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1 1 - Introdução Desde sempre que a pedra é utilizada pelo homem para a construção de edifícios, pontes, estradas, aquedutos, túmulos, entre outras edificações. A escolha e utilização deste material construtivo era essencialmente feita com base nos recursos geológicos que existiam nas proximidades da estrutura que se pretendia criar. As vias e os meios de transporte disponíveis não facilitavam a comercialização deste material para locais muito distantes das zonas de extracção, e assim, em várias localidades as construções serão representativas do tipo de afloramentos que ocorriam em determinada região. “Desde muito tempo que são conhecidos os marmores «brechas d´Arrabida», mas a sua dificuldade de exploração em consequencia dos maus caminhos que conduzem á serra, tem limitado muito o seu emprego.” Sousa, F.L.P. [1] Pela proximidade deste recurso à cidade de Setúbal, a “Brecha da Arrábida” vai ser utilizada com grande intensidade na construção dos seus edifícios, monumentos e outras estruturas arquitectónicas (como se pode verificar pelo levantamento fotográfico efectuado neste trabalho). Destaca-se, a título exemplificativo: o Convento de Jesus (fig.1), a Igreja de St. a Maria da Graça, a Porta do Sol 1 (fig.2) e o Forte de São Filipe, em Setúbal; o túnel do Quebedo e os muros do caminho-de-ferro entre a estação de Setúbal e a do Quebedo; Ruínas Romanas, em Troía; o Moinho de Maré, na Mourisca (fig.3); elementos arquitectónicos do Palácio da Quinta da Bacalhoa, em Vila Fresca de Azeitão, entre outros. Fig.1 - Convento de Jesus, Setúbal. Fig.2 - Porta do Sol, Setúbal. Fig.3 - Moinho de Maré, Mourisca. Para além da função estrutural, foi também utilizada dentro e fora do país, como elemento decorativo [1,2]. Destaca-se a decoração de mobiliário e a decoração de fachadas de edifícios. Com esta pedra, objectos com funções específicas adquirem um forte valor ornamental. Evidenciam-se as pias baptismais (fig.4), as pias de água benta (fig.5), objectos funerários (fig.6) e pelourinhos. Fig.4 - Pia Baptismal. Igreja de São Lourenço, Azeitão. Fig.5 - Pia de Água Benta. Ermida das Necessidades, estrada de Azeitão. Fig.6 - Arca ossário. Igreja de Santiago, Palmela. 1 Única porta existente da muralha medieval [3].

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1 - Introdução

Desde sempre que a pedra é utilizada pelo homem para a construção de edifícios, pontes, estradas,

aquedutos, túmulos, entre outras edificações. A escolha e utilização deste material construtivo era

essencialmente feita com base nos recursos geológicos que existiam nas proximidades da estrutura

que se pretendia criar. As vias e os meios de transporte disponíveis não facilitavam a comercialização

deste material para locais muito distantes das zonas de extracção, e assim, em várias localidades as

construções serão representativas do tipo de afloramentos que ocorriam em determinada região.

“Desde muito tempo que são conhecidos os marmores «brechas d´Arrabida», mas a sua

dificuldade de exploração em consequencia dos maus caminhos que conduzem á serra, tem limitado

muito o seu emprego.” Sousa, F.L.P. [1]

Pela proximidade deste recurso à cidade de Setúbal, a “Brecha da Arrábida” vai ser utilizada com

grande intensidade na construção dos seus edifícios, monumentos e outras estruturas arquitectónicas

(como se pode verificar pelo levantamento fotográfico efectuado neste trabalho). Destaca-se, a título

exemplificativo: o Convento de Jesus (fig.1), a Igreja de St.a Maria da Graça, a Porta do Sol1 (fig.2) e o

Forte de São Filipe, em Setúbal; o túnel do Quebedo e os muros do caminho-de-ferro entre a estação

de Setúbal e a do Quebedo; Ruínas Romanas, em Troía; o Moinho de Maré, na Mourisca (fig.3);

elementos arquitectónicos do Palácio da Quinta da Bacalhoa, em Vila Fresca de Azeitão, entre outros.

Fig.1 - Convento de Jesus,

Setúbal.

Fig.2 - Porta do Sol, Setúbal.

Fig.3 - Moinho de Maré, Mourisca.

Para além da função estrutural, foi também utilizada dentro e fora do país, como elemento decorativo

[1,2]. Destaca-se a decoração de mobiliário e a decoração de fachadas de edifícios. Com esta pedra,

objectos com funções específicas adquirem um forte valor ornamental. Evidenciam-se as pias

baptismais (fig.4), as pias de água benta (fig.5), objectos funerários (fig.6) e pelourinhos.

Fig.4 - Pia Baptismal. Igreja de

São Lourenço, Azeitão.

Fig.5 - Pia de Água Benta. Ermida das

Necessidades, estrada de Azeitão.

Fig.6 - Arca ossário. Igreja de

Santiago, Palmela.

1 Única porta existente da muralha medieval [3].

2

Da observação atenta de alguns monumentos e elementos arquitectónicos, verifica-se que as

patologias geralmente ocorrentes na “Brecha da Arrábida” são a perda de material sob a forma de

pulverização e desagregação granular (fig.7) e os destacamentos sob a forma de placas e plaquetas

(figs. 7 e 8). O decaimento deste material, que ocorre predominantemente na matriz e no cimento,

promove a perda da função aglomerante dos clastos, originando o destacamento dos mesmos. Já

Sousa [1] referia como principal fenómeno de alteração desta rocha a degradação da matriz calcária-

-argilosa, que ocorria apenas em determinados tipos de brecha e após vários anos de exposição à

meteorização.

Para além do decaimento da pedra, a deterioração das argamassas antigas utilizadas nos edifícios de

alvenaria em “Brecha da Arrábida” é também muito frequente (fig.9), facilitando a entrada de água na

estrutura e a eventual ocorrência de fenómenos de alteração indesejáveis.

Fig.7 - Desagregação granular e

placa. Igreja de St.a Maria da Graça, Setúbal.

Fig.8 - Placa. Forte de São Filipe,

Setúbal.

Fig.9 - Junta não funcional. Igreja de St.a Maria da Graça, Setúbal.

As informações acerca do tipo de argamassas utilizadas nas construções de alvenaria em “Brecha da

Arrábida” são escassas. Através do sistema de informação da DGEMN [3], encontraram-se algumas

referências a edifícios e outras estruturas arquitectónicas, em que, para além de outros materiais e

sistemas construtivos, foi utilizada alvenaria de pedra “Brecha da Arrábida” e cal (Forte do Portinho da

Arrábida, Ruínas da Fábrica de Peixe do Creiro, Ruínas Romanas de Tróia e Convento de Capuchos

de Alferrara, pertencentes ao Distrito de Setúbal). A caracterização das argamassas romanas da

estação arqueológica de Tróia [5], com ligantes à base de cal aérea e agregados de diferente

natureza e proporções (areia siliciosa, rochas partidas de natureza calcária e dolomítica e também

fragmentos de material cerâmico) e a análise da construção do Convento de Nossa Senhora do

Carmo, em Setúbal, efectuada por Neto [4], foram importantes fontes. No último caso, não só é

referenciada a utilização da “Brecha da Arrábida” e de argamassas à base de cal e areia, como é

mencionada a possível proveniência das matérias-primas daquela região: a cal era extraída do

calcário existente na Serra da Arrábida (confirmação dada pela existência de antigas pedreiras que

eram exploradas para cantaria, alvenaria e fabrico de cal [1]); a areia estava disponível nas próprias

praias de Setúbal e Tróia [4].

A degradação do património construído com esta pedra natural e das argamassas antigas utilizadas

nas construções de alvenaria, conduzem à actual necessidade de se encontrarem materiais

compatíveis, nomeadamente argamassas, que possam ser utilizados no preenchimento de lacunas,

descontinuidades e no refechamento de juntas. A inexistência de trabalhos versando esta matéria e a

pouca informação disponível sobre a “Brecha da Arrábida” justificaram a realização deste estudo.

3

Enquadramento geográfico e geológico da "Brecha da Arrábida"

A “Brecha da Arrábida” em termos faciológicos e estéticos é única em Portugal. É um conglomerado

carbonatado polimítico, constituído por uma matriz argilosa vermelha que resulta de um fenómeno

geológico de extrema relevância, do ponto de vista científico, representativo da evolução das bacias

marginais da fachada ocidental da Ibéria [6]. Provém de uma formação do Jurássico Superior,

localizada na Serra da Arrábida, onde existem várias zonas de afloramentos [7]. Esta pedra foi

explorada até à década de 70 do Séc. XX, altura em que foram criadas a Reserva da Serra da

Arrábida2 e posteriormente o Parque Natural da Arrábida3. Com o encerramento das pedreiras, as

construções e estruturas realizadas neste material pétreo ficaram valorizadas.

De acordo com Sousa [1], existem na Serra da Arrábida vestígios de antigas pedreiras de onde

poderiam ter sido extraídas estas rochas: junto ao Casal do Desembargador; no Calhariz; no Monte e

Casal do Risco; no Monte de Jaspe e no Vale de El Carmen (Anexo 1). Segundo a Carta Geológica

da região de Setúbal [7], antes da criação do Parque Natural da Arrábida, a “Brecha da Arrábida” era

explorada nas zonas onde existiam afloramentos; destacando-se o Calhariz, as Terras do Risco e o

Corte do Fojo. A identificação e descrição dos locais de afloramento de conglomerados encontram-se

na tabela em anexo (Anexo 2).

A “Brecha da Arrábida” é o nome usualmente utilizado para designar a aplicação da pedra, com

aparência semelhante à das figuras 10 e 11, como material ornamental e de construção. Pela análise

macroscópica das pedras utilizadas no património cultural móvel e edificado na região de Setúbal,

observa-se que correspondem, na maioria dos casos, a conglomerados do tipo pudim4 e não a

brechas. De acordo com a classificação textural, os conglomerados são classificados em pudins,

quando predominam os detritos arredondados ou em brechas, quando predominam os detritos

angulosos (fig.12) [8-10]. Dependendo dos autores [11-13], o termo pudim não é utilizado por não ser

correcta esta designação na terminologia geológica portuguesa, nestes casos é utilizado o termo

conglomerado.

Fig.10 - Aplicação da “Brecha da

Arrábida”, Setúbal.

Fig.11 - Aplicação da “Brecha da

Arrábida”, Setúbal.

Fig.12 - Conglomerado: a)

brecha; b) pudim.

O conglomerado é uma rocha sedimentar detrítica (também designada terrígena ou clástica), que

resulta da consolidação de elementos detríticos provenientes de outras rochas [8,10-12]. O termo

conglomerado advém deste ser constituído por detritos com diâmetros variáveis, mas

maioritariamente superiores a 2 mm. A classificação dos conglomerados baseia-se na composição

mineralógica dos ruditos (detritos superiores a 2 mm) também designados como balastros ou

psefitos, na da matriz (detritos compreendidos entre os 2 e 0,00025 mm) que tem por objectivo 2 Decreto-Lei nº 55/71 de 16-08-1971. 3 Decreto-Lei nº 622/76 de 28-07-1976. 4 Termo que poderá ter sido adaptado da palavra “puddinggstones”, que os autores ingleses utilizavam para designar os conglomerados de fragmentos grandes, bem arredondados, que contrastavam com o material fino onde estavam incluídos [9].

4

preencher os espaços entre os ruditos e na do cimento, que aglutina todo o conjunto de detritos

[8,11,13-15]. O cimento é constituído por minerais formados na bacia de sedimentação (logo após a

deposição ou durante a diagénese) e podem ser silicatos (principalmente quartzo, opala, feldspatos,

zeólitos e calcedônia), carbonatos (principalmente calcite, aragonite, dolomite e sederite), óxidos de

ferro (hematite, limonite e goetite) e sulfatos (anidrite, gesso, barite e celestite) [11,14].

Argamassas de cal utilizadas na reparação de edifícios de alvenaria

Foi possível apurar que vários edifícios, monumentos e outras estruturas arquitectónicas contendo

“Brecha da Arrábida”, foram alvo de intervenções de conservação e restauro ao longo da sua história.

Da pesquisa efectuada neste trabalho, não foram encontrados estudos acerca do tipo de materiais

utilizados nessas intervenções, nem referências ao seu desempenho.

Com o objectivo de preservar a autenticidade do património edificado, os materiais a utilizar em

intervenções de conservação devem respeitar o aspecto formal e os materiais originalmente utilizados

[16,17]. Tendo em conta que a época de construção da maioria dos edifícios, monumentos e

estruturas arquitectónicas em “Brecha da Arrábida” é anterior ao Século XVII, e que nesta época o

ligante predominante era à base de cal aérea [3,5,16-20], considera-se adequada a escolha de

argamassas de cal aérea para a realização deste estudo.

Segundo alguns autores [21,22], as intervenções de reparação superficial com argamassas devem ter

como função o preenchimento de lacunas, fracturas e fissuras, de modo a proporcionar uma cobertura

de protecção do material pétreo. Devem atrair para si mesmas a humidade e sais solúveis (a

deterioração deve ocorrer em primeiro lugar neste material e não na pedra). As argamassas de

reparação podem desempenhar várias funções utilizando os mesmos agregados e o mesmo ligante,

variando apenas o traço e a granulometria dos agregados (Anexo 3). A escolha dos ligantes e

agregados, bem como o traço, vão influenciar o comportamento e aparência das argamassas,

nomeadamente a cor, a textura, a porosidade e a resistência mecânica [21].

Devido aos resultados insatisfatórios da utilização de argamassas à base de cimento e materiais

poliméricos, assiste-se na actualidade ao retomar dos materiais e técnicas tradicionais,

nomeadamente à utilização de argamassas à base de cal aérea [18-20,22-25]. O endurecimento das

argamassas de cal aérea ocorre apenas por carbonatação, que resulta da reacção do hidróxido de

cálcio, ou portlandite (Ca(OH)2) com o dióxido de carbono atmosférico (CO2) formando carbonato de

cálcio, ou calcite (CaCO3) composto menos solúvel e com maior resistência. O processo de

carbonatação pode ser dividido por 4 fases: a) difusão do CO2 gasoso através dos poros da

argamassa; b) dissolução do CO2 gasoso na água existente no interior dos poros; c) dissolução do

Ca(OH)2 na água existente no interior dos poros e por último a reacção química entre os compostos

dissolvidos com a precipitação do CaCO3 [18,19].

Vários autores aconselham a utilização do ligante cal aérea em pasta (com alto teor em cálcio e com

o maior tempo de extinção), porque permite obter uma argamassa mais plástica e com maior

trabalhabilidade recorrendo a menores quantidades de água [16,18-21]. A selecção dos agregados e

a sua proporção deve ser efectuada de acordo com a cor e função da argamassa. Os traços

volumétricos do ligante:agregado mais adequados para argamassas de cal aérea são 1:2 e 1:3

[18,19,22]. Do agregado podem fazer parte partículas provenientes da pedra que está a ser

intervencionada (partidas com martelos ou máquinas próprias que devem posteriormente ser

5

peneiradas e classificadas de acordo com a granulometria correspondente), areias, assim como

também podem ser introduzidos aditivos [16,21,22]. A granulometria do agregado é escolhida em

função da porosidade e homogeneidade da pedra. A reparação de materiais compactos requer a

utilização de agregados mais finos e com um intervalo granulométrico pequeno; para os materiais

mais porosos são necessários agregados mais heterogéneos, com dimensões médias maiores, que

traduzem uma curva granulométrica com maior intervalo [21].

Para este trabalho optou-se pela utilização de uma areia amarela siliciosa (monogranular) de areeiro.

Devido à heterogeneidade e coloração avermelhada da “Brecha da Arrábida”, foram também

utilizados barro cozido triturado “cocciopesto” e partículas de tijolo vermelho, com o objectivo de criar

uma argamassa com aparência e textura próxima à da pedra. A utilização dos materiais cerâmicos

deveu-se a razões estéticas, porém, a aplicação de materiais cerâmicos na cal é reconhecida por

melhorar as propriedades mecânicas das argamassas de cal aérea [17,26-28]. A matéria-prima de

que são constituídos os materiais cerâmicos de barro vermelho (argilas, grãos de quartzo, feldspatos

e outras impurezas) se for cozida a temperaturas inferiores a 900 ºC pode apresentar propriedades

pozolânicas. As pozolanas são materiais à base de sílica e alumina amorfa, que se combinam na

presença de água com o hidróxido de cálcio (Ca(OH)2) para formar silicatos e aluminatos de cálcio

hidratados. Deve-se ter em conta que para ocorrer este tipo de reacção certos requisitos devem estar

reunidos: a natureza da matéria-prima deve ser constituída por sílica e alumina (que serão mais

reactivas quanto mais afastada estiver a estrutura do estado cristalino); a temperatura de cozimento

deve ser inferior a 900 ºC; e o material deve ser utilizado em granulometrias muito finas (<0,01 mm)

[19,28,30]. Várias publicações fazem referência à utilização deste tipo de materiais em construções

antigas [17,19,27-30] e em acções de conservação actuais [17-19,24,31].

Compatibilidade na reabilitação de edifícios de alvenaria

A utilização de argamassas de reparação em trabalhos de conservação é por vezes desadequada e

desastrosa (figs.13-15). Para evitar estas situações, qualquer intervenção deve seguir os princípios

vigentes nas cartas e recomendações internacionais e considerar a utilização de materiais

compatíveis, no sentido de respeitar e preservar o valor histórico, estético e as propriedades físicas,

químicas e mecânicas dos materiais originais.

Figs.13-15 - Intervenções realizadas em diferentes edifícios de alvenaria em “Brecha da Arrábida”.

“an intervention or a treatment shall not cause damage (technical or aesthetical) to the

historic material. The intervention or the new material must be as durable as possible.”

