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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA PROGRAMA DE PS-GRADUAO EM ENGENHARIA CIVIL
CARACTERIZAO DE ARGAMASSAS DE EDIFICAES
HISTRICAS DE SANTA CATARINA
Dissertao submetida ao Programa de Ps-Graduao em Engenharia Civil da Universidade Federal de Santa Catarina para obteno do grau de Mestre em Engenharia Civil.
EUNICE VARGAS MOTTA
Florianpolis, 3 maro de 2004.
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CARACTERIZAO DE ARGAMASSAS DE EDIFICAES
HISTRICAS DE SANTA CATARINA
EUNICE VARGAS MOTTA
Dissertao submetida ao Programa de Ps-Graduao em Engenharia Civil da Universidade
Federal de Santa Catarina para obteno do grau de Mestre em Engenharia Civil
REA DE CONCENTRAO: CONSTRUO CIVIL
_______________________________________________________ Prof. PHILIPPE JEAN PAUL GLEIZE, Dr. Ing. (UFSC) ORIENTADOR
_____________________________________________________________________ Prof. HENRIETTE LEBRE LA ROVERE COORDENADORA DO PROGRAMA
BANCA EXAMINADORA
_______________________________________________________________ SRGIO CASTELLO BRANCO NAPPI, Dr. (UFSC)
______________________________________________________________ DENISE ANTUNES DA SILVA, Dra. (UFSC)
______________________________________________________________ HUMBERTO RAMOS ROMAN, Ph.D (UFSC)
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A Deus por ter tocado no meu corao e na minha alma e estar sempre presente nos momentos mais difceis de minha vida.
Ao meu pai (em memria), um homem humilde, trabalhador, alegre e
principalmente honesto e que me ensinou, que na vida as coisas s tm valor quando se adquire trabalhando. E que tambm a persistncia e a pacincia so base para alcanarmos nossos sonhos.
A minha me que me educou com carinho, amor e muito dilogo. E
principalmente por ter me ensinado a ter f em Deus acima de todas as coisas.
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AGRADECIMENTOS
Inicialmente, agradeo Programa de Ps Graduao de Engenharia Civil por terem me selecionado para esta pesquisa, a CAPES pela bolsa de mestrado e ao CNPq pelo auxlio financeiro aos ensaios.
Pesquisar em restaurao uma tarefa rdua, que requer muita dedicao e estudos em diversas reas da cincia. Neste momento importante lembrar de todos aqueles que contriburam para a realizao de um estudo tcnico cientfico o mais completo possvel, servindo ento como referncia para as intervenes das edificaes histricas brasileiras.
Dentre estes, expresso minha mais sincera gratido, amizade e admirao ao professor, pesquisador e orientador Philippe Gleize, pelo apoio, compreenso, confiana, idias, crticas, discusses e principalmente pela pacincia com minhas falhas humanas e no difcil aprendizado da qumica do cimento.
Ao professor Luis Carlos Bonin por despertar na graduao, a capacidade de anlise e crtica das funes dos materiais de construo e seus requisitos de desempenho ao uso, para que ns no sejamos simples construtores, mas sim engenheiros.
Ao professor Nestor Torelly Matins, pelo incentivo, apoio e a conscientizao do valor cultural e histrico das edificaes tombadas como patrimnio histrico e que a pesquisa da composio dos aglomerantes fundamental para preservao destas.
Aos arquitetos do IPHAN / SC: Isabel Kanan, Robson Almeida e Simone Kimura, pela autorizao da retirada de amostras nas edificaes histricas, bem como suas provveis idades.
A equipe do IPUF /SC: a Arquiteta Suzana, a Artista Plstica Maria Anilta e a Historiadora Olga, pelos histricos, fotos e projetos das edificaes aqui de Florianpolis.
Aos colegas e amigos do GDA, Laboratrio do professor Humberto Ramos Roman, que alm da acolhida; todos auxiliaram de uma forma ou outra no aprendizado de pesquisadora e tambm pela conquista de grandes amigos como: Dbora Gois, o Jenner Miranda Carvalho e Alexandre Toledo.
Agradeo a Deus pelo proporcionar a convivncia no mestrado com dois professores: Fernando Avancini Tristo e Odilar Rondon; dois pesquisadores, que participaram em todo o meu trabalho, com interesse, boa vontade, auxiliando com idias, crticas, sugestes, esclarecendo dvidas e auxiliando nos ensaio; enfim tornaram-se dois amigos que sempre estaro presente na minha memria e se possvel na minha vida acadmica.
equipe do LMCC/UFSC, especialmente ao Renato e Roque, sempre dispostos, dedicados, interessados e com excelente humor.
Ao professor Luis Gmez, pelas fotos das amostras, com sua cmera fotogrfica particular.
A equipe da professora Ana Maliska do Labmat, pelo interesse e auxlio nas fotos da microestrutura e ensaios de difrao de Raios-X, das argamassas.
A equipe do Laboratrio de Central de Anlises Qumicas da UFSC; o professor Dnio Silva, pelo esclarecimento de diversas dvidas, e tambm em especial aos qumicos: Eliane, Juclia e Fbio.
Ao professor Paulo Wendhausen e seus laboratoristas, do laboratrio de anlises trmicas que faz parte tambm do LabMat, pelos esclarecimentos de dvidas nos ensaios de anlises trmicas.
Agradeo a todos aqueles que, mesmo no tendo sido citados, colaboraram de alguma forma, direta ou indiretamente, para o desenvolvimento deste estudo.
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SUMRIO
SUMRIO I
ABREVIATURAS V
LISTA DE EQUAES VI
LISTA DE ILUSTRAES VII
LISTA DE TABELAS X
RESUMO XI
ABSTRACT XII
1. INTRODUO 1
1.1 JUSTIFICATIVAS 2 1.2 OBJETIVO GERAL 4 1.3 OBJETIVOS ESPECFICOS 4
2. CONSIDERAES TERICAS 5
2.1 ARGAMASSA DE REVESTIMENTO 5 2.1.1 DEFINIO 5
2.1.2 CICLOS DE FABRICAO E ENDURECIMENTO DA CAL E DO CIMENTO PORTLAND 6
2.1.3 PROPRIEDADES QUE OS AGLOMERANTES CONFEREM AS ARGAMASSAS 7
2.1.4 REAES E TRANSFORMAES QUMICAS QUE OCORREM NAS ARGAMASSAS DE REVESTIMENTOS
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2.1.5 AGREGADOS 8
2.2 MATERIAIS UTILIZADOS ORIGINALMENTE NAS ARGAMASSAS DO BRASIL 9 2.2.1 A CAL NO BRASIL 9
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2.2.2 ORIGEM DA CAL 9
2.2.3 ARGAMASSAS USADAS ORIGINALMENTE NO BRASIL 10
2.3 HISTRIA DOS AGLOMERANTES 13 2.4 MANIFESTAES PATOLGICAS MAIS FREQENTES EM ARGAMASSAS HISTRICAS 14 2.5 INTERVENES EM ARGAMASSAS HISTRICAS 15 2.5.1 REBOCOS DE RECUPERAO 15
2.5.2 ARGAMASSAS DE CAL PARA REBOCOS DE RESTAURAO 16
2.6 CARACTERIZAO DE ARGAMASSAS HISTRICAS 16
3. METODOLOGIA 23
3.1 COLETA DAS AMOSTRAS 24 3.2 PREPARAO DAS AMOSTRAS 25 3.3 DIFRATOMETRIA DE RAIOS-X 26 3.3.1 CONSIDERAES TERICAS 26
3.3.2 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL ADOTADO 27
3.4 ANLISES TRMICAS 28 3.4.1 CONSIDERAES TERICAS 28
3.4.1.1 Termogravimetria (TG) 28
3.4.1.2 Anlise trmica diferencial (DTA) (WENDHAUSEN, 2002) 29
3.4.2 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL ADOTADO 29
3.5 MICROSCPIO ELETRNICO DE VARREDURA (MEV) 30 3.5.1 CONSIDERAES TERICAS 30
3.5.2 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 31
3.6 ESPECTROMETRIA NO INFRAVERMELHO POR TRANSFORMADA DE FOURIER (FT-IR) 32 3.6.1 CONSIDERAES TERICAS 32
3.6.2 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 32
3.7 ESPECTROMETRIA DE ABSORO ATMICA (AAS) 33 3.7.1 CONSIDERAES TERICAS (CURTIS, 1978) 33
3.7.2 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 33
3.8 ANLISE GRAVIMTRICA 34 3.8.1 CONSIDERAES TERICAS (OHLWEILER, 1968) 34
3.8.2 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 34
3.9 ANLISE DAS CARACTERSTICAS DOS AGREGADOS POR SEDIMENTOLOGIA 34 3.9.1 CONSIDERAES TERICAS 34
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3.9.2 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 36
3.10 RELAO ENTRE O AGLOMERANTE E AGREGADO 37
4. RESULTADOS E COMENTRIOS 39
4.1 OBSERVAO VISUAL DAS AMOSTRAS 39 4.1.1 EDIFICAES DE FLORIANPOLIS / SC 39
4.1.2 EDIFICAES DE LAGUNA / SC 42
4.1.3 EDIFICAES DE SO FRANCISCO DO SUL / SC 45
4.2 IDENTIFICAO E CARACTERIZAO DO AGLOMERANTE 50 4.2.1. DIFRATOMETRIA DE RAIOS-X DRX 50
4.2.2 ANLISES TRMICAS 52
4.2.3 ESPECTROMETRIA DE ABSORO ATMICA - AAS 56
4.2.4. ESPECTROMETRIA NO INFRAVERMELHO FT-IR 59
4.2.5. MICROSCPIO ELETRNICO DE VARREDURA COM ANLISE EDAX 62
4.2.5.1 Anlise MEV: Casa do Vigrio, Igreja Santo Antnio de Lisboa, Igreja Lapa, So Francisco do
Sul, 3 62
4.2.5.2 Anlise das imagens microscpicas: Laguna1, Laguna 2, Hotel Laguna 66
4.2.5.3 Anlise das imagens microscpicas: So Francisco do Sul 40, So Francisco do Sul 79,
Terminal Martimo 69
4.3 COMENTRIOS SOBRE O AGLOMERANTE 72 4.4 IDENTIFICAO E CARACTERIZAO DO AGREGADO 74 4.4.1. COMPOSIO DOS MINERAIS 74
4.4.2. ORIGEM DOS AGREGADOS 75
4.4.3. GRANULOMETRIA 75
4.4.4 RELAO AGLOMERANTE/AGREGADO NAS ARGAMASSAS 76
4.4.5 COMENTRIOS SOBRE O AGREGADO 78
5. CONCLUSES 81
RECOMENDAES PARA PESQUISAS FUTURAS 84
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REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS 85
APNDICES 91
APNDICE A: GRFICOS DAS ANLISES TRMICAS 91 APNDICE B: DIAGRAMAS DE DIFRAO DE RAIOS-X 96 APNDICE C: GRFICOS DAS DISTRIBUIES GRANULOMTRICAS E TABELAS DO X % RETIDAS NAS PENEIRAS DOS AGREGADOS 101
ANEXO A: ESPECTROS COM AS BANDAS DE INFRAVERMELHO POR TRANSFORMADA POR FOURIER. 108
ANEXO B: BREVE HISTRICO DE CADA CIDADE QUE FAZEM PARTE DOS CENTROS HISTRICOS ESTUDADOS. 113
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ABREVIATURAS ABREVIDATURAS DOS NOMES DOS ENSAIOS
DRX / XRD: Difrao de Raios-X
MEV / SEM: Microscpio Eletrnico de Varredura
EDAX: Espectroscopia de Energia Dispersiva de Raios-X
MET: Microscpio Eletrnico de Transmisso
MO: Microscpio tico
DTA/ATD: Anlise Trmica Diferencial
TG: Anlise Termogravimtrica
DTG: Derivada primeira da TG
FT IR: Espectroscopia no Infravermelho por Transformada de Fourier
AAS: Espectrometria de Absoro Atmica
AES: Espectrometria de Emisso Atmica
IC: Cromatografia Inica
ABREVIDATURAS DOS NOMES DAS EDIFICAES
Casa do Vigrio Casa do Vigrio situado nos fundos da Igreja Nossa Senhora da Conceio em Florianpolis/SC
Igreja de Santo Antnio de Lisboa Igreja Nossa Senhora das Necessidades de Santo Antnio de Lisboa em Florianpolis/SC
Igreja Lapa Igreja de Nossa Senhora da Lapa do Ribeiro da Ilha em Florianpolis/SC
Laguna 1 Casa situada na Rua Baro do Rio Branco, 100 em Laguna/SC
Laguna 2 - Casa situada na Rua Vidal Ramos, 106 em Laguna/SC
Hotel Laguna Hotel Laguna situado na Rua Rio Branco, 185 em Laguna/SC
S.F do Sul 3 - Casa situada na Travessa Severino de Oliveira, 238 em So Francisco Do Sul/SC
S.F. do Sul 40 Casa situada na Rua General Osrio, 40 em So Francisco Do Sul/SC
S.F. do Sul 79 Casa situada na Rua Babitonga, 79 em So Francisco Do Sul/SC
Terminal Martimo Terminal Martimo situado na Rua Babitonga, S/N em So Francisco Do Sul/SC
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LISTA DE EQUAES
2d sen = n (3.1) = massa inicial massa final / massa inicial (3.2)
( )MgOCaOOFexOAlxSiOxCI
%4,1%%7,0%1,1%8,2 32322
+++= (4.1)
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LISTA DE ILUSTRAES
Ilustrao 2.1: Ciclos de obteno e endurecimento da cal........................................................6 Ilustrao 2.2: Ciclo de obteno do cimento.............................................................................6 Ilustrao 2.3: Propriedades que os aglomerantes conferem as argamassas ..............................7 Ilustrao 2.4: Reaes e transformaes qumicas que ocorrem nas argamassas.....................7 Ilustrao 2.5: Origem geolgica das rochas calcrias ou dolomticas ....................................10 Ilustrao 2.6: Parede do Solar Lopo Gonalves em Porto Alegre / RS de 1845, composta por
