A conservação e reparação do património cultural edificado são as únicas técnicas que permitem a preservação dos valores técnicos e históricos do edifício. Embora sejam técnicas ainda pouco utilizadas correntemente, têm sido alvo de inúmeros estudos. Recentemente, com o desenvolvimento da ciência, em especial, na área da nanotecnologia, têm-se desenvolvido produtos que melhoram e facilitam a prática das referidas técnicas, como é o caso dos produtos nanoestruturados.
Os estudos existentes utilizando produtos nanoestruturados para aplicação na construção civil ainda são reduzidos. Contudo, nos estudos existentes, pode-se verificar que o uso de nanopartículas de dióxido de titânio (nano-TiO2) promove ao revestimento propriedades de autolimpeza, diminuindo as
acções de manutenção resultando assim numa diminuição de custos. Os estudos utilizando óxido de grafeno (OG) têm-se focado na sua integração em argamassas de cimento e betões, com resultados promissores no aumento da resistência mecânica e na protecção anticorrosiva das armaduras de aço.
A presente dissertação teve como objectivo avaliar os tratamentos com nano-TiO2 e OG,
separadamente e em simultâneo, na consolidação dos revestimentos de argamassa de cal aérea com perda de coesão e na capacidade de autolimpeza. Para tal, foi realizada uma campanha experimental, de modo a avaliar os tratamentos sobre revestimentos de argamassa de cal aérea nas suas características físicas, mecânicas e de autolimpeza. Deste modo, pretende-se contribuir para o aumento do conhecimento destes nanoprodutos na conservação e reparação do património cultural edificado.
Com os resultados alcançados, é possível extrair algumas conclusões do emprego de tratamentos nanoestruturados sobre revestimentos de argamassa de cal aérea. É importante salientar que a heterogeneidade da argamassa de cal aérea e a exposição natural, durante o período de inverno, a que os provetes foram submetidos, antes da campanha experimental, podem ter influenciado os resultados finais. Os mesmos ensaios realizados sobre provetes, em exposição natural durante o verão, poderão revelar resultados distintos face aos aqui apresentados.
Nos ensaios realizados no estado endurecido, após os tratamentos, verificou-se que as velocidades obtidas pelo ensaio de ultra-sons diferiram entre tratamentos e entre os suportes sobre tijolo cerâmico (260x190x20mm) e os provetes cortados (160x40x20mm). O único tratamento que apresentou constância de valores entre os diferentes provetes ensaiados foi o 5T+0.5OG, que resultou num valor de velocidade acima do provete de referência.
O provete com tratamento 0.03OG revelou ser aquele com maior rigidez e maior resistência à tracção por flexão (Rt); ao contrário do provete com tratamento 0.5OG que revelou ser o mais deformável e com o menor valor de Rt. Com os valores obtidos na resistência mecânica e na velocidade por ultra-sons, o tratamento 0.03OG parece ser aquele que confere ao revestimento alguma consolidação superficial. Em todos os provetes tratados houve um incremento da resistência à compressão (Rc), excepto no tratamento 5T+0.03OG. O uso de nanopartículas pode ter levado ao preenchimento dos poros e resultado em valores de Rc satisfatórios. Com os tratamentos aplicados sobre os provetes, não se obtiveram melhorias na Rt; pelo contrário, no geral todos os provetes tratados revelaram valores inferiores ao provete de referência. Com este resultado pode-se concluir que, em
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geral, a não ocorrência de aumento da Rt em consonância com o aumento da Rc pode dever-se a um comportamento mais frágil ou à existência de fissuração.
Os resultados obtidos no ensaio de porosidade aberta demonstraram que não existe variação de valores entre os provetes com e sem tratamento, não sendo um ensaio conclusivo para avaliar se as nanopartículas preencheram superficialmente os poros da argamassa. Em relação à massa volúmica aparente (MVA), todos os provetes tratados revelaram valores inferiores de MVA face aos provetes sem tratamento, excepto o provete com tratamento 1T+0.5OG, que seria expectável devido aos resultados obtidos na resistência mecânica. O tratamento 1T+0.03OG revelou ser aquele com o menor valor de MVA, como esperado. Todos os tratamentos têm como base a água de cal (AC). A adição de nanopartículas à AC resultou no incremento da MVA (ficando, ainda assim, abaixo da MVA do provete de referência). Daqui, pode-se assumir que a introdução de nanopartículas poderá ter levado a algum preenchimento dos poros existentes na argamassa.
No ensaio de absorção de água sob baixa pressão, verifica-se que o provete de referência foi o que apresentou o maior tempo de absorção face aos provetes tratados. No entanto, tal como observado na MVA, os tratamentos com nanopartículas levaram à redução de absorção de água face ao provete com tratamento AC.
O ensaio de absorção de água por capilaridade demonstrou que as amostras saturavam rapidamente, devido à sua reduzida espessura (20mm), tornando-se assim difícil determinar o coeficiente de capilaridade (CC). O provete com tratamento 5T+0.5OG apresentou a maior velocidade de absorção de água (maior CC) e a menor quantidade de água absorvida (menor VA). Este resultado pode ser devido à elevada quantidade de nanopartículas na sua superfície, que resultou no aumento de área superficial específica levando a uma absorção mais rápida; o contrário é verificado no provete com tratamento 0.5OG (menor CC e maior VA).