Rodrigues, J.D. [32]

6

Conceitos como intervenção mínima e retratabilidade devem também ser tidos em conta. Numa

intervenção de conservação vários são os factores que determinam o modo de actuação e o resultado

final da obra. Rodrigues [32] destaca as características físicas dos materiais a utilizar; o contexto

operacional da obra; o contexto socio-cultural e por último as condicionantes ambientais. Tratando-se

de um trabalho de investigação que recai principalmente sobre a componente laboratorial, apenas os

conteúdos físicos das argamassas serão analisados neste estudo de compatibilidade com a “Brecha

da Arrábida”. Resumido a apenas um grupo de variantes, importa dentro deste, saber quais são os

aspectos intrínsecos que podem influenciar o comportamento das argamassas. O desempenho das

argamassas é principalmente influenciado pelas características da própria microestrutura e vários são

os factores que estão implicados na sua variação [31,33]. Destacam-se principalmente: as

características dos componentes utilizados; a proporção com que os componentes são misturados; as

técnicas de preparação; o processo de cura; os procedimentos de aplicação e o suporte sobre o qual

são aplicadas as argamassas. Dos aspectos mencionados apenas vão ser estudados os dois

primeiros, por serem aqueles que mais facilmente conseguem ser estudados tendo em conta o tempo

disponibilizado para a realização deste estudo.

A compatibilidade das argamassas de reparação requer o cumprimento de vários requisitos,

relativamente ao substrato de alvenaria e às exigências requeridas para a função que irá

desempenhar. Segundo Veiga [16] e Henriques [34], destacam-se principalmente: resistência

mecânica suficiente, sempre inferior ao substrato; módulo de elasticidade suficiente, com capacidade

de se deformar quando sujeito a tensões; resistência suficiente à penetração de água, devendo evitar

a entrada de água proveniente do exterior mas permitir o acesso à que vem das fundações por

capilaridade; elevada permeabilidade ao vapor de água; facilidade de secagem; estrutura porosa com

predominância de pequenos poros; aspecto semelhante na cor, textura e brilho.

2 - Materiais e métodos

2.1 - A "Brecha da Arrábida"

As amostras utilizadas neste trabalho são provenientes de blocos abandonados que foram removidos

durante uma escavação arqueológica que decorria no Convento de Jesus, em Setúbal. Dependente

do tamanho e da quantidade de blocos coligidos, foram preparadas vinte amostras cúbicas (com

dimensões 5×5×5 cm3), onde se realizaram todos os ensaios à excepção do ensaio de resistência à

compressão uniaxial (realizado em apenas dez provetes) e do ensaio de permeabilidade ao vapor de

água (efectuado em dez prismas com dimensões 5×5×1 cm3). Dez lâminas delgadas foram também

preparadas para a análise petrográfica (quatro com dimensões 40×25 mm2 e seis com 50×40 mm2).

2.2 - Argamassas de reparação

As argamassas foram preparadas utilizando dois ligantes e duas misturas de agregado. Foram

estudados dois traços de ligante:agregado para cada mistura (1:2 e 1:3 em volume), perfazendo um

total de oito composições de argamassas. Os ligantes escolhidos foram dois tipos de cal aérea

hidratada (em pó e em pasta, extinta durante três anos). Os principais constituintes mineralógicos

destes produtos encontram-se em anexo (Anexo 4). Do agregado fazem parte areia amarela siliciosa

(monogranular) de areeiro, barro cozido triturado “cocciopesto” e partículas de tijolo vermelho. A

7

descrição mais detalhada dos agregados encontra-se no Anexo 5. Todas as matérias-primas

utilizadas são de origem industrial.

A primeira mistura de agregado é constituída por areia, “cocciopesto” e partículas de tijolo vermelho

(nas proporções 1:1:2 em massa). Na segunda mistura as partículas de tijolo foram substituídas por

areia (2:1). Com base nos valores ponderais, determinaram-se os traços volumétricos de ambas as

misturas 1:1:1,4 e 1,9:1, respectivamente. Para cada composição foram produzidos seis provetes

prismáticos (com dimensões 4×4×16 cm3) e três cilíndricos (com dimensões π×9,52/4×1 cm3). Os

códigos utilizados para designar as argamassas foram: A - primeira mistura de agregado: B - segunda

mistura de agregado (sem as partículas de tijolo); L - cal aérea hidratada em pó; P - cal aérea

hidratada em pasta; 2 - traço ligante:agregado 1:2 e 3 - traço ligante:agregado 1:3.

2.3 - Métodos de caracterização e análise

Utilizaram-se várias técnicas de exame e análise com o objectivo de caracterizar os materiais em

estudo, assim como foram realizados vários ensaios físicos e mecânicos no sentido de identificar as

propriedades da “Brecha da Arrábida” e avaliar o comportamento das diferentes argamassas

elaboradas experimentalmente.

2.3.1 - Análise e caracterização da “Brecha da Arrábida”

O estudo da “Brecha da Arrábida” iniciou-se pela análise petrográfica (EN 12407); passando para a

análise química (com uma solução de ácido clorídrico a 37 %), para determinar a fracção de rocha

não carbonatada; análise mineralógica por difracção de raios X (DRX), para complementar a análise

petrográfica na identificação dos principais constituintes mineralógicos e por último pela análise

colorimétrica (parâmetros CIELab).

As principais propriedades físicas e mecânicas foram determinadas pelos ensaios de porosidade total

e aberta, massa volúmica real e aparente (EN1936; RILEM I.1 e RILEM I.2), absorção de água por

capilaridade (EN1925; RILEM II.6 e RILEM 25), absorção de água à pressão atmosférica (NFB-10-

504 e RILEM II.1), índice de secagem (Fe07 [35]), permeabilidade ao vapor de água (Fe05 [35]) e

resistência à compressão uniaxial (EN 1926). Os ensaios foram realizados tendo em consideração a

estratificação horizontal dos sedimentos. Uma descrição mais detalhada dos materiais utilizados e dos

procedimentos adoptados em cada técnica de análise e em cada ensaio encontra-se no Anexo 6.

2.3.2 - Análise e caracterização das argamassas de reparação

Os ensaios das argamassas de reparação, utilizadas na conservação de edifícios antigos, foram

efectuados segundo as adaptações dos procedimentos internacionais, realizadas por Henriques [35].

O estudo começou por uma análise preliminar aos materiais escolhidos para o fabrico das

argamassas. Efectuou-se uma análise granulométrica ao agregado, determinou-se a baridade do

agregado e da cal em pasta (Fe15 [35]), o volume de vazios e massa volúmica das duas misturas

(Fe30 [35]) e por último determinou-se o teor de água existente no ligante de cal em pasta. Os

resultados representam a média de três ensaios.

Na elaboração dos provetes seguiram-se os procedimentos de preparação e condições de cura

preconizados em (Fe19 [35]) e foi determinada a consistência das argamassas (Fe25 [35]).

8

Para o estudo das argamassas endurecidas efectuou-se: a sua observação à lupa binocular, para

caracterizar a microestrutura; análises de porosimetria de mercúrio, para determinar a distribuição do

volume dos poros abertos (de acordo com a sua dimensão); análises mineralógicas por difracção de

raios X (DRX), para avaliar a formação de compostos hidráulicos pela utilização do “cocciopesto”;

análises químicas (com uma solução de fenolftaleína a 0,5 %), para avaliar a fracção carbonatada

(Fe28 [35]) e por último análises colorimétricas.

As propriedades físicas e mecânicas foram avaliadas pelos ensaios de porosidade aberta e massa

volúmica (Fe01 e Fe02 [35]), absorção de água por capilaridade (Fe06 [35]), determinação do

coeficiente de saturação (RILEM II.1), índice de secagem (Fe07 [35]), permeabilidade ao vapor de

água (Fe05 [35]), módulo de elasticidade dinâmico (Fe08 [35]), resistência mecânica à tracção por

flexão e resistência à compressão uniaxial (Fe27 [35]). Os resultados destes ensaios representam a

média de três amostras para cada argamassa, exceptuando nos ensaios de determinação do módulo

de elasticidade dinâmico e da resistência mecânica de tracção por flexão, onde foram utilizadas seis

amostras. Uma descrição mais detalhada dos materiais utilizados e dos procedimentos efectuados em

cada técnica de análise e em cada ensaio encontra-se no Anexo 7. As datas em que foram

efectuadas as análises e os ensaios encontram-se na tabela do Anexo 8.

3 - Resultados e Discussão

3.1 - Análise e caracterização da "Brecha da Arrábida"

3.1.1 - Análise petrográfica: as amostras estudadas (Anexo 9) correspondem a um conglomerado

oligomítico pela predominância de detritos rolados a sub-rolados de natureza carbonatada, com 60-80

% de ruditos relativamente a uma matriz essencialmente arenosa. A distribuição dos detritos é fraca a

muito fraca (polimodal) e são suportados pela matriz (paraconglomerado). A cor rosada/avermelhada

desta rocha é dada principalmente pela presença de detritos vermelhos, cinzentos, creme e também

amarelos, cinzentos e vermelho escuro. Foi identificada uma deposição preferencial dos detritos (foi

denominada de estratificação horizontal).

Pela observação das lâminas ao microscópio óptico (Anexo 10), verificou-se que os ruditos são

constituídos principalmente por carbonatos, sob a forma de micrite, esparite, bioclastos (biomicrite e

bioesparite), pelóides (pelmicrite) e por minerais argilosos (fig.16). Refira-se que em alguns ruditos,

observou-se a recristalização parcial da micrite por mosaicos de esparite e impregnações de óxidos

de ferro (fig.16 b)). A matriz é constituída pelos mesmos componentes dos ruditos com prevalência

pela micrite e esparite (fig.16 b)). Detritos de quartzo e quartzito também foram observados. A

natureza do cimento é essencialmente carbonatada (micrite e esparite) (figs.16 a) e b)), com elevado

teor em óxidos de ferro, reconhecidos pela cor castanha que aparece, na maioria das vezes a rodear

os detritos (fig.16 d)).

A porosidade da rocha é essencialmente de interface, ou seja, em redor dos detritos. Os tipos de

poros observados são denominados de poros básicos, que resultam da cristalização, acumulação e

consolidação dos detritos (figs.16 a) e b)) e poros de dissolução, que resultam de alterações químicas

selectivas (fig.16 d)) [36].

9

a) feixe de luz cruzado,

lâmina 1.

Ruditos micríticos rodeados por cimento esparítico.

b) feixe de luz paralelo, lâmina 2.

Matriz com detritos micríticos e com precipitações de esparite. Rudito com precipitado esparítico e elevado teor em óxidos de ferro.

c) feixe de luz cruzado,

lâmina 3.

Rudito biomicrítico rodeado por uma matriz arenítica de origem carbonatada.

d) feixe de luz cruzado, lâmina d.

Ruditos micríticos, esparíticos e com teores de argila, rodeados por um cimento constituído por óxidos de ferro.

Figura 16 - Lâminas delgadas ao microscópio óptico, com luz polarizada e ampliação de 50x.

3.1.2 - Análise química (fracção carbonatada): verificou-se que as amostras de “Brecha da Arrábida”

são essencialmente carbonatadas. Os ruditos apresentam sensivelmente 0,8 % de material não

carbonatado e a matriz/cimento cerca de 6,3 % (Anexo 11). O material insolúvel ao ácido clorídrico

corresponderá a sílica e silicatos não hidráulicos [37].

3.1.3 - Análise mineralógica: com base nos resultados das análises difractométricas (DRX) às

amostras de matriz/cimento da “Brecha da Arrábida” (Anexo 12), construiu-se a tabela 1.

Tabela 1 - Composição mineralógica das amostras determinada por DRX.

Face aos resultados obtidos, a composição da matriz/cimento é essencialmente carbonatada devido à

abundância da calcite. Os óxidos de ferro, também observáveis no microscópio mostraram tratar-se

de hematite. A presença do quartzo também foi comprovada nas amostras a), b) e c), o que justifica a

presença das areias observadas ao microscópio óptico. Dos minerais argilosos identificados destaca-

-se a caulinite por estar presente em todas as amostras, ainda que de forma vestigial. A ilite também

foi identificada em apenas uma das amostras. As dimensões que caracterizam estes minerais

dificultam a sua observação ao microscópio. O mineral pseudorrútilo também foi identificado, de modo

Compostos identificados Amostras da matriz/cimento da “Brecha da Arrábida”

a) b) c) d)

Calcite [CaCO3] MA MA MA V

Hematite [Fe2O3] V V V V

Quartzo [SiO2] P P P -

Caulinite [Al2Si2O5(OH)4] V V V P

Pseudorrútilo [Fe2Ti3O9] V V V -

Ilite [(K,H3O)Al2Si3AlO10(OH)2] - - - V MA: muito abundante ≥ 80 %; A: abundante ≥ 40 % e < 80 %; P: presente ≥ 5 % e < 40 %; V: vestigial < 5 % e -: não detectado. A notação traduz as

proporções dentro de cada espectro.

10

vestigial, em três das amostras. Este surge da alteração do mineral ilmenite (Fe, Mg, Mn)TiO3, que

costuma estar presente nos sedimentos detríticos [38].

3.1.4 - Análise colorimétrica: das análises colorimétricas obtiveram-se os seguintes resultados (Anexo

13) L* 64 ± 3; a* 5 ± 2; e b* 8 ± 3, de onde se concluí que a pedra é clara e a cor é pouco saturada.

Os valores positivos a* e b* indicam que a tonalidade está entre o vermelho e o amarelo. O alto

coeficiente de variação observado, a* 30 % e b* 35 % revela a heterogeneidade da pedra dada pelas

diferentes colorações dos detritos. O coeficiente de variação de 5 % do parâmetro L* não é

considerado significativo.

3.1.5 - Caracterização física e mecânica: apresenta-se na tabela 2 o resumo dos resultados obtidos.

Tabela 2 - Resultados dos testes físicos e mecânicos realizados na “Brecha da Arrábida”.

P.C.

[CIELab]

P.A.

[%]

D.R.; D.A.

[kg/m3]

T.M.A.A.

[%]

A.A.P.A.

[%]

C.S.

[%]

C.C.

[kg/m2.s0.5]

A.A.C.

[kg/m2]

I.S.

[-]

P.V.A.

[kg/m.s.Pa]

R.C.

[MPa]

L*64 ± 3

a*5 ± 2

b*8 ± 3

1,9 ± 0,3

2707 ± 6

2654 ± 8

0,7

± 0,1 0,6

± 0,1 86

± 10 0,002

± 0,0003 0,7

± 0,1 0,030

± 0,005 4,72x10-12

± 2,04x10-12 94,15

± 20,76

P.C: parâmetros de colorimetria; P.A.: porosidade aberta; D.R.: densidade real; D.A.: densidade aparente; T.M.A.A.: teor máximo de absorção de água;

A.A.P.A.: absorção de água à pressão atmosférica (por imersão durante 48h); C.S.: coeficiente de saturação; C.C.: coeficiente de capilaridade; A.A.C.:

valor assintótico da absorção de água por capilaridade; I.S.: índice de secagem; P.V.A.: permeabilidade ao vapor água; R.C.: resistência à compressão.

A porosidade aberta desta rocha pode classificar-se como média/baixa, de acordo com a classificação

de rochas ornamentais proposta por Pinto [39]. Os valores de densidade real e densidade aparente

indicam que esta rocha tem uma densidade média/alta [39]. Ainda deste ensaio determinou-se o teor

máximo de absorção de água que ronda os 0,7 ± 0,1 %.

A determinação da absorção de água à pressão atmosférica foi de 0,6 ± 0,1 % e é considerado como

um estado de equilíbrio de saturação que esta rocha atingiria em meio natural [12]. Compreende-se

que a absorção de água a pressão atmosférica seja inferior à absorção de água realizada sob vácuo,

visto que é mais difícil preencher poros que estejam ocupados com ar do que poros onde este tenha

sido previamente removido. Comparativamente a outras rochas ornamentais, a “Brecha da Arrábida”

tem uma capacidade média de absorver água à pressão atmosférica [39]. Os coeficientes de variação

de 16 % e 18 % nos ensaios anteriores, revelam a heterogeneidade da pedra na medida em que

diferentes amostras do mesmo material têm diferentes capacidades de absorver a água. Através dos

teores de absorção de água em diferentes condições atmosféricas determinou-se o coeficiente

máximo de saturação. Este resultado (86 ± 10 %) indica que a pedra em condições atmosféricas

normais não consegue preencher na totalidade o volume de vazios.

No que respeita à absorção de água por capilaridade, pode-se observar pela figura 17 que as

amostras apresentam três fases distintas. Na primeira fase (do início até 104 √s) presencia-se a uma

maior absorção de água e ao aumento do declive da recta. Pelo Anexo 14 observa-se que nesta fase

os provetes não têm um comportamento linear, existindo uma grande dispersão de valores. A baixa

capilaridade desta rocha aliada às medições realizadas num curto espaço de tempo são responsáveis

pelo maior erro associado aos valores iniciais. A quantidade de água absorvida até este tempo

11

corresponde a 43 % da capacidade total de absorção da rocha, dada pelo valor assintótico. Na

segunda fase, a absorção apresenta um comportamento mais linear (de 104 √s a 449 √s). No final

desta etapa (terceira fase), considerou-se que a rocha atingiu a total capacidade de absorver água,

visto que ocorreu uma redução na absorção. A média da absorção de água das 19 amostras

ensaiadas foi de 0,7 ± 0,1 kg/m2, e corresponde a uma capacidade de absorção de água por

capilaridade muito baixa. O coeficiente de capilaridade foi considerado no intervalo 1 – 449 √s e o

valor médio foi 0,002 ± 0,0003 kg/m2.√s, o que confirma a embebição capilar muito baixa desta rocha.

Os coeficientes de variação de 15 % (A.A.C.) e 18 % (C.C.) são significativos, pois revelam a

capacidade das amostras absorverem mais ou menos água ao longo do tempo; destacam-se valores

mínimos e máximos de 0,529 kg/m2 e 0,963 kg/m2.

Figura 17 - Absorção de água por capilaridade. Figura 18 - Curva de evaporação.

Nos gráficos apresentados no Anexo 15 e representados pela figura 18, observa-se que todas as

amostras possuem velocidades de evaporação muito semelhantes, a comprovar pelo índice de

secagem obtido (0,03 ± 0,005). O coeficiente de variação de 16 % poderá estar relacionado com os

teores máximos de absorção de água de cada amostra, no início do ensaio, e os teores de água

obtidos no final do ensaio. O teor de água mantém-se próximo dos 0,1 % porque o peso seco das

amostras foi efectuado a 60 ºC, e com as condições ambientais em que decorreu o ensaio 17 ± 1,8 ºC

e 68 ± 6,2 % Hr, a evaporação total não poderia ser alcançada. Comparativamente a outros trabalhos

[40], apesar da baixa porosidade, esta rocha não parece apresentar dificuldades em secar, pelo

menos quando a evaporação decorre através das seis faces do provete.