barro, madeira e palha. .....................................................................................................11 Ilustrao 2.7: Parede de tijolos cozidos na Senzala do Solar dos Cmaras em Porto
Alegre/RS de 1818 ...........................................................................................................12 Ilustrao 2.8: Runas de So Miguel Arcanjo em So Miguel / RS de 1687..........................12 Ilustrao 2.9: Parede de pau a pique, Engenho da Famlia Andrade ......................................13 Ilustrao 2.10: Esquema da dissoluo e cristalizao de sais na superfcie das paredes ......15 Ilustrao 2.11: Tcnicas para caracterizao de argamassas histricas ..................................21 Ilustrao 2.12: Tcnicas para caracterizao de argamassas histricas. .................................22 Ilustrao 3.1: Demarcao do local.........................................................................................25 Ilustrao 3.2: Retirada da camada externa ..............................................................................25 Ilustrao 3.3: Camada externa retirada ...................................................................................25 Ilustrao 3.4: Retirada da camada interna com uma casca de concha visvel ........................25 Ilustrao 3.5: Ferramentas e utenslios para o preparo das amostras......................................26 Ilustrao 3.6: Aparato do ensaio de dissoluo da argamassa atravs de HCl quente............38 Ilustrao 4.1: Fachada Principal..............................................................................................39 Ilustrao 4.2: Fachada lateral ..................................................................................................39 Ilustrao 4.3: Local de extrao das amostras ........................................................................40 Ilustrao 4.4: Argamassa natural ............................................................................................40 Ilustrao 4.5: (a) Areia (Aps lavagem com gua e soluo de HCl) (b) Aglomerante(
P < 0,074mm) ...............................................................................................................40 Ilustrao 4.6: Fachada Principal da Igreja ..............................................................................41 Ilustrao 4.7: Altar de So Miguel Arcanjo............................................................................41 Ilustrao 4.8: Local de extrao da amostra. Foto: Suzana Cardoso ......................................41 Ilustrao 4.9: Argamassa natural ............................................................................................41 Ilustrao 4.10: (a) Areia (Aps lavagem com gua e soluo de HCl) (b) Aglomerante( P
< 0,074mm) ...................................................................................................................41 Ilustrao 4.11: Fachada Principal............................................................................................42 Ilustrao 4.12: Local de extrao da amostras........................................................................42 Ilustrao 4.13: (a) Areia (Aps lavagem com gua e soluo de HCl) (b) Aglomerante( P
< 0,074mm) ...................................................................................................................42 Ilustrao 4.14: Fachada Principal............................................................................................43 Ilustrao 4.15: Amostras na parede interna ...........................................................................43 Ilustrao 4.16: Argamassa natural ..........................................................................................43 Ilustrao 4.17: (a) Areia (Aps lavagem com gua e soluo de HCl) (b) Aglomerante(
P< 0,074mm) ...............................................................................................................43 Ilustrao 4.18: Fachada Principal............................................................................................44 Ilustrao 4.19: Amostras parede interna ................................................................................44 Ilustrao 4.20: Argamassa natural ..........................................................................................44 Ilustrao 4.21: (a) Areia (Aps lavagem com gua e soluo de HCl) ..................................44 Ilustrao 4.22: Fachada do Hotel ............................................................................................45 Ilustrao 4.23: Amostras da parede do telhado.......................................................................45 Ilustrao 4.24: Argamassa natural ..........................................................................................45
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Ilustrao 4.25: (a) Areia (Aps lavagem com gua e soluo de HCl) (b) Aglomerante( P < 0,074mm) ...................................................................................................................45
Ilustrao 4.26: Fachada Principal............................................................................................46 Ilustrao 4.27: Amostra da parede na fachada........................................................................46 Ilustrao 4.28: Amostra natural ..............................................................................................46 Ilustrao 4.29: (a) Areia(Aps a lavagem com gua e soluo de HCl) (b) Aglomerante( P
< 0,074mm) ...................................................................................................................46 Ilustrao 4.30: Fachada Principal............................................................................................47 Ilustrao 4.31: Amostras da parede da fachada ......................................................................47 Ilustrao 4.32: Amostra natural ..............................................................................................47 Ilustrao 4.33: (a) Areia (Aps lavagem com gua e soluo de HCl) (b) Aglomerante( P
< 0,074mm) ...................................................................................................................47 Ilustrao 4.34: Fachada Terminal Martimo ...........................................................................48 Ilustrao 4.35: Parte interna ....................................................................................................48 Ilustrao 4.36: Parede interna direita ......................................................................................48 Ilustrao 4.37: Amostra natural ..............................................................................................48 Ilustrao 4.38: (a) Areia (Aps lavagem com gua e soluo de HCl) (b) Aglomerante( P
< 0,074mm) ...................................................................................................................48 Ilustrao 4.39: Fachada Principal............................................................................................49 Ilustrao 4.40: Amostra da parede do poro. Foto: Arquivo IPHAN / S.F. do Sul ................49 Ilustrao 4.41: Amostra natural ..............................................................................................49 Ilustrao 4.42: (a) Areia (Aps lavagem com gua e soluo de HCl) (b) Aglomerante( P
< 0,074mm) ......................................................................................................................49 Ilustrao 4.43: Diagrama de Difrao de Raios-X da Edificao de SF. Do Sul, 3 ..............50 Ilustrao 4.44: Diagrama de Difrao de Raios-X do Hotel Laguna......................................50 Ilustrao 4.45: Caracterizao do aglomerante das argamassas por DRX .............................51 Ilustrao 4.46: Grfico de TG/DTG/DTA ..............................................................................53 Ilustrao 4.47: TG do aglomerante das argamassas, segundo a classificao proposta por
Moropoulou (2000) e Bakolas (1998) ..............................................................................54 Ilustrao 4.48: TG, DTG e DTA dos aglomerantes das argamassas. .....................................55 Ilustrao 4.50: Diagrama de DRX de uma casca de ostra natural ..........................................58 Ilustrao 4.51: Diagrama de DRX de uma casca ostra calcinada a 900C por dois dias. .......58 Ilustrao 4.52: Diagrama de DRX de uma casca de ostra calcinada e hidratada por trs dias.
..........................................................................................................................................59 Ilustrao 4.53: Espectro de FR-IR de uma das amostras de argamassa..................................59 Ilustrao 4.54: Bandas dos espectros no infravermelho reportados na literatura. ..................60 Ilustrao 4.55: Bandas nos espectros de infravermelho dos aglomerantes das argamassas ...61 Ilustrao 4.56: Bandas nos espectros de infravermelho dos aglomerantes das argamassas ...61 Ilustrao 4.57: Fragmento de uma casca de concha, Casa Do Vigrio, 500x.........................62 Ilustrao 4.58: Fragmento de uma casca de concha, Casa Do Vigrio, 1500x.......................62 Ilustrao 4.59: Anlise qumica pontual 1 da casca de concha, Casa Do Vigrio.................63 Ilustrao 4.60: Anlise qumica pontual 2 da casca de concha, Casa Do Vigrio.................63 Ilustrao 4.61: Anlise qumica pontual 3 da casca de concha, Casa Do Vigrio..................63 Ilustrao 4.62: Anlise qumica pontual 4 da casca de concha, Casa Do Vigrio..................63 Ilustrao 4.63: Microestrutura da argamassa da Igreja Sto Antnio de Lisboa, 25x..............64 Ilustrao 4.64: Ampliao do agregado, Sto Antnio de Lisboa, 300x. .................................64 Ilustrao 4.65: Anlise qumica do agregado da ilustrao 4.64, Sto Antnio de Lisboa. .....64 Ilustrao 4.66: Ampliao da matriz densa, Sto Antnio de Lisboa, 400x.............................64 Ilustrao 4.67: Anlise qumica da matriz da ilustrao 4.66, Sto Antnio de Lisboa...........64 Ilustrao 4.68: Microestrutura da argamassa da Igreja Lapa, 500x. .......................................65
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Ilustrao 4.69: Espectro 1 do aglomerante da Igreja Lapa .....................................................65 Ilustrao 4.70: Espectro 2 do aglomerante da Igreja Lapa .....................................................65 Ilustrao 4.71: Microestrutura da argamassa de S.F do Sul, 3, 1500x. .................................65 Ilustrao 4.72: Espectro 2, anlise qumica do aglomerante, S.F do Sul, 3...........................66 Ilustrao 4.73: Espectro 4, anlise qumica do agregado, S.F do Sul, 3................................66 Ilustrao 4.74: Microestrutura da argamassa de Laguna 1, 2.000x ........................................66 Ilustrao 4.75: Espectro 4, anlise qumica da matriz densa, Laguna 1. ................................67 Ilustrao 4.76: Espectro 5, anlise qumica de um fragmento de casca de concha, Laguna 1.