No ensaio de secagem foi possível verificar que os tratamentos 0.03OG e 5T+0.5OG apresentavam a maior TS1, o que está de acordo com os valores obtidos em CC, revelando que estes provetes apresentam uma maior quantidade de poros grandes, embora na gama capilar. No tratamento 0.5OG verifica-se o inverso: este tratamento possui maior TS2, CA, VA e IS o que poderá indicar que apresenta uma maior quantidade de microporos, levando assim a uma secagem global morosa (maior IS).
A observação à lupa binocular foi inconclusiva, devido à dimensão reduzida das nanopartículas e à limitação do zoom do microscópio. Portanto, não foi possível verificar se a exposição natural a que os provetes estiveram sujeitos, resultou na lavagem superficial dos tratamentos.
Para avaliar as propriedades dos tratamentos à autolimpeza, foram realizadas nódoas de graffiti de cor preta e de rodamina B (RhB), com maior e menor concentração, na superfície dos provetes com e sem tratamento. Os provetes sobre tijolo cerâmico foram colocados 17 dias em exposição solar, enquanto os provetes prismáticos estiveram 31 dias expostos à radiação UV-A.
Como mencionado anteriormente, os provetes sobre tijolo cerâmico estiveram expostos à radiação solar em exposição natural e a leitura da tonalidade das nódoas foi realizada com recurso ao atlas NCS. Durante esse período estiveram expostos a todas as acções do meio circundante, como precipitação intensa, vento, radiação solar, entre outros. As leituras intermédias realizadas com recurso ao atlas NCS revelaram que as nódoas de RhB, nos provetes com tratamento, apresentavam uma menor tonalidade face às nódoas realizadas no provete sem tratamento. Observou-se que as nódoas de RhB no provete sem tratamento apresentavam uma tonalidade mais brilhante e fluorescente do que as nódoas nos
85 provetes com tratamento. Contudo, verificou-se que após 144h em exposição natural, as nódoas de RhB, com maior e menor concentração, haviam desaparecido em todos os provetes (com e sem tratamento). As nódoas de graffiti de cor preta reduziram ligeiramente a tonalidade da cor nos provetes tratados, principalmente no provete com tratamento 1T. Embora as leituras intermédias realizadas às nódoas tenham demonstrado uma menor tonalidade nos provetes com tratamento face ao provete sem tratamento, o desaparecimento simultâneo das nódoas de RhB em todos os provetes não seria expectável. Este ensaio considera-se inconclusivo, pois o desaparecimento das nódoas pode ter sido devido à precipitação que se fez sentir ao longo de todo o período de exposição.
Apenas foram colocados sob radiação UV-A os provetes prismáticos com os tratamentos 1T e 1T+0.5OG e, para comparação, colocou-se ainda provetes sem tratamento. As leituras efectuadas ao longo do período de exposição dos provetes com recurso ao colorímetro revelaram resultados bastante satisfatórios. Verificou-se uma mudança perceptível ao olho humano das nódoas de graffiti de cor preta e de rodamina B com maior concentração (RhB+) aplicadas sobre os provetes prismáticos com tratamento. Os resultados obtidos da leitura com o colorímetro revelaram que o graffiti de cor preta, ao longo do tempo de exposição, tornou-se “menos preto” existindo um incremento da coordenada L*. As maiores mudanças foram alcançadas com a nódoa de RhB+, onde se alcançou uma degradação da cor, no tratamento 1T, de 70% e no tratamento 1T+0.5OG quase de 80%, enquanto os provetes de referência não conseguiram alcançar mais que 7% de degradação da cor.
De acordo com os resultados obtidos, é possível concluir que os tratamentos pulverizados sobre os revestimentos de argamassa de cal aérea revelaram melhorias na resistência mecânica, em especial os tratamentos contendo nanopartículas. O tratamento 0.03OG revelou ter as melhores propriedades mecânicas, conferindo alguma consolidação superficial aos revestimentos. A adição de 0.5% de OG à água de cal, de um modo geral, não revelou ser satisfatório nas propriedades mecânicas e à acção da água. A adição de nanopartículas à água de cal fez com que as propriedades deste tratamento fossem melhoradas, em especial o seu comportamento à acção da água.
Na autolimpeza também se verificou que os tratamentos nanoestruturados apresentaram resultados promissores para a sua utilização sobre revestimentos do património cultural edificado. O uso simultâneo do nano-TiO2 e OG revelou os melhores resultados na capacidade de autolimpeza,
conduzindo a uma degradação da nódoa RhB+ de cerca de 80%. Este tratamento também apresentou, ao longo do período de ensaio, uma maior variação da cor constante ao longo do tempo. Os tratamentos aplicados sobre os suportes não variaram a sua cor original, o que na conservação e reparação do património edificado antigo é importante manter-se essa característica.
Concluída a presente dissertação, verificou-se que os objectivos inicialmente propostos – consolidação superficial de revestimentos de cal aérea e propriedades de autolimpeza – foram alcançados. O presente estudo contribuiu positivamente para o conhecimento de tratamentos nanoestruturados para aplicação sobre argamassas de cal aérea. Embora mais estudos sejam necessários para identificar e determinar as combinações necessárias a serem aplicadas em técnicas de conservação, a melhoria na resistência e capacidade de autolimpeza dos revestimentos contendo estes nanomateriais apresentam resultados promissores, sendo assim recomendada mais investigação nesta área.
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