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Characterization of Portuguese Historical Gypsum Mortars: a Comparison between Two Case Studies
Abstract. The use of gypsum plaster for interior covering of walls and ceilings in the Portuguese architecture was particularly expressive in the period between the XVIII and the XX century. However, information about this important heritage is almost inexistent, which is leading to a fast loss of important patrimony. In this paper, the results of the characterization of gypsum plaster samples belonging to two buildings from the same historical period (end of the XIX century and beginning of the XX), situated in distant geographical regions of Portugal are presented and discussed. XRD, TGA-DTA, optical microscopy and SEM-EDS observations were used for the chemical and microstructural characterization. Some physical and mechanical properties, such as capillary absorption, dynamic elasticity modulus and compressive strength were also determined and a relationship between the characteristics observed in the samples and the technology associated to their use and application on site, as well as the possible existence of regional influences on all these aspects, are discussed.
Year: 2010
Number Pages:
8.
Author(s): Freire, T.; Santos Silva, A.; Veiga, M. R.; Brito, J.
Editor: Materials Science Forum
Volume:
636-637.
Keywords: Historic gypsum plasters; Chemical and physical properties
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Characterization of Portuguese Historical Gypsum Mortars: a Comparison between Two Case Studies
The use of gypsum plaster for interior covering of walls and ceilings in the Portuguese architecture was particularly expressive in the period between the XVIII and the XX century. However, information about this important heritage is almost inexistent, which is leading to a fast loss of important patrimony. In this paper, the results of the characterization of gypsum plaster samples belonging to two buildings from the same historical period (end of the XIX century and beginning of the XX), situated in distant geographical regions of Portugal are presented and discussed. XRD, TGA-DTA, optical microscopy and SEM-EDS observations were used for the chemical and microstructural characterization. Some physical and mechanical properties, such as capillary absorption, dynamic elasticity modulus and compressive strength were also determined and a relationship between the characteristics observed in the samples and the technology associated to their use and application on site, as well as the possible existence of regional influences on all these aspects, are discussed.
Year: 2010
Number Pages:
1258-1265.
Author(s): Freire, T.; Santos Silva, A.; Veiga, M. R.; Brito, J.
: Materials Science Forum
Editor: Trans Tech Publications
Volume:
636-637.
Keywords: Historic gypsum plasters; Physical properties; Chemical properties; Characterization
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Influence of Mineral Additions in the Inhibition of Delayed Ettringite Formation in Cement based Materials A Microstructural Characterization
The degradation of concrete structures caused by delayed ettringite formation (DEF) is a problem that affects many concrete structures worldwide [1]. This pathology is due to the formation of expansive ettringite inside the material and is very difficult to deal with, because presently there is no efficient method to repair concrete structures affected by DEF. Hence, there is an urgent need to find preventive methods that may enable the inhibition of DEF in new constructions. This paper presents the findings of a long-term study [2,3] on the expansion rate and microstructure of heat-cured concretes with different amounts of mineral additions, like fly ash, metakaolin, ground granulated blast-furnace slag, silica fume and limestone filler. For this purpose different concrete compositions were produced using the same binder, water/binder (w/b) ratios and aggregate type. The concretes were prepared and subjected to a heat-curing cycle and subsequently to two drying-humidification cycles. After these cycles the concrete specimens were immersed in water for long-term storage at 20 ± 2ºC. Length changes of specimens were measured at regular intervals. The microstructures of old heat curing specimens were investigated by optical microscopy and SEM-EDS analysis. The results of the blended-concrete compositions were compared with control compositions, and the conclusions were extracted.
Year: 2010
Number Pages:
8.
Author(s): Santos Silva, A.; Soares, D.; Matos, L.; Salta, M. M.; Divet, L.; Pavoine, A.; Candeias, A.; Mirão, J.
Editor: Materials Science Forum
Volume:
636-637.
Keywords: Limestone filler; Blast-furnace slag; Metakaolin; Fly ash; Scanning electron microscopy (sem); Delayed ettringite formation (def); Silica fume
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Influence of Mineral Additions in the Inhibition of Delayed Ettringite Formation in Cement based Materials A Microstructural Characterization
The degradation of concrete structures caused by delayed ettringite formation (DEF) is a problem that affects many concrete structures worldwide [1]. This pathology is due to the formation of expansive ettringite inside the material and is very difficult to deal with, because presently there is no efficient method to repair concrete structures affected by DEF. Hence, there is an urgent need to find preventive methods that may enable the inhibition of DEF in new constructions. This paper presents the findings of a long-term study [2,3] on the expansion rate and microstructure of heat-cured concretes with different amounts of mineral additions, like fly ash, metakaolin, ground granulated blast-furnace slag, silica fume and limestone filler. For this purpose different concrete compositions were produced using the same binder, water/binder (w/b) ratios and aggregate type. The concretes were prepared and subjected to a heat-curing cycle and subsequently to two drying-humidification cycles. After these cycles the concrete specimens were immersed in water for long-term storage at 20 ± 2ºC. Length changes of specimens were measured at regular intervals. The microstructures of old heat curing specimens were investigated by optical microscopy and SEM-EDS analysis. The results of the blended-concrete compositions were compared with control compositions, and the conclusions were extracted.
Year: 2010
Number Pages:
1272-1279.
Author(s): Santos Silva, A.; Soares, D.; Matos, L.; Salta, M. M.; Divet, L.; Pavoine, A.; Candeias, A.; Mirão, J.
: Materials Science Forum
Editor: Trans Tech Publications
Volume:
636-637.
Keywords: Silica fume; Limestone filler; Blast-furnace slag; Metakaolin; Def; Fly ash; Sem
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Long-term Efficiency of Two Organic Corrosion Inhibitors for Reinforced Concrete
In this paper the efficiency of two organic corrosion inhibitors, a migratory and an admixture inhibitor, was evaluated by electrochemical techniques in solutions simulating the interstitial electrolyte of concrete and on concrete slabs exposed to natural environmental conditions over a five-year period. From obtained results, the usefulness of the two products is discussed aiming its application in new structures to prevent chlorides induced corrosion and as a curative method for repairing reinforced concrete structures contaminated with chlorides and affected by reinforcement corrosion.
Year: 2010
Number Pages:
1059-1064pp.
Author(s): Pereira, E. V.; Figueira, R.; Salta, M. M.; Fonseca, I.
Editor: Materials Science Forum
Volume:
Vols. 636-637.
Keywords: Corrosion of reinforcement; Concrete durability; Inhibitors
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The Application of Fluorescence Microscopy and Scanning Electron Microscopy in the Detection of Delayed Ettringite Formation in Concrete
The degradation of concrete structures caused by delayed ettringite formation (DEF) is a problem that nowadays affects many concrete structures worldwide. This pathology is due to the formation of an expansive compound ettringite - inside the material. This is a hydrated calcium sulphoaluminate produced by the chemical reaction between sulphate ions, calcium hydroxide and alumina present in the Portland cement paste. This product, normally formed during the hydration of cement, presents an acicular morphology (needles) that can be observed by scanning electron microscopy (SEM). However, DEF can also be formed after the setting of the cement causing, in this case, a deleterious expansion of the concrete. This secondary ettringite can also be produced after an excessive heating of the concrete, caused by a high amount of cement or by the use of heat cure. SEM has been used to distinguish between expansive and non expansive ettringite based normally in morphology analysis, since the former is characterized by a compressed or compact nature where the needle shapes disappear or are welded together. Furthermore, the use of other techniques, like X-ray diffraction or micro-XRF, has been limited because the compressed or compact ettringite is badly crystallized or even amorphous and the elemental composition is similar and therefore it is difficult to detect. This article presents a methodology for the diagnosis of DEF using polished concrete thin sections and combining polarised and fluorescence light optical microscopy with SEM-EDS.
Year: 2010
Number Pages:
6.
Author(s): Matos, L.; Santos Silva, A.; Soares, D.; Salta, M. M.; Mirão, J.; Candeias, A.
Editor: Materials Science Forum
Volume:
636-637.