..........................................................................................................................................67 Ilustrao 4.77: Microestrutura da argamassa de Laguna 2, 1000x. ........................................67 Ilustrao 4.78: Espectro 4 anlise qumica do agregado, Laguna 2........................................68 Ilustrao 4.79: Espectro 5 anlise qumica do aglomerante, Laguna 2...................................68 Ilustrao 4.80: Microestrutura do Hotel Laguna, 500x...........................................................68 Ilustrao 4.81: Espectro 1 anlise qumica do aglomerante, Hotel Laguna............................68 Ilustrao 4.82: Espectro 2 anlise qumica do agregado, Hotel Laguna.................................68 Ilustrao 4.83: Microestrutura de S.F. do Sul, 40 1000x.....................................................69 Ilustrao 4.84: Espectro 1 anlise qumica do aglomerante, S.F. do Sul, 40..........................69 Ilustrao 4.85: Espectro 3 anlise qumica do agregado, S.F. do Sul, 40...............................69 Ilustrao 4.86: Microestrutura de S.F. do Sul, 79 - 1000x......................................................70 Ilustrao 4.87: Espectro 3 anlise qumica do agregado, S.F. do Sul, 79...............................70 Ilustrao 4.88: Espectro 4 anlise qumica do aglomerante, S.F. do Sul, 79..........................70 Ilustrao 4.89: Microestrutura do Terminal Martimo, com um fragmento cermico, 1000x 71 Ilustrao 4.90: Espectro 1 anlise qumica de um fragmento cermico, Terminal Martimo.
..........................................................................................................................................71 Ilustrao 4.91: Espectro 4 anlise de qumica de um fragmento cermico, Terminal
Martimo. ..........................................................................................................................71 Ilustrao 4.92: Espectro 2 anlise de qumica do aglomerante, Terminal Martimo. .............71 Ilustrao 4.93: Espectro 3 anlise qumica do aglomerante, Terminal Martimo...................71 Ilustrao 4.94: Classificao das argamassas em funo da caracterizao do aglomerante .74 Ilustrao 4.95: Determinao dos constituintes minerais dos agregados (% em massa)........74 Ilustrao 4.96: Origem dos agregados ...................................................................................75 Ilustrao 4.97: Caractersticas granulomtricas das areias, por anlise sedimentolgica.......75
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LISTA DE TABELAS
Tabela 4.1: Resultado da medida da relao aglomerante/agregado pelo mtodo do HCl quente para a argamassa da Casa do Vigrio .................................................................76
Tabela 4.2: Resultado da medida da relao aglomerante/agregado pelo mtodo do HCl quente para a argamassa da Igreja de Santo Antnio de Lisboa ....................................76
Tabela 4.3: Resultado da medida da relao aglomerante/agregado pelo mtodo do HCl quente para a argamassa da Igreja Lapa ........................................................................77
Tabela 4.4: Resultado da medida da relao aglomerante/agregado pelo mtodo do HCl quente para a argamassa de Laguna 1 ............................................................................77
Tabela 4.5: Resultado da medida da relao aglomerante/agregado pelo mtodo do HCl quente para a argamassa de Laguna 2 ............................................................................77
Tabela 4.6: Resultado da medida da relao aglomerante/agregado pelo mtodo do HCl quente para a argamassa de Hotel Laguna .....................................................................77
Tabela 4.7: Resultado da medida da relao aglomerante/agregado pelo mtodo do HCl quente para a argamassa de SF.do Sul, 3 .......................................................................78
Tabela 4.8: Resultado da medida da relao aglomerante/agregado pelo mtodo do HCl quente para a argamassa de SF. do Sul, 40 .....................................................................78
Tabela 4.9: Resultado da medida da relao aglomerante/agregado pelo mtodo do HCl quente para a argamassa de SF. Do Sul, 79 ....................................................................78
Tabela 4.10: Resultado da medida da relao aglomerante/agregado pelo mtodo do HCl quente para a argamassa do Terminal Martimo.............................................................78
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RESUMO
Reabilitaes em edificaes histricas so muito importantes para resgatar a memria
cultural e histrica de uma nao; porm, intervenes inadequadas, como a remoo do
reboco original e sua substituio por rebocos base de cimento, podem causar vrias
anomalias devido incompatibilidade entre elementos pr-existentes e novos materiais. O
objetivo deste trabalho foi realizao de um estudo histrico-cientfico dos materiais
originalmente utilizados em argamassas de edificaes histricas do Estado de Santa Catarina,
visando fornecer embasamento para a formulao de um material de reparo semelhante ou de
restauro a partir de materiais modernos, sem que haja interaes negativas com os materiais
antigos.
Foram selecionadas dez edificaes localizadas em cidades litorneas do Estado de
Santa Catarina, construdas entre os anos 1740 e final de 1800. As amostras de argamassas de
revestimento dessas edificaes foram submetidas a analises trmicas, difratometria de raios-
X, espectrometria no infravermelho e de absoro atmica e microscopia eletrnica de
varredura. Para identificao e caracterizao do agregado foi usada a anlise
sedimentolgica, que identificou as provveis origens: a composio mineralgica, a
distribuio granulomtrica e dimetros mximos e mnimos do agregado. O teor de agregado
foi determinado com o mtodo da dissoluo com cido clordrico quente.
Com base nos resultados obtidos, pode-se concluir que o principal aglomerante usado
era a cal (provavelmente oriundo da queima de cascas de conchas) que, com o tempo, se
transformou em calcita; e tambm aglomerantes hidrulicos em quase todas as argamassas
(provavelmente oriundos de p de tijolo, argilas ou de uma cal hidrulica). Com o mtodo de
HCl quente, foi possvel encontrar trs relaes mdias entre o aglomerante e agregado.
Palavras-chave: argamassas histricas, caracterizao micro-estrutural, relao entre
aglomerante e agregado.
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ABSTRACT
Rehabilitation of the ancient building is very important for the history and the culture
of the cities. Inadequate interventions on ancient building included remotion of the original
render and its substitution by render and plasters based in Portland cement, can cause several
anomalies due to incompatibility between pre-existing elements and new materials. Then
before interventions in ancient building is necessary historic-scientific study of the material
pre-existing for reproduced a new material compatible with the pre-existing materials.
The aim research is the mortar characterization of the ancient building (binder and
aggregate) in ten building, built between 1740 and the end 1800, in Santa Catarina, Brazil by
X-Ray diffraction analyses (XRD), scanning electron microscopy (SEM) equipped with a
energy dispersive X-ray spectrometer (EDX), thermal analyses (TG-DTG-DTA), Fourier
transform infrared spectrometry (FT-IR), atomic absorption spectrometry analyses (AAS).
The aggregate study, its composition and granulometric distribution by sedimentoly analyses
and the aggregate content by chemical analyses with the hot HCl attacked.
Results show that the principal binder was lime (probably obtained by shell firing)
with some hydraulic materials (clays, ground tile or brick or hydraulic lime). With hot HCl
attack, was found three average relations between binder and aggregate.
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1. INTRODUO
Reabilitaes em edificaes histricas so muito importantes para resgatar a memria
cultural e histrica de uma nao. Alm do valor histrico-cultural, as edificaes histricas
apresentam uma arquitetura rica em detalhes e ornamentos que embelezam as cidades,
contrastando o antigo com o novo, registrando a evoluo construtiva atravs dos tempos.
No entanto, no Brasil, os proprietrios de edificaes tombadas ou a serem tombadas
como patrimnio histrico, as desprezam, no as valorizam e, geralmente, as abandonam at a
sua total degradao. Entretanto, nas ltimas dcadas, tem-se buscado resgatar a memria
urbana por meio da revitalizao dos ncleos histricos. Alm disso, o poder pblico por
meio do projeto da REDE MATERIAIS E ESTRUTURAS, que faz parte de uma rede de
pesquisa estimulada pelo CNPq com a chamada especfica para o tema patrimnio histrico,
tem investido nessa rea. Os objetivos do projeto so os seguintes:
Realizar intercmbio nacional com outros profissionais e com pesquisadores de preservao de edificaes histricas;
Melhorar o conhecimento dos materiais e tcnicas usadas antigamente na construo civil, especificamente argamassas;
Despertar nos estudantes de graduao o interesse pelo estudo e conservao do patrimnio histrico nacional.
H duas linhas de pesquisas que estudam as argamassas histricas:
Retirada do material original e substituio por aglomerantes base de cimento Portland, em que h incompatibilidade entre elementos pr-existentes, causando o
desaparecimento do reboco original;
Utilizao de um conjunto de tcnicas modernas de caracterizao micro-estrutural para identificar qual o aglomerante e sua relao entre ele e o agregado, para que as
novas intervenes no venham contribuir negativamente nas edificaes.
As edificaes tombadas como patrimnio, no Brasil, so centenrias e esto
submetidas s mesmas condies ambientais e poluies atmosfricas das edificaes
contemporneas. Ento a principal questo : Qual o aglomerante usado nas argamassas
histricas e como explicar sua longevidade em relao aos novos revestimentos?
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Devido ao valor cultural, a concepo de restaurao de manter os materiais originais
e os recursos tecnolgicos que dispomos, atualmente h um consenso entre pesquisadores
(Alvarez, Callebaut, Baronio e outros), que antes de qualquer interveno nestas edificaes,
deve-se realizar um estudo tcnico cientfico, para caracterizao e identificao do
aglomerante e sua relao com o agregado. (CALLEBAUT e outros, 2000)
1.1 Justificativas
As edificaes tombadas como patrimnio histrico-cultural so aquelas que fazem
parte de um conjunto de bens imveis e mveis, cuja preservao de interesse social, porque
marcam a sociedade humana. H legislaes internacionais, nacionais e municipais, bem
como rgos competentes responsveis por futuras intervenes nessas edificaes.