Os resultados do ensaio de permeabilidade ao vapor de água, também pela comparação com outros

materiais pétreos [40], permitem afirmar que esta rocha apresenta uma média capacidade de

transportar vapor de água (4,72 x 10-12 ± 2,04 x 10-12 kg/m.s.Pa).

O valor médio de resistência à compressão foi de 94,15 ± 20,76 MPa, com um coeficiente de variação

de 22 %. Este valor vem mais uma vez revelar a heterogeneidade da rocha dada pela quantidade,

tamanho e organização dos clastos. Esta rocha apresenta uma resistência à compressão média

quando comparada com outras rochas ornamentais [39].

3.2 - Análise e caracterização das argamassas de reparação

3.2.1 - Estudo preliminar dos materiais utilizados no fabrico das argamassas

Tendo por base um estudo que visou avaliar a influência da microestrutura morfológica no

comportamento das argamassas [33], onde foram utilizados diferentes ligantes (incluindo cal aérea) e

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

0 100 200 300 400 500 600

Abs

orçã

o de

Águ

a [k

g/m

2 ]

Tempo [√s]

Média de 19 amostras0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0 100 200 300 400

Teo

r de

Águ

a [%

]

Tempo [h]

Média de 19 amostras

12

agregados com diferentes granulometrias e misturas de areias, adoptou-se para este trabalho a

preparação de uma argamassa que correspondesse às características de uma argamassa de cal

aérea realizada com uma mistura de areias. Esta argamassa apresentou resultados bastante

satisfatórios nos ensaios físicos e mecânicos (baixo coeficiente de capilaridade e baixo teor de

absorção de água, com valores de resistência mecânica suficientes), pelo que se tentou a

aproximação dos valores numéricos do agregado utilizado nessa argamassa.

Definidos os objectivos, o estudo começou pela análise granulométrica do agregado (figura 19), e pelo

estudo de diferentes misturas de agregado (areia, “cocciopesto” e partículas de tijolo vermelho).

Optou-se pela escolha do traço 1:1:2 em massa (mistura do agregado A) por ter apresentado valores

numéricos muito próximos aos do agregado padrão (tabela 3). A elaboração de uma segunda mistura

sem as partículas de tijolo (mistura do agregado B), levou a que se considerasse o traço 2:1 em

massa. A análise granulométrica desta mistura (figura 20) teve por objectivo manter as dimensões

superior e inferior próximas às do agregado padrão.

Figura 19 - Curva granulométrica

da mistura do agregado A. Figura 20 - Curva granulométrica

da mistura do agregado B.

Pode-se verificar pela análise da tabela 3 que a mistura A apresenta uma dimensão granulométrica

média mais alta, o que significa que é constituída por partículas com maiores dimensões do que a

mistura B. As dimensões extremas de cada mistura são muito semelhantes, o que significa que têm

quase as mesmas dimensões de partículas grossas e finas. A mistura B apresentou um valor mais

alto de abrangência relativa, relativamente à mistura A e ao agregado padrão. Maior abrangência

corresponde à existência de um maior número de fracções granulométricas que pode resultar num

melhor arranjo e compactação do agregado produzindo menor volume de vazios. A homogeneidade

de ambas as misturas mostra que têm predominância das partículas com dimensão inferior à média

ponderada. A mistura B, por ter um valor mais baixo, apresenta uma distribuição menos homogénea

da granulometria com preponderância para partículas mais finas.

Tabela 3 - Caracterização dimensional das misturas A e B e do agregado padrão [33].

Dmp [mm] d(95) [mm] d(5) [mm] Ar [adim.] H [adim.]

Agregado padrão 0,80 2,08 0,09 2,5 0,6

Mistura do agregado A 0,79 2,02 0,09 2,4 0,6

Mistura do agregado B 0,53 2,13 0,07 3,9 0,3 Dmp: dimensão média ponderada; d(95): dimensão superior; d(5): dimensão inferior; Ar: abrangência relativa; H: homogeneidade.

0

20

40

60

80

100

0,0 0,1 1,0 10,0

Pas

sado

Acu

mul

ado

[%]

Malha [mm]Mistura A Par. tij. verm.

Areia Cocciopesto

0

20

40

60

80

100

0,0 0,1 1,0 10,0

Pas

sado

Acu

mul

ado

[%]

Malha [mm]

Mistura B Areia Cocciopesto

13

Outros parâmetros físicos dos agregados, das misturas e dos ligantes foram estudados (tabela 4). A

diferença entre os valores de baridade das partículas de tijolo vermelho, comparativamente aos

restantes agregados, revela um pior arranjo dos grãos devido à forte angulosidade originando um

maior volume de vazios (Anexo 5). Pela observação dos valores de volume de vazios, a mistura de

agregado B apresenta um volume de vazios ligeiramente inferior relativamente à mistura A (menos 5

%). Este resultado está em consonância com o valor mais elevado da baridade e com o que se

observou no parâmetro de abrangência relativa da curva granulométrica, que ao apresentar uma

maior distribuição granulométrica apresentaria uma melhor acomodação das partículas e a produção

de menos espaços vazios.

Tabela 4 - Características físicas dos materiais utilizados no fabrico das argamassas.

Baridade [g/cm3] Volume de vazios [%] M.V.A. [g/cm3] Teor de água [%]

Agregados

individuais

Areia 1,34 ± 0,00 - - -

“Cocciopesto” 1,28 ± 0,01 - - -

Part. tij. verm. 0,93 ± 0,00 - - -

Misturas de agregados

A 1,20 ± 0,03 51± 1 2,6 ± 0,3 -

B 1,38 ± 0,01 46 ± 0 2,5 ± 0,0 -

Ligantes L 0,36 ± 0,01 - 0,5 ± 0,0 -

P 1,35 ± 0,00 - - 53 ± 0 M.V.A.: massa volúmica aparente; -: não determinado.

De acordo com Margalha [41], para um traço 1:3 de ligante:areia (em volume), a percentagem de

volume de vazios devia aproximar-se de 30 %, visto que um traço eficaz deve procurar que todos os

vazios da areia sejam preenchidos pelo ligante. Comparando os traços de 1:2 e 1:3 a utilizar neste

trabalho, com os valores obtidos no ensaio da determinação de volume de vazios (51 % para a

mistura A e 46 % na mistura B), pode-se verificar que para o traço 1:3, a porosidade é demasiado alta

o que significa que o ligante poderá ser insuficiente para acomodar todas as partículas de agregado.

No caso do traço 1:2, a percentagem de volume de vazios das duas misturas parece cumprir o

requisito.

A cal em pasta apresenta um teor de água de 53 %, superior ao referido por outros autores [18].

Segundo estes, a utilização de maior quantidade de água na cal em pasta leva à criação de partículas

mais finas e com maior superfície específica, produzindo um ligante mais reactivo, com maior

plasticidade, mas com carbonatação mais lenta do que uma cal hidratada em que é utilizada a

quantidade de água necessária para uma boa trabalhabilidade.

3.2.2 - Elaboração dos provetes

A realização das argamassas seguiu os procedimentos referidos no Anexo 7 (A7.2). Na tabela 5,

apresentam-se os valores de espalhamento e a quantidade de água utilizada em cada argamassa no

processo de mistura. Fotografias do teste de espalhamento e das amostras de “Brecha da Arrábida”

com as argamassas encontram-se no Anexo16.

Verifica-se pela análise da tabela 5, que no procedimento de elaboração das argamassas, a mistura

de agregado B foi a que utilizou maior quantidade de água (exceptuando a argamassa AL3 que

utilizou mais água que a BL3). Este aspecto poderá estar relacionado com a maior percentagem de

finos desta mistura (pela substituição das partículas de tijolo vermelho por areia). Efectivamente,

14

quanto mais fino for o agregado silicioso maior quantidade de água será necessário utilizar nas

amassaduras devido ao aumento da superfície específica.

Tabela 5 - Quantidade de água utilizada e valores de espalhamento obtidos em cada argamassa.

Argamassas AL2 AL3 AP2 AP3 BL2 BL3 BP2 BP3

Água utilizada no procedimento de mistura [ml] 1026 1084 313 552 1056 1070 350 571

Quantidade de água existente na cal em pasta [ml] 0 0 859 572 0 0 966 644

Quantidade de água total existente na mistura [ml] 1026 1084 1172 1124 1056 1070 1316 1215 Valor de espalhamento [%] 51±2 52±5 40±1 38±2 52±1 50±1 46±4 47±1

Relativamente ao ligante, as argamassas de cal em pasta necessitaram de quantidades inferiores de

água, relativamente às realizadas com cal em pó, tendo produzido menores valores de espalhamento.

Independentemente do ligante e do tipo de mistura, para as argamassas com traços 1:3 foi necessário

adicionar mais água para obter uma trabalhabilidade adequada. Neste traço, a menor quantidade de

ligante a rodear os agregados exigiu a utilização de mais água para rodear as partículas e diminuir o

atrito.

Observando a quantidade total de água que foi utilizada em cada mistura de agregado, nota-se que

nas argamassas B mantiveram-se os valores mais altos (exceptuando a argamassa BL3). No caso

dos ligantes, as argamassas com cal em pasta utilizaram mais água do que as de cal em pó. A

justificação poderá ser dada pelo menor tamanho das partículas do próprio ligante (com uma maior

superfície específica) comparativamente à cal em pó [18]. Ainda na cal em pasta, o traço 1:2 mostrou

maior utilização de água, contrariamente ao que se observou no ligante de cal em pó. Sabe-se que a

utilização de maior quantidade de ligante exige que seja utilizada mais água [18,33], o que coincidiu

com os resultados da cal em pasta. Na cal em pó, a justificação de se ter utilizado mais água para os

traços mais pobres poderá dever-se à menor plasticidade deste ligante, relativamente à cal em pasta,

que exigiu a utilização de mais água. A preparação e mistura das argamassas de cal em pasta foram

mais fáceis devido à maior plasticidade. A cal em pó também mostrou boa trabalhabilidade com a

aplicação de mais água no processo de mistura. Os valores inferiores de espalhamento obtidos para a

cal em pasta reflectem a boa coesão do agregado na pasta de ligante, e são consonantes com outros

trabalhos [18,20]. Nas duas misturas de agregados e nos dois tipos de ligante, o traço 1:3 foi aquele

que apresentou argamassas mais heterogéneas e com pior trabalhabilidade.

3.2.3 - Propriedades das argamassas endurecidas

3.2.3.1 - Análise à lupa binocular: a análise da microestrutura efectuada na lupa binocular (Anexo 17)

permitiu analisar a morfologia do tipo de poros formados durante o processo de endurecimento de

cada argamassa. A formação de poros nas argamassas de cal resulta da evaporação de água

utilizada no processo de amassadura, razão pela qual se observaram em todas as argamassas: poros

denominados de interface (poros entre o ligante e o agregado que resultaram do alojamento da água

à superfície da areia, figura.21); poros de matriz (poros localizados no ligante que resultaram do

excesso de água e do ar emulsionado na amassadura; podem ser poros circulares, figura 22 ou poros

do tipo fissura, figura 23); poros fechados, (que resultaram do ar retido no processo de amassadura,

alguns deles chegando aos 2000 µm, (figura.24) e poros cegos (figura.25) [33, 36]. Estes dois últimos

podem ser de interface ou matriz e dificultam o processo de transporte de fluidos.

15

Dependendo da mistura de agregado, do ligante e do tipo de traço utilizado, os poros apresentaram

diferentes volumes e morfologias. A mistura de agregado A, por ter apresentado maior volume de

vazios vai produzir argamassas com mais poros de matriz, onde estão incluídos poros circulares (no

plano de observação) interligados por pequenos poros do tipo fissura, poros fechados, poros cegos e

poros de interface. Os poros de interface, no caso das argamassas A vão aparecer principalmente em

redor das partículas de tijolo, nas argamassas B vão rodear sobretudo as areias.

Figura 21 - Porosidade de interface em

redor das partículas de areia, BL3. Figura 22 - Porosidade de matriz com

poros circulares e interligados por poros do tipo fissura, BP2.

Figura 23 - Porosidade de matriz com poros tipo fissura, BP2.

Figura 24 - Poro fechado de grandes

dimensões, AL2. Figura 25 - Pormenor de um poro

cego, BP2. Figura 26 - Interface entre zona

carbonatada e não carbonatada, BL3.

Comparando os dois tipos de ligante, observa-se que as argamassas de cal em pó têm maior

predominância de poros cegos, poros fechados e os poros de matriz são principalmente circulares (no

plano de observação) com interligações através de pequenos poros do tipo fissura. A rede porosa

aparenta fraca interconectividade, dada pela existência de poros tipo fissura de pequenas dimensões.

Nas argamassas de cal em pasta, observou-se que os poros de matriz circulares (no plano de

observação) parecem ter melhor interligação com pequenos poros e com poros do tipo fissura. Estes

têm dimensões superiores às observadas para a cal em pó, possivelmente devido ao maior teor de

água utilizado no processo de amassadura, que produziu fissuras de retracção com maior extensão.

Existe redução dos poros cegos, poros fechados que são substituídos por poros de matriz e do tipo

fissura.

Comparando os traços, verificou-se que as argamassas mais pobres em ligante, apresentaram maior

quantidade de poros e com maior volume do que os traços 1:2. No traço 1:3 para a cal em pó, os

aumentos foram para o volume de poros cegos, de poros fechados e poros de matriz ligados por

16

pequenos poros do tipo fissura. Na cal em pasta os aumentos foram para os poros estreitos e poros

do tipo fissura.

Em quase todas as argamassas distinguiram-se as zonas carbonatadas das zonas onde predominava

a portlandite. Localizavam-se no centro dos provetes (áreas menos carbonatadas, como foi

constatado pela análise de fenolftaleína realizada mais à frente neste trabalho) e distinguiam-se pela

ausência de poros de retracção e pela coloração mais clara da pasta de ligante (fig.26).

3.2.3.2 - Análise de porosimetria de mercúrio: os resultados obtidos em cada uma das argamassas

apresentam-se nos gráficos das figuras 27 e 28. Uma comparação entre os aspectos que

condicionaram a microestrutura das argamassas, como a utilização de duas misturas de agregados A

e B, dois tipos de ligante e diferentes traços, encontra-se em anexo (Anexo18).

Através da análise da figura 27, compreende-se que a utilização das partículas de tijolo vermelho nas

argamassas A condicionaram o aparecimento de poros inferiores a 0,1 µm, a comprovar pela

coincidência de valores em todas as argamassas desta mistura de agregado. A percentagem de

quase 2 % obtida a 0,02 µm poderá estar relacionada com a porosidade das próprias partículas de

tijolo, devido à ausência desta classe granulométrica nas argamassas B.

Figura 27 - Distribuição do volume de poros de cada argamassa, de acordo com a dimensão.

De acordo com Lawrence [42] a carbonatação de argamassas de cal em pasta apresenta dois

diâmetros de poros, um compreendido entre os 0,5 µm e 1 µm (que variam de acordo com a

quantidade de água utilizada na preparação da argamassa), o outro entre 0,1 µm e 0,2 µm

(independente da quantidade de água). O aumento do volume dos poros para diâmetros com 0,1 µm

está associado à transformação da portlandite em calcite. Ao mesmo tempo ocorre um aumento dos

poros com diâmetro inferior a 0,03 µm que estão atribuídos à aglomeração dos cristais de calcite na

superfície dos agregados ou dos cristais de portlandite. Segundo o mesmo autor, poros com

diâmetros abaixo de 0,1 µm não estão envolvidos no processo de carbonatação, e a existência de

uma banda a 1 µm não é visto como alteração na estrutura porosa mas pertence ao ligante após o

processo de secagem. Segundo esta descrição, pode-se confirmar que os diâmetros entre 0,1 e 1,5

µm pertencem à porosidade dos ligantes. Dentro deste intervalo, cada ligante apresenta diâmetros

0

2

4

6

8

10

12

14

0,001 0,010 0,100 1,000 10,000 100,000

Vol

. Hg

vs. I

ntru

são

Tot

al[%

]

Diâm. [µm]AL2 AL3 AP2 AP3 BL2 BL3 BP2 BP3

17

específicos que são coincidentes para cada argamassa variando apenas a percentagem de cada

grupo de poros. Confirma-se a presença dos dois diâmetros de poros nos pontos 0,1 e 1 µm, para

ambos os ligantes, mas entre este intervalo outras bandas foram detectadas a 0,2 µm para ambos e

0,125 µm só na cal em pasta. Para diâmetros superiores a 1,5 µm a porosidade vai estar dependente

das três variantes, ou seja, do tipo de mistura de agregado, do ligante e do traço utilizado, visto que

cada argamassa apresenta diferentes diâmetros, cada um com percentagens específicas. A 15 µm

existe grande intrusão de mercúrio, especificamente nas argamassas BP2 e BP3, o que significa que

neste diâmetro ocorre uma forte interconectividade da rede porosa e que aumenta com a diminuição

da quantidade de ligante. Nas argamassas BL2 e BL3, a utilização de menos água na cal em pó terá

diminuído esta interconectividade para diâmetros mais pequenos e com menores frequências, como

se pode observar no gráfico os picos a 9 e 5 µm. O diâmetro 108 µm corresponde à primeira intrusão

realizada a baixas pressões e que dá acesso aos poros de maiores dimensões resultantes do

processo de secagem. A maior percentagem deste tipo de poros ocorreu no traço 1:3 nas

argamassas A, o que coincide com a análise da lupa.

Pela observação da figura 28 distingue-se nas argamassas B a diminuição dos poros de maior e

menor dimensão. O maior volume de vazios e a porosidade das partículas de tijolo na mistura de

agregado A poderão ter provocado o aumento da quantidade de poros grandes e de poros pequenos.

Figura 28 - Curvas com a intrusão de mercúrio cumulativa para cada argamassa.