Keywords: Concrete; Fluorescence microscopy; Petrographic examination; Scanning electron microscopy (sem); Delayed ettringite formation (def)
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The Application of Fluorescence Microscopy and Scanning Electron Microscopy in the Detection of Delayed Ettringite Formation in Concrete
The degradation of concrete structures caused by delayed ettringite formation (DEF) is a problem that nowadays affects many concrete structures worldwide. This pathology is due to the formation of an expansive compound ettringite - inside the material. This is a hydrated calcium sulphoaluminate produced by the chemical reaction between sulphate ions, calcium hydroxide and alumina present in the Portland cement paste. This product, normally formed during the hydration of cement, presents an acicular morphology (needles) that can be observed by scanning electron microscopy (SEM). However, DEF can also be formed after the setting of the cement causing, in this case, a deleterious expansion of the concrete. This secondary ettringite can also be produced after an excessive heating of the concrete, caused by a high amount of cement or by the use of heat cure. SEM has been used to distinguish between expansive and non expansive ettringite based normally in morphology analysis, since the former is characterized by a compressed or compact nature where the needle shapes disappear or are welded together. Furthermore, the use of other techniques, like X-ray diffraction or micro-XRF, has been limited because the compressed or compact ettringite is badly crystallized or even amorphous and the elemental composition is similar and therefore it is difficult to detect. This article presents a methodology for the diagnosis of DEF using polished concrete thin sections and combining polarised and fluorescence light optical microscopy with SEM-EDS.
Year: 2010
Number Pages:
1266-1271.
Author(s): Matos, L.; Santos Silva, A.; Soares, D.; Salta, M. M.; Mirão, J.; Candeias, A.
: Materials Science Forum
Editor: Trans Tech Publications
Volume:
636-637.
Keywords: Concrete; Fluorescence microscopy; Petrographic examination; Scanning electron microscopy; Delayed ettringite formation
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A galvanic sensor for monitoring the corrosion condition of the concrete reinforcing steel: Relation between the galvanic and the corrosion currents
This work reports a study carried out on the design and performance of galvanic and polarization resistance sensors to be embedded in concrete systems for permanent monitoring of the corrosion condition of reinforcing steel, aiming to establish a correlation between the galvanic currents, Igal, and the corrosion currents, Icorr, estimated from the polarization resistance, Rp. Sensors have been tested in saturated Ca(OH)2 aqueous solutions, under a variety of conditions, simulating the most important parameters that can accelerate the corrosion of concrete reinforcing steel, such as carbonation, ingress of chloride ions, presence or absence of O2. For all the conditions, the influence of temperature (20 to 55 ºC) has also been considered. From this study, it could be concluded that the galvanic currents are sensitive to the various parameters following a trend similar to that of the Rp values. A relationship between the galvanic and the corrosion current densities was obtained and the limiting values of the Igal, indicative of the state condition of the reinforcing steel for the designed sensor, were established
Year: 2009
Number Pages:
8391-8398.
Author(s): Pereira, E. V.; Figueira, R.; Salta, M. M.; Fonseca, I.
Editor: MDPI Publishing, Sensors (ISSN 1424-8220; CODEN: SENSC9)
Volume:
9.
Keywords: Corrosion rate; Polarization resistance sensor; Galvanic sensor
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Accounting for variability and uncertainties in NDT condition assessment of corroded RC-structures
The quantitative forecasting of corrosion development remains difficult, limiting the development of validated preventive maintenance strategies. Difficulties come from the spatial variability of material properties, the temporal variability of the environment and the sensitivity of non destructive measurements to changing environmental conditions. The reinforced concrete Barra Bridge, Portugal, has been thoroughly investigated, and on site data have been used for modelling the development of corrosion and its variability. A model has been derived from additional laboratory experiments, which enables to account for the influence of environment and to support the decision process regarding the corrosion state and the forecasting of its evolution.
Year: 2009
Author(s): Breysse, D.; Yotte, S.; Salta, M. M.; Schoefs, F.; Ricardo, J.; Chaplain, M.
Editor: M. SALTA, S. YOTTE, D. BREYSSE
Volume:
13.
Keywords: Steel; Concrete; Corrosion; On-site
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Alkali reactivity of granitic rocks in Portugal: A case study
This paper discusses the relationship between the age and the degree of deformation of Portuguese granites used as aggregates and the occurrence of alkali-aggregate reactions in concrete. Granitic rocks are an important source of crushed aggregates for concrete in Portugal. The existing quarries are situated in a variety of granite types, most of them emplaced during the Hercynian orogeny. Field experience shows that in Portugal some granitic rocks behave innocuously when applied in concrete, whereas others react deleteriously. A better knowledge of the properties that control the potential alkali-reactivity of granitic rocks in Portugal is therefore essential to improve the quality of new structures. Five granites with different Hercynian ages were studied in order to correlate their geological history with the mineral composition and texture. Especial focus was given to the deformation features of the silica minerals. Laboratory tests for the determination of the potential alkali reactivity were also performed. Additionally, the expected performance of the granites as aggregates, based on laboratory test methods, was compared to their behaviour when applied in real structures. Three concrete structures, two dams and one bridge, were inspected in order to detect signs of deterioration. In places where deterioration was found samples of reaction products and samples of concrete were collected for further characterisation in laboratory. Through the evaluation of the petrographic characteristics of the granites and the assessment of their behaviour in real concrete structures it was verified that, as a general rule, in Portugal the older granites are more likely potentially alkali reactive than the younger granites. Nevertheless, the geologic history of the rock cannot be neglected since regional tectonic episodes can have a great influence in the deformation features of the rocks.
Year: 2009
Number Pages:
11.
Author(s): Castro, N.; Fernandes, I.; Santos Silva, A.
Keywords: Deformation; Concrete structures; Age; Granitic aggregates; Alkali-silica reaction
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Comunicação
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Durability to marine environment of innovative products for consolidation and chromatic reintegration of historical renders
A common degradation phenomenon in historical renders is the cohesion loss of the binder:aggregate system, which is often linked to the presence of soluble salts. Cohesion is recovered through the application of consolidant products, being inorganics preferred due to their compatibility and durability. The aesthetic function can be restored by chromatic reintegration. The aim of this paper is the assessment of the durability of consolidation and chromatic reintegration treatments applied on renders when exposed to marine environment. Mortar specimens with a simulated loss of cohesion were consolidated with commercial nanolimes, which were considered due to their stability and compatibility. Their combined application with ethyl silicate guarantees some benefits. Chromatic reintegration treatments were obtained by mixing pigments in the consolidant products. After treatments, dissolution-crystallization cycles were performed with a sodium chloride solution. Consolidation effects were monitored. Physical characterization was performed on specimens before and after contamination and the results were discussed.
Year: 2014
Number Pages:
10p.
Author(s): Matos, Margarida; Borsoi, G.; Veiga, M. R.; Faria, P.; Santos Silva, A.
Keywords: Salt crystallization cycles; Chromatic reintegration; Nanostructured products; Consolidation; Historical renders
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Electrochemical evaluation of hot-dip galvanized steel (HDGS) coated with organic-inorganic hybrid materials in simulated concrete pore solutions
Organic-inorganic hybrid (OIH) sol-gel coatings based on ureasilicate gels present promising characteristics to be used as eco-friendly coatings for hot dip galvanized steel (HDGS), in contact with cementitious media, allowing to mitigate the harmful effects of an initial excessive reaction between cement pastes and the zinc. The long term performance of HDGS reinforcement coated with OIHs and embedded in concrete, in the presence of chloride ions is, however, unknown. In this paper, the behavior of HDGS, coated with five ureasilicate hybrid coatings, in chloride-contaminated simulated concrete pore solution, was assessed by electrochemical measurements. HDGS plates, with an average Zn layer thickness of 16 ?m, were used. OIH sol-gel coatings were produced and deposited on the substrate by dip coating method. The ureasilicate matrices, U(X), were synthesized according to the literature. Concrete pore simulated solutions were prepared by the addition of 0.2 M KOH to a Ca(OH)2 saturated solution. Coatings performance was evaluated by polarization resistance, macrocell current density and polarization curves. SEM/EDS analyses of the coatings were also performed, before and after the tests. The results showed that the HDGS samples coated with the OIH coatings presented enhanced corrosion resistance to chloride ions, when compared to uncoated galvanized steel.
Year: 2014
Author(s): Figueira, R. B.; Silva, C. J. R.; Pereira, E. V.; Salta, M. M.
Editor: SPE
Keywords: Sol-gel; Corrosion of steel in concrete; Corrosion monitoring; Hot-dip galvanized steel
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Expansion rates comparison of alkali-reactivity tests for concrete aggregates based on a kinetics approach Model validation
A kinetic based comparison between expansion tests for alkali-aggregate reactivity was carried out deriving critical rates from test criteria, in an earlier paper. The present paper checks the assumptions and models of such earlier comparison against results with real aggregates varying in alkali reactivity. Using the same approach, for each aggregate, expansion rates for three expansion tests were estimated, corrected for alkalinity and depicted as an Arrhenius plot. The relationship used data from NF P18-590, ASTM C 1260 and ASTM C 227 tests and shows linear Arrhenius plots for several aggregates, aligned almost parallel to the line obtained for test criteria. Aspects related to the different experimental conditions on test-methods and their effects are discussed. The proposed conclusion is that both standards and aggregate results, at the given conditions, are not inconsistent under the kinetic point of view. Some suggestions are made for improving the accuracy of the relationship obtained.