Os documentos que tratam da preservao das edificaes histricas so cartas,
normas, recomendaes, compromissos, entre outros, firmado entre todos os pases com o
intuito destes se comprometerem em preserv-las.
A primeira carta foi a de Atenas Sociedade das Naes, em outubro de 1931. Logo
aps, houve outras, inclusive no Brasil em abril de 1970 que fez um termo de compromisso
para criar o DPHAN (Diretoria do Patrimnio Histrico Artstico Nacional) que se
transformou no IPHAN (Instituto de Patrimnio Histrico Artstico Nacional) para controlar o
comrcio de obras de artes, alm de analisar, autorizar e preservar as intervenes nessas
edificaes.(CURY, 2000)
Como restaurao, tem por objetivo revitalizar a concepo original da obra,
baseando-se no respeito ao material original, pois deve-se sempre usar tcnicas que sejam
comprovadas cientificamente nas intervenes.(CURY, 2000)
A aplicao de tecnologias adequadas de recuperao e restaurao de alvenarias,
rebocos e acabamentos de estruturas edificadas tm amplo interesse, no s para o tratamento
de imveis antigos, como para toda arquitetura contempornea, submetida s mesmas
condies ambientais.
As argamassas histricas so sistemas bastante complexos: elas so compostas por
aglomerantes areos ou hidrulicos ou ainda misturas de aglomerantes, agregados (nem
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sempre cristalinos) e aditivos que interagem com o material aglomerante (MOROPOULOU e
outros, 2000).
A Cincia dos Materiais que estuda as relaes entre processo, microestrutura,
propriedades e durabilidade do material em servio, uma ferramenta fundamental para
entender a microestrutura dos materiais e a partir dela entender as propriedades mecnicas,
fsicas e qumicas, podendo ento predizer o desempenho e o desenvolvimento de mtodos
para processar materiais com as propriedades desejadas.
Na Europa, estudos tcnico-cientficos com a utilizao de ferramentas modernas de
caracterizao microestutural, dos materiais constituintes de edificaes histricas, so
bastante comuns (Difratometria de Raios-X, Anlises Trmicas, Microscopia Eletrnica de
Varredura, etc). Alm de existir um consenso entre os pesquisadores como: Alvarez,
Callebaut, Baronio e outros, no entanto, no Brasil, essas metodologias so pouco aplicadas,
mas so fundamentais para caracterizar os materiais e, assim, formular um material de
restauro compatvel com o original, sem causar danos ainda maiores s edificaes.
Os mtodos de caracterizao micro-estruturais podem ser divididos em diretos e
indiretos. Os mtodos diretos so aqueles que produzem uma imagem da microestrutura e
revelam os tamanhos, formas das fases e dos poros e suas relaes uns com os outros no
espao; so as tcnicas de microscopia tica ou eletrnica. Contudo os mtodos indiretos
fornecem informaes qualitativas e/ou quantitativas sobre as fases e os tipos de poros
presentes no material; so as tcnicas de difrao de raios-X, medidas trmicas,
espectrometria infravermelho, anlise qumica, etc. (PRATT, 1998). No entanto, cada mtodo
apresenta limites e, muitas vezes, vrios mtodos devem ser utilizados em conjunto para a
obteno de resultados coerentes e confiveis (PAAMA e outros, 1998).
Segundo Quarcioni e outros (1999), o conhecimento do trao de uma argamassa, seja
ela de revestimento ou de assentamento, um dado importante em questes que envolvem
diagnsticos de fenmenos patolgicos e argamassas aplicadas no controle da qualidade de
argamassas industrializadas e no estudo de argamassas histricas, visando sua restaurao.
A reconstituio do trao de argamassas, a partir de anlise qumica, deve ser auxiliada por
outras tcnicas como difrao de raios-X, ensaios trmicos, anlise granulomtrica e
microscopia, permitindo uma interpretao mais precisa dos resultados da anlise qumica.
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A caracterizao microestrutural essencial para a identificao da origem dos
materiais de construo, especialmente no caso de edificaes histricas, em que as obras de
restauro devem buscar e restabelecer os materiais originais. (GLEIZE e outros, 1999)
1.2 Objetivo Geral
Este trabalho tem como objetivo principal identificao e caracterizao dos
aglomerantes e agregados das argamassas de algumas edificaes dos principais centros
histricos do Estado de Santa Catarina, contribuindo para a formulao de argamassas de
restauro.
1.3 Objetivos Especficos
Para que se possa atingir o objetivo geral proposto, alguns objetivos especficos devem
ser atendidos:
Testar uma metodologia para coleta e preparo das amostras para os ensaios; Definir quais compostos sero analisados e quais ensaios sero empregados, para
caracterizar os materiais das argamassas histricas;
Identificar e, se for o caso, diferenciar e classificar os aglomerantes utilizados nos principais centros histricos do Estado e sua evoluo com o tempo (gesso, cal,
pozolana natural, p de tijolo e cal hidrulica) com a coleta de amostras de edificaes
de perodos histricos distintos;
Verificar a eventual existncia de compostos orgnicos; Definir uma metodologia para identificao da composio mineral, origem e
granulometria do agregado;
Definir uma metodologia adequada para encontrar a relao entre o aglomerante e o agregado;
Fornecer subsdios para formulao de uma argamassa de restauro.
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2. CONSIDERAES TERICAS 2.1 Argamassa de Revestimento
2.1.1 Definio
A ABNT / NBR 13529 (1995) define a argamassa para revestimento como sendo
uma mistura homognea de agregado(s) mido(s), aglomerante(s) inorgnico(s) e gua,
contendo ou no aditivos ou adies, com propriedades de aderncia e endurecimento.
O aglomerante das argamassas pode ser areo, proveniente da cal hidratada, que
endurece pela reao com o anidrido carbnico (CO2), presente no ar e a umidade e/ou
hidrulico, tal como o cimento Portland, que endurece mais rapidamente reagindo com a
gua, mas ambos conferem argamassa a capacidade de endurecimento e aderncia.
As funes das argamassas de revestimentos so as seguintes (SILVA, e FURTADO,
2001):
Ajudar a proteger a edificao contra penetrao da chuva e de outros fenmenos atmosfricos;
Aumentar a durabilidade e reduzir os gastos de manuteno das edificaes; Encobrir uma superfcie, cujo acabamento final no considerado satisfatrio,
obtendo um efeito esttico melhorado.
Os requisitos de desempenho para as argamassas so os seguintes (SILVA e
FURTADO, 2001):
Capacidade de absorver deformaes; Aderncia base; Resistncia ao impacto e desgaste superficial; Baixa permeabilidade ou impermeabilidade gua; Permeabilidade ao vapor da gua.
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2.1.2 Ciclos de fabricao e endurecimento da cal e do cimento Portland
Nos ciclos de fabricao e endurecimento da cal e do cimento a matria prima bsica
o calcrio e o que difere dos processos de fabricao so argilas, que so queimadas
juntamente com os calcreos na fabricao do cimento, a temperatura de queima dos dois
processos e a gipsita, que usada como regulador de pega no cimento.
Na ilustrao 2.1 est esquematizado o ciclo de fabricao e endurecimento da cal.
Ilustrao 2.1: Ciclos de obteno e endurecimento da cal
Fonte: Cincotto, 1988. Tecnologia de Edificaes IPT pp550, adaptado. Na ilustrao 2.2 est esquematizado o ciclo de fabricao do cimento.
Calcrios: CaCO3 + impurezas Argilas: Silicatos complexos de Al, Fe e Si e outros elementos formando xidos de SiO2, Fe2O3 e Al2O3 Calcrios + Argilas ( 1450C) Compostos anidros (Clnquer) Clnquer + Gipsita ( CaSO4. 2H2O) moagem Cimento Portland
Ilustrao 2.2: Ciclo de obteno do cimento Fonte: GLEIZE, 2000. Apostila Cincia do Cimento, Programa de Ps-Graduao da
UFSC.
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2.1.3 Propriedades que os aglomerantes conferem as argamassas
Na ilustrao 2.3 esto apresentadas as propriedades que os aglomerantes conferem s
argamassas.
Aglomerantes hidrulicos Aglomerantes areos (Cal)
Maior resistncia compresso Maior resistncia a altas temperaturas
Maior resistncia trao Menor retrao por secagem
Maior resistncia inicial Maior reteno de gua
Pega mais rpida Menor movimentao higroscpica
Maior retrao por secagem Maior trabalhabilidade
Contm sais solveis Maior plasticidade
Maior rigidez Maior elasticidade
Maior impermeabilidade Maior capacidade de aderncia
Ilustrao 2.3: Propriedades que os aglomerantes conferem as argamassas Fonte: Silva, D. A. da (2000), adaptada
2.1.4 Reaes e transformaes qumicas que ocorrem nas argamassas de revestimentos
A ilustrao 2.4 representa diversos fenmenos incidentes em revestimentos externos,
do ponto vista das reaes e transformaes qumicas.
Ilustrao 2.4: Reaes e transformaes qumicas que ocorrem nas argamassas
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2.1.5 Agregados
Os agregados ocupam cerca de 80% do volume slido de uma argamassa pronta,
sendo 20% restante, ocupado pelos aglomerantes (cimento e cal hidratada). Dessa forma, as
caractersticas dos agregados tm papel fundamental nas propriedades das argamassas.
(SILVA e outros, 2002)
As caractersticas que uma areia deve ter para ser utilizada na confeco de
argamassas so (SILVA e outros, 2002):
Granulometria contnua (ter gros de todos os tamanhos); Teor de materiais pulverulentos ( < 0,075mm) inferior a 5% (em massa); Preferencialmente gros arredondados ou pouco angulosos; Dimenso mxima caracterstica de 1,2mm para argamassas de reboco e 2,4mm para
as argamassas de emboo.
Alm disso, as areias devem ser isentas de matria orgnica, concrees ferruginosas
(hidrxido de ferro), aglomerados argilosos e outras impurezas que possam manifestar
problemas patolgicos nos sistemas de revestimentos (SILVA e outros, 2002).
A distribuio granulomtrica uma caracterstica que influi nas propriedades das
argamassas no estado endurecido, assim como a porosidade, que por sua vez determina:
Resistncia compresso; Mdulo de elasticidade; Absoro da gua por capilaridade; Permeabilidade ao vapor da gua; Permeabilidade gua.
Como mostram as ilustraes 2.1 a 2.4, as argamassas de revestimentos so sistemas
complexos, desde a composio dos aglomerantes, processos de fabricao e, as propriedades
que cada aglomerante confere as argamassas. Ainda h vrias reaes e transformaes
qumicas, que ocorrem simultaneamente. Atingir suas funes, bem como atender seus
requisitos de desempenho, um trabalho difcil e delicado tanto para as argamassas histricas
como para as contemporneas.
