Andre oppgåver

A técnica de reforço estrutural por injecção é tipicamente utilizada em paredes de alvenaria pedra de três panos, embora seja possível ser utilizada, também, em alvenaria de tijolo cerâmico. Como já referido, esta técnica consiste na injecção de uma argamassa fluida, inorgânica ou orgânica (caldas de injecção com um ligante cimentício ou com um ligante de resinas orgânicas, respectivamente), através de furos previamente realizados nos panos externos, preenchendo os vazios existentes no seu interior e, dependendo das características da calda de injecção, as próprias fendas existentes nos panos externos. Esta técnica pode também ser utilizada na reparação de fendas profundas, onde, geralmente, é necessário a utilização de uma calda muito fluida para garantir a total penetração, aspecto onde, sem dúvida, a utilização de caldas orgânicas apresenta vantagem.

Em geral, esta técnica aplicada a uma parede de três panos, apresenta como objectivos: i) preencher os vazios e fendas da alvenaria, aumentando-lhe a continuidade e a resistência; ii) homogeneizar as diferenças entre as propriedades mecânicas dos panos externos e as do interno; iii) preencher os espaços vazios entre os panos mal ligados, tentando promover a sua ligação.

Para que esta técnica tenha sucesso, o meio a injectar (geralmente os panos internos de paredes de três panos) deve apresentar uma percentagem de vazios nunca inferior a 4% (Binda, 2006), uma vez que, a partir deste limite a sua eficiência é muito reduzida. Além disto, os vazios devem estar interligados, para que permitam a sua injecção total, a partir do furo de injecção e a consequente purga de ar através, essencialmente, dos restantes furos de injecção.

A injecção é uma técnica irreversível, pois não permite que o material utilizado para o preenchimento dos vazios seja posteriormente removido, mantendo os elementos injectados intactos. Apesar disto, é uma técnica praticamente invisível, o que a torna, no caso da preservação do aspecto exterior de estruturas com valor artístico ou/e arquitectónico, uma solução bastante comum e frequentemente utilizada. É, também, uma técnica com efeito passivo, pois não altera o equilíbrio de forças da alvenaria (Roque, 2002).

Apesar das vantagens estruturais reconhecidas a esta técnica, em termos de melhoria significativa das propriedades mecânicas, apresenta, por outro lado, desvantagens e problemas associados à sua aplicação. Segundo Binda (2006), os principais problemas relacionados com a aplicação desta técnica podem ser resumidos nos seguintes aspectos:

 Falta de conhecimento da distribuição dos vazios na parede;

 Dificuldade de penetração das caldas de injecção em fendas de reduzida abertura (de 2 a 3 mm), mesmo com caldas com ligantes orgânicos;

 Grande variedade da dimensão dos vazios das paredes, o que dificulta a escolha da dimensão das partículas da calda. A injecção de vazios de grande dimensão com uma calda de partículas de pequena dimensão pode originar segregação da calda, enquanto que uma calda com partículas de maior dimensão pode originar a obstrução da interligação dos vazios, impedindo a sua injecção total;

 Segregação e retracção da calda devido à rápida absorção de água por parte do meio a ser injectado;

 Dificuldade de penetração da calda, especialmente na presença de materiais siltosos ou argilosos;

 Necessidade de injecção com pressões baixas para evitar a acumulação e retenção de ar nos vazios e mesmo evitar a rotura da alvenaria;

 Técnica economicamente dispendiosa, pela imprevisibilidade da quantidade de calda necessária, quer por desconhecimento da real percentagem de vazios das paredes, quer por perdas de caldas através de fugas por fendas, pelas fundações ou através da injecção de outras paredes comunicantes com a que se quer injectar. A injecção de uma calda pode ser realizada através de diferentes soluções, que em geral devem depender das características da alvenaria a injectar e das próprias características da calda. As soluções distinguem-se através dos processos utilizados, em:

 Injecção por gravidade: destina-se a paredes fortemente degradadas e é realizada através de tubos de injecção, inseridos nas fissuras ou cavidades da parede ou mediante utilização de seringas hipodérmicas actuando sobre tubos predispostos na parede (Roque, 2002);

 Injecção sob pressão: é frequentemente utilizada em alvenarias, mesmo nas degradadas, desde que com capacidade para conter a pressão das injecções. A calda é injectada através dos tubos de injecção procedendo-se, por norma, de baixo para cima e dos extremos em direcção ao centro, para evitar desequilíbrios que possam tornar instável o próprio equilíbrio da estrutura. Os problemas correntes de projecto e de execução prendem-se com a distribuição, o número de furos e a pressão de injecção a adoptar (Roque, 2002);

 Injecção sob vácuo: nesta solução a ascenção da calda é provocada pela aspiração do ar nos tubos superiores, enquanto se injectam os tubos inferiores. É indicada para o reforço de pequenos elementos arquitectónicos, ou de elementos de alguma forma removíveis (pináculos ou estátuas), com requisitos de caldas muito fluidas, como por exemplo as resinas orgânicas (Valluzzi, 2000).