Year: 2014
Number Pages:
8p.
Author(s): Gonzalez, L.; Santos Silva, A.; Jalali, S.
Editor: Universidade do Minho
Keywords: Aggregates; Alkali-silica reaction; Reactivity; Expansion tests
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Fortes das Linhas de Torres O testemunho dos materiais e das técnicas construtivas
As construções históricas são testemunhos físicos da história de um País mas também repositórios de conhecimentos científicos e técnicos e, em muitos casos, exemplos do gosto e da arte de uma época. O estudo dos materiais e das técnicas empregues desvenda informações importantes sobre a história construtiva e as condições em que ocorreu a sua evolução no tempo. No caso dos Fortes das Linhas de Torres os estudos experimentais realizados incidiram sobre os principais materiais de construção: argamassas e terras. Trata-se de materiais porosos e heterogéneos, com características dependentes não só das matérias-primas mas também dos processos de execução e alteráveis sob a ação do clima, do ambiente, do homem; por isso esses materiais evolutivos guardam uma impressão digital do seu percurso no tempo, apenas parcialmente legível por quem a saiba interpretar. As argamassas foram usadas principalmente nas zonas dos Fortes que exigiam maior resistência mecânica, segurança e durabilidade, como é o caso dos paióis. Os resultados dos ensaios realizados revelaram que se trata em todos os casos de argamassas de cal aérea, terra e agregados siliciosos e por vezes também calcários. Apesar da semelhança geral dos materiais, as argamassas são bem diferenciadas de Forte para Forte. As terras recolhidas das muralhas e dos través revelaram o uso de materiais locais e em alguns casos variação textural vertical, relacionada com os recursos terrosos disponíveis e mais facilmente escaváveis. Os estudos realizados permitiram conhecer as estratégias usadas na construção dos Fortes, e poderão ser mais desenvolvidos em futuras colaborações com as entidades envolvidas na recuperação e/ou manutenção e na valorização e divulgação das estruturas das Linhas de Torres.
Year: 2014
Number Pages:
1p.
Author(s): Veiga, M. R.; Santos Silva, A.; Lopes dos Santos, A. R.; Roque, A. J.; Gonçalves, T. D.
Keywords: Caraterização; Terras; Argamassas; Fortes das linhas de torres
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Modeling the beginning of expansion acceleration due to alkali silica reaction in concrete. Part 1- model rationale, structure and parameter evaluation by data fitting
Service life, in alkali-silica reaction (ASR) affected concretes, is reached when expansions no longer allow normal use of a structure. ASR expansions are detected only after a long period, accelerating after that, similarly to reactions having an induction period in Chemical Kinetics This study deals with service life as a conventional induction time, and uses kinetic methods in its estimate. The classical Unreacted Shrinking Core (USC) model with diffusion control and induction time was selected among other models. Both plane and spherical interfaces were considered adapting their models to expansion data. ASTM C 1260 setup and test conditions were selected, its near constant alkalinity being closer to initial conditions in concrete. Mortar bars prepared with a reactive Tagus river aggregate were tested at temperatures of 80, 70, 60, 50 and 37ºC. Plane and spherical expansion models were fitted to the isothermal curves obtained; depicting their kinetic parameters in Arrhenius plots suggests the spherical model as better. The main interest of this study is to, in what concerns the potential for alkali-silica Reaction (ASR), discuss and foresee possible problems allowing to schedule monitoring and/or the needs of adequate interventions at a stage as early as possible. The extension of service life allows savings in raw materials and energy, improvement of the investment economics and, on a long term basis, lower investment requirements, contributing to an improvement of the sustainability of all related sectors.
Year: 2014
Number Pages:
10p.
Author(s): Gonzalez, L.; Santos Silva, A.; Soares, D.; Jalali, S.
Editor: Universidade do Minho
Keywords: Induction time; Model; Prevision; Alkali-silica reaction
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Modeling the beginning of expansion acceleration due to alkali silica reaction in concrete. Part 2- Comparison of model estimates with experimental data
This paper compares expansion model estimates and experimental data. In an earlier paper, a diffusion controlled topochemical model fitted to isothermal curves yielded kinetic parameters (induction time and kinetic constant). Linear regression of their Arrhenius plots modelled the constants dependence on temperature, allowing to predict induction times at given temperatures and times in laboratory. Comparing expansions thus estimated with experimental values at 37 ºC in mortar-bars immersed in 1M NaOH solution ASTM C 1260 adapted test, the expansion start matched the modelled induction time. The experimental and modeled expansion after that time follow different patterns. The model may use known correlations for correcting for different alkalinities and humiditys,. The model possibilities were checked with published data on ASR-affected concrete . The estimates matched real values despite high errors in statistical processing and environment data. Improvements are proposed for reducing errors, in modeling major factors , and application to other cases.
Year: 2014
Number Pages:
5p.
Author(s): Gonzalez, L.; Santos Silva, A.; Soares, D.; Jalali, S.
Editor: Universidade do Minho
Keywords: Induction time; Model; Prevision; Alkali-silica reaction
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Os revestimentos do Centro Histórico de Coimbra: A caraterização de argamassas de revestimento de paredes
Coimbra é uma cidade milenar, de elevado valor histórico e arquitetónico, hoje classificada como Património Mundial pela UNESCO (Alta de Coimbra e Universidade). Nas zonas históricas de Coimbra, encontram-se ainda, edifícios medievais em bom estado de conservação. No entanto, os revestimentos e acabamentos históricos, que perduraram ao longo dos séculos, têm vindo recentemente a ser substituídos, perdendo-se assim testemunhos únicos dos materiais e técnicas tradicionais de construção. No âmbito do Projeto Os revestimentos e os acabamentos nos centros históricos entre tradição e modernidade - bases para um plano de ação e de salvaguarda do Centro Histórico de Coimbra (CHC) PTDC/AUR-URB/113635/2009, que tem como objetivo geral a análise dos revestimentos, das superfícies arquitetónicas, das suas cores, texturas e outros elementos que marcam a imagem urbana do Centro Histórico de Coimbra, foi realizada uma caracterização e avaliação do estado de conservação de amostras de argamassas de revestimentos de alguns edifícios do CHC. Na presente comunicação apresenta-se o estudo realizado no Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC) sobre os revestimentos de um número limitado de edifícios históricos, que foram considerados representativos dos principais tipos de revestimentos do CHC. Descreve-se sucintamente a metodologia utlizada para a análise da constituição e composição dos revestimentos e para a avaliação do seu estado de conservação; são ainda descritas as amostras selecionadas e os ensaios realizados, e apresentam-se e interpretam-se os resultados dos ensaios efetuados e extraem-se conclusões. Os resultados da caraterização da composição dos revestimentos mais antigos mostraram que o ligante usado é de cal aérea, predominantemente de origem dolomítica. Constatou-se que as argamassas, cuja estratigrafia indica serem mais recentes, são à base de cal aérea calcítica. Em termos do tipo de areia empregue verificou-se ser sempre de natureza siliciosa, embora com variações em termos de mineralogia e granulometria de amostra para amostra. Nas amostras de argamassa mais antigas foram detetados vários produtos de neoformação (nomeadamente resultantes da ação da água e de reações da cal com agregados alterados) e ausência de produtos de degradação, apresentando estas resistências mecânicas e coeficientes de capilaridade compatíveis com argamassas antigas de cal em bom estado de conservação, o que fundamenta a recomendação de se optar pela sua preservação e manutenção. Este conhecimento, além da sua importância como registo histórico, deverá fundamentar o plano de conservação dos revestimentos.
Year: 2014
Number Pages:
12p.
Author(s): Lopes dos Santos, A. R.; Tavares, M.; Providência, P.; Santos Silva, A.; Veiga, M. R.; Gil, F.; Catarino, L.
Editor: APFAC
Keywords: Revestimentos de paredes; Centro histórico de coimbra; Argamassas de cal; Conservação; Caracterização
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Reatividade aos álcalis de agregados graníticos Portugueses. Caraterização petrográfica vs ensaios de expansão
A ocorrência de reações álcalis-sílica (RAS) em estruturas de betão foi reconhecida pela primeira vez em Portugal no início da década de 90 do século passado. Desde então um grande volume de trabalho tem vindo a ser desenvolvido com o objetivo de estudar os agregados para betão, criar medidas preventivas da reação, monitorizar e reparar as estruturas afetadas. No presente trabalho resume-se o estudo realizado para a caracterização de oito granitos portugueses provenientes de pedreiras atualmente em exploração para obtenção de agregados para betão. A caracterização seguiu os procedimentos previstos nas normas nacionais e internacionais em vigor e incluiu um conjunto de ensaios que se distribuem em dois métodos principais: petrografia com análise petrográfica; ensaios de expansão envolvendo a produção de barras de argamassa e prismas de betão expostos a diferentes condições ambientais. Os ensaios permitiram determinar a reatividade potencial de alguns destes agregados e tecem considerações sobre possíveis modificações a propor na revisão das normas nacionais.