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2.2 Materiais Utilizados Originalmente nas Argamassas do Brasil
2.2.1 A cal no Brasil
Em 1549, o fidalgo portugus Thom de Souza chegava s costas brasileiras como 1
Governador. Ele achou que a cidade de Vila Velha no era adequada para sede do Governo,
por ser um porto desabrigado e difcil de ser definido e rumou mais ao norte. Num terreno que
se eleva desde a proximidade da praia, mais ou menos regular, at uma chapada coberta
ento de arvoredo, decidiu levantar a cidade de Salvador da Bahia (GUIMARES, 1998).
Ordenou a criao da primeira mineradora no Brasil de calcrio dos depsitos
conchferos, que revestem o fundo do mar na Baa de Todos os Santos. Foi a matria prima
que deu incio fabricao de construo e na caiao das casas da nova cidade
(GUIMARES, 1998).
Situados na ilha de Itaparica, os fornos de fabricao de cal eram do tipo meda, em
que era feita a queima de cascas de ostras e blocos de corais misturados com lenha. Em 1587,
Gabriel Soares de Souza, precursor da geologia econmica no Brasil, assinala a presena na
Bahia de um calcrio semelhante ao de Portugal e, na mesma poca, iniciava-se em So Paulo
a explorao de minrios no-metlicos (cal de pedras) (GUIMARES, 1998).
Com o decorrer do tempo, passou-se tambm a utilizar a cal de ostras, que era
considerada to boa quanto a procedente de Portugal (GOMES, 2000).
No foi s no Brasil que se produzia cal a partir de conchas marinha: em 1685 o
distrito de Montgomery, Plymouth Meeting, na Pensylvania, USA, teve a sua primeira
indstria de cal de conchas (GUIMARES, 1998).
2.2.2 Origem da cal
A parte slida da crosta terrestre (aproximadamente 21% do planeta) constituda por
massas slidas, dispostas em relevos dos mais variados. Essas massas denominadas rochas
so constitudas basicamente por compostos qumicos cristalograficamente organizados,
chamados os minerais. Formaram-se entre 4 milhes e 4,5 milhes de anos atrs, e nas eras
seguintes at os dias atuais, se dispuseram como conseqncia de fenmenos qumicos e
fsicos ocorridos na histria geolgica (GUIMARES, 1998).
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Dentre as rochas e minerais destacam-se as rochas carbonatadas, que constituem
0,25% do volume da crosta. Em geral, so sedimentos metamorfisados ou no e mais
raramente so intrusivas relacionadas atividade vulcnica (GUIMARES, 1998).
Na ilustrao 2.5 est esquematizada a origem geolgica das rochas calcrias ou
dolomticas.
Ilustrao 2.5: Origem geolgica das rochas calcrias ou dolomticas
Fonte: Guimares, 1998 - p 28
2.2.3 Argamassas usadas originalmente no Brasil
No Brasil, as edificaes indgenas eram construdas com madeira e palha, sem o uso
de terra. Os portugueses trouxeram outras tecnologias construtivas, mas tiveram que adapt-
las a matria prima local.
Segundo Mascrelo (1982), os revestimentos eram de massa; a primeira camada de
argamassa de barro misturada com esterco animal e um pouco de areia e as demais camadas
de argamassa de areia, leo de baleia e cal, obtida pela queima de cascas de ostras e blocos de
corais misturados com lenha.
Segundo Mattaraia e Ino, (2002) a argamassa sobre painis de taipa de mo argilosa
mostrou um comportamento diferenciado das demais podendo ser explicado pela maior
plasticidade e maior coeso do argiloso utilizado para a confeco do painel. A utilizao dos
solos como componente de argamassas de revestimentos para substratos de terra crua
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apresentou comportamento satisfatrio, sendo possvel sua aplicao em camada nica em
substratos de taipa de mo compostos de solo argiloso. Para substratos de terra-palha, solo-
cimento e taipa de mo composta de solo arenoso indicada a aplicao de uma segunda
camada para diminuir a ocorrncia de fissuras.
Para Scartezini, e outros (2003) o tipo de substrato, sua preparao bem como a idade
so os maiores responsveis pela resistncia de aderncia dos revestimentos.
Segundo Collepardi (1990), as razes potenciais para degradao dos revestimentos
so reaes qumicas que ocorrem entre o revestimento e substrato. Quando o substrato de
pedra, a degradao devida a reao lcalis-agregado e quando o substrato de tijolos,
devida a ataque por sulfatos com formao de etringita.
Devido importncia do substrato na durabilidade dos revestimentos, sero
apresentados nas ilustraes 2.6 a 2.9 os das edificaes histricas brasileiras.
Paredes moldadas em taipa: Segundo Guimares (1998), as paredes eram de barro socado dentro de formas de madeira, eventualmente reforados com redes ou varas de
bambu ou madeira, todavia, Mascrelo (1982), descreve as paredes sendo de barro cor
de oca era misturada com gua, fibras animais ou vegetais, leo de baleia ou estrume,
sendo socado em camadas de 20cm, que depois de socado reduziam-se metade. A
largura mdia das paredes era de 60cm. O taipal era to valioso no sculo XVII, que
muitas vezes servia como penhor, (Mascrelo, 1982) representada na ilustrao 2.6.
Ilustrao 2.6: Parede do Solar Lopo Gonalves em Porto Alegre / RS de 1845, composta
por barro, madeira e palha. Parede de Adobe: Feitas de paraleleppedos de barro cru de grandes dimenses, seco a
sombra e depois ao sol. Ao barro era misturado estrume ou ainda fibra vegetal para
maior consistncia (MASCRELO, 1982).
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Parede de tijolos: Eram usadas peas de barro cozido nas olarias, em forma de paraleleppedo regular. Existiam tijolos com formas especficas como os circulares
usados para as colunas (Mascrelo, 1982); representada na ilustrao 2.7.
Ilustrao 2.7: Parede de tijolos cozidos na Senzala do Solar dos Cmaras em Porto
Alegre/RS de 1818
Paredes de pedra assentadas com argamassa de barro: Pedras justapostas, tendo o barro como elemento aglutinante para o seu assentamento (Mascrelo, 1982); representada na ilustrao 2.8.
Ilustrao 2.8: Runas de So Miguel Arcanjo em So Miguel / RS de 1687
Paredes de pau a pique: A estrutura era de madeira e o barro era atirado sobre ela; no barro tambm era misturado areia, capim, cal ou crina animal; representada na
ilustrao 2.9 (Mascrelo, 1982).
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Ilustrao 2.9: Parede de pau a pique, Engenho da Famlia Andrade
Florianpolis /SC -Foto: Rodrigo Terezo 2.3 Histria dos Aglomerantes
Os aglomerantes originalmente usados nas alvenarias de edificaes histricas eram o
gesso, cal hidratada e cal hidrulica, areias quartzosas ou pozolnica, para a fabricao das
argamassas e as unidades da alvenaria (tijolos e pedras).
Devido a facilidade de produo (temperatura de queima por volta de 200C), o gesso
(sulfato de clcio hemi-hidratado) foi o primeiro aglomerante a ser usado, sendo capaz de
endurecer quando misturado com gua e exposto ao ar, formando sulfato de clcio di-
hidratado (gesso). Esse aglomerante foi largamente empregado em pasta de estuco ou para
trabalhos decorativos e tambm como argamassa de revestimento, sendo seu uso restrito a
ambientes internos. Foi bastante usado, tambm, em argamassa de assentamento de tijolos e
pedras, bem como graute injetado em paredes de alvenaria (COLLEPARDI, 1990).
A cal hidratada resulta de um processo de queima do calcrio de ocorrncia natural em
altas temperaturas (cerca de 900C), resultando na formao de xido de clcio e magnsio
(ou cal virgem). Por meio de mistura com gua em excesso, os xidos sofrem hidratao
(extino), resultando na cal hidratada. Esta, misturada areia na confeco de argamassas,
reage com o dixido de carbono do ar, na presena de umidade, para formar carbonato de
clcio e magnsio, que apresenta resistncias mecnicas superiores cal hidratada. Por isso, a
cal hidratada classificada como um aglomerante areo.
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Mais tarde foi descoberto que substituindo a areia comum por areia de origem
vulcnica, a argamassa se tornava hidrulica, isto , capaz de endurecer tambm na gua. Essa
areia foi chamada de pozolnica. Seu efeito deve-se presena de slica e aluminas amorfas,
que reagem com a cal, formando compostos cimentantes (hidroaluminatos e hidrosilicatos de
clcio). Esse efeito pode ser obtido, tambm, pela substituio da areia por p de tijolos ou
telhas de barro queimados e finamente modos.
A cal hidrulica, produto da queima em alta temperatura da calcita contaminada por
argilas, foi descoberta na metade do sculo XVIII, e foi o precursor do cimento Portland.
Aparentemente, esse material foi bastante usado no norte da Europa no sculo XIX, tendo
sido substituda, aos poucos, pelo cimento Portland (Callebaut e outros, 2001). A principal
diferena na produo de cal hidrulica e cimento Portland a temperatura de queima, que a
cerca de 1250C para a cal hidrulica, e de 1400C para a fabricao do clnquer de cimento
Portland.
2.4 Manifestaes Patolgicas mais Freqentes em Argamassas Histricas
A umidade em paredes constitui-se num dos mais freqentes problemas que
acontecem nas edificaes, ocasionando condies de insalubridade e o conseqente
desconforto pessoal, alterando o comportamento dos materiais de construo. Alm disso, o
conforto trmico desaparece com a umidade e ainda contribui para uma acelerada
deteriorao dos respectivos materiais, devido formao de bolor e a conduo e formao
de sais.(PEREZ, 1988)
Alucci e outros (1988), definem bolor como uma conseqncia do desenvolvimento de
microorganismos pertencentes ao grupo de fungos, que so considerados como um reino
parte dos vegetais, devido a ausncia de clorofila. Por essa razo, os fungos no so capazes
de sintetizar material orgnico a partir de matria inorgnica, como fazem todos os vegetais,
alimentando-se de matria orgnica.
Conforme Arendt (1995), as edificaes antigas apresentam incidncia de sais nas
paredes, eflorescncias, porque com o passar dos anos vo absorvendo a umidade do solo e do
lenol fretico, juntamente com os sais provenientes do ar, principalmente em ambientes
marinhos. Muitos materiais de construo j apresentam sais na sua composio, como tijolos
e telhas, provenientes das argilas contaminadas utilizadas na sua fabricao e impurezas nas
areias.
