PROJETOS

Análise da influência das propriedades do suporte no desempenho da argamassa de revestimento, de modo a ser possível conhecer as características da argamassa após aplicação no suporte, a partir do conhecimento das suas características determinadas em laboratório.

ENQUADRAMENTO

Os estudos das propriedades das argamassas são geralmente feitos sobre amostras em laboratório, com dimensões, condições de cura e ensaios normalizados. Contudo, quando as argamassas são aplicadas nos suportes, o seu comportamento não vai ser exatamente igual. Quais serão os parâmetros que influenciam esse comportamento? Que características têm maior influência: as das argamassas ou dos suportes? Como é que essas características influenciam o comportamento das argamassas? As condições de aplicação e cura terão influência? As características das argamassas mudarão ao longo do tempo de modo diferente dependendo do tipo de suporte? Estas são algumas das questões a que ainda não se sabe responder com rigor e que são abordadas neste projeto.

PRINCIPAIS OBJETIVOS

O principal objetivo deste projeto é analisar a influência das propriedades do suporte, nomeadamente a estrutura porosa, o comportamento na presença de água/vapor de água, e o desempenho mecânico, nas características da argamassa de revestimento.

Outro dos objetivos é ser possível conhecer as características de uma argamassa após a sua aplicação no suporte, a partir do conhecimento das suas características determinadas em laboratório, e que são normalmente fornecidas nas indicações técnicas dos fabricantes.

Como objetivo final a ser alcançado, pretende-se obter expressões matemáticas que permitam, a partir dos valores dos parâmetros de caracterização obtidos em laboratório, estimar esses mesmos parâmetros para as argamassas após aplicação nos suportes.

ATIVIDADES DO PROJETO E RESULTADOS ESPERADOS

O projeto IF MORTAR organiza-se em seis atividades distintas. Estas atividades e respetivos resultados esperados são descritos de seguida.

Atividade 1 – Start-up e revisão de literatura
Inicialmente, será feita uma revisão da literatura. Proceder-se-á também à seleção dos tipos de argamassas e suportes a analisar, tendo em conta os materiais mais utilizados em novas construções e em edifícios antigos em Portugal. Uma vez que se pretende também analisar argamassas para regularização e acabamento, considerar-se-ão argamassas com introdução de inertes com diversas granulometrias.

Atividade 2 – Caracterização das argamassas nos moldes
As argamassas serão caracterizadas em laboratório, de acordo com as normas existentes. A caracterização das argamassas começará com a caracterização dos seus constituintes, nomeadamente as areias, ligantes e eventualmente alguns aditivos que possam ser utilizados. Será feita a caracterização física, higrotérmica e mecânica das argamassas através de várias fases: após cura normalizada, após 120 e 365 dias. Alguns provetes serão sujeitos a "envelhecimento acelerado" em câmaras climáticas, de acordo com a norma EN 1015-21.

Atividade 3 – Caracterização das argamassas aplicadas nos suportes
A atividade começará com a caracterização de todos os suportes. Esta caracterização incluirá a determinação da densidade, porosidade aberta, absorção de água por capilaridade e permeabilidade ao vapor de água. A porosimetria também será determinada. Após esta caracterização, aplicar-se-á uma camada de cada tipo de argamassa em cada tipo de suporte. Os provetes permanecerão em condições idênticas às estabelecidas para as amostras de laboratório, isto é, 28/60 dias, 120 dias e 365 dias. Estes provetes serão também sujeitos a envelhecimento acelerado. Após os tempos de cura, as argamassas serão destacadas dos suportes e proceder-se-á à determinação das mesmas propriedades indicadas para as argamassas endurecidas nos moldes de laboratório.