Relativamente aos ligantes, a cal em pasta tem maior predominância de poros pequenos

relativamente à cal em pó. Este aspecto pode estar relacionado com as menores dimensões dos

cristais de portlandite, que nas cais em pasta com maior tempo de extinção tendem a ser menores

[18]. Na zona dos grandes poros, os traços 1:3 apresentam poros de maiores dimensões (destaque

para a argamassa AL3); nos traços 1:2 os poros são mais pequenos (destaque para a argamassa

BL2). A fracção significativa de poros pequenos observada nas argamassas A e B fica a dever-se à

baixa granulometria dos materiais utilizados (no caso das partículas de tijolo, da porosidade deste

material) e devido ao acesso dos poros grandes ser efectuado geralmente pelos poros mais

pequenos, como foi constatado pela morfologia dos poros à lupa binocular.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,001 0,010 0,100 1,000 10,000 100,000

Vol

. Hg

[%]

Diâm. [µm]

AL2 AL3 AP2 AP3 BL2 BL3 BP2 BP3

18

3.2.3.3 - Análise mineralógica: para identificar os compostos que se formaram na elaboração das

argamassas, nomeadamente compostos hidráulicos, torna-se essencial identificar inicialmente quais

os constituintes de cada uma das matérias-primas para avaliar se estes podem intervir na eventual

formação de reacções pozolânicas. Segundo Dunn [44] os componentes responsáveis pelas reacções

pozolânicas podem estar presentes em pequenas quantidades, o que dificulta e por vezes

impossibilita a identificação destes compostos por DRX. O estado não cristalino destes compostos

também dificulta a sua detecção, pelo que compostos amorfos não são identificados, podendo apenas

ser notada a presença por bandas largas no espectro, entre os 20-30 º2θ [27,30,44].

Os resultados da análise de DRX de cada material utilizado na elaboração das argamassas (Anexo

19) apresentam-se na tabela 6. Observando a tabela, o principal elemento detectado nas partículas

de tijolo foi o quartzo, que tem por objectivo preencher os espaços da pasta cerâmica aquando da

manufactura dos tijolos. Foi identificada a presença da microclina, pertencente ao grupo dos

feldspatos alcalinos (geralmente utilizados para baixar a temperatura de fusão da pasta cerâmica); de

modo vestigial detectou-se a ilite, mineral argiloso, e por último a hematite, considerada como uma

impureza da argila [30,38].

Tabela 6 - Composição mineralógica dos materiais.

Compostos identificados Agregado

Ligantes

Part. tij. verm. “cocciopesto” Areia L P Quartzo [SiO2] MA MA MA - -

Hematite [Fe2O3] V V - - -

Microclina [KAlSi3O8] P - P - -

Ortoclase [K(Al,Fe)Si2O8] - P - - -

Ilite [(K,H3O)Al2Si3AlO10(OH)2] V P - - -

Albite [(Na,Ca)Al(Si,Al)3O8] - P - - -

Calcite [CaCO3] - - - P P

Portlandite [Ca(OH)2] - - - MA MA MA: muito abundante ≥ 80 %; A: abundante ≥ 40 % e < 80 %; P: presente ≥ 5 % e < 40 %; V: vestigial < 5 % e -: não detectado. A notação traduz as

proporções de cada espectro para cada material.

Relativamente ao “cocciopesto”, identificou-se o quartzo em abundância, a presença de feldspatos

alcalinos como a albite e a ortoclase e a presença do mineral argiloso ilite. De modo vestigial foi

identificada a hematite. A areia apresentou elevado teor de quartzo e também a presença do feldspato

alcalino microclina embora de modo vestigial. Em ambas as análises dos ligantes detectou-se a

abundância da portlandite e a presença da calcite (dependendo das condições de armazenamento,

poderá ter ocorrido carbonatação na altura em que as amostras foram submetidas ao ensaio).

Considerando que as pozolanas para serem reactivas têm de cumprir com os requisitos mencionados

na introdução deste trabalho, pode-se desde já excluir a participação das partículas de tijolo devido às

suas dimensões (0,6-1,19 mm). No caso do “cocciopesto”, a identificação da presença da ilite

(composto identificado como capaz de produzir actividade pozolânica [19,44]) aliada ao intervalo

granulométrico 0-0,4 mm, pode significar a eventual pozolanicidade deste material. Segundo

Rodrigues [19], o pó resultante de material cerâmico de barro vermelho cozido a temperatura inferior a

900 ºC, moído com granulometria inferior a 0,075 mm, terá boas probabilidades de actuar como

pozolana. Partículas do mesmo material com granulometrias superiores a 0,3 mm funcionam como

agregado poroso e introdutor de ar. A observação de pequenas quantidades do mineral ilite pode

19

indiciar que a temperatura de cozimento da pasta não excedeu os 800 ºC [27], no entanto, sabe-se

que as partículas de tijolo vermelho foram cozidas a 900 ºC e também neste material foi identificada a

presença da ilite.

Na análise efectuada a cada argamassa, pela observação dos gráficos (Anexo 19), não foram

detectados quaisquer compostos para além daqueles identificados na tabela 7, nem foi observada a

formação de uma banda amorfa nos intervalos 20-30 º2θ. Através destes resultados presume-se que

a reacção pozolânica não deverá ter ocorrido, ou a ocorrer, terá sido em percentagens muito pouco

significativas para trazer alterações ao comportamento habitual das argamassas de cal aérea.

Embora os resultados não comprovem a ocorrência de uma reacção pozolânica, não se pode no

entanto excluir esta hipótese, visto que outros estudos efectuados em argamassas de cal e materiais

cerâmicos [27] não identificam a formação de silicatos e aluminatos de cálcio hidratados por DRX,

mas estes compostos foram identificados através de outras técnicas.

Tabela 7 - Composição mineralógica das argamassas.

Compostos identificados Argamassas

AL2 AL3 AP2 AP3 BL2 BL3 BP2 BP3 Quartzo [SiO2] MA MA A P MA MA A A

Hematite [Fe2O3] V V V V V V V V

Microclina [KAlSi3O8] P P V V P P P P

Ortoclase [K(Al,Fe)Si2O8] P P V V P P P P

Ilite [(K,H3O)Al2Si3AlO10(OH)2] V V - - V V - V

Albite [(Na,Ca)Al(Si,Al)3O8] P P V V P P V V

Calcite [CaCO3] MA MA MA MA MA MA MA MA

Portlandite [Ca(OH)2] P V A A P V P P MA: muito abundante ≥ 80 %; A: abundante ≥ 40 % e < 80 %; P: presente ≥ 5 % e < 40 %; V: vestigial < 5 % e -: não detectado. A notação traduz as

proporções dentro de cada espectro.

Comparando os resultados obtidos, pode-se verificar a abundância da formação da calcite em todas

as argamassas. Diferentes concentrações de portlandite foram detectadas, o que revela a ocorrência

de diferentes velocidades de carbonatação no mesmo tempo de cura, principalmente nas argamassas

com diferentes traços e ligantes. As argamassas com cal em pasta mostraram abundância deste

composto na mistura de agregado A e presença na mistura de agregado B. No caso da cal em pó,

ambas se comportaram do mesmo modo nas argamassas A e B, mostrando diferenças consoante os

traços. A portlandite foi detectada de modo vestigial nos traços 1:3 e presente nos traços 1:2.

Na interpretação dos gráficos, a coincidência de bandas dos minerais microclina e ortoclase dificultou

o reconhecimento de ambos, pelo que foi atribuída a mesma proporção para cada mineral (aspecto

pouco significativo pois ambos foram identificados na areia e no “cocciopesto” e ambos estão

presentes nas duas misturas).

3.2.3.4 - Análise química (profundidade de carbonatação): a fenolftalina pode ser utilizada como

indicador de soluções ácidas, neutras e básicas. Permanece incolor em soluções ácidas e neutras,

adquirindo coloração rosa em soluções básicas. A mudança de cor poderá ocorrer entre os valores de

pH 8,2 - 9,8.

Pela análise da tabela 8, pode-se verificar que a velocidade de carbonatação das argamassas A e B é

relativamente semelhante. A medição da profundidade de carbonatação (que permitiu determinar os

20

restantes parâmetros) foi efectuada a partir da medição da extremidade de cada provete até à zona

de coloração rosa bem definida. Acontece que foi observada uma coloração rosada em algumas das

superfícies frescas dos provetes que não foi possível contabilizar, principalmente nas argamassas B

(Anexo 20). Desprezando a quantificação destas áreas e tendo em conta que este método de análise

é meramente qualitativo não correspondendo na realidade aos teores dos compostos formados (como

se pode verificar pelos resultados obtidos na análise de DRX das argamassas AL3 e BL3), pode-se

apurar que as argamassas de cal em pó parecem carbonatar mais rapidamente, com valores médios

de 96 %, do que as de cal em pasta, com valores médios de 80 %.

Tabela 8 - Resultados obtidos na avaliação da velocidade de carbonatação.

Carbonatação Argamassas

AL2 AL3 AP2 AP3 BL2 BL3 BP2 BP3 Profundidade (cm) 1,4 ± 0,1 2 ± 0 1 ± 0 1,3 ± 0,1 1,5 ± 0 2 ± 0 1 ± 0,1 1 ± 0

Área (cm2) 14,5 ± 0,3 16 ± 0 12 ± 0,3 14,1 ± 0,7 15,1 ± 0,2 16 ± 0 12,3 ± 0,4 12,3 ± 0,3 Área (%) 91 ± 1,8 100 ± 0 75 ± 2,1 88 ± 4,3 94 ± 1,1 100 ± 0 77 ± 2,7 77 ± 1,8

Relativamente aos traços, as argamassas com menor quantidade de ligante mostraram maior

carbonatação. Esta evolução é expectável na medida em que a evolução da carbonatação está

dependente da quantidade de cal que tem de reagir com o dióxido de carbono que se difunde através

do material [19]. A carbonatação é mais rápida para ligantes que apresentam cristais com tamanho

reduzido (visto que a solubilidade é maior), o que poderia justificar a diferença de carbonatação entre

os dois ligantes. Vários autores [18,19] referem que a cal em pasta com maior tempo de extinção

apresenta cristais de portlandite com menores dimensões e com alterações morfológicas diferentes

das cais aéreas hidratadas e das cais aéreas em pasta de extinção recente. Segundo esta

abordagem, a cal em pasta deveria ter apresentado maior velocidade de carbonatação, a não ser que

tivesse mais hidróxido de cálcio para reagir. Segundo Maurenbrecher [45], a cal em pasta apresenta

geralmente maior teor em hidróxido de cálcio do que o equivalente volume de uma cal em pó, e

dependendo do produtor, a diferença poderia ir entre 16 a 56 %. Considerando que neste trabalho as

proporções de ligante:agregado foram em volume, a menor velocidade de carbonatação das

argamassas de cal em pasta pode querer dizer que possui maiores teores de portlandite,

relativamente ao mesmo volume de cal em pó.

3.2.3.5 - Análise colorimétrica: uma representação gráfica da análise efectuada pode ser observada

em anexo (Anexo 21). Os resultados encontram-se na tabela 9.

Tabela 9 - Resultados obtidos na análise colorimétrica.

Parâmetros Colorimétricos

Argamassas AL2 AL3 AP2 AP3 BL2 BL3 BP2 BP3

L* 84 ± 0 84 ± 0 86 ± 0 85 ± 0 82 ± 0 82 ± 0 86 ± 0 84 ± 0 a* 5 ± 0 6 ± 0 5 ± 0 5 ± 0 6 ± 0 6 ± 0 4 ± 0 5 ± 0 b* 7 ± 0 9 ± 0 7 ± 0 7 ± 0 7 ± 0 6 ± 0 5 ± 0 6 ± 0

Parâmetros Colorimétricos

Amostras de “Brecha da Arrábida” com aplicação das argamassas AL2 AL3 AP2 AP3 BL2 BL3 BP2 BP3

L* 74 ± 1 74 ± 1 80 ± 1 79 ± 1 77 ± 1 74 ± 1 77 ± 1 77 ± 2 a* 9 ± 1 10 ± 1 8 ± 1 8 ± 0 7 ± 0 8 ± 0 7 ± 1 6 ± 1 b* 13 ± 1 15 ± 2 14 ± 1 13 ± 1 10 ± 1 12 ± 0 12 ± 1 11 ± 1

A análise colorimétrica das argamassas revela que o parâmetro L* das argamassas A e B está

compreendido entre 82 e 86, o que corresponde a uma coloração clara. A diferença de valores nas

21

duas misturas não é significativa, mas entre os ligantes repare-se que a cal em pasta tem valores

mais altos de L*, que a aproximam mais do branco. Pela comparação dos parâmetros a* e b*, os

valores positivos revelam que a tonalidade está entre o vermelho e o amarelo e que a cor é pouco

saturada. Os valores de a* estão compreendidos entre o 4 e o 6, o parâmetro b* tem valores entre o 5

e o 9.

Comparando a análise das mesmas argamassas aplicadas em amostras de “Brecha da Arrábida”

onde foi removido o excesso de água de cal à superfície (com o objectivo de realçar a textura dos

agregados), observa-se, como seria de esperar, um escurecimento da superfície dada pela

diminuição do parâmetro L* que passou a ter valores entre os 74 e 80. As argamassas com o ligante

de cal em pasta continuaram a ser mais claras. A tonalidade manteve-se a mesma, correspondendo o

aumento dos valores de a* e b* a uma maior saturação da cor.

3.2.3.6 - Caracterização física

Pela comparação dos valores de massa volúmica aparente das argamassas A e B (fig.29), observa-

se que estes estão em consonância com os resultados de porosidade aberta, ou seja, as argamassas

da mistura A são mais porosas e menos densas do que as argamassas realizadas com a mistura de

agregado B. Dentro de cada mistura de agregado, a utilização de diferentes ligantes não provocou

grandes alterações nas densidades das argamassas (à excepção das argamassas AL3 e BL3, que

apresentaram densidades mais baixas). Os valores de massa volúmica aparente são mais altos nas

argamassas B e nos traços 1:2, o que significa que têm menor volume de vazios e são mais

compactas.

Figura 29 - Massa volúmica aparente e porosidade aberta.

A porosidade aberta das argamassas A têm valores mais elevados do que as argamassas B. Apesar

da pouca variação, a porosidade aberta é maior nos traços 1:3, que coincide com a maior

carbonatação destas argamassas, como indiciam alguns resultados das análises químicas e por DRX.

Comprovou-se pela lupa binocular e pela porosimetria de mercúrio que as argamassas com menor

teor em ligante proporcionaram maior quantidade de poros e com maior volume devido ao insuficiente

preenchimento dos vazios entre os agregados, que foi maior nas argamassas A.

Pela observação da figura 30, os valores de absorção de água por capilaridade e os respectivos

coeficientes são superiores nas argamassas A, o que significa a maior capacidade de absorção de

água no mesmo espaço de tempo do que as argamassas B. Estes valores estão relacionados com o

1534 1463 1515 1503 1640 1600 1639 1627

4245

42 4338

4037 38

0

12

24

35

47

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

AL2 AL3 AP2 AP3 BL2 BL3 BP2 BP3

Por

os. A

b. [%

]

Mas

sa V

ol. A

p.[k

g/m

3 ]

Massa Vol. Ap. Poros. Ab

22

aumento da porosidade aberta e do volume dos poros de maiores dimensões das argamassas A.

Relativamente aos ligantes, o coeficiente de absorção de água por capilaridade vai ser diferente na

cal em pasta e na cal em pó, consoante o traço utilizado. Com a cal em pó, os traços 1:2 vão absorver

mais rapidamente a água por capilaridade do que os traços 1:3. Com a cal em pasta acontece o

inverso: os traços 1:3 vão ser mais rápidos a absorver que os traços 1:2. Através da observação à

lupa binocular das argamassas de cal em pó nos traços 1:3, verificou-se um aumento da quantidade

de poros de maior volume onde o acesso é efectuado por pequenos poros do tipo fissura. Nestes é

mais difícil a deslocação do ar [33,46]. No traço 1:2 a ocorrência de poros de matriz do tipo fissura

permitiu melhor interligação da rede porosa, facilitando o acesso da água. Na cal em pasta, a

predominância de poros do tipo fissura poderá ter facilitado o acesso da água, principalmente no traço

1:3. Relativamente à absorção de água por capilaridade, as argamassas menos porosas apresentam

maior capacidade de absorção, que ocorre com ligeiros aumentos para os traços 1:2. Apesar do maior

aumento de volume de vazios das argamassas com traço 1:3 observou-se melhor conectividade da

rede porosa nas argamassas com mais ligante. O aumento de poros fechados, poros cegos e a

existência de maiores volumes de poros interligados por pequenos poros do tipo fissura podem

justificar a menor capacidade de absorção de água [33,46]. Para maiores valores de porosidade

aberta deveriam corresponder valores mais altos de absorção de água por capilaridade, o que não

acontece devido à interconectividade, ao tipo e tamanho dos poros.

Figura 30 - Absorção de água por capilaridade e porosidade aberta.

Pela comparação do teor máximo de água absorvida (sob vácuo) e a quantidade de água absorvida à

pressão atmosférica, as argamassas A apresentam valores mais altos relativamente às argamassas

B, como seria de esperar (fig.31). Em todas as argamassas, a menor absorção de água efectuada à

pressão atmosférica indica que, em condições atmosféricas normais, as argamassas não conseguem

atingir o valor de saturação máximo, sendo aqueles os valores próximos que poderão atingir em

situações reais. A diferença entre o teor máximo de água absorvida e a quantidade de água absorvida

à pressão atmosférica permite ter uma noção da quantidade de poros que não são preenchidos pela

água. Pela observação do gráfico, as argamassas com a mistura de agregado A apresentam maiores

valores de coeficiente de saturação, na ordem dos 83 %, do que as argamassas com a mistura de

agregado B, com 77 %, o que significa que têm menor quantidade de poros que, à partida, são

inacessíveis à água por imersão à pressão atmosférica. A diferença de valores entre os ligantes não é

38,2 35,8 36,9 38,1 30,2 24,3 25,8 26,427,5 26,2 26,5 26,1 22,6 21,4 22,2 20,6

4245

42 4338 40

37 38

0

12

24

35

47

0

10

20

30

40

AL2 AL3 AP2 AP3 BL2 BL3 BP2 BP3P

oros

. Ab.

[%]

Coe

f. C

ap.[k

g/m

2 .s0.

5 x

10 -2

] & A

b.