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Na ilustrao 2.10 est esquematizado o fenmeno de eflorescncia. gua evapora
Depsito de sal na superfcie da parede Cristalizao dos sais Absoro da Umidade do Meio Ambiente pelo Sal Sais so dissolvidos pela gua, e so transportados atravs das Paredes, at a superfcie destas Sais existentes no terreno, materiais de construo e atmosfera gua ascenso capilar
Ilustrao 2.10: Esquema da dissoluo e cristalizao de sais na superfcie das paredes
2.5 Intervenes em Argamassas Histricas 2.5.1 Rebocos de Recuperao
Para Arendt (1995), era possvel a utilizao de um reboco de recuperao a base de
cimento Portland, cal, areia e a adio de produtos hidrfugos, que proporcionam ao material
uma capacidade repelente de gua, retendo os sais e possibilitando a transposio de vapor da
gua pelo seu elevado nmero de poros. Isso quer dizer que um reboco de recuperao nesses
moldes no restringe a umidade ascendente, nem elimina os sais. As paredes permanecem
midas e os sais continuam cristalizando, porm no mais na superfcie aparente da parede e
sim em reas invisveis na interface parede-reboco de recuperao, sem prejuzo para o
substrato, nem para alvenaria.
Entretanto, o prprio Arendt (1997) concluiu que as edificaes antigas impem
restries ao uso de materiais e tcnicas construtivas pela incompatibilidade com os materiais
e tcnicas modernas. Assim, o uso de cimento para recuperao pode causar problemas,
devido a sua dureza ou a sua alcalinidade e pode piorar o balano de umidade.
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2.5.2 Argamassas de cal para rebocos de restaurao
Gomes e Maciel (1999) recomendam para aplicao em obras de restaurao a
argamassa de cal, resultando assim melhor conservao das edificaes histricas, porm,
necessrio conhecer melhor o material e suas aplicaes.
Segundo Kanan (1999), a insero de material novo em contato com alvenarias antigas
pode causar tenses devido aos ciclos de expanso trmica e a reaes de origem qumicas e
fsicas como cristalizao dos sais solveis formados durante a reao de cura umidade, que
est retida atrs de camadas impermeveis, entre outros problemas.
2.6 Caracterizao de argamassas histricas
Devido evoluo gradual na produo dos aglomerantes, variaes das composies
dos materiais crus e o processo de produo (gesso, cal, pozolana natural, p de tijolo e cal
hidrulica), h um consenso entre pesquisadores europeus (Alvarez, Callebaut, Baronio e
outros), que antes de qualquer interveno nessas edificaes, deve-se realizar um estudo
tcnico cientfico, utilizando todos recursos tecnolgicos para caracterizao e identificao
do aglomerante e sua relao com o agregado, para que haja compatibilidade entre a
argamassa de restaurao com a original (CALLEBAUT, e outros, 2000).
A partir de anlise petrogrfica, anlise qumica, difratometria de raios-X e
observaes no microscpio eletrnico de varredura (na modalidade eltrons
retroespalhados), juntamente com um estudo histrico, Callebaut e outros (2001) conseguiram
mostrar que a argamassa usada na restaurao da Igreja Saint Michael de Leuven (Blgica),
no sculo XIX, tinha como aglomerante uma cal hidrulica.
Analisando dois revestimentos de parede existentes no Palcio Cruz e Souza de
Florianpolis SC por difratometria de raios-X, microscopia eletrnica de varredura (na
modalidade eltrons secundrios), anlises trmicas e estudo histrico, Gleize e outros (2000)
concluram que um dos revestimentos era formado por uma mistura de cal com uma pozolana
natural, provavelmente trazida da Itlia e o outro era uma argamassa simples de cal
(totalmente carbonatada) e areia.
Riccardi e outros (1998), analisando argamassas histricas em Pavia (Itlia),
concluram que elas eram ricas em calcita (originalmente cal area que foi cabonatada) com a
presena de gesso e dolomita. Os autores chegaram a essas concluses a partir de anlises
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trmicas, difratometria de raios-X, anlise petrogrfica e observaes no microscpio
eletrnico de varredura.
Com o uso dessas tcnicas, e de uma anlise qumica completa, Alvarez e outros (1999
e 2000) concluram que as argamassas da Igreja San Cernin de Pamplona (Espanha) eram
compostas por cal e agregados silicosos. Os autores observaram, tambm, a presena de sais
solveis (cloretos e nitratos) nas argamassas. A partir dessa identificao, foi possvel
encontrar a relao entre o aglomerante e agregado e ento indicar materiais adequados para o
restauro.
Para a identificao de argamassas histricas da regio de Milano (Itlia), Bruni e
outros (1998) realizaram anlises trmicas, espectrometria de emisso atmica e
espectroscopia de infravermelho. Os autores concluram que as argamassas eram compostas
por trs tipos diferentes de aglomerantes: cal calctica, contendo somente calcita, cal
magnesiana composta por calcita e magnesita, e cal magnesiana, composta por calcita,
magnesita e hidromagnesita.
A partir de anlises trmicas, espectroscopia de infravermelho e anlises qumicas e
granulomtricas, Bakolas e outros (1998) conseguiram reconstituir os traos originais de
argamassas de assentamento das pedras usadas na Igreja Hagia Sophia de Constantinopla. Os
resultados mostraram que as relaes entre aglomerante / agregados variavam entre 0.25 e 0.5
(em volume), e que os aglomerantes apresentaram uma pequena hidraulicidade que seria
devida interao da cal com fragmentos cermicos usados como agregados, ou interao
da cal com p cermico.
Franzini e outros (2000) identificaram argamassas medievais de Pisa (Itlia) por
anlise EDS em microscpio eletrnico de varredura (na modalidade eltrons secundrios),
juntamente com a anlise qumica. Os autores concluram que o aglomerante era constitudo
por uma frao cristalina de carbonato misturada com uma frao aparentemente amorfa
composta por xido de clcio, slica e alumina.
Baronio e outros (1997) mostraram que a utilizao de p de tijolo era bastante
comum na poca dos Romanos e formava, quando misturados com cal, aglomerantes com
excelentes propriedades hidrulicas, devido baixa temperatura de queima das argilas
naquela poca para a obteno de materiais cermicos.
A partir de anlises trmicas, difratometria de raios-X, anlise petrogrfica,
microscopia eletrnica de varredura, anlise qumica e medidas de porosidade, Moropoulou e
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18
outros (1995 e 2000) conseguiram diferenciar e classificar vrias argamassas histricas do
perodo Helenstico, Bizantino, Otomano e posterior, na Grcia, em argamassas simples de
cal, em argamassas de cal e p de material cermico, em argamassas de gesso, em argamassas
de gesso com cal, em argamassas de cal com pozolanas e em argamassas de cal com entulhos.
Sobre materiais de restauro, os autores indicam que a estrutura densa com baixa porosidade
das argamassas de recuperao onde o aglomerante o cimento Portland incompatvel com
as unidades de alvenaria, ativando a intensa corroso pelos sais.
Veiga e outros (2001) formularam uma metodologia sistemtica para intervenes,
usando tcnicas de observao e anlises em laboratrio e local, que seja capaz guiar na
identificao de diferentes camadas, tipos de soluo e mtodos de execuo de rebocos de
restaurao, por meio dos seguintes ensaios:
Dissoluo da argamassa em HCl quente para determinar o teor de areia; Distribuio granulomtrica da areia atravs peneiramento; Cromatografia inica para determinar os sais solveis em gua; Difrao de Raios-X para determinar a natureza dos componentes; Anlises trmicas para determinar o teor e tipo de cal; Microscpio eletrnico de varredura, acoplado a micro sonda EDAX, para
visualisar as fases e a composio qumica dos elementos constituintes; Espectrometria no infravermelho para identificar a natureza dos compostos
orgnicos. Segundo Moropoulou e outros (1995) e Bakolas e outros (1998), os dados obtidos a
partir das anlises trmicas permitem diferenciar os tipos de argamassas tais como: de cal,
cermicas modas, de cal hidrulica, cimentcias e com gipsita. A anlise das transformaes
ocorridas em faixas de determinadas temperaturas possibilitou estabelecer as seguintes
concluses sobre a origem dos aglomerantes:
As transformaes, ocorrendo abaixo de 120oC, so devidas perda de gua
higroscpica (i.e. gua fisicamente adsorvida). Segundo Bakolas e outros (1998), valores de
perda de massa acima de 1% nesta faixa de temperatura indicam misturas de aglomerantes de
natureza hidrulica. Essa caracterstica muito til para diferenciar argamassas com
aglomerantes hidrulicos e aquelas nas quais o aglomerante era somente a cal. As ltimas
apresentam baixas quantidades de gua higroscpica.
As perdas de massa entre 120 e 200oC so atribudas gua de cristalizao de sais
hidratados tal como a gipsita.
Entre 200 e 600oC, Moropoulou e outros (1995) e Bakolas e outros (1998) atribuem as
perdas de massa sada da gua quimicamente ligada, o que indica a presena de compostos
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hidrulicos no aglomerante do tipo silico-aluminato de clcio hidratados, resultando de uma
reao cal argilominerais. No entanto, nessa faixa de temperatura pode tambm ocorrer:
A desidratao do hidrxido de clcio entre 400 e 520oC; A desidratao do hidrxido de magnsio entre 350 a 420oC (SILVA, 2001); A desidratao da hidromagnesita com um pico endotrmico entre 250 e 280oC
(BRUNI e outros, 1998; MOROPOULOU e outros, 1995);
A decomposio de eventuais compostos orgnicos com transformao exotrmica entre 300 e 500oC (MOROPOULOU e outros, 1995);
A decarbonatao da aragonita em volta de 470oC (MOROPOULOU e outros, 1995); A decarbonatao do carbonato de magnsio entre 450 e 520oC; A decarbonatao da hidromagnesita com um pico endotrmico em volta de 410oC
(BRUNI e outros, 1998; MOROPOULOU e outros, 1995).
A transformao alotrpica do quartzo ocorre em volta de 573oC. Entre 200 e 650oC, pode haver a sada da gua ligada aos silicatos, aluminatos e
aluminosilicatos de clcio hidratados, resultando da reao entre a cal e alguns tipos de
argilominerais, p de cermicas ou pozolanas (MOROPOULOU e outros, 1995).
Acima de 600oC ocorre decomposio do carbonato de clcio na forma de calcita
com um pico endotrmico em volta de 840oC (geralmente entre 700 e 900oC dependendo da
finura, ambiente e presena de impurezas). Segundo Bakolas e outros (1998), uma baixa
temperatura de decarbonatao da calcita (entre 600 e 700oC) indica a presena de compostos
que favorecem a decomposio, tais como os sais solveis, mas tambm outros compostos
minerais presentes na argamassa, ou uma rede cristalina defeituosa.
Segundo Santos (1989), a partir de 900 C, se uma argila caulinita est bem
cristalizada, h um pequeno pico endotrmico antes de pico exotrmico intenso da nucleao
em mulita, cujo mximo ocorre a 975 C.