Year: 2014
Number Pages:
6p.
Author(s): Ramos, V.; Fernandes, I.; Noronha, F.; Santos Silva, A.
Keywords: Ensaios de expansão; Petrografia; Granitos; Ras
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Study of zirconia and silica-zirconia-epoxy sol-gel coatings for corrosion protection of EN AW 6063 aluminium alloy
Coating an aluminium alloy in building and automotive industries requires its surface pre-treatment to promote adherence of the organic coating. Chromate based chemical conversion layers (CCC) have been extensively used for that purpose since they not only provide very good adhesion of organic coatings, but also afford corrosion protection, both by barrier and self-healing effect. However, the use of these surface treatments has been under severe restrictions in the European Community due to Cr (VI) toxicity and carcinogenic effects. Within building industry, several green alternative inorganic treatments are already being applied, but they lack the anticorrosive action of the Cr(VI) compounds. Coating via the sol-gel process has been pointed out as a promising environmentally friendly alternative to chromate pre-treatments. This type of coatings, namely the organic-inorganic hybrid sol-gel silane based ones provide corrosion protection by barrier effect and when corrosion inhibitors are incorporated in their structure active protection is conferred as well. The sol-gel coating is also able to promote adherence between the metallic substrate and an organic top layer. In this work, several organic-inorganic hybrid (IOH) sol-gel coatings with different organic content were synthesized from glycidoxypropyltrimethoxysilane (GPTMS) and zirconium n-propoxide (TPOZ) precursors by the sol-gel process. Cerium nitrate was added during synthesis to be incorporated in the final coating and act as corrosion inhibitor. The synthesized OIH coatings were applied on EN AW-6063 alloy by dip-coating. The corrosion protection performance of coatings was evaluated in chloride medium by means of Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) and by Salt Spray Test (NSS). A solely inorganic zirconium based sol-gel coating was also prepared and tested for comparison. The chemical composition with depth was analysed by means of Glow Discharge Optical Emission Spectroscopy (GDOES) and the thickness of coatings was estimated based on elemental depth profiles. Finally the aluminium alloy coated samples were bent to evaluate coatings adhesion to the substrate. The morphology of the aluminium coated samples after corrosion and deformation tests was observed by scanning electron microscopy (SEM-EDS). Electrochemical measurements provided evidence that the hybrid sol-gel coatings are much more corrosion protective than the solely inorganic ones. Additionally, it was observed that an increase in the organic content by the introduction of the epoxysilane in the coating formulation improves its corrosion resistance, but above a certain limit is detrimental to coating adherence, as shown by the bending test. The Salt Spray test confirmed EIS ranking of coatings corrosion resistance. GDOES elemental profiling revealed that sol-gel coatings thickness increases with organic content. However, this had not necessary implied a better corrosion behaviour. The best corrosion performance was achieved by the hybrid coating with a Zr/Si molar ratio of 0.26.
Year: 2014
Author(s): Fontinha, I. R.; Salta, M. M.; Ferreira, M. G. S.
Editor: DEMAC-U. Aveiro
Keywords: Eis; Corrosion; Aluminium alloy; Sol-gel coatings
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Test of OIH gel composites with embedded corrosion inhibitors as corrosion protection coatings of hot-dip galvanized steel (HDGS)
Although the use of HDGS (hot-dip galvanized steel) in reinforced concrete structures shows improved corrosion resistance due to the presence of the zinc layer, when in contact with fresh concrete is strongly affected by the hydrogen evolution. Surface treatments such as chromate conversion layers are usually used to prevent this initial corrosion process which involves the use of reagents that have high impact in environment and ecosystems. In this work sol-gel process was used to produce environmental friendly corrosion protection coatings based on organic-inorganic hybrid (OIH) gels with embedded corrosion inhibitor agents. The corrosion behavior of HDGS samples coated with different ureasilicate based gels doped with distinct inhibiting ionic species: sodium heptamolibdate, potassium hidrogenofosphate, K2HPO4 and zinc nitrate, Zn(NO3)2 were tested in contact with simulate concrete media, by monitoring the current variation with the time. The electrical properties of the used OIH gels were characterized to allow the correlation of the data obtained by the two techniques (polarization curves and impedance). Both OIH gel films and coatings were prepared and HDGS coated samples were characterized according to the procedure reported in the literature.
Year: 2014
Author(s): Figueira, R. B.; Silva, C. J. R.; Pereira, E. V.
Editor: SPE
Keywords: Hot-dip galvanized steel; Corrosion of steel in concrete; Corrosion protection; Corrosion inhibiters
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Materiais de interesse histórico que constroem o património edificado: Correlações, usos, paisagens
Os artigos que compõem esta edição foram criteriosamente selecionados e aprimorados, seguindo igual metodologia de trabalho do número anterior, contribuindo para compor um dossier temático de elevado interesse e qualidade. No seu conjunto, os vários textos sublinham o papel dos materiais históricos na construção multidimensional do território humanizado, ligando os aspetos tangíveis e intangíveis, transportando saber e gosto, tradição e inovação. Estes artigos, bem como os do primeiro volume, são também uma fonte reflexão e de conhecimento sobre alguns dos materiais de construção mais empregues no Património abrindo, nalguns casos, novas perspetivas para futuras investigações nesta área do conhecimento.
Year: 2022
Number Pages:
218p..
Author(s): Veiga, M. R.; Santos Silva, A.; Menezes, M.
: Cadernos do Arquivo Municipal
Editor: Câmara Municipal de Lisboa
Volume:
Vol. II, Nº 17.
Keywords: Calçada Portuguesa; Ouro Preto, Brasil; Baixa Pombalina; Mansardas; Fábrica de cerâmica Lusitânia; Lisboa; Mármore; Raul Lino; Azulejo; Património; Materiais de construção
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On the origin of majolica azulejos production in Portugal. nº 2 - vol II.
Vários
Year: 2019
Number Pages:
97p.
Author(s): Pais, A.; Mimoso, J.; Rosmaninho, R.; Esteves, L.; Morais Pereira, S.; Antunes, M.; Cardoso, A.; Mirão, J.; Marques, A.; Ferreira, M.; Candeias, A.; Valona, R.; Morna, T.; Simões, J.
: Estudos em Cerâmica Vidrada Patrimonial
Editor: LNEC
Keywords: PT; Physical-chemical characterization; Azulejo; Manufacture; Glazed ceramics; Historic heritage
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Characterization of decorative Portuguese gypsum plasters from the 19th and 20th centuries: the case of the Bolsa Palace in Oporto
The use of gypsum plaster for the interior coating of walls and ceilings in the Portuguese architecture was particularly expressive in the period between the XVIII and the XX century. However, information about this important heritage is almost nonexistent, which is leading to a rapid loss of important patrimony. In this paper the results of the characterisation of five gypsum plaster samples from the second half of the XIX century belonging to the Arabian Room of the Bolsa Palace, located in Oporto, North of Portugal, are presented and discussed. XRD and TGA-DTA techniques were used to establish the mineralogical composition, and the relative proportions of the binders. Optical microscopy and FESEM-EDS observations were performed both in fractured and polished surfaces in order to determine the stratigraphy and the composition of individual layers. The results of this characterisation work showed that the plasters used were mainly composed of gypsum and hydrated lime in different proportions a feature that was correlated with the application techniques of the decorative elements analyzed - and allowed the determining of the restoration interventions they had already been submitted to. Some physical properties like the dynamic modulus of elasticity and capillary absorption were also determined, and a correlation between the results obtained was established with previous studies performed by the authors.
Year: 2012
Number Pages:
141-151pp.
Author(s): Freire, T.; Santos Silva, A.; Veiga, M. R.; Brito, J.
Editor: Springer
Volume:
Volume 7, RILEM Bookseries.