Águ

a C

ap .[

kg/m

2 ]

Coef. Cap. Abs. Água Cap. Poros. Ab

23

significativa; esta ocorre principalmente no tipo de traços, onde os traços 1:3 com maior porosidade

aberta são os que apresentam maior quantidade de poros que não são ocupados pela água (que

podem corresponder a poros cegos ou a pequenos volumes residuais de ar e vapor de água

adsorvidos nas paredes de alguns poros) [33].

Figura 31 - Absorção de água (sob vácuo e a pressão atmosférica) e coeficiente de saturação.

Pela análise da figura 32, observa-se que existe uma relação directa entre os valores dos coeficientes

de permeabilidade ao vapor de água e os índices de secagem, sendo os últimos mais elevados

(excepto na argamassa AP3). Diferenças significativas observam-se nas argamassas A e B. Apesar

da maior porosidade aberta das argamassas A, estas apresentam nos dois ensaios valores mais

baixos do que a mistura B (excepto o índice de secagem da argamassa AL3), pelo que se pode

deduzir que o volume de vazios não é um factor determinante no comportamento ao vapor de água,

mas antes a dimensão, a geometria e a conectividade entre os poros. Considerando que o agregado

A tem partículas de maiores dimensões (devido às partículas de tijolo), é expectável que os poros das

argamassas com esta mistura de agregado apresentem maiores variações de diâmetro (Anexo 18),

relativamente às argamassas da mistura B. Esta discrepância poderá ter retardado a circulação de

fluidos, implicando menores valores de permeabilidade ao vapor de água.

Figura 32 - Permeabilidade ao vapor de água e índice de secagem.

Comparando o desempenho dos ligantes, as argamassas de cal em pasta apresentam menor

permeabilidade ao vapor de água. Esta tendência encontrará justificação, no facto das argamassas

produzidas com a cal em pasta apresentarem poros com menor diâmetro, tal como foi constatado na

4245

4243

3840

37 38

2731

28 29

23 2523 2323 25 24 23

18 18 18 17

86 81 8580 78

7381

74

0

30

60

90

0

10

20

30

40

50

AL2 AL3 AP2 AP3 BL2 BL3 BP2 BP3

Coe

f. S

at. [

%]

Por

os. A

b. [%

] & T

eor

Máx

. Águ

a A

bs. [

%] &

Abs

. Águ

a P

res.

Atm

. [%

] & C

oef.

Sat

.[%]

Poros. Ab. Teor Máx. Água Abs. Ab. Água Pres. Atm. Coef. Sat.

2,0 2,2 1,5 1,8 2,4 2,5 2,1 2,22,5 3,5 1,9 1,5 2,6 2,9 3,0 3,0

42 45 42 4338 40 37 38

0

12

24

35

47

0,0

0,9

1,8

2,7

3,7

AL2 AL3 AP2 AP3 BL2 BL3 BP2 BP3

Por

os. A

b. [%

]

Coe

f. D

if. V

apor

Águ

a [k

g/m

.s.P

ax

10 -1

1 ] &

Índ.

Sec

agem

[-x

10 -2

]

Coef. Dif. Vapor Água Índ. Secagem Poros. Ab.

24

análise de porosimetria de mercúrio. As argamassas com o traço 1:3 têm, por sua vez, valores de

permeabilidade mais elevados do que as correspondentes amassaduras com traço 1:2, devido à

formação de poros com maiores dimensões pela utilização de menores quantidades de ligante.

Relativamente ao índice de secagem, as argamassas de cal em pó apresentam valores mais baixos

do que a cal em pasta nas argamassas B, mas o inverso sucede nas argamassas A. A diferença na

quantidade, tipo e conectividade de rede porosa pode justificar esta diferença de valores.

3.2.3.7 - Caracterização mecânica

Pela análise da figura 33, observa-se que existe também uma relação directa entre os ensaios de

módulo de elasticidade dinâmico, resistência à compressão e flexão. Como seria expectável, o menor

volume de vazios aliado ao melhor arranjo e compactação dos agregados na mistura B, levou a que

as argamassas desta mistura apresentassem valores de resistência mecânica mais elevados.

Comparando os dois tipos de ligante, as argamassas de cal em pasta apresentam resistências

maiores do que as realizadas com cal em pó. As diferenças de comportamento podem ficar a dever-

se à morfologia e interligação da estrutura porosa, e/ou ao diferente teor de portlandite e carbonato de

cálcio (produzido durante o processo de cura). Relativamente ao traço, as argamassas elaboradas

com traços mais ricos em ligante e que correspondem a menores porosidades vão ter valores mais

altos. Se é compreensível que num material mais poroso a velocidade de carbonatação tenha

tendência a ser maior, a uma maior carbonatação não está directamente relacionada uma maior

resistência mecânica, visto que esta característica vai estar também relacionada com a dimensão e

interligação dos poros [19,33].

Figura 33 - Módulo de elasticidade dinâmico e resistências à compressão e flexão.

3.3 - Compatibilidade das argamassas de reparação com a “Brecha da Arrábida”

Após a avaliação das diferentes formulações em condições laboratoriais, apresenta-se na tabela 10

um resumo dos resultados. Pela comparação dos resultados obtidos na análise da pedra e das oito

formulações de argamassas, verifica-se que nas principais propriedades físicas e mecânicas os

materiais apresentam desempenhos distintos. No entanto, todas as argamassas parecem preencher

os requisitos de compatibilidade com o substrato e cumprir com as exigências requeridas para a

função que irão desempenhar [16,22,24,31,34,45]. As argamassas apresentam parâmetros

1860

1218

1968

1709

31122947

3300

2816

940

630

1520

1170

16501430

2230

1680

380210

460 390560 510

720550

4245

42 43

3840

37 38

0

12

24

35

47

0

850

1700

2550

3400

AL2 AL3 AP2 AP3 BL2 BL3 BP2 BP3

Por

os. A

b. [%

]

Mód

. Ela

st. D

in. [

MP

a] &

Res

. Com

p. e

F

lex.

[MP

a x

10 -3

]

Mód. Elast. Din. Res. Comp. Res. Flex. Poros. Ab.

25

colorimétricos não muito distintos dos obtidos para a pedra, valores mais altos de porosidade aberta,

de absorção de água por capilaridade (em termos de coeficiente e absorção de água por capilaridade)

e de permeabilidade ao vapor de água. Os valores de índice de secagem são próximos dos da pedra,

e os valores de resistência mecânica são muito mais baixos do que os obtidos na “Brecha da

Arrábida”.

Tabela 10 - Resultados dos ensaios físicos e mecânicos das argamassas e da “Brecha da Arrábida”.

P.C.

[CIELab]

P.A.

[%]

T.M.A.A.

[%]

A.A.P.A.

[%]

C.S.

[%]

C.C.

[kg/m2.s0.5]

A.A.C.

[kg/m2]

I.S.

[-]

P.V.A.

[kg/m.s.Pa]

M.E.D.

[MPa]

R.F

[MPa]

R.C.

[MPa]

AL2

L*74 ± 1

a*9 ± 1

b*13 ± 1

42

± 0

27

± 0

23

± 0

86

± 1

0,382

± 0,004

27,5

± 0,6

0,025

±0,003

2,01.10-11

±4,13. 10-13

1860

± 59

0,38

±0,02

0,94

±0,08

AL3

L*74 ± 1

a*10 ± 1

b*15 ± 2

45

± 0

31

± 1

25

± 0

81

± 2

0,358

± 0,006

26,2

± 0,8

0,035

±0,004

2,20.10-11

±9,65.10-13

1218

± 45

0,21

±0,01

0,63

±0,11

AP2

L*80 ± 1

b*8 ± 1

b*14 ± 1

42

± 0

28

± 0

24

± 0

85

± 1

0,369

± 0,008

26,5

± 1,6

0,019

±0,002

1,47.10-11

±7,16.10-13

1968

± 59

0,46

±0,05

1,52

±0,10

AP3

L*79 ± 1

a*8 ± 0

b*13 ± 1

43

± 1

29

± 1

23

± 0

80

± 3

0,381

± 0,008

26,1

± 0,7

0,015

±0,001

1,83.10-11

±4,53.10-13

1709

± 88

0,39

±0,05

1,17

±0,08

BL2

L*77 ± 1

a*7 ± 0

b*10 ± 1

38 ± 0

23

± 0

18

± 0

78

± 1

0,302

± 0,002

22,6

± 0,8

0,026

±0,003

2,45.10-11

±8,4710-13

3112

± 79

0,56

±0,03

1,65

±0,07

BL3

L*74 ± 1

a*8 ± 0

b*12 ± 1

40 ± 0

25

± 0

18

± 0

73

± 1

0,243

± 0,003

21,4

± 0,7

0,029

±0,001

2,51.10-11

±7,01.10-13

2947

± 60

0,51

±0,04

1,43

±0,03

BP2

L*77 ± 1

a*7 ± 1

b*12 ± 1

37 ± 0

23

± 0

18

± 0

81

± 1

0,258

± 0,005

22,2

± 1,1

0,030

±0,002

2,11.10-11

±6,50.10-13

3300

± 187

0,72

±0,05

2,23

±0,03

BP3

L*77 ± 2

a*6 ± 1

b*11 ± 1

38

± 0

24

± 0

18

± 0

74

± 1

0,264

± 0,015

20,6

± 0,6

0,030

±0,001

2,24.10-11

±2,73.10-13

2816

± 154

0,55

±0,05

1,68

±0,04

Pedra

L*64 ± 3

a*5 ± 2

b*8 ± 3

1,9 ± 0,3

0,7

± 0,1 0,6

± 0,1 86

± 10 0,002

±0,0003 0,7

± 0,1 0,030

±0,005 4,72x10-12 ±2,04x10-12 - - 94,15

±20,76

P.C: parâmetros de colorimetria ; P.A.: porosidade aberta; T.M.A.Á.: teor máximo de absorção de água; A.A.P.A.: absorção de água à pressão atmosférica; C.S.:

coeficiente de saturação; C.C.: coeficiente de capilaridade; A.A.C.: absorção de água por capilaridade (valor assintótico); Í.S.: índice de secagem; P.V.A.: permeabilidade

ao vapor de água; M.E.D.: módulo de elasticidade dinâmico; R.F.:resistência à flexão; R.C.: resistência à compressão.

Comparando o desempenho das argamassas A e B, pode-se verificar que nas argamassas B a

remoção das partículas de tijolo e a substituição por um agregado com mais finos reduziu a

porosidade aberta e a absorção de água, ao mesmo tempo que aumentou o coeficiente de

permeabilidade ao vapor de água, o índice de secagem, a resistência mecânica à compressão e à

flexão e o módulo de elasticidade dinâmico. De um modo geral, as argamassas B apresentaram

valores mais próximos e satisfatórios dos parâmetros de compatibilidade definidos. Para efeitos de

comparação, consideraram-se os parâmetros de colorimetria das amostras de “Brecha da Arrábida”

onde foi removido o excesso de água de cal à superfície, por melhor corresponderem a situações

reais de aplicação. Em todas as argamassas os parâmetros a* e b* são muito próximos dos da pedra,

o parâmetro L* apresenta valores superiores (na ordem dos 13 %) aos da pedra. Considera-se que as

26

diferenças nos parâmetros colorimétricos das oito formulações de argamassas não são muito

significativas.

Considerando as argamassas B, os resultados obtidos entre os dois tipos de ligante nos ensaios de

porosidade aberta e absorção de água por capilaridade não revelaram grandes diferenças. Estas são

mais significativas nos ensaios de secagem e nos ensaios mecânicos, onde a cal em pasta mostrou

melhores resultados. A cal em pó revelou maior capacidade de permeabilidade ao vapor de água e

maior velocidade de carbonatação, especialmente nas argamassas com traço 1:3. O processo de

carbonatação é considerado de estrema importância porque vai ser desta reacção que o material vai

ganhar resistência e durabilidade. Para as funções que as argamassas de reparação irão

desempenhar, nomeadamente o preenchimento de lacunas, descontinuidades e refechamento de

juntas, a quantidade e espessura de material a utilizar em cada aplicação será pequena, pelo que a

carbonatação das argamassas elaboradas deverá decorrer com facilidade em situações reais de obra.

Ainda na comparação entre os ligantes, as argamassas de cal em pasta demonstraram ter maior

quantidade de poros de menores dimensões, especialmente nos traços mais ricos em ligante.

Também neste traço e com este ligante, a trabalhabilidade durante o processo de elaboração da

argamassa e na aplicação da mesma em amostras de “Brecha da Arrábida” com superfícies regulares

e irregulares foi melhor (mesmo utilizando menores quantidades de água no procedimento de

mistura). Este aspecto em particular é muito importante porque simula as condições reais que se

teriam em trabalho de campo. O traço 1:2 é favorecido pela maior trabalhabilidade das argamassas,

maiores resistências e menores valores de porosidade e absorção de água por capilaridade. A

desvantagem ocorre principalmente nos valores obtidos nos ensaios de permeabilidade ao vapor de

água e determinação do módulo de elasticidade.

4 - Conclusões

Considerando o objectivo principal deste trabalho, ou seja, formular uma argamassa compatível com a

“Brecha da Arrábida”, que tenha um comportamento adequado e um aspecto que preserve a imagem

do material, prepararam-se em laboratório diferentes formulações de argamassas que foram

comparadas com as características das amostras de “Brecha da Arrábida” recolhidas. Todas as

argamassas mostraram propriedades muito diferentes quando comparadas com as da pedra. Porém,

a argamassa BP2 pareceu ser aquela que cumpriu com o máximo de requisitos de compatibilidade,

tendo em consideração o substrato e as funções que iria desempenhar. Teve um desempenho

satisfatório face à absorção de água por capilaridade, melhores resistências mecânicas à flexão e à

compressão, teve um bom índice de secagem (semelhante ao da pedra). A desvantagem pareceu ser

em relação à permeabilidade ao vapor de água, que comparando com as três argamassas do mesmo

grupo apresentou um valor mais baixo, e ao módulo de elasticidade dinâmico, onde apresentou um

valor mais elevado. Estas desvantagens são consideradas pouco relevantes tendo em conta que a

“Brecha da Arrábida” apresentou valores mais baixos de permeabilidade ao vapor de água, e apesar

de não ter sido determinado, decerto o módulo de elasticidade dinâmico seria superior ao desta

argamassa.

Os testes decorreram de acordo com as normas e procedimentos específicos de cada material (pedra

e argamassa), o que significa que por vezes para o mesmo ensaio diferentes condições experimentais

27

foram utilizadas. A compatibilidade das argamassas com a pedra foi avaliada de modo qualitativo,

mas com base em recomendações evidenciadas por vários investigadores [16,24,25,32,34].

Deve ser mencionado que a comparação dos resultados das argamassas foi efectuada com os

resultados dos testes realizados em amostras sãs de “Brecha da Arrábida”. Em condições reais, a

pedra deteriorada deverá apresentar propriedades físicas e mecânicas diferentes das que foram

obtidas neste trabalho experimental.

5 - Recomendações

Para complementar este estudo, as mesmas formulações de argamassas deverão ser sujeitas a

ensaios em ambientes exteriores, no sentido de avaliar quais seriam as alterações ocorridas (a nível

da estrutura interna do material, do comportamento físico e mecânico e a nível estético) quando

aplicadas em diferentes condições de humidade relativa, temperatura e sujeitas a factores

característicos dos ambientes exteriores que dificilmente se conseguem reproduzir em laboratório.

Outra campanha de testes deveria ser efectuada para analisar a resistência das diferentes

argamassas aos agentes de meteorização (sais, poluentes, gelo-degelo, variações térmicas e

hígricas, etc.), no sentido de avaliar a durabilidade das argamassas produzidas.

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30

Anexos

Anexo 1 - Identificação das pedreiras de “Brecha da Arrábida” e características do material

extraído, segundo [1].

Anexo 2 - Identificação dos afloramentos de “Brecha da Arrábida” e respectivas características,

segundo [7].

Locais de extracção da “Brecha da Arrábida” Descrição do tipo de afloramento

Casal do Desenbargador (Localizado em J3

Co) “…marmore brechiforme, de pasta amarella e «brecha», ordinariamente arredondada, vermelho-arroxeada, sendo, em geral, de pequenas dimensões…”

Calhariz (Localizado em J3

Co)

“Encontram-se differentes aspectos de mármores segundo predomina o vermelho ou amarello, sendo às vezes, no primeiro caso, de grande «brecha» vermelha, ligeiramente separada por uma pasta amarella.”

Monte do Risco e Casal do Risco

(J3Ar)

“O conglomerado é constituído por calhaus de pequenas dimensões de diferentes cores, branco - amarellados, amarellos Sienne, vermelho -arroxeados, preto, etc., ligados por uma pasta muito rija, gresiforme, vermelha / arroxeada, destacando-se, ás vezes, crystaes de calcite e grãos de quartzo.”

Monte de Jaspe (-)

“ … o conglomerado apresenta-se constituído por calhaus ainda mais miúdos, com as mesmas côres referidas anteriormente, mas mais vivas e com a mesma pasta, aparecendo raras vezes o amarello de Sienne.”

Valle de El Carmen (Localizado em J3

Co ou J3Ra)

“Os calhaus apresentam-se mais ou menos com as mesmas côres que nos locais referidos anteriormente, predominando o cinzento escuro, e a pasta é cendrada, muito siliciosa...”

Legenda da Carta Geológica de Setúbal Descrição do tipo de afloramento

J3Ar

Margas, argilas, conglomerados e calcários com calhaus negros

da Arrábida

“…conglomerados (“Brecha da Arrábida”) …”; “Corte do Fojo: Conglomerado calcário com cimento calcário avermelhado e com elementos dimensionalmente variáveis pouco rolados em camadas espessas…”.

J3 Ra

Argilas, grés, conglomerados do Vale da Rasca

“…conglomerados calcários que, progressivamente, se vão carregando de quartzo, quando nos deslocamos ao topo da série…”; “Corte de Arremula: Alternância de conglomerados calcários vermelho-amarelados e de calcários intraclásticos a microconglomeráticos azóico”.