Atividade 4 – Análise da interface
No âmbito desta tarefa, pretende-se avaliar o tipo de estruturas e compostos formados na interface argamassa-suporte. A ligação que é criada entre os suportes com diferentes estruturas porosas e os componentes reativos das argamassas será avaliada utilizando uma metodologia que envolve diversas técnicas experimentais avançadas. Os resultados obtidos serão correlacionados com os resultados de desempenho obtidos nas tarefas anteriores, a fim de estabelecer as melhores práticas operativas e de formulação das argamassas em contextos reais de aplicação.

Atividade 5 – Aplicações in-situ
As argamassas serão aplicadas em grandes suportes sujeitos a condições climáticas reais (paredes ao ar livre). Para este fim, apenas algumas argamassas e alguns suportes serão selecionados. Os ensaios a realizar nas argamassas assim expostas serão semelhantes aos descritos para as argamassas aplicadas nos suportes em laboratório. Adicionalmente, serão também realizados ensaios mais específicos, indicados para aplicação in situ. Os resultados obtidos serão comparados com os determinados para as argamassas endurecidas nos moldes e para as argamassas aplicadas no laboratório sobre suportes de pequenas dimensões.

Atividade 6 – Desenvolvimento de formulações matemáticas finais
O objetivo final desta tarefa será chegar a expressões matemáticas que permitam estimar as características das argamassas depois de aplicadas nos suportes, a partir dos valores dessas características determinadas em laboratório em provetes normalizados. As características fundamentais para as quais se pretende encontrar expressões matemáticas serão aquelas que normalmente aparecem referenciadas nas especificações técnicas das argamassas pré-dosadas e que são normalmente as necessárias para a marcação CE. Através das expressões matemáticas desenvolvidas, será possível escolher, de maneira mais adequada e rigorosa, argamassas com as características que se pretende que tenham após aplicação.

PRINCIPAIS RESULTADOS ALCANÇADOS

Atividade 1 – Start-up e revisão de literatura
Foi realizada uma revisão bibliográfica, incluindo a pesquisa de novos desenvolvimentos científicos relevantes para o projeto, especialmente no que diz respeito aos mecanismos que ocorrem nas interfaces de sistemas multifásicos.

Foram escolhidas as argamassas e os suportes a estudar, nomeadamente: i) argamassas de cimento, cal hidráulica e cal aérea (tradicionais e industriais); ii) suportes de tijolo cerâmico furado, tijolo cerâmico maciço, placa de betão, bloco de betão leve, bloco de betão e pedra natural.

Atividade 2 – Caracterização das argamassas nos moldes e Atividade 3 – Caracterização das argamassas aplicadas nos suportes
As argamassas selecionadas foram preparadas e foram moldados provetes prismáticos e cilíndricos, de acordo com as normas aplicáveis, para a caracterização das mesmas. As argamassas foram também aplicadas nos suportes. As argamassas endurecidas nos moldes (provetes prismáticos e cilíndricos) e as argamassas endurecidas nos suportes foram sujeitas a condições de cura semelhantes, de acordo com as normas aplicáveis. Algumas argamassas foram sujeitas a envelhecimento acelerado ou a um tempo de cura superior (365 dias).

Após o processo de cura, as argamassas endurecidas nos moldes e as argamassas destacadas dos suportes foram caracterizadas. Foram, também, realizados ensaios para a caracterização dos suportes.

As características das argamassas endurecidas nos suportes foram comparadas com as características das argamassas endurecidas nos moldes. Com os resultados obtidos, foi possível avaliar de que foram é que diferentes suportes influenciam o comportamento de diferentes argamassas. Verificou-se que diferentes estruturas porosas do suporte, nomeadamente diferentes distribuições de diâmetro dos poros, influenciam de forma diferente as características das argamassas. Por exemplo, os suportes cerâmicos, que têm uma maior quantidade de poros capilares, tendem a contribuir para uma maior compacidade da argamassa aplicada.