A aplicação de uma técnica de reforço por injecção é um processo complexo, que requer uma profunda avaliação das paredes que se pretendem injectar, com o objectivo de identificar se a injecção é adequada e em caso afirmativo determinar os materiais e composição da calda de injecção que melhor se adequa. Para tal, é necessário recorrer a um conjunto de procedimentos experimentais realizados “in situ” e em laboratório. A

Figura 2.6 esquematiza os principais procedimentos a serem tomados, segundo Binda (2006).

Figura 2.6 – Procedimentos para avaliação da adequabilidade da injecção segundo Binda (2006).

Após se verificar a adequabilidade da injecção e da composição da calda de injecção, segue-se a injecção das paredes de alvenaria propriamente dita. Para tal, as paredes têm de ser preparadas previamente, seguindo o seguinte procedimento, comum a outras técnicas de reforço:



LABORATÓRIO “IN SITU”

Identificação da tipologia da secção

Recolha de amostras do pano interno Preparação de provetes cilíndricos

Análises físicas, químicas e petrográficas Análises granulométricas Da argamassa e materiais soltos Composição das argamassas e

porosidade das pedras

Estudo de composição da calda de injecção Testes de injectabilidade Ensaios de macacos planos duplos em zonas de referência Injecção em alguns pontos da zona de referência Ensaios de macacos planos duplos na zona injectada

Inspecção da zona injectada A injecção é adequada?

Sim Não

INJECTAR AS PAREDES

 Remoção do reboco ou dos revestimentos existentes: são removidas as argamassas das juntas e os rebocos das paredes, a menos que tenham valor artístico, para o estado da alvenaria ser verificado;

 Limpeza da parede: a superfície da parede deve ser lavada com água de forma a eliminar eventuais substâncias solúveis, como o gesso, ou substâncias insolúveis, nocivas para a técnica de reforço, nomeadamente em termos de durabilidade, uma vez que, da reacção destas substâncias com os materiais de reforços podem resultar materiais com propriedades expansivas que danificam a alvenaria. A lavagem pode ser efectuada com jacto de água, de baixa ou alta pressão, tomando, neste último caso, as devidas precauções para não danificar a parede. Em alternativa, pode-se utilizar o jacto de vapor de água, com temperaturas de 150ºC a 200ºC e pressões de 5 a 10 atm, tendo em atenção o evitar do choque térmico da parede, que pode contribuir para a desagregação da zona superficial. Em paredes, particularmente degradadas, é conveniente a utilização de água vaporizada com o objectivo de dissolver depósitos à base de sulfato de cálcio e, se misturada com aditivos tensioactivos, resíduos mais incrustados. As juntas e as fendas devem ter um cuidado especial durante a limpeza. Em alternativa à lavagem, especialmente no caso de utilização de resinas orgânicas (poliméricas), pode ser efectuada uma limpeza mecânica com escovas metálicas, ar comprimido com jacto de areia ou, no caso da presença de substâncias especiais, o recurso à lavagem química (Roque, 2002).

 Refechamento de juntas e selagem das fendas: as fendas devem ser seladas e a argamassa das juntas deve ser reposta para evitar a fuga da calda durante a operação de injecção. Para o efeito, pode-se utilizar uma calda, de preferência compatível com a que se irá utilizar, ou um selante disponível comercialmente. Após a preparação do suporte é necessário colocar os tubos de injecção na parede, para finalmente poder ser injectada. Como a solução da injecção sob pressão é a mais utilizada, a seguir é apresentado o procedimento a adoptar:

 Posicionamento e execução dos furos de injecção: são executados os furos para os tubos de injecção serem colocados, geralmente, com recurso a um berbequim, tentando minimizar as vibrações por ele provocadas e evitar furar as unidades da alvenaria, visando danifica-la ao mínimo. Portanto, a execução dos furos deverá, sempre que possível, ser realizada nas juntas. Os furos são, normalmente,

executados com uma ligeira inclinação para baixo e com uma profundidade de cerca de 2/3 a 3/4 da espessura da parede. A intervenção pode ser aplicada de ambos os lados da alvenaria, estando condicionada à acessibilidade ou à possibilidade de intervenção (por exemplo existência de uma pintura com valor artístico) de ambos os lados. Contudo, apenas para paredes de grande espessura (a partir de 70 a 80 cm) deve ser considerada esta possibilidade. A distribuição dos furos e a sua quantidade deve ser definida de tal forma que garanta o preenchimento homogéneo e total dos vazios das paredes, atendendo às características da alvenaria, nomeadamente à sua irregularidade, e ao diâmetro dos tubos de injecção. Para tubos de injecção com um diâmetro de 40 mm é recomendável um espaçamento entre tubos de cerca de 25 cm (Roque, 2002). Todavia, por razões de eficácia, é preferível a utilização de tubos de injecção de menor diâmetro mas em maior quantidade, ou seja, com um espaçamento entre tubos menor. A distribuição geométrica dos furos deve seguir os vértices dos triângulos de uma malha de triângulos equiláteros (ver Figura 2.7), de forma a garantir uma maior cobertura da parede;

Figura 2.7 – Aspectos da injecção sob pressão (Roque, 2002 adaptado de Valluzzi, 2000): (a) efeitos de pressões de injecção inadequadas; (b) distribuição dos furos de injecção

 Aplicação dos tubos de injecção: após a execução dos furos, os tubos de injecção, de plástico ou alumínio, são introduzidos nestes, e posteriormente fixados e selados com um ligante de presa rápida, para evitar a fuga da calda durante a operação de injecção. Os tubos devem ser introduzidos nos furos até uma profundidade que permita atingir o pano interno, devendo, por outro lado, sair fora da face da parede pelo menos 10 cm para que, no final da operação, se possa dar alguma sobrepressão em alguns furos, e controlar, nos tubos adjacentes, o processo de injecção. Vulgarmente, são utilizados diâmetros para os tubos de injecção da ordem dos 15 a 20 mm;

 Injecção de água: antes de se proceder à injecção da calda, deve-se injectar água na parede através dos tubos de injecção instalados, para: i) remoção do pó e detritos resultantes da execução dos furos, ii) desobstrução da intercomunicação entre os vazios, e como tal facilitar a penetração da calda; iii) verificar se existem tubos de injecção obstruídos e para dar uma indicação do percurso da calda de injecção; iv) redução da absorção de água da calda pelo meio a injectar, evitando, assim, reduções na sua hidratação e, consequentemente, na sua fluidez.

 Proceder à injecção: a injecção é realizada sob pressão constante, que no máximo deverá ser de cerca de 0.15 N/mm2, de forma a evitar o movimento de materiais soltos e possíveis dilatações da alvenaria (Roque, 2002). Por outro lado, a adopção de pressões muito baixas poderá reduzir a penetração da calda, impedindo o preenchimento dos vazios. A injecção sob pressão deve iniciar-se pelos tubos de injecção do nível mais inferior e dos extremos da parede em direcção ao centro e assim sucessivamente até ser atingido o nível de tubos do topo.

No final da aplicação da técnica de reforço por injecção, a qualidade da execução deverá ser avaliada, através de ensaios sónicos e/ou ultra-sónicos (Drysdale et al., 2001), pondo-se a possibilidade de se fazerem algumas correcções de zonas das paredes não injectadas completamente.

Resultados experimentais têm mostrado que a injecção é a técnica de reforço com maior eficácia na melhoria da resistência à compressão de paredes de alvenaria de três panos, cujo aumento depende do tipo de calda injectado e das características das paredes. Para além disto, observou-se nesses trabalhos experimentais a introdução de outros benefícios na alvenaria injectada, tais como: i) a melhoria da ligação entre os

panos; ii) a diminuição da dilatância horizontal, indicando uma melhoria da resistência à tracção nesta direcção; iii) um ligeiro aumento do módulo de elasticidade.

Estes trabalhos mostraram, também, que a utilização de caldas com ligantes de cal, em estruturas de alvenaria antiga, é preferível à utilização de caldas com ligantes de cimento ou ligantes orgânicos, por razões de compatibilidade.