Keywords: Capillary absorption; Microscopy; Tga-dta; Xrd; Characterisation; Gypsum plasters
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Diagnosis, characterization and restoration of the internal renders of Santíssimo Sacramento church in Lisbon
The Santíssimo Sacramento Convent in the Alcântara quarter of Lisbon is one of the most important ecclesiastical structures of the Filipino Period (1580- 1640), showing an innovative architectural layout. An intervention aiming at the repair and restoration of the interior plasters of the Santíssimo Sacramento Church was performed in 2009 and 2010. To support the restoration plan, a physical, mechanical and chemical-mineralogical characterization of the internal plasters of the church was carried out. In this paper the main results are presented, such as various types of plasters, mortars, stuccos and pigments; and also the nature of the main anomalies were identified and characterized. The results obtained contributed to the identification of the main decorative programs characterized by the use of different materials and techniques. The mortars are in very good condition, being composed of aerial calcitic lime with quartzitic and basaltic aggregates. The stuccos are comprised by gypsum and non-hydraulic lime, while the decorative layers features lime with some precious pigments, such as ultramarine (lapislazzuli) and gold-foil gildings. The plaster conservation and restoration works were performed with compatible repair materials selected according to the physical-chemical characterization and on the evaluation of the conservation state.
Year: 2012
Number Pages:
175-194pp.
Author(s): Santos Silva, A.; Borsoi, G.; Veiga, M. R.; Fragata, A.; Tavares, M.; Llera, F.; Barreiros, B.; Teixeira, T.
Editor: Springer
Volume:
Volume 7, RILEM Bookseries.
Keywords: Pigments; Stuccos; Mortars; Plasters
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AS REACÇÕES EXPANSIVAS INTERNAS NO BETÃO. Prevenção dos riscos e gestão das estruturas afectadas
A degradação de estruturas de betão por reacções expansivas internas é uma patologia que, não sendo relativamente recente a nível internacional, tem vindo a manifestar-se duma forma crescente nos últimos anos em Portugal. Esta patologia tem afectado vários tipos de estruturas de betão, algumas de grande importância estratégica, nomeadamente grandes barragens e obras de arte (pontes e viadutos). A título de exemplo referem-se os casos do Viaduto Duarte Pacheco, e as Barragens de Alto-Ceira e Santa Luzia, alguns dos quais obrigaram a intervenções de elevado custo. Esta forma de degradação, que engloba a reacção álcalis-sílica (RAS) e a reacção sulfática interna (RSI), quando ocorre numa estrutura é particularmente nefasta porque está relacionada com a formação de compostos expansivos que provocam a fissuração do betão, contribuindo decisivamente para a diminuição da vida útil da estrutura, podendo em alguns casos obrigar à sua demolição. Associada a esta situação, acresce o facto de não se dispor actualmente dum método totalmente eficiente e económico de combater esta forma de degradação. Deste modo, para garantir os tempos de vida útil preconizados para as novas construções devemse adoptar medidas preventivas para evitar ou minimizar os efeitos da ocorrência deste tipo de reacções expansivas nas estruturas de betão. Em Portugal, medidas preventivas destas reacções expansivas internas estão contidas na Especificação LNEC E 461, citada na NP EN 206-1 Betão. Parte 1: Desempenho, especificação, produção e conformidade, a qual inclui a fixação de níveis de prevenção de acordo com a categoria de risco e exposição ambiental do elemento ou da estrutura de betão. Estas medidas passam por uma caracterização dos factores condicionantes destas reacções nos constituintes do betão e pela aplicação de medidas para a sua inibição. Neste particular, a utilização de adições minerais em substituição parcial do clínquer portland, é uma medida que além de diminuir o calor de hidratação, permite a redução da alcalinidade da solução intersticial do betão e contribui ainda para reduzir a quantidade de sulfatos no betão, evitando assim a formação de produtos expansivos. Actualmente é já conhecido que as adições minerais do tipo II, em substituição parcial do cimento no betão e em quantidade suficiente, podem mitigar os efeitos destas reacções. A acção destas adições minerais depende, no entanto, da sua composição e reactividade pozolânica.Apesar dos bons resultados já demonstrados por algumas adições, nomeadamente as cinzas volantes, o seu uso pode estar comprometido a curto/médio prazo, tendo em conta a cada vez maior preocupação, por parte da maioria dos Países, na utilização de renergias limpas. Esta tendência terá como consequência uma diminuiçãtt ou mesmo o esgotamento da produção de alguns subprodutos industriais. No caso dos produtos naturais, é previsível um agravamento das restrições ambientais associadas à sua exploração e tratamento. Foi neste contexto que se iniciou no LNEC, em colaboração com o Laboratoire Central des Ponts et Chaussées de Paris e as Universidades de Aveiro, Minho e Évora, um projecto de avaliação da utilização de novos materiais com características pozolânicas, capazes de responderem às necessidades da indústria do betão a curto/médio prazo. Este projecto, que contou com o apoio da Fundação para a Ciência e Tecnologia (Projecto PTDC/CTM/65243/2006 EXREACT Mitigação de reacções expansivas deletérias em estruturas de betão) visa ainda o aperfeiçoamento de metodologias de diagnóstico e prognóstico da ocorrência de reacções expansivas internas em estruturas de betão existentes. Os resultados do trabalho realizado no decorrer do projecto têm vindo a ser divulgados em artigos e comunicações em seminários nacionais e internacionais, mas também através duma página Web (http://www-ext.lnec.pt/EXREACT/index.html) e com a organização de reuniões como a do presente Workshop, que contou com o apoio do LNEC, da Comissão Organizadora do REABILITAR 2010 - Encontro Nacional de Conservação e Reabilitação de Estruturas e dos oradores convidados. Este Workshop visa apresentar os últimos desenvolvimentos sobre os aspectos da prevenção, modelação e reparação, proporcionando uma oportunidade para a compartilha de ideias e soluções para a gestão das estruturas afectadas por RAS e/ou RSI.
Year: 2010
Number Pages:
143.
Author(s): Santos Silva, A.; Gonçalves, A.; Divet, L.; Pavoine, A.; Germain, D.; Appleton, J.
Editor: LNEC
Keywords: Reparação; Modelação; Gestão; Prevenção; Def; Ras; Betão; Reacções expansivas
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Capítulo de Livro
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Analysis of the behavior of original air lime mortars used in structural brick masonry walls of ancient buildings
The growing interest in preserving the built heritage is a driving force towards the search for new rehabilitation solutions compatible with the original construction techniques of ancient buildings. For the design of an adequate reinforcement solution, it is necessary to know in detail the building to be rehabilitated, as well as its original constructive solutions and materials.This paper presents the results of an experimental campaign on samples of air lime-based laying and coating mortars, extracted from an old masonry building in the historic center of Lisbon, built in 1910, during the rehabilitation works. The different parameters analyzed allow for the composition characterization and evaluation of their mechanical, physical and chemical properties. Based on this characterization, the influence of these mortars on the overall behavior of load-bearing walls of buildings belonging to the typology under study is also evaluated.Considering the results obtained in the characterization tests for the mortars in study, it was verified that the binder used in both mortars was air lime. The values for compressive strength, modulus of elasticity and the curves obtained in the capillarity and drying tests, are also compatible with this type of mortars. It was determined that the mortars are similar in terms of physical and mechanical characteristics, to Portuguese mortars studied in current buildings of the same historical period. This type of information is crucial in a structural analysis and allows to identify materials compatible with the original ones that can be used in rehabilitation interventions.
Year: 2023
Number Pages:
15p..
Author(s): Candeias, P.; Ferreira, J.; Santos Silva, A.; Veiga, M. R.; Mera Marques, A.
: Conservation and Restoration of Historic Mortars and Masonry Structures
Editor: Springer
Keywords: Characterization tests; Air lime mortars; Structural brick masonry walls; Ancient buildings; Conservation and rehabilitation
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CDW as sources of CO2 absorption
Cementitious materials have a considerable global warming footprint. This is due mainly tothe cement incorporated. For a tonne of cement produced other 800 kg of CO2 [1] are releasedinto the atmosphere.According to the European Sustainable Development Goals, cement industry should becomecarbon neutral by 2050. To meet this goal, the European Cement Association (Cembureau)developed a Roadmap with specific guidelines by 2050 based on five approaches (5C). Thefirst four are focused on improvements in clinker production, cement formulation,construction processes and concrete formulations. The last 5C is re-carbonation of thecementitious materials.This research investigates the CO2 absorption capability of recycled aggregates (RA) fromconstruction and demolition wastes (CDW), when submitted to a forced carbonation. It isknown that CDW still have some potential to CO2 capture, which is a long-term and securecarbon storage. For that purpose, several CDW were collected from recycling plants, fromselective demolitions and from concrete plants.It was concluded that RA when submitted to forced carbonation absorb between 47 to 315 kgof CO2 per tonne of cement paste, which has a potential to meet the re-carbonation targetsestablished by the roadmaps to carbon neutrality.
Year: 2023
Number Pages:
243-257pp..
Author(s): Martins, I. M.; Santos Silva, A.; Veiga, M. R.; Infante Gomes, R.; Bastos, D.; Pederneiras, C.; Farinha, C.