Segundo Moropoulou e outros (2000) uma argamassa de cal tpica, apresentar as
seguintes caractersticas:
Perda de massa superior a 32% acima de 600C; Menos que 3,0% de gua hidrulica ou gua ligada quimicamente aos silicatos,
aluminatos e aluminosilicatos de clcio hidratados (200-600oC);
Baixa quantidade de gua adsorvida (< 1%). J uma argamassa de cal com argilominerais, p de cermicas ou pozolanas, ter
as seguintes caractersticas:
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1-2% de gua adsorvida (
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Pesquisador /Ano
Mtodos Concluses
Moropoulou e outros, 2000
MEV, DRX e DTG-TG
A distribuio granulomtrica de vrias argamassas permitiu estimar a relao entre aglomerante e agregado igual a 1:3. Os agregados tm sua origem mineral de areias calcreas. Anlises trmicas foram distinguir argamassas de cal, e as de aglomerantes hidrulicos (pozolanas e p de tijolo). As argamassas com cimento portland apresentaram estrutura densa e poros pequenos, os quais so incompatveis para as de restauro e intensificam degradao pelo ataque de sais.
Alvarez e ouros, 2000
DRX, HCl quente, CI e DTA/TG
O aglomerante de todas as argamassas era cal e o agregado era areia quartzosa. A relao entre o aglomerante e agregado variou entre 1:0,50 e 1:2,50. Na anlise trmica permitiu-se estabelecer que h duas classes de argamassas devido incompleta carbonatao de uma delas. H ocorrncia de (cloretos e nitratos), mas em baixos teores (AAS).
Montoya e outros, 2000
DTA /TG, AAS, DRX,
Em todas as argamassas analisadas foram encontradas cal clcica e dolomtica e o agregado era composto de areia quartzosa e calcrea.
Adam e outros, 1992
DTA/TG, DRX.
Pela anlise trmica encontraram argilas, presena de sulfato de clcio (CaSO4.2H2O) e cal calcrea.
Adam e outros, 1998
DRX, MEV, DTA/TG.
A maioria das argamassas coletadas encontram-se totalmente carbonatadas (DRX, DTA/TG e DTG /DG). As argamassas eram porosas o que deve ter favorecido a mais de 80% da carbonatao da cal.
Moropoulou e outros, 2000
MEV, MO, MET, DRX, TG/DTG.
Anlises trmicas integradas com os demais ensaios permitiram classificar as argamassas nas de cal, com compostos cimentcios, com tijolos modos e hidrxido de clcio.
Dheilly e outros, 1999.
MEV e DRX A observao no MEV, juntamente com a anlise dos diagramas de DRX, permitiu indicar a presena de cal hidromagnesiana.
Moropoulou e outros, 1997
MO, MEV, DRX e DTA/TG.
Vrios tipos de cal de entulhos, cal hidrulica, compostos cimentcios, uma matriz bem compacta com agregados mdios.
Ilustrao 2.11: Tcnicas para caracterizao de argamassas histricas
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Pesquisador /Ano
Mtodos Concluses
Bakolas e outros, 1998.
FT-IR, TG/DTG.
Os resultados conduzem s seguintes concluses: A relao entre aglomerante e agregado varia de 1:2 a 1:4, conforme os perodos histricos; H aglomerantes hidrulicos, que provavelmente devem ser derivados da interao entre cal e fragmentos de cermicas; A reatividade da cermica depende da composio da argila; A longevidade destes materiais pode ser atribuda s caractersticas qumicas da mistura, microestrutura e compatibilidade das propriedades do sistema. Alm de depender do processo de fabricao.
Paama e outros, 2000.
TG/DTG, DRX, TF-IR, ICP-AES
O estudo mostrou que o ensaio de ICP-AES permite uma rpida determinao dos elementos Ca, Mg, Si, Al, Fe, Pb, K e Na, presente em diferentes concentraes. A FT IR permitiu informar a composio qumica
Bakolas e outros, 1995.
TG/DTG, FT-IR,
Os resultados confirmam que aglomerantes hidrulicos perdem massa com a temperatura entre 200-600C (analise da frao do aglomerante
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3. METODOLOGIA
O objetivo principal da pesquisa foi identificar e caracterizar o aglomerante, o
agregado e a relao entre eles nas argamassas. Para isso, foi necessrio estabelecer uma
metodologia visando selecionar os ensaios em funo dos resultados que eles forneceriam,
sua disponibilidade de execut-los na Universidade Federal de Santa Catarina e, tambm, as
limitaes para extrao de amostras das edificaes tombadas como patrimnio histrico.
Como a caracterizao microestrutural no permite a identificao de todos os
provveis compostos do aglomerante, foram usados vrios ensaios, nos quais o resultado de
um complementa ao outro. Nesse trabalho, foi usada em parte a metodologia proposta por
Veiga e outros (2001), com algumas alteraes e complementaes, que sero descritas a
seguir.
Foram retiradas trs amostras de cada edificao, contando trs de Florianpolis, trs
de Laguna e quatro de So Francisco Do Sul com aproximadamente 150 gramas cada. Aps a
remoo, os locais de extrao foram cobertos com argamassa de cal e areia na proporo 1:3.
Essas cidades so litorneas e fazem parte da histria da colonizao do Brasil e, em
cada uma delas, h centros histricos formados por casarios e Igrejas tombadas pelo
patrimnio histrico-cultural. Como os rgos de preservao no possuem os histricos de
cada edificao, est apresentado no anexo B um breve histrico de cada cidade.
As amostras estudadas em Florianpolis foram retiradas das Igrejas da Nossa Senhora
das Necessidades de Santo Antnio de Lisboa de 1750, da Nossa Senhora da Lapa do
Ribeiro da Ilha de 1740 e da Casa do Vigrio que fica nos fundos da Igreja Nossa Senhora da
Conceio de 1750. importante lembrar, que a visita do Imperador D.Pedro II em 1845,
contribuiu financeiramente para reparos e ampliaes das duas Igrejas.
As amostras estudadas em Laguna foram retiradas de trs casas que fazem parte do
casario do centro histrico da cidade que foram construdas no final do sculo XIX.
Em So Francisco do Sul, as amostras foram retiradas de quatro casas que fazem parte
do centro histrico, que composto por quatrocentas casas de vrios estilos arquitetnicos, a
maior parte remanescente do sculo XIX.
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A metodologia adotada para identificao e caracterizao de aglomerante e
agregados, bem como a relao entre eles foi a seguinte:
Coleta das amostras; Preparao das amostras; Difratometria de Raios-X, para determinar a natureza dos componentes
cristalinos;
Anlises trmicas para determinar o teor e tipo de cal; Microscpio eletrnico de varredura, acoplado a micro-sonda EDAX, para
visualizar as fases e a composio qumica dos elementos constituintes das
amostras;
Espectrometria no infravermelho para identificar a natureza dos compostos e detectar a presena eventual de compostos orgnicos;
Espectrometria de Absoro Atmica, para identificar e quantificar os xidos de clcio, magnsio, alumnio e ferro, para avaliar a existncia de aglomerantes
hidrulicos, atravs dos teores de xidos de ferro, alumnio e silcio, bem como os
teores xido de magnsio na composio da cal;
Anlise gravimtrica, para identificar e quantificar os xidos de silcio, complementando a espectrometria de absoro atmica, que no se aplica a este
metal.
Anlise das caractersticas do agregado por sedimentologia; Relao entre o aglomerante e agregado por meio da dissoluo da argamassa em
HCl quente.
3.1 Coleta das Amostras
Foi adotada a metodologia de Alvarez e outros (1999), que para demarcar o local, usa
uma talhadeira e uma marreta. Em seguida, com a ponta fina do martelo de gelogo, foi
raspado e descartado fora parte externo dos revestimentos, com a finalidade de identificar
somente a parte interna que estivesse sem alterao ou degradao. Foram retiradas trs
amostras de 150 gramas cada, por edificao, para permitir o preparo das amostras para todos
os ensaios. As amostras foram retiradas a uma altura mdia de um metro e trinta centmetros
do nvel do piso, em locais sem degradao aparente e em regies prximas, para que elas
fossem homogneas. As ilustraes 3.1 a 3.4 mostram o procedimento de extrao das
amostras.
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Ilustrao 3.1: Demarcao do local Ilustrao 3.2: Retirada da camada externa
Ilustrao 3.3: Camada externa retirada Ilustrao 3.4: Retirada da camada interna
com uma casca de concha visvel
3.2 Preparao das Amostras
Para cada amostra foram selecionadas fraes menores de dois cm de seo por, no
mximo, um cm de espessura para posterior observao no Microscpio Eletrnico de
Varredura.
Para a identificao do aglomerante e agregado, uma parte da amostra foi destorroada
em um almofariz e pistilo de porcelana e no moda para no mascarar a distribuio
granulomtrica do agregado e para que os gros do agregado no interferissem nas anlises do
aglomerante. O agregado foi separado do aglomerante atravs da peneira (abertura seo
maior que 4,75mm) para os agregados grados. Em seguida,o material remanescente foi
destorroado at obter o aglomerante, fino (< 0,074mm)(VEIGA e outros 2001).
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Aproximadamente 150mg do p proveniente do destorroamento, foram separados para
a realizao do ensaio de anlise trmica (sem secagem). O resto do p foi seco ate uma
temperatura mxima de 70 C para no eliminar possveis compostos orgnicos.
O agregado obtido pelo destorroamento e peneiramento foi lavado com gua corrente
para eliminar possveis sais e, em seguida, seco em estufa a 70C para no desidratar os
possveis argilosminerais. Foram separados 30g para a Anlise Sedimentolgica que fornece
informaes tais como:
Os dimetros mximos, mnimos e caractersticos do agregado; A distribuio granulomtrica; A provvel origem do agregado (duna, rio ou marinha); A composio mineral do agregado.
A ilustrao 3.5 mostra as ferramentas e utenslios utilizados para o preparo das amostras.
Ilustrao 3.5: Ferramentas e utenslios para o preparo das amostras
3.3 Difratometria de Raios-X
3.3.1 Consideraes tericas
Esta tcnica consiste na incidncia de radiaes eletromagnticas (de alta freqncia,
pequeno comprimento de onda e senoidais) nas amostras e, quando os raios-X encontram um
material cristalino, so difratados pelos planos atmicos do cristal, permitindo identificar
fases cristalinas.
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A estrutura cristalina determina a forma e tamanho da clula unitria, e as posies
angulares das linhas de difrao no seu padro. As posies e arranjos dos tomos no interior
da clula unitria determinam as intensidades relativas das linhas de difrao, assim podemos,
ento, deduzir a estrutura cristalina.