Atividade 4 – Análise da interface
Foram feitos alguns provetes semelhantes aos ensaiados no âmbito das atividades anteriores, para análise microestrutural. Estes provetes foram sujeitos a ensaios de microtomografia computorizada de raios X (micro-CT), difração de raios X (DRX) e microscópio eletrónico de varrimento (SEM). Tanto as argamassas aplicadas no suporte como as argamassas moldadas em provetes laboratoriais normalizados foram ensaiadas.

As estruturas porosas e sólidas das argamassas foram examinadas, particularmente na zona da interface com o suporte, e analisou-se a correlação entre as propriedades microestruturais e macroestruturais das argamassas. Foram identificados alguns parâmetros determinantes para a resistência adesiva, na zona da interface, nomeadamente: área de contacto argamassa/suporte, porosidade (tipo, tamanho e distribuição de poros), regularidade da superfície e compacidade do ligante na região de contacto. Concluiu-se, também, que ocorre a formação de uma camada mais fina e compacta na interface e que há um aumento da porosidade com o aumento da distância em relação à interface. Também foi possível notar a formação de poros menores e de formato irregular quando se compara a argamassa aplicada com a argamassa de referência.

Atividade 5 – Aplicações in-situ
Alguns dos provetes compostos por argamassa pré-doseada de cimento aplicada em diferentes suportes foram colocados ao ar livre, em condições climáticas reais, até completarem 300 dias.

Foram destacados provetes de argamassa dos suportes, que foram depois sujeitos aos mesmos ensaios realizados nos provetes de cura normal e envelhecimento acelerado. As argamassas aplicadas nos suportes (não destacadas) foram sujeitas ao ensaio de velocidade de pulso ultrassónico e ao ensaio de absorção de água com tubos de Karsten.

Os resultados obtidos foram comparados com os das argamassas endurecidas nos moldes e das argamassas aplicadas nos suportes e sujeitas a cura normal ou envelhecimento acelerado. Foi possível concluir que a argamassa exposta ao clima se tornou mais porosa, mais permeável ao vapor de água, com maior absorção de água por capilaridade e menor resistência à compressão.

Atividade 6 – Desenvolvimento de formulações matemáticas finais
Foram utilizados algoritmos de aprendizagem de máquina para prever as características dos suportes que condicionam o desempenho das argamassas aplicadas.

Para isto, foi gerada uma base de dados com resultados experimentais obtidos para 410 amostras de argamassa pré-doseada de cimento aplicada em cinco suportes diferentes. Estas amostras foram sujeitas a ensaios (realizados no âmbito das Atividades 2 e 3) em que foram avaliadas as seguintes características: densidade aparente, porosidade aberta, coeficiente de absorção de água por capilaridade, índice de secagem e resistência à compressão. Esta base de dados alimentou algoritmos de aprendizagem de máquina (random forest, artificial neural network e support vector machine) para prever as características dos suportes em modo de classificação e regressão. Concluiu-se que, para cada característica avaliada, existe um algoritmo com melhor performance e constatou-se que as características do suporte “ideal” para esta argamassa (suporte sobre o qual a argamassa apresenta melhor desempenho) são semelhantes às do suporte de betão.

LISTA DE COMUNICAÇÕES

Torres I, Flores-Colen I. 2018. Estudo experimental e numérico da interface argamassa-suporte. 3º Simpósio de Argamassas e Soluções Térmicas de Revestimento, 11-12 October 2018, Itecons, Coimbra.

Torres I, Matias G, Paulo D. 2018. Influência da presença de chapisco nas características das argamassas aplicadas. 3º Simpósio de Argamassas e Soluções Térmicas de Revestimento, 11‑12 October 2018, Itecons, Coimbra.

Torres I, Flores-Colen I, Silveira D. 2019. Discussão de métodos de avaliação da interface de argamassas e suportes. XIII SBTA – Simpósio Brasileiro de Tecnologia das Argamassas, 11-13 June 2019, Goiânia.

Silveira D, Torres I, Flores-Colen I, Travincas R, Matias G. 2019. Interface argamassa-suporte: Análise das características físicas. XIII SBTA – Simpósio Brasileiro de Tecnologia das Argamassas, 11-13 de junho de 2019, Goiânia.