: Proceedings of the V International Conference Progress of Recycling in the Built Environment
Editor: RILEM
Volume:
RILEM Proceedings PRO 137.
Keywords: Recycled aggregates; Forced carbonation; CO2 absorption; CDW
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Characterization of mortars and concretes from the Mirante da Quinta da Azeda, Setúbal (Portugal). A case study from the beginning of the 20th century
The Mirante da Quinta da Azeda, in Setúbal (Portugal), is a peculiar observation tower built in the early 20th century, and one of the first examples in which reinforced concrete was applied in Portugal. It has an unusual architectural configuration, displaying elements of great slenderness. In the scope of the CemRestore research project - Mortars for the conservation of early 20th century buildings: compatibility and sustainability, several mortar and concrete samples were collected from this structure and were characterized using a combination of mineralogical, microstructural, physical, and mechanical techniques, including XRD, petrography, SEM-EDS, open porosity, capillarity coefficient, compressive strength, and ultrasonic pulse testing. In this paper, the main characterization results are presented and discussed. The results show that all structural and decorative samples are made with Portland cement, while one rendering mortar is lime-based. The sand is mostly siliceous whereas pebbles and crushed limestone can be found as coarse aggregates in concrete samples. This characterization allows for broadening the scientific knowledge about the materials of that period used in Portugal, also enabling the establishment of the requirements to be met by mortars and concrete to be used in the repair of this distinct structure.
Year: 2023
Number Pages:
243-257pp..
Author(s): Velosa, A.; Veiga, M. R.; Santos Silva, A.; Lopes dos Santos, A. R.; Almeida, L.
: Conservation and Restoration of Historic Mortars and Masonry Structures
Editor: Springer
Keywords: Portugal; Characterization; Concrete; Mortar; 20th century
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Evaluation of the hygroscopic and CO2 capture capacities of earth and gypsum-based plasters
Earth mortars and gypsum mortars present ecological advantages compared to mortars made with other common binders. When applied as plasters, they are also referred as having advantages in improving comfort and indoor air quality. For earth plasters, this improvement is associated with the hygroscopic capacity of the clay minerals, which promotes high sorption and desorption capacity of water vapor. So, earth plasters can contribute to the regulation of the indoor relative humidity. Another important advantage of plasters could be their ability to capture carbon dioxide (CO2). In the present study, the sorption and desorption performance, and the capacity to capture CO2 by earth and gypsum plasters are evaluated. It is confirmed that the earth plaster has the greatest sorption and desorption capacity, but also higher CO2 capture capacity than gypsum plaster. This confirmation opens new perspectives for the use of functionalized plasters that guarantee greater control of air quality inside buildings.
Year: 2023
Number Pages:
207-215pp..
Author(s): Faria, P.; Gomes, I.; Santos Silva, A.; Santos, T.
: Conservation and Restoration of Historic Mortars and Masonry Structures
Editor: Springer
Keywords: Mortar; Indoor air quality; Hygroscopicity; Gypsum; Clayey earth; CO2 capture
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Os revestimentos e os acabamentos do Centro Histórico de Coimbra. Um contributo para o seu estudo
Coimbra apresenta um elevado valor arquitetónico demonstrado pelos 36 imóveis, conjuntos ou sítios (22 monumentos nacionais e 14 imóveis de interesse público) actualmente classificados (DGPC, 2015) sendo a maioria deles localizados no Centro Histórico de Coimbra (CHC) e zona alta da cidade. No âmbito do projecto POCI/HEC/60371/2004 Bases para o restauro dos revestimentos históricos do Centro Histórico de Coimbra, foi feito um levantamento das existências cromáticas existentes no CHC-Alta (zona de edifícios de habitação da Alta de Coimbra, Figura 3.1), a partir do qual se seleccionaram edifícios que ainda apresentavam vestígios de pinturas em várias camadas, o mais antigas possível.
Year: 2017
Number Pages:
49-74pp.
Author(s): Catarino, L.; Gil, F.; Duarte, T.; Veiga, M. R.; Santos Silva, A.
Editor: Almedina
Keywords: Cal calcítica; Cal dolomítica; Argamassas; Caracterização; Estratigrafia; Centro Histórico de Coimbra; Revestimentos
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Tese de Doutoramento
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Revestimentos nanoestruturados para protecção de liga de alumínio
Os revestimentos híbridos nanoestruturados apresentam um elevado potencial no âmbito da protecção anticorrosiva dos metais, prevendo-se que no futuro estes revestimentos possam, não só substituir os tratamentos à base de crómio usados na indústria do tratamento de superfícies metálicas para protecção anticorrosiva, como também evoluir para sistemas integrados multifuncionais que dispensem o pré-tratamento e sejam mais amigos do ambiente. O processo sol-gel usado para a obtenção destes revestimentos permite, através da combinação de diferentes precursores e da manipulação das condições de síntese desenhar e optimizar a estrutura química e a funcionalidade dos revestimentos nanoestruturados com o objectivo de obter as propriedades desejadas para uma determinada aplicação. O estudo apresentado no presente trabalho teve como objectivo principal a optimização de revestimentos híbridos nanoestruturados obtidos pelo processo sol-gel para a protecção anticorrosiva de uma liga de alumínio frequentemente utilizada na construção civil. Para alcançar este objectivo foram preparados diversos revestimentos híbridos nanoestruturados e aplicados na liga de alumínio EN AW-6063, cujo processo de síntese foi optimizado variando parâmetros como a composição, processo de cura e condições reaccionais sol-gel, visando a obtenção de revestimentos com propriedades anticorrosivas melhoradas. Posteriormente, foi feita uma avaliação do comportamento à corrosão dos revestimentos optimizados em diferentes condições corrosivas, individualmente e como parte integrante de um sistema de protecção anticorrosiva usualmente aplicado em ligas de alumínio para fins arquitecturais. No presente documento é apresentada uma revisão bibliográfica da aplicação deste tipo de revestimentos na protecção anticorrosiva, seguindo-se a descrição detalhada dos procedimentos experimentais do estudo, nomeadamente, os materiais e os procedimentos para obtenção e caracterização dos revestimentos estudados, a apresentação dos resultados obtidos no decurso do desenvolvimento experimental realizado, sua interpretação, discussão e as conclusões parciais mais relevantes. No final, resumem-se as principais conclusões obtidas no estudo e faz-se uma avaliação global da aplicabilidade dos revestimentos optimizados na protecção anticorrosiva de ligas de alumínio no âmbito da construção civil, e indicam-se necessidades de desenvolvimentos futuros.
Year: 2012
Number Pages:
256.
Author(s): Fontinha, I. R.
Keywords: Corrosão; Liga de alumínio; Sol-gel; Revestimentos híbrido nanoestruturados
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Passivação do aço inoxidável no betão
Nesta dissertação, estudou-se o comportamento electroquímico de cinco ligas austeníticas de aço inoxidável em meio alcalino, nomeadamente duas ligas de Fe-Cr-Ni (1.4301?SS0 e 1.4436?SS4) e três novas ligas de elevado teor em manganês Fe-Cr-Mn (SS1, SS2 e SS3). Os estudos incidiram na avaliação da resistência à corrosão das ligas, em soluções alcalinas e no betão, e na caracterização das propriedades dos filmes de passivação sob influências várias, designadamente, condições de estabilização (electrólito, tempo e potencial de formação do filme), composição e microestrutura das ligas, soldadura e estado da superfície do aço. O estudo da capacidade diferencial em função do potencial mostra o comportamento dos filmes de passivação como semicondutores tipo-n e tipo-p, respectivamente, para valores anódicos e catódicos relativamente aos potenciais de banda plana, possibilitando a determinação das suas propriedades electrónicas. Estas traduzem as principais diferenças dos dois grupos de ligas, sendo que as ligas de Fe-Cr-Mn mostram uma menor razão da densidade de aceitadores com a densidade total de portadores de carga, do que as ligas de Fe-Cr-Ni, e um nível de doadores profundo, cuja ionização depende do potencial aplicado. Todas as ligas revelaram uma elevada resistência à corrosão nos diferentes meios, sendo a sua estabilidade especialmente dependente do acabamento superficial do aço e da existência de condições que promovam a corrosão intersticial. A soldadura das ligas induziu a formação de picadas instáveis, cuja repassivação foi desfavorecida em duas das ligas de Fe-Cr-Mn (SS1 e SS3). A presença de fissuras no betão demonstrou a despassivação das ligas e a susceptibilidade à corrosão sob tensão da liga SS1 no betão. As propriedades dos filmes de passivação, nomeadamente as densidades dos portadores de carga, que podem ser correlacionadas com a composição e a microestrutura das ligas, justificam as diferenças no comportamento electroquímico das ligas de Fe-Cr-Ni e de Fe-Cr-Mn. Para além das diferenças promovidas pelos teores de níquel e de manganês e pela ferrite, a maior resistência à corrosão das ligas SS2 e SS4, respectivamente, quando comparadas com as restantes ligas de Fe-Cr-Ni (SS0) e Fe-Cr-Mn (SS1 e SS3), é devida à presença do molibdénio e seus eventuais efeitos sinergéticos com o crómio e azoto.