J3 Co

Conglomerados da Comenda

“…conglomerados calcários de Vale da Rasca que, para o topo, vão-se carregando de quartzo, desenvolve-se uma série de cor dominantemente vermelha e com marcadas características fluviais… ”; “…conglomerados intercalados: estes são constituídos por elementos sub-rolados de quartzo e quartzito subordinado…”; “…conglomerados apresentam uma matriz argilo-arenosa. Os calhaus de quartzo e quartzito, por vezes bem rolados, estão ferruginizados… ”.

Ø P

Conglomerados, arenitos e margas de Picheleiros

“…conglomeráticos, organizados em sequências positivas de granulometria decrescente para o topo. Cada sequência começa por conglomerados com clastos siliciosos, às vezes de grandes dimensões, passando a arenitos arcósicos e a argilitos, às vezes calichificados…”; “…Na fracção fina, a paligorskite é o mineral argiloso predominante…”.

P MF

Conglomerado de Marco Furado

“…unidade conglomerática com matriz areno-argilosa vermelha. Os clastos angulosos são predominantemente de quartzo, mas ocorrem quartzitos, jaspes, sílex e xistos. São frequentes os encouraçamentos ferruginosos, particularmente para o topo…”; “…Na fracção argilosa predominam a ilite e/ou mica e caulinite dominando normalmente a mica… ”.

31

Anexo 3 - Proporções entre ligantes (cal), agregados e aditivos que devem ser utilizadas nas

diferentes intervenções de conservação (rochas carbonatadas) [22].

Anexo 4 - Informações acerca das proporções dos constituintes mineralógicos e propriedades

físicas de cada ligante, cedidas pelas empresas.

Função da argamassa

Traços2)

ligante:agregado1) Ligante Agregados Aditivos pozolânicos

1,18 mm 600 µm 400 µm 300 µm 600 µm 300 µm

Reparação 1:2 3 3

1,5 3

1,5 2

0,75 1

0,75 -

0,5 0,5

- -

Adesivo ou fixação 1:1 6

6 - -

- 1

- 1

6 4

1,5 0,5

- 1

Preenchimento 1:1,5 3,25 2

3 -

- 0,5

1 1,25

1 -

0,5 -

- 0,75

Protecção 1:2 1:3

3 3

- -

- -

- 2,5

8 4,5

- -

- -

1) Valores de referência - traços volumétricos

2) Traços volumétricos. Valores aproximados por simplificação

Cal aérea hidratada em pó

Cal aérea hidratada em pasta

Análise química Análise química por termogravimetria (cal viva)

Parâmetro Valor Parâmetro Valor

Óxido de cálcio 74,5 % Óxido de cálcio ≥ 90,0 %

Carbonato de cálcio 2,5 % Carbonato de cálcio ≤ 8,0 %

Sulfato de cálcio 0,25 % Sulfato de cálcio ≤ 0,2 %

Óxido de magnésio 0,35 % Óxido de magnésio ≤ 1,0 %

Óxido de ferro 0,045 % Óxido de ferro ≤ 0,15 %

Óxido de alumínio 0,048 % Óxido de alumínio ≤ 0,2 %

Óxido de potássio 0,0169 % Óxido de silício 0,5 %

Óxido de manganês 0,0008 % Insolúveis em HCl ≤ 1,0 %

Manganês 0,0006 % Enxofre 0,3 mg/g

Dióxido de silício 0,09 % Antimónio ≤ 0,5 mg/g

Enxofre 0,059 % Arsénio 0,2 mg/g

Trióxido de enxofre 0,1472 % Cádmio ≤ 0,2 mg/g

Fósforo 0,0046 % Chumbo 0,2 mg/g

Pentóxido de fósforo 0,0105 % Crómio ≤ 0,2 mg/g

Hidróxido de cálcio 96,4 % Mercúrio ≤ 0,2 mg/g

Hidróxido de magnésio 0,51 % Níquel ≤ 0,2 mg/g

Óxido de cálcio não hidratado 0,8 % Selénio ≤ 0,3 mg/g

Propriedades físicas Propriedades físicas

Densidade aparente 0,5 -

Granulometria a laser -

2 µm 90,97 % -

5 µm 64,52 % -

10 µm 38,14 % -

40 µm 18,30 % -

50 µm 16,11 % -

80 µm 9,64 % -

90 µm 7,62 % -

125 µm 7,62 % -

200 µm 2,34 % -

Diâmetro médio 7,14 µm -

Proveniência: Empresa Lusical Proveniência: Empresa União de Gessos Ldª.

32

Anexo 5 - Tabela com as propriedades físicas e mineralógicas dos materiais utilizados no agregado

e respectiva proveniência.

Anexo 6 - Análise e caracterização da “Brecha da Arrábida”.

Análise petrográfica (EN 12407): utilizou-se um microscópico óptico Olympus® Bx51 com uma

câmara digital Nikon® COOLPIX 5600. As fotografias foram tiradas com uma ampliação de 50x,

usando a luz polarizada com dois tipos de visualização, feixes cruzados e feixes paralelos. A

anteceder esta análise efectuou-se uma observação macroscópica das amostras de onde foram

extraídas as lâminas.

Análise química (fracção carbonatada): foi utilizado um moinho de anéis Fritsch®; uma balança

Mettler® Toledo PB 3001; uma bomba de vácuo Gast®; ácido clorídrico a 37 % e álcool etílico a 96

%. Foi efectuada a separação dos ruditos e da matriz. As duas amostras foram moídas e

posteriormente submetidas ao ataque com ácido clorídrico a 37 % e álcool etílico a 96 % para eliminar

a fracção carbonatada. As amostras foram lavadas com água, filtradas sob vácuo e secas (40 ºC) e

foi determinado o resíduo insolúvel.

Análise mineralógica: foi utilizado um difractómetro X´Pert PRO®, onde as amostras foram expostas a

uma radiação de cobre (CuKα) com 1,5406 Å de comprimento de onda, voltagem de 45 kV e 45 mA e

sobre um ângulo 2θ com alcance de 4,001 a 99,997 º. A contagem foi de 9,7278 s por cada medição

de 0,002º 2θ. Os picos foram identificados por comparação com a biblioteca de espectros do

programa Powder Diffraction Files 4. O material analisado corresponde à matriz da rocha (que foi

Agregado (Amp 5x) Características e descrição microscópica

Areia amarela

As areias utilizadas foram adquiridas no estaleiro da firma Areipor (Bucelas), com proveniência nas explorações de Coina e Benavente, tratando-se de areias de areeiro naturais. De acordo com as informações disponibilizadas pela firma, o material é silicioso, variando o teor em sílica entre 98,8 % e 99,1 %. As areias comercializadas pela firma são essencialmente aplicadas no fabrico de tintas e componentes filtrantes, pelo que são cuidadosamente lavadas e crivadas. A designação comercial da areia utilizada é APS 30 onde a dimensão máxima é de 1,180 mm e a mínima de 0,125 mm. Ao microscópio, os grãos são predominantemente angulosos e sub-angulosos, mas com alto grau de esfericidade. Análise baseada na caracterização morfológica dos detritos [13].

“cocciopesto”

Este é um material produzido industrialmente e foi adquirido na empresa C.T.S.. Através da ficha técnica, sabe-se que provém de barro cozido e que após ser triturado é utilizado como aditivo em argamassas e rebocos, conferindo aos mesmos propriedades hidráulicas. Não foi disponibilizada pela empresa os constituintes mineralógicos e químicos, bem como a temperatura de cozedura. Este material encontra-se disponível em várias granulometrias; para este trabalho foi utilizada granulometria entre o intervalo 0 -0,2 mm; contudo, observou-se que este material era constituído por partículas com maiores dimensões, como se pode confirmar pelo estudo da granulometria. Ao microscópio, observaram-se partículas muito finas, que dificultaram a observação das partículas de maiores dimensões, algumas impurezas (grãos escuros) e grãos de areia.

Partículas de tijolo vermelho

Os tijolos de construção (dimensões 30×20×7 cm) provêm da fábrica de Cerâmica Pegões J. G. Silva S.A. A matéria-prima utilizada é constituída por argilas comuns, exploradas na pedreira de Pegões Velhos. Segundo informações cedidas pelo fabricante, a composição mineralógica da argila é aproximadamente: caulinite (21 %); montmorilonite (15 %); ilite + serite (26 %); feldspatos (< 2 %); quartzo (25 %); calcite (10 %) e pirite (<1 %). A temperatura de cozedura dos tijolos foi de 900 ºC. Através da moagem num moínho de maxilas (FRITSH, pulverisette®) e posterior passagem em vários peneiros escolheu-se a granulometria pretendida (1,19 - 0,6 mm). Ao microscópio, as partículas são predominantemente angulosas e sub-angulosas, mas com baixo grau de esfericidade. Grãos de quartzo também foram observados. Análise baseada na caracterização morfológica dos detritos [13].

33

previamente separada dos ruditos) peneirada (peneiro 0,125 mm), submetida a uma lavagem com

água (imersão durante uma semana), e posteriormente decantada. Foram analisadas 3 amostras do

resíduo filtrado e 1 da matéria que ficou em suspensão.

Análise colorimétrica: usou-se um espectrofotómetro portátil Minolta® CM508i com um ângulo de

visão de 8º e com uma área de análise de 8 mm de diâmetro. Mediu-se a cor segundo o sistema

CIELab (parâmetros L*, a* e b*). Foi utilizado o iluminante D65 (luz do dia), que dita o valor após a

incidência de 8 feixes de luz na amostra. Foi analisada toda a área de uma das faces de cada cubo

com 25 medições.

Caracterização física

� Porosidade total e aberta, massa volúmica real e aparente (EN 1936, RILEM I.1 e RILEM I.2):

utilizou-se uma bomba de vácuo VacuuBrand® GMBHTCO K6 CVC 2 (condições – 20/24 mBar); uma

balança Sartorius® LE6235 e um paquímetro Medid Becision®.

� Absorção de água por capilaridade (EN 1925, RILEM II.6 e RILEM 25): usou-se papel de filtro;

recipiente em acrílico e uma balança Sartorius® LE. O ensaio foi efectuado com os intervalos de

tempo mais curtos 0, 1, 3, 5, 10, 15, 30, 60, 180, 480, depois de 24 em 24 horas, porque a porosidade

deste material era desconhecida. O ensaio terminou quando os provetes se mostraram saturados. As

condições experimentais registadas no início e no fim do ensaio foram 60 % Hr e 19 ºC e 67 % Hr e

19 ºC respectivamente.

� Absorção de água à pressão atmosférica (NFB-10-504 e RILEM II.1): utilizou-se um recipiente em

acrílico e uma balança Sartorius® LE. As condições experimentais foram 18 ± 0,2 ºC e 71 ± 3,4 % Hr.

� Índice de secagem (Fe 07 UNL-FCT): usou-se um recipiente em acrílico; uma balança Sartorius®

LE e uma rede de plástico. O ensaio começou com os provetes saturados do ensaio de absorção de

água à pressão atmosférica que foram colocados sobre a rede de plástico. Não foi efectuada qualquer

impermeabilização das faces dos provetes. Os intervalos de medição foram semelhantes aos do

ensaio de capilaridade. O ensaio terminou quando as pesagens atingiram um regime estacionário. As

condições experimentais em que decorreu o ensaio foram 17 ± 1,8 ºC e 68 ± 6,2 % Hr.

� Permeabilidade ao vapor de água (Fe 05 UNL-FCT): utilizou-se uma câmara climática Aralab®;

balança Adam® AFP -720 LC; Silicone K-86 Orbasil®; cápsulas de material impermeável e algodão. A

permeabilidade ao vapor de água foi determinada pelo método de cápsula húmida, onde as condições

experimentais decorreram entre os 20 ºC e 40 ± 0,3 % Hr. O ensaio terminou quando as pesagens

atingiram um regime estacionário nas três últimas medições.

Caracterização mecânica

� Resistência à compressão uniaxial (EN 1926): utilizou-se uma máquina universal de tracção

Prüfsysteme® Form+Test com suporte para ensaio de compressão. A força foi aplicada de modo

34

perpendicular à estratificação dos sedimentos e de forma controlada, a uma velocidade de 0,5 a 1,0

MPa/s.

Anexo 7 - Análise e caracterização das argamassas de reparação

A7.1 - Estudo preliminar dos materiais utilizados no fabrico das argamassas

Análise granulométrica: utilizou-se uma balança Precisa® 18000 D SCS; um microscópio Zeiss

Axioplan® com uma câmara Nikon Type 102; uma máquina de agitação Perta®, D403 e vários

peneiros Controls® (peneiros Nº 4, 8, 16, 30, 50, 70, 100, 200, 230 e 400). Os ensaios efectuados a

cada agregado permitiram a escolha do traço 1:1:2 (mistura A). Durante a elaboração das

argamassas com esta mistura de agregado, optou-se pela elaboração de uma segunda, em que

fossem substituídas as partículas de tijolo vermelho por areia, resultando no traço 2:1 (mistura B). Foi

efectuada uma análise a cada mistura de agregado.

Baridade (Fe 15 UNL-FCT): utilizou-se uma balança Precisa® 18000 D SCS e dois recipientes

cilíndricos com volume 488,1 cm3 e 3022 cm3. Os ensaios efectuaram-se aos dois agregados, a cada

uma das misturas de agregado e à cal em pasta. O menor recipiente foi utilizado na análise dos

agregados e do ligante, o recipiente de maior volume foi utilizado nas duas misturas de agregado (A e

B). Na análise da cal em pasta, escorreu-se a água e adicionou-se apenas a pasta de cal de modo a

preencher 1/3 do volume do recipiente. Entre cada aplicação foi efectuada a compactação com uma

vareta. As condições experimentais da sala registadas foram 47 % Hr e 21 ºC.

Volume de vazios e massa volúmica aparente (Fe 30 UNL-FCT): utilizou-se uma balança Precisa®

18000 D SCS e dois picnómetros de capacidades iguais a 1203,0 ± 0,3 cm3 e 1203,1 ± 0,3 cm3. Os

ensaios realizaram-se nas duas misturas de agregado (A e B).

Determinação do teor de água existente na cal em pasta: usou-se uma balança Sartorius® LE e

suportes vítreos. Deixou-se escorrer o excesso de água da cal em pasta e colocaram-se três

amostras na estufa a 60 ºC, onde permaneceram durante 7 dias em suportes de vidro.

A7.2 - Elaboração dos provetes

Fabrico das argamassas e condições de cura (Fe 19 UNL-FCT): utilizou-se uma balança Precisa®

18000 D SCS; uma cuba misturadora Heng Wei® programada a 48 rotações por minuto; um

compactador mecânico Kubler (programado para 20 pancadas) e moldes metálicos. Foram

efectuadas duas compactações, realizadas quando a argamassa era aplicada nos moldes metálicos.

As condições experimentais encontram-se resumidas na tabela A7.1. As argamassas foram

acondicionadas nos moldes (onde permaneceram 7 dias) e colocadas em ambiente controlado de 20

± 2 ºC e 65 ± 5 % Hr. A cura durou 62 dias e os provetes foram posteriormente colocados na estufa a

60 ºC, onde permaneceram até à realização dos ensaios. Foram também aplicadas argamassas em

amostras de “Brecha da Arrábida” com o objectivo de avaliar a aplicabilidade e comparar

macroscopicamente a textura e aparência entre os dois materiais.

35

Tabela A7.1 - Condições experimentais utilizadas no fabrico das argamassas.

Consistência por espalhamento (Fe 25 UNL-FCT): A quantidade de água utilizada na preparação das

argamassas foi a necessária para se obter boa trabalhabilidade (em obra, este é o principal aspecto a

ter em conta). Seguindo este critério, teve-se em conta a proximidade dos valores de espalhamento

entre as duas misturas de agregado (A e B), de modo a poderem ser comparáveis.

A7.3 - Propriedades das argamassas endurecidas

Análise à lupa binocular: utilizou-se uma lupa binocular Olympus® SZH10 com uma câmara digital

Olympus U-PMTVC e resina Struers Epofix®. Uma amostra de cada argamassa foi impregnada com

uma resina (sob vácuo) para permitir o corte e o polimento, e posteriormente ser analisada. As

fotografias foram tiradas com uma ampliação de 60x, usando a luz transmitida.

Análise de porosimetria de mercúrio: utilizou-se um porosímetro de mercúrio Micromeritics®, Autopore

IV 9500; dois penetrómetros com volume 5 cm3 e capacidade total de intrusão de 1,716 cm3 e uma

balança Precisa® 310M. As condições experimentais foram a utilização de um intervalo de baixa

pressão de 0,0138 MPa (2 Psi) a 0,1979 MPa (28,7 Psi), seguido de um aumento de pressão dado

pelos intervalos 0,2124 MPa (30,8 Psi) a 206,4063 MPa (29936,7 Psi). Em cada patamar de pressão

foi determinado um tempo de espera de 10 s. As características do mercúrio são: ângulo de contacto

igual a 140º; tensão superficial igual a 0.485 N/m e densidade 13.5335. As amostras foram secas até

massa constante a 60 ºC, foi utilizada uma amostra de cada argamassa (com dimensões

aproximadas de 2×1×1 cm3).

Análise mineralógica: utilizou-se o mesmo aparelho e as mesmas condições experimentais das que

foram utilizadas na “Brecha da Arrábida”. Uma amostra de cada argamassa foi peneirada (peneiro Nº

200) e posteriormente analisada. Análises de cada ligante e cada material que constitui o agregado

foram também efectuadas.

Análise química (profundidade de carbonatação) (Fe 28 UNL-FCT): utilizou-se uma solução de

fenolftaleína a 0,5 % (e etanol a 95 %). Foi medida a profundidade de carbonatação e a percentagem

de área carbonatada em três amostras de cada argamassa. O ensaio foi realizado sobre uma

superfície “fresca”.

Análise colorimétrica: utilizou-se o mesmo aparelho e as mesmas condições experimentais das da

“Brecha da Arrábida”. Uma amostra de cada argamassa, resultante do ensaio de resistência à tracção

Condições experimentais

Sala Cuba (segundos)

Arg

amas

sas

AL2 21 ºC e 52 % Hr

70 s mistura na cuba + paragem e mistura manual + 90 s mistura na cuba

AL3 75 s mistura na cuba + paragem e mistura manual + 90 s mistura na cuba

AP2 e AP3 21 ºC e 47 % Hr 135 s mistura na cuba + paragem e mistura manual + 60 s mistura na cuba

BL2 e BL3 21 ºC e 55 % Hr 70 s mistura na cuba + paragem e mistura manual + 90 s mistura na cuba

BP2 e BP3 20 ºC e 54 % Hr 75 s mistura na cuba + paragem e mistura manual + 90 s mistura na cuba

36

por flexão, foi analisada com 20 medições. Apenas foi analisada a face que não esteve em contacto

com o molde metálico.