Torres I, Silveira D, Flores-Colen I, Pinto R, Matias G. 2019. Influence of the support on the mechanical characteristics of the applied mortars. 5th Historic Mortars Conference, 19-21 June 2019, Pamplona.

Travincas R, Flores-Colen I, Pereira M, Maurício A, Torres I. 2019. Microstructural analysis of cement-based mortars combining X-Ray Microtomography, XRD and FTIR. Ball, R., Dams, B., Ferrandiz-Mas, V., Ke, X., Paine, K., Tyrer, M. & Walker, P. (eds) 2019, 39th Cement and Concrete Science Conference 2019, University of Bath, Bath, UK.

Travincas R, Pereira M, Flores-Colen I, Maurício A, Torres I. 2020. Study of the mortar-support interface by advanced characterization techniques. REHABEND, 24-27 March 2020, Granada.

Travincas R, Silveira D, Flores-Colen I, Torres I, Matias G. 2020. A influência do suporte em tijolo cerâmico na resistência à água das argamassas aplicadas. V Congresso Internacional na “Recuperação, Manutenção e Restauração de Edifícios”: CIRMARE 2020, 08-10 September 2020, Rio de Janeiro.

Torres I, Flores-Colen I, Silveira D, Travincas R. 2020. Influence of grid presence in the characteristics of applied mortars. DBMC 2020: XV International Conference on Durability of Building Materials and Components, 20-23 October 2020, Barcelona.

Silveira D, Torres I, Flores-Colen I, Travincas R. 2020. Influence of lightweight concrete block support on physical and mechanical characteristics of applied mortars, DBMC 2020, XV International Conference on Durability of Building Materials and Components, 20-23 October 2020, Barcelona.

Pereira M, Flores-Colen I, Travincas R, Maurício A, Torres I. 2020. Micro-CT no estudo da interface argamassa-suporte de tijolo cerâmico, placa de betão e bloco de betão leve. ENCORE 2020 – 4º Encontro de Conservação e Reabilitação de Edifícios, 3-6 November 2020, Lisbon.

Torres I, Flores-Colen I, Braz J. 2020. Comportamento de argamassas de cal aplicadas sobre tijolo maciço e pedra calcária. ENCORE 2020 – 4º encontro de conservação e reabilitação de edifícios, 3-6 November 2020, Lisbon.

Torres I, Flores-Colen I, Silveira D, Travincas R, Matias G. 2020. Interface argamassa-suporte: análise das características físicas com base em várias campanhas experimentais. Ambiente Construído, 20(3), 331-342.

Torres I, Matias G, Faria P. 2020. Natural hydraulic lime mortars - The effect of ceramic residues on physical and mechanical behaviour. Journal of Building Engineering, 32, 101747.

Torres I. 2020. Argamassas laboratoriais versus argamassas aplicadas. Revista Materiais de Construção, 191, 66-67.

Torres I, Flores-Colen I, Braz J, Bellei P. 2021. Análise do comportamento de argamassas de cal aérea aplicadas em suportes de tijolo maciço e pedra calcária. CONREA’21, 30 June - 1 July 2021.

Silveira D, Soares K, Torres I, Flores-Colen I, Travincas R. 2021. Performance of hydraulic lime mortars applied on a traditional substrate. CEES 2021: 1st International Conference on Construction, Energy, Environment and Sustainability. 12-15 October 2021.

Matias G, Torres I, Bellei P, Flores-Colen I, Silveira D, Travincas R. 2021. Influence of the substrate in the porosimetry of hardened mortars. CEES 2021: 1st International Conference on Construction, Energy, Environment and Sustainability. 12-15 October 2021.

Torres I, Travincas R, Flores-Colen I, Belei P. 2021. The influence of ceramic brick support on water properties of applied industrial mortars. CEES 2021: 1st International Conference on Construction, Energy, Environment and Sustainability. 12-15 October 2021.

