada na Figura 2.6, apesar de se desenvolver em uma determinada direção, não deve ser confundida com as fissuras com tendências retilíneas. Trata-se de uma fissura mapeada localizada em região afetada por escorrimento de água direcionada por um detalhe arquitetônico.

Figura 2.6 – Fadiga por expansão e retração higroscópica (THOMAZ, 1992)

2.1.2. Fissuras e trincas com tendências retilíneas e localizadas

Entende-se por “fissura com tendência retilínea e localizada” a manifestação não- generalizada (localizada) que parece se prolongar em uma direção determinável (retilínea).

2.1.2.1. MOVIMENTAÇÕES TÉRMICAS

O aparecimento de fissuras em revestimentos devido a movimentações térmicas relaciona-se às propriedades físicas do material e à intensidade da variação de temperatura, podendo surgir quando o sistema de revestimento apresenta movimentações diferenciadas. Criam-se então, através dos vínculos entre diferentes elementos, restrições aos movimentos de determinados materiais, criando tensões que podem causar trincas e fissuras (THOMAZ, 1992).

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Movimentações diferenciadas podem surgir devido a três fatores, sendo o primeiro deles referente à junção de materiais com coeficientes de dilatação térmica distintos. Um exemplo notado em estruturas de concreto armado seria o destacamento entre a alvenaria e o reticulado estrutural (ver Figura 2.7), devido ao coeficiente de dilatação térmica linear do concreto ser aproximadamente duas vezes o da alvenaria (SILVA, 2007).

O segundo refere-se à exposição de elementos a diferentes solicitações térmicas naturais, como a disparidade entre a exposição ao sol de uma cobertura e a exposição ao sol das paredes de um edifício (THOMAZ, 1992).

Figura 2.7 – Fissuras na interface entre a alvenaria e a estrutura, devido a movimentações térmicas (THOMAZ,

O terceiro fator pelo qual movimentações diferenciadas podem surgir é em função do gradiente de temperaturas ao longo de um mesmo componente (THOMAZ, 1992).

2.1.2.2. DEFORMAÇÕES DE ESTRUTURAS

Silva (2007) observa que fissuras e trincas também podem ocorrer devido a flechas excessivas em vigas e lajes. Alguns exemplos apontados pelo autor foram selecionados e estão apresentados a seguir.

Na Figura 2.8, pode-se observar o surgimento de fissuras de cisalhamento nos cantos superiores e extremidades inferiores que podem ocorrer quando a viga de apoio se deforma mais que a viga superior. (SILVA, 2007).