Caracterização física

� Porosidade aberta e massa volúmica real (Fe 01 e Fe 02 UNL-FCT): utilizou-se uma balança

Precisa® 18000 D SCS, uma balança Precisa® 310 M e uma bomba de vácuo ABM® (condições – 64

mBar). Os provetes utilizados resultaram do ensaio de compressão.

� Absorção de água por capilaridade (Fe 06 UNL-FCT): balança Mettler® Toledo PR 1203

(argamassas AL e AP); balança Adam® AFP-720 LC (argamassas BL e BP); recipiente de plástico,

tabuleiro de metal e papel de filtro. Os tempos de ensaio utilizados foram, 0, 5, 10, 15, 30, 60, 180

min, depois de 24 em 24 horas. O ensaio terminou quando se alcançou o valor assintótico. As

condições experimentais em que decorreu o ensaio foram 20 ± 0,1 ºC e 65 ± 0,7 % Hr (argamassas

AL e AP) e 23 ± 0,3 ºC e 64 ± 0,6 % Hr (argamassas BL e BP).

� Determinação do coeficiente de saturação (RILEM II.1): balança Mettler Toledo® PR 1203

(argamassas AL e AP); balança Adam® AFP-720 LC (argamassas BL e BP) e recipiente de plástico.

Após o ensaio de absorção de água por capilaridade os provetes foram imersos num recipiente com

água. Determinou-se a absorção de água è pressão atmosférica e o coeficiente de saturação.

� Índice de secagem (Fe 07 UNL-FCT): usou-se um recipiente de plástico; uma balança Mettler

Toledo® PR 1203 (argamassas AL e AP); uma balança Adam® AFP-720 LC (argamassas BL e BP) e

uma rede de plástico. O ensaio utilizou os provetes saturados, que foram colocados sobre uma rede

de plástico e dentro de um recipiente de plástico. Não foi efectuada qualquer impermeabilização das

faces dos provetes. Os intervalos de medição foram, 0, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60 min, depois 20

em 20 min até às 3 horas, de 1 em 1 h até perfazer as 10 horas de ensaio, depois de 2 em 2 horas. O

ensaio terminou quando as pesagens atingiram um regime estacionário. As condições experimentais

em que decorreu o ensaio foram 21 ± 0,6 ºC e 64 ± 0,5 % Hr (argamassas AL e AP) e 23 ± 0,9 ºC e

64 ± 1,1 % Hr (argamassas BL e BP).

� Permeabilidade ao vapor de água (Fe 05 UNL-FCT): utilizou-se o mesmo procedimento e

equipamento do estudo da “Brecha da Arrábida”. As condições experimentais decorreram entre os 20

± 0,1 ºC e 41 ± 0,9 % Hr argamassas AL e AP) e 20 ± 0,0 ºC e 40 ± 0,4 % Hr (argamassas BL e BP).

Caracterização mecânica

� Módulo de elasticidade dinâmico (Fe 08 UNL-FCT): usou-se um equipamento de emissão de

frequência de ressonância longitudinal apropriado Zeus® Resonance Meter, ZRM 001. Os resultados

apresentam a média de 2 medições efectuadas em cada amostra.

37

� Resistência à tracção por flexão (Fe 27 UNL-FCT): utilizou-se uma máquina universal de tracção

Prüfsysteme®, Form+Test com suporte para ensaio de flexão. A carga foi aplicada a meio vão, a uma

velocidade de 5,1 mm/min.

� Resistência à compressão uniaxial (Fe 27 UNL-FCT): utilizou-se o mesmo procedimento para a

“Brecha da Arrábida”. As amostras utilizadas correspondem aos meios prismas que resultaram do

ensaio de flexão.

Anexo 8 - Tabela com as datas em que foram realizadas as análises e os ensaios às argamassas.

Análises e ensaios realizados às argamassas Datas (dias a contar do início das amassaduras)

AL e AP BL e BP

Cura (20 ± 2 ºC e 65 ± 5 % Hr) 62 62

Módulo elasticidade dinâmico (MPa) 69 e 67 71 e 70

Resistência mecânica de tracção por flexão (MPa) 69 e 67 71 e 70

Permeabilidade ao vapor água (Kg/ms.Pa) 105 e 103 91 e 90

Coeficiente de capilaridade (Kg/m2.s0,5) 84 e 82 89 e 88

Índice de secagem 92 e 90 96 e 95

Colorimetria (CIELab) 106 e 104 106 e 105

Resistência mecânica de tracção por compressão uniaxial (MPa) 126 e 124 125 e 124

Carbonatação (fenolftalina 0,5 %) 140 e 138 125 e 124

Porosidade aberta (%) e massa volúmica (Kg/m3) 132 e 130 81 e 80

Difracção de raios X (DRX) 174 e 172 123 e 122

Porosimetria mercúrio 182 140 e 138

Lupa binocular 226 e 224 176 e 175

Anexo 9 - Descrição macroscópica

Provetes (Escala 1:2,3 cm.

Imagem ⊥ estratificação)

Dimensão e quantificação dos detritos

Amostra 1

Maior dimensão:≈

Ruditos: Matriz

Amostra 2

Maior dimensão:≈

Ruditos: Matriz

Amostra 3

Maior dimensão:≈

Ruditos: Matriz

Amostra 4

Maior dimensão:≈

Ruditos: Matriz

Amostra 5

Maior dimensão:≈

Ruditos: Matriz/cimento:

Amostra 6

Maior dimensão:≈

Ruditos: Matriz/cimento:

Amostra 7

Maior dimensão:≈

Ruditos: Matriz/cimento:

Descrição macroscópica das amostras de “Brecha da Arrábida”.

Dimensão [mm] e quantificação dos detritos [%]

Morfologia dos

detritos

Distribuição dos

detritos

Estrutura dos

detritos

Maior dimensão: ∅ 50

Ruditos: ≈ 75 % Matriz/cimento:

25 %

Rolados

Baixa

esfericidade

Distriuição muito fraca

Paraconglo- merado

Polimodal

Maior dimensão: ≈ ∅33

Ruditos: ≈ 70 % Matriz/cimento:

30 %

Sub-rolados

Alta esfericidade

Distribuição muito fraca

Paraconglo- merado

Polimodal

Maior dimensão: ≈ ∅34

Ruditos: ≈ 75 % Matriz/cimento:

35 %

Sub-rolados

Alta esfericidade

Distribuição muito fraca

Paraconglo- merado

Polimodal

Maior dimensão: ≈ ∅30

Ruditos: ≈ 85 % Matriz/cimento:

15 %

Sub-angulosos

Baixa esfericidade

Distribuição fraca

Ortoconglo- merado

Polimodal

Maior dimensão: ≈ ∅22

Ruditos: ≈ 80 % Matriz/cimento:

20 %

Sub-rolados

Baixa esfericidade

Distribuição fraca

Ortoconglo- merado

Polimodal

Maior dimensão: ≈ ∅28

Ruditos: ≈ 40 % Matriz/cimento:

60 %

Sub-angulosos

Baixa esfericidade

Distribuição muito fraca

Paraconglo- merado

Polimodal

Maior dimensão: ≈ ∅33

Ruditos: ≈ 55 % Matriz/cimento:

55 %

Rolados

Alta esfericidade

Distribuição muito fraca

Paraconglo- merado

Polimodal

38

Cor dos

detritos

Natureza dos

detritos

Vermelhos, creme,

amarelos e negros

Monogé- nicos de natureza

carbonatada

Vermelhos, negros e creme

Monogé- nicos de natureza

carbonatada

Vermelhos, negros e amarelos

Monogé- nicos de natureza

carbonatada

Negros, vermelhos,

rosa, creme e amarelos

Monogé- nicos de natureza

carbonatada

Negros, vermelhos,

creme e amarelos

Monogé- nicos de natureza

carbonatada

Vermelhos, negros, creme e amarelos

Monogé- nicos de natureza

carbonatada

Creme, vermelhos, negros e amarelos

Monogé- nicos de natureza

carbonatada

39

Provetes

(Escala 1:2,3 cm. Imagem ⊥ estratificação)

Dimensão [mm] e quantificação dos detritos [%]

Morfologia dos

detritos

Distribuição dos

detritos

Estrutura dos

detritos

Cor dos

detritos

Natureza dos

detritos

Amostra 8

Maior dimensão: ≈ ∅40

Ruditos: ≈ 80 %. Matriz/cimento:

≈ 20 %

Rolados

Alta esfericidade

Distribuição fraca

Ortoconglo- merado

Polimodal

Amarelos, creme, azuis e

vermelhos

Monogé- nicos

de natureza carbonatada

Amostra 9

Maior dimensão: ≈ ∅16

Ruditos: ≈ 70 %. Matriz/cimento:

≈ 30 %

Sub-rolados

Alta esfericidade

Moderada- mente

distribuída

Ortoconglo- merado

Polimodal

Negros, vermelhos, amarelos e

creme

Monogé- nicos

de natureza carbonatada

Amostra 10

Maior dimensão: ≈ ∅32

Ruditos: ≈ 45 %. Matriz/cimento:

≈ 55 %

Rolados

Alta esfericidade

Distribuição muito fraca

Paraconglo- merado

Polimodal

Vermelhos, amarelos e

negros

Monogé- nicos

de natureza carbonatada

Amostra 11

Maior dimensão: ≈ ∅40

Ruditos: ≈ 75 %. Matriz/cimento:

≈ 25 %

Rolados

Alta esfericidade

Distribuição muito fraca

Paraconglo- merado

Polimodal

Detritos amarelos, negros,

vermelhos. Aparecem

alguns creme

Monogé- nicos

de natureza carbonatada

Amostra 12

Maior dimensão: ~ ∅20

Ruditos: ~ 40 %. Matriz/cimento:

~ 60 %

Rolados

Alta esfericidade

Moderada- mente

distribuída

Paraconglo- merado

Polimodal

Vermelhos, negros, creme e amarelos

Monogé- nicos

de natureza carbonatada

Amostra 13

Maior dimensão: ≈ ∅41

Ruditos: ≈ 75 %. Matriz/cimento:

≈ 25 %

Rolados

Baixa esfericidade

Distribuição muito fraca

Paraconglo- merado

Polimodal

Creme, vermelhos, negros e amarelos

Monogé- nicos

de natureza carbonatada

Amostra 14

Maior dimensão: ≈ ∅30

Ruditos: ≈ 80 %. Matriz/cimento:

≈ 20 %

Sub-rolados

Alta esfericidade

Distribuição muito fraca

Paraconglo- merado

Polimodal

Vermelhos, negros e

creme

Monogé- nicos

de natureza carbonatada

40

Provetes

(Escala 1:2,3 cm. Imagem ⊥ estratificação)

Dimensão [mm] e quantificação dos detritos [%]

Morfologia dos

detritos

Distribuição dos

detritos

Estrutura dos

detritos

Cor dos

detritos

Natureza dos

detritos

Amostra 15

Maior dimensão: ≈ ∅40

Ruditos: ≈ 80 %. Matriz/cimento:

≈ 20 %

Rolados

Alta esfericidade

Distribuição fraca

Ortoconglo- merado

Polimodal

Amarelos, creme, azuis e

vermelhos

Monogé- nicos

de natureza carbonatada

Amostra 16

Maior dimensão: ≈ ∅16

Ruditos: ≈ 70 %. Matriz/cimento:

≈ 30 %

Sub-rolados

Alta esfericidade

Moderada- mente

distribuída

Ortoconglo- merado

Polimodal

Negros, vermelhos, amarelos e

creme

Monogé- nicos

de natureza carbonatada

Amostra 17

Maior dimensão: ≈ ∅32

Ruditos: ≈ 45 %. Matriz/cimento:

≈ 55 %

Rolados

Alta esfericidade

Distribuição muito fraca

Paraconglo- merado

Polimodal

Vermelhos, amarelos e

negros

Monogé- nicos

de natureza carbonatada

Amostra 18

Maior dimensão: ≈ ∅40

Ruditos: ≈ 75 %. Matriz/cimento:

≈ 25 %

Rolados

Alta esfericidade

Distribuição muito fraca

Paraconglo- merado

Polimodal

Detritos amarelos, negros,

vermelhos. Aparecem

alguns creme

Monogé- nicos

de natureza carbonatada

Amostra 19

Maior dimensão: ≈ ∅20

Ruditos: ≈ 40 %. Matriz/cimento:

≈ 60 %

Rolados

Alta esfericidade

Moderada- mente

distribuída

Paraconglo- merado

Polimodal

Vermelhos, negros, creme e amarelos

Monogé- nicos

de natureza carbonatada

Amostra 20

Maior dimensão: ≈ ∅40

Ruditos: ≈ 80 %. Matriz/cimento:

≈ 20 %

Rolados

Alta esfericidade

Distribuição fraca

Ortoconglo- merado

Polimodal

Amarelos, creme, azuis e

vermelhos

Monogé- nicos

de natureza carbonatada

41

Anexo 10 - Descrição macroscópica e microscópica das lâminas de “Brecha da Arrábida”.

Descrição Macroscópica Descrição Microscópica (Ampliação 50x)

Feixe de luz cruzado Feixe de luz paralelo

Lâmina 1 (40×25 mm)

Rudito biomicrítico rodeado por detritos

micríticos e cimento esparítico com diferentes fases de precipitação.

Matriz com detritos micríticos, esparíticos, óxidos de ferro e também argila. Cimento

esparítico e micrítico.

Predominância de ruditos em relação à matriz/cimento.

Ortoconglomerado. Polimodal. Detritos creme, rosa,

vermelhos, laranja e amarelos.

Lâmina 2 (40×25 mm)

Matriz com detritos micríticos, esparíticos,

óxidos de ferro e detrito quartzítico (grãobranco). Cimento micrítico.

Rudito micrítico rodeado por cimento

essencialmente micrítico. Detritos micríticos, esparíticos e óxidos de ferro.

Predominância de ruditos em relação à matriz/cimento.

Ortoconglomerado. Polimodal. Detritos vermelhos, laranja,

creme, rosa, amarelos e cinzentos.

Lâmina 3 (40×25 mm)

Ruditos micríticos, com óxidos de ferro e arenito carbonatado com alguns grãos de

quartzo. Cimento esparítico.

Rudito micrítico com impregnações de

esparite. Matriz com detritos micríticos e grãos de quartzo. Cimento esparítico.

Predominância de ruditos em relação à matriz/cimento.

Ortoconglomerado. Polimodal. Detritos vermelhos, laranja,

amarelos e cinzentos.

Lâmina 4 (40×25 mm)

Ruditos micríticos e esparíticos. Matriz

com detritos micríticos. Cimento esparítico com óxidos de ferro.

Ruditos micríticos, com óxidos de ferro e

pelsparite. Matriz com detritos micríticos e esparíticos. Cimento esparítico.

Predominância de ruditos em relação à matriz/cimento.

Ortoconglomerado. Polimodal. Detritos rosa, laranja, creme e

amarelos.

Descrição Macroscópica

Lâmina a) (50×40 mm)

Predominância de ruditos em relação à matriz/cimento.

Paraconglomerado. Polimodal. Detritos vermelhos, laranja, creme, amarelos e negros.

Lâmina b) (50×40 mm)

Predominância de ruditos em relação à matriz/cimento.

Paraconglomerado. Polimodal. Detritos vermelhos, laranja,

creme, rosa, amarelos, cinzentos e negros.

Lâmina c) (50×40 mm)

Predominância de ruditos em relação à matriz/cimento.

Paraconglomerado. Polimodal. Detritos vermelhos, laranja,

creme, rosa, amarelos e negros.

Lâmina d) (50×40 mm)

Predominância de ruditos em relação à matriz/cimento.

Ortoconglomerado. Polimodal. Detritos creme, rosa, amarelos,

negros e vermelhos.

Descrição Microscópica (Ampliação 50x)Feixe de luz cruzado Feixe de luz paralelo

Interior de um rudito pelsparítico com impregnações de esparite precipitada.

Ruditos micríticos e esparíticos. Matrizcom detritos micriticos e óxidos de ferro.

Cimento com óxidos de ferro.

Rudito micrítico. Matriz com detritos

micríticos, esparíticos, grãos de quartzo e quartzito. Cimento micrítico e esparítico.

Rudito micrítico, esparítico e biosparítico.Cimento esparítico.

Ruditos micrítos e com óxidos de ferro.

Matriz com detritos micríticos e esparíticos. Cimento com óxidos de ferro.

Matriz com detritos com óxidos de ferro e grãos de quartzo.

Cimento esparítico e com óxidos de ferro.

Matriz com detritos micríticos, esparíticos e óxidos de ferro. Cimento micrítico e com

óxidos de ferro.

Cimento esparítico.

42

(Ampliação 50x) Feixe de luz paralelo

Ruditos micríticos e esparíticos. Matriz

com detritos micriticos e óxidos de ferro. Cimento com óxidos de ferro.

Rudito micrítico, esparítico e biosparítico. Cimento esparítico.

Matriz com detritos esparíticos, micríticos com óxidos de ferro e grãos de quartzo.

Cimento esparítico e com óxidos de ferro.

Cimento esparítico.

43

Anexo 11 - Resultados das análises químicas efectuadas às amostras de rudistos e matriz

/cimento, utilizando ácido clorídrico a 37 %.

Anexo 12 - Gráficos obtidos nas análises por difracção de raios X às amostras de matriz/cimento.

Figura A12.1 - Gráfico da amostra c), semelhante aos obtidos nas amostras a) e b).

Descrição Macroscópica Descrição Microscópica (Ampliação 50x)

Feixe de luz cruzado Feixe de luz paralelo

Lâmina e) (50×40 mm)

Rudito micrítico com óxidos de ferro e impregnações de esparíte. Matriz com detritos micríticos. Cimento esparítico.

Rudito pelsparite. Matriz com detritos

esparíticos, micríticos com óxidos de ferro e grãos de quartzo. Cimento esparítico.