Year: 2009
Author(s): Correia, M. J.
Keywords: Corrosão; Propriedades semicondutoras; Filme de passivação; Aço inoxidável
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Dissertação de Mestrado
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Caracterização de argamassas tradicionais e históricas de edifícios religiosos do Alentejo
O estudo da composição de argamassas antigas, que implica usualmente a utilização de técnicas de caracterização físico-química, mineralógica e microestrutural, desempenha um papel fundamental para a preservação do património cultural, permitindo obter um conhecimento bastante profundo sobre os seus constituintes e revelando detalhes importantes sobre as técnicas de construção, eventuais reparações e o estado de conservação e desempenho das mesmas. Neste trabalho foram analisadas argamassas provenientes de quatro edifícios religiosos da região do Alentejo, nomeadamente a Sé Catedral de Évora (Séc. XIII-XVII), a Igreja de Nossa Senhora da Assunção em Elvas (Séc. XVI), a Igreja Matriz de Mértola (Séc. XII) e o Conjunto Monumental de Amieira do Tejo (Séc. XIV-XVI). A metodologia de caracterização empregue recorreu a diversas técnicas, nomeadamente difracção de raios X (DRX), análise termogravimétrica (ATG), microscopia óptica (MO), microscopia electrónica de varrimento acoplada a espectroscopia de raios X por dispersão de energias (MEV-EDS), espectrofotometria de absorção atómica (EAA), potenciometria, gravimetria, sorção de água por capilaridade, resistência mecânica, porosimetria de mercúrio e a adsorção de azoto a 196 ºC. A aplicação da metodologia proposta permitiu determinar a composição e o estado de conservação das diversas argamassas, tendo-se constatado que nas argamassas da Sé Catedral de Évora e da antiga Sé de Elvas foram utilizados dois tipos de ligantes aéreos, cal calcítica e cal dolomítica, sendo o primeiro tipo o predominante. Nos casos de estudo da Igreja Matriz de Mértola e do Conjunto Monumental de Amieira do Tejo, as argamassas apresentam um ligante essencialmente calcítico. Verificou-se que os agregados utilizados são correlacionáveis com a litologia local de cada caso de estudo. As argamassas apresentam diferentes proporções de agregado, e nos casos de estudo da Sé Catedral de Évora, antiga Sé de Elvas e Igreja Matriz de Mértola foram utilizados fragmentos cerâmicos como aditivos.
Year: 2009
Author(s): Adriano, P.
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Estabilidade stabilidade de taludes em rochas silto-argilosas
Os fenómenos de instabilidade de taludes são frequentemente causa de acidentes humanos e materiais constituindo por esse motivo um problema geotécnico de maior importância. Os estudos dos movimentos de terra, são relativamente morosos e complexos, uma vez que é necessário ter em atenção muitos factores, quer relacionados com características internas ao maciço, ou seja, características geológicas e geotécnicas, quer com acções externas. Os estudos das instabilidades de taludes ou vertentes naturais, têm como objectivo avaliar avaliar a perigosidade associada à sua ocorrência, os correspondentes riscos e definir medidas de prevenção e de controlo dos movimentos de terra que possam ocorrer. As modificações geológicas e climáticas experimentadas ao longo do tempo geram uma modificação constante na geometria dos taludes devido à sua sucessiva adaptação a novas condições de equilíbrio. Geralmente, as áreas mais propícias à ocorrência deste tipo de movimentos, correspondem a zonas montanhosas, escarpadas e sujeitas a elevada precipitação ou a condições hidrogeológicas desfavoráveis. Deste modo, a presente dissertação tem por objectivo fazer uma abordagem da problemática associada à instabilidade de taludes em rochas silto-argilosas, dando uma panorâmica das técnicas de engenharia usadas para o controlo dessas situações e salientando-se algumas técnicas de biorremediação apropriadas para o controlo de movimentos superficiais. Os temas abordados são explicados com uma aplicação a um caso real de estudo em Portugal.
Year: 2008
Author(s): Matos, L.
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Relatório Científico
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Estudos microestruturais de amostras de argamassa, betão e agregados - Projecto PIP LNEC 2009-2012 Materiais com interesse histórico. Durabilidade e caracterização
N/A
Year: 2011
Number Pages:
77pp.
Author(s): Menezes, P.; Santos Silva, A.; Menezes, A. P.
Editor: LNEC
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Abordagem sobre a evolução na construção de pontes metálicas
N/A
Year: 2010
Number Pages:
31pp.
Author(s): Perneta, H.
Editor: LNEC
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Caracterização química, mineralógica e microestrutural das argamassas da Villa Romana de Pisões Beja
N/A
Year: 2010
Number Pages:
83pp.
Author(s): Borsoi, G.; Santos Silva, A.
Editor: LNEC
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ESTUDO DAS REACÇÕES ÁLCALIS-SÍLICA EM BETÕES COM AGREGADOS RECICLADOS
A presente comunicação descreve alguns resultados da primeira fase de um trabalho experimental sobre as reacções álcalis-sílica (RAS) em betões com agregados reciclados (BAR). As RAS surgem no betão com agregados convencionais (BAC) devido à combinação de sílica reactiva, álcalis e humidade em quantidades suficientes. Nestas condições, ao longo do tempo, desenvolve-se um gel expansivo que provoca a degradação das estruturas com redução da sua durabilidade. A possível ocorrência das RAS nos BAR serviu de motivação aos autores para o desenvolvimento de um estudo relativo à análise destas reacções em betões com incorporação total e parcial de agregados recicla-dos (AR). Serão analisadas em particular variações no grau de reactividade aos álcalis, no tipo de cimento e de cura empregues tendo em vista verificar se a incorporação de AR nos betões torna ou não mais dano-sa a problemática da RAS, comparativamente aos BAC. Descrevem-se também nesta comunicação alguns aspectos, observados na bibliografia, de diferenças entre a análise das RAS nos BAR e nos BAC.
Year: 2009
Number Pages:
10.
Author(s): Santos, M. B.; Brito, J.; Santos Silva, A.
Keywords: Durabilidade; Degradação; Reacções álcalis-sílica; Betões com agregados reciclados
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Inter-Laboratory tests of anodized aluminium testing methods - Statistical analysis determination of repeatability and reproducibility
N/A
Year: 2009
Number Pages:
58pp.
Author(s): Garcia, N.; Fontinha, I. R.
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Artificial weathering of bronze patinas - Selection of test conditions
In this report, results of a study carried out with the objective of establishing the conditions for artificial weathering practice adequate to patinated bronze with applied conservation treatments are presented. The work developed is part of the research activities that have been carried out in the Metallic Materials Division for the European project ARTECH, integrated in the working group JRA1: Development and evaluation of new treatments for the conservation-restoration of outdoor stone and bronze monuments.
Year: 2008
Number Pages:
28pp.
Author(s): Fontinha, I. R.
Keywords: Bronze; Weathering
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Caracterização química, mineralógica e microestrutural de amostras de revestimentos exteriores do Palácio do Lidador em Beja
O presente trabalho insere-se no estudo Desenvolvimento de métodos de caracterização química e microestrutural e de diagnóstico da patologia dos materiais, Procº 0204/11/16163, incluído no projecto de investigação programada do LNEC para 2005 2008 Qualidade dos Materiais. Foram analisadas amostras de revestimentos exteriores provenientes do Palácio do Lidador em Beja, que foram disponibilizadas na sequência de trabalhos empreendidos pela Câmara Municipal de Beja que contemplaram a recuperação, consolidação e preenchimento de lacunas e reintegração cromática dos revestimentos e acabamentos exteriores do edifício. O trabalho consistiu na caracterização de cinco revestimentos exteriores, nomeadamente com a realização de análises estratigráficas de todas as amostras e de análise química, mineralógica e microestrutural [1] das argamassas de duas das amostras. Neste Relatório incluiu-se a descrição das amostras e o modo de preparação para os ensaios, apresentam-se os resultados obtidos e faz-se a sua apreciação.
Year: 2008
Number Pages:
36pp.
Author(s): Santos Silva, A.; Menezes, A. P.; Barracha, L.; Couto, S.