As condies de difrao de raios-X por uma famlia de planos cristalogrficos so
definidas pela lei de Bragg (MOORE e REYNOLDS Jr., 1989 citado por SILVA, 2001):
2d sen = n (3.1) onde d a distncia entre os sucessivos planos do cristal (denominada distncia ou
espaamento interplanar), o ngulo de difrao (ngulo formado pelo plano atmico e os feixes incidente e refletido), n um nmero inteiro de comprimento de onda, e o comprimento de onda da radiao incidente. O ngulo determinado durante a anlise. Conhecido , os valores de d podem ser calculados, permitindo, assim, a identificao das fases cristalinas presentes.
Os diagramas de difrao de raios-X so registrados em um sistema de eixos xy, sendo
o eixo das ordenadas formado pela intensidade do raio-X difratado (intensidade de contagens
por segundo, c.p.s.), e o eixo das abscissas formado pelos valores de 2 . A posio dos picos do difratograma est relacionada aos espaamentos interplanares da fase, ou seja, os
parmetros da clula unitria. A intensidade relativa dos picos est relacionada ao tipo de
tomo do retculo e seu nmero de ocupao na clula unitria (BORBA, 2000 citado por
SILVA, 2001).
Com esta tcnica possvel identificar com preciso os compostos cristalizados, mas
no os materiais amorfos que tm uma estrutura cristalina desorganizada e, para os quais, no
lugar de picos bem definidos, aparecem elevaes do diagrama em forma de onda, chamado
tambm halo amorfo tornando difcil identificao de seus compostos.
3.3.2 Procedimento experimental adotado
Os ensaios de difrao de raios-X foram realizados com os seguintes objetivos:
identificao das principais fases cristalinas, como a composio do aglomerante e a
existncia de argilas e sais.
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Os ensaios foram realizados em equipamento Philips XPert, localizado no laboratrio
de Materiais (LabMat) da UFSC, com radiao CuK ( = 1,5418 ), filtro de nquel
instalado na tica secundria, tenso de 40kV e corrente de 30mA, fenda de divergncia de 1
e fenda recebimento de 0,1mm. As amostras foram rotacionadas durante as leituras, para
minimizar efeitos de orientao preferencial dos cristais.
As amostras, antes de serem ensaiadas, foram secas a 70C. As condies adotadas nas
anlises qualitativas foram as seguintes:
Passo: 0,05 Tempo do passo: 1 segundo Intervalo de leitura: 2 = 5 a 70 Tamanho das partculas: 500mg < 0,074mm p seco
3.4 Anlises Trmicas
3.4.1 Consideraes tericas
As anlises trmicas abrangem um grupo de tcnicas nas quais uma propriedade fsica
ou qumica de uma substncia, ou ainda de seus produtos de reao monitorada em funo
do tempo ou temperatura. Enquanto est sob uma atmosfera especfica submetida a uma
programao controlada (WENDHAUSEN, 2002). As principais tcnicas termo-analticas
esto descritas a seguir.
3.4.1.1 Termogravimetria (TG)
a tcnica na qual a mudana da massa de uma substncia medida em funo da
temperatura enquanto ela submetida a uma programao controlada.(WENDHAUSEN,
2002)
A termogravimetria um mtodo basicamente quantitativo. Como resultado do
experimento, obtm-se dados para o traado de um grfico, que relaciona as variaes de
massa ocorridas na amostra durante o aquecimento com o tempo ou temperatura, resultando a
curva de TG; a partir dela, possvel a obteno da curva DTG, que a primeira derivada da
curva TG em relao temperatura e permite determinar as temperaturas limites das reaes
(temperaturas inicial e final), alm de indicar a ocorrncia de reaes sobrepostas na mesma
faixa de temperatura (SILVA, 2001).
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3.4.1.2 Anlise trmica diferencial (DTA) (WENDHAUSEN, 2002)
a tcnica na qual a diferena de temperatura entre uma substncia e um material de
referncia medida em funo da temperatura, enquanto a substncia e o material de
referncia so submetidos a uma programao controlada de temperatura.
A amostra e o material de referncia so submetidos mesma programao de
aquecimento monitorada pelos sensores de temperatura, geralmente termopares. O material de
referncia pode ser alumina em p ou simplesmente a cpsula vazia.
Ao longo do programa de aquecimento a temperatura da amostra e do material de
referncia se mantm iguais at que ocorra alguma alterao fsica ou qumica na amostra. Se
a reao for exotrmica, ela ir liberar calor, ficando por um curto perodo de tempo, com
uma temperatura maior que o material de referncia. Do mesmo modo, se a reao for
endotrmica a temperatura da amostra ser temporariamente menor do que o material de
referncia.
Mudanas na amostra tais como fuso, solidificao, desidratao, decarbonatao e
cristalizao sero ento registradas sob a forma de picos, sendo a variao na capacidade
calorfica da amostra registrada como um deslocamento da linha base.
A curva DTA ento registrada, tendo a temperatura ou o tempo na abscissa, e V na
ordenada. A diferena de temperatura dada em V devido ao uso de termopares em sua
medio.
A DTA permite detectar a temperatura inicial dos processos trmicos e caracteriz-los
qualitativamente como endotrmico e exotrmico, reversvel ou irreversvel, transio de
primeira ordem ou de segunda ordem, etc. Esse tipo de informao, bem como sua
dependncia em relao a uma atmosfera especfica, fazem esse mtodo particularmente
valioso na determinao de diagramas de fase.
3.4.2 Procedimento experimental adotado
Os ensaios foram realizados no Laboratrio de Materiais (LabMat) do Departamento
de Engenharia Mecnica da UFSC, em equipamento da marca Netzsch modelo STA 409EP,
que permite a realizao simultnea da anlise termogravimtrica e termodiferencial em uma
amostra.
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As condies experimentais adotadas nos ensaios foram as seguintes:
Aproximadamente 150mg do p fino (< 0,074mm); Taxa de aquecimento: 10 C / min; Atmosfera do forno: N2, fluxo 40 cm3/min; Composio do cadinho: alumina; Faixa de temperatura: 25C a 950C; Material de referncia: - Al2O3 (corndon).
3.5 Microscpio Eletrnico de Varredura (MEV)
3.5.1 Consideraes tericas
Durante a fase de produo ou anlise de materiais, quase sempre se torna necessrio
analisar a sua microestrutura. Essa anlise micro-estrutural muito importante, pois permite:
entender as correlaes microestrutura-defeito-propriedades e predizer as propriedades do
material quando as correlaes so estabelecidas. As tcnicas mais utilizadas para este tipo de
anlise so a Microscopia tica e Eletrnica. (MALISKA, 1998)
Microscopia tica (MO): o contraste da imagem resultante da diferena de reflectividade da luz nas diversas regies da microestrutura, uma vez que o sistema
constitudo basicamente pela fonte de iluminao e do sistema de lentes, seus
aumentos chegam at 2.000 vezes. (MALISKA, 1998)
Microscopia Eletrnica de Varredura (MEV): a rea ou micro-volume a ser analisado irradiado por um fino feixe de eltrons ao invs da irradiao da luz. A varredura
pelo feixe de eltrons acompanhada pela deflexo no vdeo. Como resultado da
interao do feixe de eltrons com a superfcie da amostra, uma srie de radiaes so
emitidas tais como: eltrons secundrios, eltrons retroespalhados, raios-X
caractersticos, eltrons Auger, ftons, etc. Estas radiaes vo fornecer informaes
caractersticas sobre a amostra como a topografia da superfcie, composio,
cristalografia, camadas, etc. Alm das anlises das imagens, tambm possvel
realizar micro-anlise qumica por energia dispersiva, por meio da micro-sonda
EDAX. (MALISKA, 1998)
Segundo Maliska (1998), na formao e processamento da imagem, as radiaes que
fornecem informaes caractersticas da amostra mais usuais so as seguintes:
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ERE (BSE): Eltrons retroespalhados, so aqueles nos quais h interaes elsticas com a amostra, mudando de trajetria sem perder energia, resultando em uma imagem
da composio do material, sem carregamento e no aparecendo a topografia.
ES (SE): Eltrons secundrios, so aqueles nos quais h interaes inelsticas com amostra, mudando a trajetria e perdendo energia, resultando em uma imagem com
boa resoluo, topografia do material, entretanto com carregamento na superfcie.
Raios-X: So produzidos em qualquer regio pelos eltrons primrios e tm energia suficiente para remover um eltron de uma camada interna do tomo da amostra. O
detector capta os raios-X e por meio da micro-sonda EDAX, realiza anlise qumica da
composio do material.
Para Maliska (1998), para ter boa resoluo na imagem em amostras no condutoras,
h quatro fatores a serem observados:
Recobrimento da superfcie da amostra com uma fina camada de um material condutor, como ouro ou carbono;
As tenses de trabalho devem ser de 10Kv a 20Kv; O spot size (dimetro de feixe) de eltrons deve estar entre 4 a 6, para que no
haja desvios de eltrons. O spot size no tem unidade, o menor deles o nmero 1
e os seguintes no so seus mltiplos e a resoluo mxima do aparelho tem um
dimetro de 35 A ou 3,5nm.
A work distance (distncia de trabalho), distncia entre a amostra e foco, deve estar prximo a 10mm.
3.5.2 Procedimento experimental
As anlises foram realizadas em microscpio eletrnico de varredura da marca Philips,
modelo XL-30 equipado com uma micro-sonda de energia dispersiva de raios-X para anlise
qumica (EDAX). O equipamento est localizado no Laboratrio de Materiais (LabMat) do
Departamento de Engenharia Mecnica da Universidade.
As amostras selecionadas e separadas inicialmente no laboratrio, com fraes
menores que 2cm de seo por, no mximo, 1cm de espessura, foram secas a 70C sob vcuo
de 75mmHg, antes de lev-las para observao no MEV.
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3.6 Espectrometria no Infravermelho por Transformada de Fourier (FT-IR)
3.6.1 Consideraes tericas
A radiao no infravermelho, quando absorvida por uma molcula orgnica, converte-
se em energia de rotao molecular. O espectro vibracional costuma aparecer como uma srie
de bandas, porque a cada mudana de nvel de energia vibracional corresponde uma srie de
mudanas de nveis de energia rotacional.(Silvestein, R. M. 1994)
Obtm-se, no ensaio, um espectro que resultante de vrios fenmenos relativos
vibrao rtmica molecular, o qual depende de dois tipos de movimento (vibraes):
(SILVERSTEIN e outros, 1991 citado por SILVA, 2001)
Estiramento (stretching): movimento rtmico, no plano da ligao entre os tomos,
causando aumento e reduo da distncia interatmica. Em molculas triatmicas, as
vibraes de estiramento podem ser simtricas (as distncias interatmicas aumentam ou
diminuem de forma igual e simultnea) ou assimtricas (as distncias interatmicas variam
de forma desigual).(SILVERSTEIN e outros, 1991 citado por SILVA, 2001)
Deformao (bending): movimento com mudana no ngulo de ligao com um
tomo ou movimento de um