Predominância de matriz/cimento em relação aos

ruditos. Paraconglomerado. Polimodal. Detritos vermelhos, laranja, creme, rosa, amarelos,

cinzentos e negros.

Lâmina f) (50×40 mm)

Rudito arenítico de natureza carbonatada e com óxidos de ferro, com impregnações

de esparite.

Rudito biomicrítico e pelsparítico. Matriz com detritos micríticos. Cimento micrítico

com alto teor em óxidos de ferro.

Predominância de ruditos em relação à matriz/cimento.

Ortoconglomerado. Polimodal. Detritos vermelhos, laranja,

creme, rosa, amarelos, negros e cinzentos.

Amostras Inicial [g] Após moagem [g] Após o ataque com HCl a 37% e filtragem [g] Final [%] Ruditos 211,6 181,2 1,5 0,8

Matriz/cimento 70,1 53,3 3,3 6,3

Anexo 13 - Gráfico das análises

Anexo 14 - Gráfico com as curvas de absorção de água por capilaridade

da Arrábida”.

0

20

40

60

80

L*

Par

amet

ros

L* &

C

oord

enad

as C

IELa

b

1 2 3 4 5 6

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

0 100

Abs

orçã

o de

águ

a [k

g/m

2 ]

1 2 311 12 13

Figura A12.2 - Gráfico da amostra d).

Gráfico das análises colorimétricas efectuadas a 20 provetes de “Brecha da Arrábida”.

Gráfico com as curvas de absorção de água por capilaridade de

a*

6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

200 300 400

Tempo [√s]

3 4 5 6 713 15 16 17 18

44

colorimétricas efectuadas a 20 provetes de “Brecha da Arrábida”.

de 19 provetes de “Brecha

b*

17 18 19 20

500 600

8 9 1019 20

45

Anexo 15 - Gráfico com as curvas de evaporação de água de 19 provetes de “Brecha da Arrábida”.

Anexo 16 - Imagens do teste de espalhamento e da aplicação das argamassas nas amostras de “Brecha da Arrábida”.

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

0 40 80 120 160 200 240 280 320 360 400

Teo

r de

Águ

a [%

]

Tempo [h]1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011 12 13 15 16 17 18 19 20

Argamassa com mistura de agregado A Espalhamento Amostras de “Brecha da Arrábida” com argamassa Descrição macroscópica após cura

A argamassa mostrou muito pouca porosidade. Boa

envolvência do ligante no agregado.

AL2 Boa aplicação, a argamassa adaptou-se bem ao substrato.

A argamassa revelou muita porosidade. Fraca envolvência

do ligante no agregado.

AL3 Má aplicação, o agregado revelou pouca envolvência do ligante.

A argamassa mostrou muito pouca porosidade. Muito boa

envolvência do ligante no agregado. Argamassa

ligeiramente mais clara, em comparação com as

argamassas AL2 e AL3.

AP2 Boa aplicação, a argamassa adaptou-se bem ao substrato.

46

Espalhamento Amostra de “Brecha da Arrábida” com argamassa Descrição macroscópica após cura

A argamassa mostrou muito pouca porosidade. Muito boa

envolvência do ligante no agregado. Argamassa

ligeiramente mais clara, em comparação com as

argamassas AL2 e AL3.

AP3 Má aplicação, o agregado revelou fraca envolvência do ligante.

Argamassa com mistura de agregado B Espalhamento Amostras de “Brecha da Arrábida” com argamassas Descrição macroscópica após cura

A argamassa mostrou muito pouca porosidade Muito boa

envolvência do ligante no agregado.

BL2 Boa aplicação, a argamassa adaptou-se bem ao substrato.

A argamassa mostrou alguma porosidade. Boa envolvência do

ligante no agregado.

BL3 Aplicação média, o agregado revelou fraca envolvência do ligante.

Apresentou ligeira porosidade. Boa envolvência do ligante nos agregados. Argamassa mais clara de todas as misturas.

BP2 Boa aplicação, a argamassa adaptou-se bem ao substrato.

Apresentou alguma porosidade. Boa envolvência do ligante no

agregado.

BP3 Aplicação média, o agregado revelou fraca envolvência do ligante.

47

Deve ser mencionado que após a aplicação das argamassas nas amostras de “Brecha da Arrábida” e

nos moldes metálicos, foi passada uma esponja humedecida sobre a superfície das amostras de

pedra (após a aplicação das argamassas) e dos provetes (passados 7 dias), com o objectivo de

remover o excesso de cal e fazer sobressair a textura do agregado. A porosidade que se nota na

descrição macroscópica das amostras de “Brecha da Arrábida” vai assim estar influenciada por este

procedimento, que se não foi bem efectuado, poderá ter removido excesso de água e eventualmente

ligante quando as argamassas estavam ainda húmidas, provocando o aparecimento de poros.

Anexo 17 - Análise da microestrutura das argamassas à lupa binocular.

Argamassa AL2 - Descrição Microscópica

Observaram-se poros fechados resultantes da retenção de ar no processo de amassadura, alguns poros cegos e muitos poros de

interface e de matriz. Ampliação 14x.

Zona de interface entre a argamassa carbonatada, com poros fechados resultantes da acumulação de ar, e da argamassa não carbonatada, sem fissuras, poros e com um tom mais claro na matriz de ligante.

Ampliação 14x.

Pormenor do ligante com poros de matriz resultantes da evaporação da

água, tipo fissuras e poros de interface que rodeiam as areias e as partículas de tijolo. Ampliação 60x.

Pormenor dos poros de matriz tipo fissura resultantes da retracção e poros de interface nas partículas de tijolo e na areia.

Ampliação 140x.

48

Argamassa AL3 - Descrição Microscópica

Observaram-se vários poros fechados, resultantes da evaporação de

água no processo de secagem; poros de interface, resultantes de retracção e poros de matriz de grandes dimensões. Ampliação 14x.

Pormenor dos poros fechados de grandes dimensões, provocados pela acumulação de ar durante o processo de amassadura da argamassa.

Ampliação 14x.

Observaram-se vários poros de interface e poros de matriz de grandes

dimensões. Poros de matriz circulares (no plano de observação) e interligados por poros tipo fissura de pequenas dimensões.

Ampliação 60x.

Pormenor da porosidade de interface numa partícula de tijolo. Observou-se a falta de ligante a aglomerar as partículas de tijolo, dando

origem a poros de dimensões consideráveis. Ampliação 140x.

Pormenor de poros de matriz circulares (no plano de observação).

Observaram-se poros fechados e poros cegos. Ampliação 60x.

Pormenor da porosidade de matriz onde o acesso ao poro circular (no plano de observação) é efectuado por poros do tipo fissura. As

dimensões dos poros são maiores do que as observadas no traço 1:2. Ampliação 140x.

49

Argamassa AP2 - Descrição Microscópica

Aspecto da porosidade de matriz com predominância de poros do tipo fissura que ocorrem entre as partículas de agregado. Também foram

observados poros de interface e poros cegos. Ampliação 14x.

A porosidade de matriz é também composta por poros circulares (no plano de observação) que se interligam por poros mais pequenos do

tipo fissura. Ampliação 14x.

Observou-se porosidade de matriz com poros do tipo fissura e poros

circulares (no plano de observação) ligados a poros mais pequenos do tipo fissura. Ampliação 60x.

Porosidade de interface em redor das partículas de tijolo, juntamente com porosidade de matriz do tipo fissura. Ampliação 60x.

Poro fechado provocado pela retenção de ar no processo de

amassadura da argamassa. Observou-se também porosidade de interface e de matriz com dimensões reduzidas. Ampliação 60x.

Pormenor da porosidade de interface em redor de uma partícula de tijolo. A evaporação da água em redor da partícula produziu um grande

volume de vazios no processo de secagem. Ampliação 140x.

50

Argamassa AP3 - Descrição Microscópica

Porosidade de matriz constituída por poros circulares (no plano de observação) interligados por poros mais pequenos do tipo fissura.

Observaram-se também poros cegos devido à retracção e retenção de ar. Ampliação 14x.

Aspecto da argamassa numa zona não carbonatada. As diferenças com as zonas carbonatadas são nítidas pela quase ausência de porosidade de interface e de matriz, que ocorrem nas zonas carbonatadas. A cor da

matriz também parece ser mais clara. Ampliação 14x.

A falta de ligante a rodear os agregados levou à ocorrência de poros de

interface com grandes dimensões, durante o processo de secagem. Ampliação 60x.

Porosidade de matriz sob a forma de fissuras e de grandes poros circulares (no plano de observação), que se encontra interligada à

porosidade de interface. Ampliação 60x.

Pormenor da porosidade de interface em redor de uma partícula de

tijolo. Ampliação 140x. Pormenor da porosidade de matriz com poros do tipo fissura, formados

por retracção durante a secagem da argamassa. Ampliação 140x.

51

Argamassa BL2 - Descrição Microscópica

Menor porosidade comparativamente às argamassas da mistura A.

Observaram-se vários poros fechados, alguns com grandes diâmetros, provocados pela acumulação de ar no processo de amassadura.

Ampliação 14x.

Porosidade de matriz com poros predominantemente circulares (no plano de observação), alguns com interligações a poros pequenos do

tipo fissura, outros formando poros cegos. Observou-se uma fissura de grande dimensão, provocada pela retracção da argamassa durante o

processo de secagem. Ampliação 14x.

Pormenor de uma zona da argamassa não carbonatada, visível pela

permanência de ligante com tom claro e ausência de porosidade. Ampliação 60x.

Pormenor de um poro fechado (à esquerda) que resultou da retenção de ar no processo de amassadura; e de um poro cego (à direita) com

ligação através de um pequeno poro do tipo fissura. Ampliação 60x.

Pormenor da porosidade de interface em redor dos agregados. Os

poros são do tipo fissura, resultando da retracção por secagem. Ampliação 60x.

Pormenor da porosidade de matriz, onde se observa uma fissura de dimensões consideráveis, interligada por poros circulares (no plano de

observação). Ampliação 60x.

52

Argamassa BL3 - Descrição Microscópica

A porosidade é constituída por poros de matriz circulares (no plano de observação) interligados por poros do tipo fissura, poros cegos e poros

fechados. Ampliação 14x.

Zona de interface entre a argamassa carbonatada, onde se observaram poros fechados e poros cegos; e a que apresenta grande teor de portlandite, com ausência de porosidade e tonalidade mais clara.

Ampliação 14x.

Pormenor de poros fechados provocados pela acumulação de ar no

processo de amassadura; e poros cegos, onde a transmissão de fluidos é dificultada devido à falta de ligação a outros poros. Ampliação 14x.

Observou-se a falta de ligante a aglomerar as partículas, produzindo maior volume de vazios nos poros de interface e facilitando a

interligação aos poros de matriz. Ampliação 60x.

Pormenor da porosidade de interface em redor de uma partícula de tijolo

e de areia. Ampliação 140x. Pormenor da porosidade de matriz, que devido à falta de ligante, se

interliga à porosidade de interface das partículas de areia. Ampliação 140x.

53

Argamassa BP2 - Descrição Microscópica

Observaram-se poros fechados que resultaram da acumulação de ar no

processo de amassadura; porosidade de interface e de matriz, com poros circulares (no plano de observação) e poros tipo fissura.

Ampliação 14x.

Zona da argamassa onde predominam poros de matriz circulares (no plano de observação) interligados por poros mais pequenos do tipo

fissura. Ampliação 14x.

Zona de interface entre a argamassa não carbonatada (lado superior esquerdo), onde a matriz do ligante é mais clara e tem ausência de

poros de matriz, e carbonatada (lado inferior esquerdo). Poros fechados pela acumulação de ar também foram observados. Ampliação 14x.

Porosidade de matriz com conectividade da rede porosa pelos poros do tipo fissura. Ampliação 60x.

Pormenor da porosidade de matriz com poros circulares (no plano de

observação) interligados por poros mais pequenos do tipo fissura. Ampliação 140x.

Pormenor da porosidade de matriz e de interface em redor das areias e das partículas de tijolo. Ampliação 140x.

54

Argamassa BP3 - Descrição Microscópica

Observaram-se vários poros fechados, resultantes da acumulação de ar no processo de amassadura; porosidade de matriz, com ocorrência de

poros circulares (no plano de observação) e poros tipo fissura. Ampliação 14x.

Interface da zona carbonatada e não carbonatada, correspondente à parte superior direita da imagem. Na matriz observaram-se vários poros

fechados e poros cegos. Ampliação 14x.

Devido ao excesso de agregado para a pouca proporção de ligante, a porosidade de interface e de matriz estão interligadas. Observaram-se poros circulares (no plano de observação) interligados por poros mais

pequenos do tipo fissura. Ampliação 60x.

Pormenor da porosidade de matriz onde são visíveis os poros circulares (no plano de observação) interligados por poros do tipo fissura de

dimensões muito reduzidas. Ampliação 60x.

Pormenor da porosidade de interface dos agregados e da porosidade de matriz com poros circulares (no plano de observação) e poros estreitos

do tipo fissura. Ampliação 140x.

Pormenor de um poro cego na matriz de ligante. Ampliação 140x.

55

Anexo 18 - Comparação da distribuição do volume de poros entre as diferentes argamassas.

Argamassas A Argamassas B

Ligante L Ligante P

Traço 1:2 Traço 1:3

Em todos os gráficos, as zonas assinaladas com um círculo vermelho correspondem a poros em que

os diâmetros formados são específicos do que o gráfico representa.

Comparando os gráficos das argamassas A e B, observa-se que a utilização das partículas de tijolo

nas argamassas A aumentou o aparecimento de poros com diâmetros inferiores a 0,1 µm (a

comprovar pela coincidência de valores em todas as argamassas).

0

2

4

6

8

10

12

14

0,001 0,010 0,100 1,000 10,000 100,000

Vol

. Hg

vs. T

otal

Intr

usão

[%]

Diâm. [µm]AL2 AL3 AP2 AP3

0

2

4

6

8

10

12

14

0,001 0,010 0,100 1,000 10,000 100,000

Vol

. Hg

vs. T

otal

Intr

usão

[%]

Diâm. [µm]BL2 BL3 BP2 BP3

0

2

4

6

8

10

12

14

0,001 0,010 0,100 1,000 10,000 100,000

Vol

. Hg

vs. T

otal

Intr

usão

[%]

Diâm. [µm]AL2 AL3 BL2 BL3

0

2

4

6

8

10

12

14

0,001 0,010 0,100 1,000 10,000 100,000

Vol

. Hg

vs. T

otal

Intr

usão

[%]

Diâm. [µm]

AP2 AP3 BP2 BP3

0

2

4

6

8

10

12

14

0,001 0,010 0,100 1,000 10,000 100,000

Vol

. Hg

vs. T

otal

Intr

usão

[%]

Diâm. [µm]AL2 AP2 BL2 BP2

0

2

4

6

8

10

12

14

0,001 0,010 0,100 1,000 10,000 100,000

Vol

. Hg

vs. T

otal

Intr

usão

[%]

Diâm. [µm]AL3 AP3 BL3 BP3

56

Nos gráficos das argamassas com diferentes ligantes (L e P), verifica-se que estas apresentam, para

cada tipo de ligante, coincidência de diâmetros de poros entre os intervalos 1,5 e 0,1 µm. Para cada

argamassa vai variar a percentagem de poros em cada diâmetro.

Comparando os gráficos das argamassas com diferentes traços (1:2 e 1:3), observa-se que em cada

traço, as argamassas apresentam diferentes diâmetros de poros com percentagens específicas para

dimensões superiores a 1,5 µm. Estes resultados indicam que a porosidade dependeu das três

variantes, ou seja, do tipo de mistura de agregado, do ligante e do traço utilizado.

Anexo 19 - Gráficos obtidos nas análises por difracção de raios X (DRX) aos materiais utilizados na

elaboração das argamassas e a cada uma das argamassas produzidas.

Figura A19.1 - Gráfico das partículas de tijolo vermelhas.

Figura A19.2 - Gráfico do “cocciopesto”.

57

Figura A19.3 - Gráfico da areia.

Figura A19.4 - Gráfico da cal em pasta, semelhante ao da cal em pó.

Figura A19.5 - Gráfico da argamassa AL2 (semelhante à AL3, varia a percentagem dos minerais).

58

Figura A19.6 - Gráfico da argamassa AP2 (semelhante à AP3, varia a percentagem dos minerais).

Figura A19.7 - Gráfico da argamassa BL2 (semelhante à BL3, varia a percentagem dos minerais).

Figura A19.8 - Gráfico da argamassa BP2 (semelhante à BP3, varia a percentagem dos minerais e a

não detecção do mineral ilite).

Anexo 20 - Imagens da análise química utilizada na avaliação d

Argamassas A

Anexo 21 - Gráficos das análise

Figura 21.1 - Análise dos provetes utilizados nos ensaios físicos e mecânicos (zona sem contacto

Figura 21.2 - Análise das amostras em “Brecha da Arrábida” onde foram aplicadas as argamassas e efectuada a remoção do excesso de cal à superfície.

0

30

60

90

L*

Par

amet

ros

L* &

C

oord

enad

as C

IELa

b

IA2 IA3

0

30

60

90

L*

Par

amet

ros

L* &

C

oord

enad

as C

IELa

b

IA2 IA3 IB2

Imagens da análise química utilizada na avaliação da profundidade

Argamassas

AL2 AL3 AP2 AP3

análises colorimétricas efectuadas às argamassas.

Superfície analisada. AL2.

Análise dos provetes utilizados nos ensaios físicos e mecânicos (zona sem contacto

com o molde).

Superfície analisada. AP2.

Análise das amostras em “Brecha da Arrábida” onde foram aplicadas as argamassas e efectuada a remoção do excesso de cal à superfície.

a* b*

Coordenadas CIELab

IB2 IB3 IC2 IC3 ID2 ID3

a* b*

Coordenadas CIELab

IB2 IB3 IC2 IC3 ID2 ID3

59

a profundidade de carbonatação.

Argamassas B

BL2 BL3 BP2 BP3

às argamassas.

Superfície analisada. AL2.

Análise dos provetes utilizados nos ensaios físicos e mecânicos (zona sem contacto

Superfície analisada. AP2.

Análise das amostras em “Brecha da Arrábida” onde foram aplicadas as argamassas e