Keywords: Caracterização química; Revestimentos exteriores; Palácio do lidador; Microestrutural; Mineralógica; Beja
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Estudo da influência de adições minerais na inibição da formação de etringite retardada no betão
Nos últimos anos tem-se verificado um aumento do número de casos de estruturas de betão afectadas por reacções químicas expansivas de origem interna, nomeadamente pela reacção sulfática interna (RSI), que se caracteriza pela formação de etringite expansiva, em particular a que está associada com a formação de etringite retardada (DEF). Esta reacção é muito difícil de combater, não existindo actualmente um método eficaz de reparação de estruturas degradas por RSI. Tendo em conta este facto, existe uma necessidade premente de encontrar métodos preventivos que possibilitem a inibição da formação de DEF em novas construções. A primeira parte deste trabalho apresenta os resultados de um estudo a longo prazo sobre a influência das cinzas volantes e do metacaulino no desenvolvimento da RSI, em particular na inibição da formação da DEF. Para tal, betões com diferentes razões água/cimento (A/C) e tipo de brita foram produzidos e sujeitos a tratamento térmico. Medidas de expansão dos vários betões foram efectuadas durante um período de 1000 dias após o que se procedeu à sua caracterização microestrutural por MEV/EDS. Os resultados mostram que tanto as cinzas volantes como o metacaulino parecem inibir a RSI, e que a natureza mineralógica dos agregados igualmente desempenha um papel importante na reacção bem como a razão A/C. Face a estes resultados, foi programada a segunda parte do trabalho com o objectivo de determinar a quantidade mínima a partir da qual a presença de adição inibe a DEF. Foi ainda testado também um outro tipo de adição filer calcário. Para tal, betões de agregado silicioso com menores percentagens de adição foram produzidos em condições idênticas às da primeira parte do trabalho. Os resultados obtidos parecem mostrar que o mecanismo de inibição da RSI é semelhante para o metacaulino e cinzas volantes, e que 10% de metacaulino ou 15% de cinzas volantes parece ser suficiente para inibir a DEF, enquanto que o filer calcário não parece inibir esta reacção expansiva.
Year: 2008
Number Pages:
162pp.
Author(s): Soares, D.; Santos Silva, A.
Keywords: Retardada no betão; Formação de etringite; De adições minerais; Estudo da influência
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Relatório final de actividades da bolseira de investigação Patrícia Adriano no projecto FCT CATHEDRAL
No âmbito do projecto financiado pela FCT (Projecto CATHEDRAL Caracterização e Conservação de Argamassas Tradicionais e Históricas de Edifícios Religiosos do Alentejo POCI/HEC/57915/2004), em que participam o Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC), a Universidade de Évora e o Instituto Português do Património Arquitectónico (antigo IPPAR) e a Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa (FCUL), a Bolseira de Investigação Patrícia Alexandra Alves Pedro Adriano analisou argamassas provenientes de quatro monumentos do Alentejo e pertencentes a períodos históricos diferentes: a Sé Catedral de Évora (Séc. XIII-XVII), a Igreja de Nossa Senhora da Assunção em Elvas (Séc. XVI), a Igreja Matriz de Mértola (Séc. XII) e o Conjunto Monumental de Amieira do Tejo (Séc. XIV-XVI).
Year: 2008
Number Pages:
15pp.
Author(s): Adriano, P.; Santos Silva, A.
Keywords: Edifícios religiosos; Conservação de argamassas; Cathedral; No projecto fct
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Weathering of treatments for bronze conservation - Results of natural and artificial weathering
Neste relatório apresentam-se os resultados dos ensaios de envelhecimento natural e artificial de tratamentos para a conservação de bronze patinado, realizados com o objectivo de avaliar a eficácia dos sistemas aplicados. Os produtos de conservação em estudo foram desenvolvidos no âmbito do projecto europeu Eu-ARTECH. O trabalho desenvolvido foi realizado no Núcleo de Materiais Metálicos, durante 2008, no âmbito projecto Eu-ARTECH, inserido no grupo de trabalho JRA1: Development and evaluation of new treatments for the conservation-restoration of outdoor stone and bronze monuments.
Year: 2008
Number Pages:
36pp.
Author(s): Fontinha, I. R.; Salta, M. M.
Keywords: Produtos; Sistemas aplicados; Avaliar a eficácia; Ensaios
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Outro
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Effect of inorganic content on the performance of anticorrosive hybrid sol-gel coated EN AW-6063 alloy
The organic-inorganic hybrid sol-gel films have been reported as an effective anti-corrosion and environmentally friendly alternative to Cr(VI) pre-treatment for aluminium alloys. These hybrid materials, constituted by nanostructured polymer networks, interconnecting organic and inorganic materials, are of interest because the synergic effect on the mechanical and chemical properties achieved. The organic components impart flexibility, density and functional compatibility with organic coatings, while inorganic components impart hardness, resistance to abrasion and improve adhesion to the metal substrate. The sol-gel process used to obtain these coatings, through a series of simultaneous hydrolysis and condensations reactions between alkoxide precursors, yields highly adherent, chemically inert films on metal substrates and allows the variation of the different synthesis parameters to achieve coatings with optimized properties. In this work, hybrid films were synthesized from glycidoxypropyltrimethoxysilane (GPTMS) and zirconium n-propoxide (TPOZ) precursors, using different amounts of TPOZ (10%, 20%, 30%) and applied to EN AW-6063 alloy by dip-coating, aiming to achieve the best anticorrosive coating. The corrosion behaviour of aluminium specimens coated with these films was evaluated by Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) in 0.5 M NaCl solution for 63 days. The results obtained revealed that the hybrid films provided effective corrosion protection, exhibiting good barrier properties, however, it was found that 30% of TPOZ led to a marked decrease in the barrier properties with time. The hybrid films prepared were also characterized by Energy Dispersive Spectroscopy (EDS), Scanning Electron Microscopy (SEM), Infrared Spectroscopy and Thermogravimetric Analysis (TGA-DTG) in order to relate their morphology and chemical structure with the corrosion behaviour.
Year: 2011
Author(s): Fontinha, I. R.; Salta, M. M.; Zheludkevich, M.; Ferreira, M. G. S.
Editor: Materais 2011 - SPM
Keywords: Aluminium; Corrosion; Sol-gel; Hybrid coating
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Characterization of the concrete alkali reactivity of granitoid and dolomitic aggregates
The general designation of internal expansive reactions includes the alkali-silica reaction (ASR) and the internal sulfate attack by delayed ettringite formation (DEF). These reactions are characterized by the formation of expansive compounds in hardened concrete and consequent cracking of the structure. In Portugal, the number of structures, mainly dams and bridges, affected by ASR is very significant and in some cases require considerable investment in rehabilitation interventions. Moreover, previous research has shown that the use of some aggregates, initially regarded as inert, can cause problems, proving the need for further insight on the role of aggregates and prevent the occurrence of ASR in constructions. The economic value of various types of structures (e.g. dams, bridges, airfields) and the high costs related to structural degradation including losses of functionality and the permanent or temporary unavailability (for repair and rehabilitation) could be an important overthrow. Thus thorough understanding of the earth materials requirements for concrete manufacture are of vital economic importance in view of the prevention of deterioration and aging of structures whose longevity and functionality must be guaranteed. It is imperative to provide the concrete producers with the necessary knowledge in order to avoid this type of concrete degradation. Particularly important is the recently approved Lisbon-Madrid High Speed Train railway construction. This expensive operation will require large quantities of aggregates for the construction of bridges and other concrete infrastructures. Three main sources of raw materials will be considered for the study: St. Eulalia, Montemor and Cano. These quarries are already major exploitation sites separated by 50 km and not far from the future High Speed Train railway. Two of them are granitoid rocks but the raw material from St. Eulalia is richer in quartz and poorer in ferromagnesian minerals than the Montemor aggregates. The enrichment in calcium of feldspar goes together with the iron and the magnesium. The Cano aggregates are very different materials. The main lithology is a dolomite rock with local microscopic enrichments in phyllosilicates and very deformed quartz. Mineralogical and textural characterization of the aggregates was done by optical microscopy. The crystallinity of quartz was also evaluated by XRD and FTIR. The aggregates were also studied by accelerated expansion mortar-bar and concrete-prism tests to evaluate their potentially alkali-reactivity. The relationship between aggregates characteristics and their behaviour in what concerns to alkali reactivity will be discussed.
Year: 2010
Number Pages:
1.
Author(s): Sabino, N.; Santos Silva, A.; Menezes, A. P.; Moita, P.; Candeias, A.; Mirão, J.
Editor: Department of Mineralogy, Geochemistry and Pterology, University of Szeged
Keywords: Dolomites; Granites; Alkali reactivity; Asr
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