Bellei P, Torres I, Flores-Colen I, Travincas R, Silveira D. 2021. Study of cement mortars with different particle size sands after application to ceramic brick substrate. CEES 2021: 1st International Conference on Construction, Energy, Environment and Sustainability. 12-15 October 2021.

Travincas R, Torres I, Flores-Colen I, Mendes M, Silveira D. 2021. Machine learning applied to mortars: a discussion on possible applications. CEES 2021: 1st International Conference on Construction, Energy, Environment and Sustainability. 12-15 October 2021.

Travincas R, Pereira M, Torres I, Maurício A, Bellei P. 2021. Microtomografia de Raios X aplicada a argamassas. 5CNEND - 5ª Conferência Nacional em Ensaios Não Destrutivos, 16-17 December 2021, Coimbra.

Silveira D, Gonçalves A, Flores-Colen I, Veiga R, Torres I, Travincas R. 2021. Evaluation of in-service performance factors of renders based on in-situ testing techniques. Journal of Building Engineering, 34, 101806.

Moura R, Bellei P, Torres I. 2021. Production of Mortar Blocks with Translucent Potential using Optical Fiber in Civil Construction. IOSR Journal of Mechanical and Civil Engineering, 18(1), 12-17.

Belei P, Arromba P, Flores-Colen I, Veiga R, Torres I. 2021. Influence of brick and concrete substrates on the performance of renders using in-situ testing techniques. Journal of Building Engineering, 43, 102871.

Torres I, Flores-Colen I, Braz J, Bellei P. 2021. Análise do comportamento de argamassas de cal aérea aplicadas em suportes de tijolo maciço e pedra calcária. Revista Pedra & Cal, No. 70, January /June 2021.

Soares K, Torres I, Flores-Colen I. 2021. Argamassas de cal aplicadas em suportes tradicionais. Revista Construção Magazine, Noº 106, November/December 2021, 08-13.

Torres I, Flores-Colen I. 2022. Argamassas produzidas em moldes versus argamassas aplicadas sobre suportes. IV Simpósio de Argamassas e Soluções Térmicas de Revestimento. 10-11 March 2022, Coimbra.

Travincas R, Bellei P, Torres I, Flores-Colen I. 2022. Avaliação da porosidade e permeabilidade ao vapor de água de argamassas de revestimento. IV Simpósio de Argamassas e Soluções Térmicas de Revestimento. 10-11 March 2022, Coimbra.

Soares K, Torres I, Flores-Colen I. 2022. Argamassas de cal aplicadas em suportes tradicionais. IV Simpósio de Argamassas e Soluções Térmicas de Revestimento. 10-11 March 2022, Coimbra.

Bellei P, Filho F, Flores-Colen I, Torres I. 2022. Avaliação da adesão de revestimentos de argamassa estabilizada em obra. 10-11 March 2022, Coimbra.

Travincas R, Mendes M, Flores-Colen I, Torres I, Bellei P. 2022. Previsão da porosidade aberta do suporte em função das características da argamassa aplicada. 3º Congresso de Ensaios e Experimentação em Engenharia Civil – Tecnologias Inteligentes, 21-23 February 2022, Caparica.

Travincas R, Bellei P, Torres I, Flores-Colen I, Matias G, Silveira D. 2022. The Use of Fibreglass Mesh in the Experimental Characterisation of Applied Coating Mortars. Coatings, 12, 1091.

Torres I, Flores-Colen. 2022. IF Mortar. Argamassas laboratoriais versus argamassas em serviço. Revista Pedra & Cal, Nº72, January/June 2022, 46-48.

Travincas R, Pereira M, Torres I, Maurício A, Silveira D, Flores-Colen I. 2023. X-ray microtomography applied to mortars: Review of microstructural visualization and parameterization. Micron, 164, 103375.