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In this study synthetic fine and coarse zeolite pellets were chosen in the development of air lime–metakaolin mortars for repairing ancient masonry to be used in conservation and restoration of cultural heritage. Synthetic zeolite was used due to their particular water adsorption properties and act as an artificial pozzolan promoting the development of hydraulic phases. Physical, chemical, mineralogical and microstructural tests were accomplished to characterize the materials used in mortars’ preparation. Flexural, compressive strength and dynamic modulus of elasticity tests were performed in mortars at 28, 90 and 180 days of curing. Incorporation of both fine and coarse zeolite pellets caused improvement of mechanical strength of mortars. The highest flexural strength value ( 0.5 MPa) was achieved in both mortars with fine zeolites pellets at 90 days and 20 and 30 wt.% metakaolin, and coarse zeolite pellets at 180 days and 30 wt.% metakaolin as lime replacement. 1.0 MPa was the highest compressive strength value obtained at 180 days for mortars with both fine zeolite pellets and coarse zeolite pellets, with 20 and 30 wt.% of metakaolin, respectively. Elasticity modulus ranged from 2.3 GPa to 3.9 GPa confirming the high deformation capability of these mortars. Zeolite pellets type A is a promise synthetic material that could be successfully used in air lime– metakaolin render mortars for applications in the conservation and restoration of cultural heritage.

The evolution of the materials used in Portuguese interior wall coatings since the Roman occupation, namely the binders, is investigated using XRD in order to build a preliminary systematic database to contribute to the design and study of compatible products for conservation and repair. The results show that lime was the main binder until the end of the 18th century, with gypsum overcoming its use in the 19th century. A relationship is established between the results and several influencing aspects, namely other cultures, the neighbouring countries and their traditional construction techniques, the availability of raw materials, the purposes/techniques of application and the geographical location.

Volcanic rocks have been found to be potentially alkali-reactive in a number of countries, including Japan, New Zealand, Iceland and Turkey. In order to characterize the potential reactivity of the volcanic rocks in Azores a project is being carried out, under the support of the Azores Government: the ReAVA Project—“Characterization of Potential Reactivity of the Volcanic Aggregates from the Azores Archipelago: Implications on the Durability of Concrete Structures”. This project comprises mainly: (1) petrographic assessment of the aggregates, (2) assessment of their performance in expansion tests and (3) site inspection of existing large concrete structures. This study has also the support of the IMPROVE Project—“Improvement of Performance of Aggregates in the Inhibition of Alkali-Aggregate Reactions in Concrete”, aiming to minimize the occurrence of alkali aggregate reaction (AAR) in Portugal. The Azorean rocks used as aggregates are mainly basalts and some trachytes. The reactivity of this kind of rocks is usually associated with the presence of volcanic glass, altered minerals and SiO2 content of the rock. The petrographic examinations of the rocks confirmed that one of the basaltic samples contains volcanic glass. The occurrence of microcrystalline quartz as a secondary product filling the interstices of the trachyte sample was confirmed by scanning electron microscope. The results of the concrete expansion test RILEM AAR-3 showed an increasing expansion starting on 140 days and continued to grow after 2 years of laboratory testing, but below the limit of 0.05 % recommended for this method.

The alkali-aggregate reaction (AAR) in concrete is a group of chemical reactions that involves the reaction of certain minerals present in the aggregates with alkali and hydroxyl ions in the interstitial solution of cement paste in concrete. These reactions form an alkaline hygroscopic gel that absorbs water and expands causing internal stresses with cracking. The AAR mitigation measures oblige the correct evaluation of the alkali reactivity of the aggregates. This is normally assessed by petrographic, chemical or expansion test methods. Several studies regarding alkali reactivity of aggregates for concrete structures in Portugal, including bridges and dams, indicated that their field performance does not correspond to the previously performed evaluation. Presently, Portuguese methodology is based on the LNEC Specification E461-2007, which shows some limitations regarding rock types such as granitoids. This situation motivated the development of a research project, involving medium and long term expansion tests in different conditions, under accelerated and natural exposure conditions, as well as petrographic evaluation of the main Portuguese aggregates used/to be used in concrete. This paper presents the preliminary results of this research.

Glass is a material that raises environmental issues in terms of both recycling and dumping. Some studies have shown the potential of glass as pozzolan when used as fine powder. Its use as aggregate in cementitious materials may in certain circumstances lead to alkali silica reaction (ASR) related problems. ASR is one of the most studied deleterious degradation mechanisms of concrete, which is particularly harmful. Once detected in a concrete structure, ASR is very difficult to stop. It is nowadays possible to use mineral additions like natural pozzolans or sub-products with pozzolanic reactivity to inhibit ASR in new concrete. This work shows the results of using a Portuguese recycled glass material as aggregate or as pozzolan in cement based mortars, to ascertain their applicability in concrete. The incorporation of glass as cement replacement or even as aggregate can decrease the ASR effects and its efficiency is related with the replacement ratio.

One of the most worrying degradation mechanisms in hardened concrete is the occurrence of chemical expansive reactions, namely due to alkali-silica reactions (ASR). This pathology involves the formation of expansive products inside the material. This situation is very difficult to deal with, because presently there is no efficient method to repair concrete structures affected by ASR. Hence, there is an urgent need to find preventive methods that may inhibit these reactions in new concrete structures. Nowadays, the use of pozzolanic mineral additions is recommended to mitigate this type of degradation. Moreover, their effect depends on their chemical and mineralogical composition and also on the cement content replacement ratio. Glass is a common material with some environmental problems regarding recycling and landfilling. Some studies exist about its use as fine powder, like a pozzolan, in cement-based materials. However, there are also some problems related to its use as coarse aggregate in cement–based materials due to ASR development. This paper presents the results obtained in mortars exposed to 1M NaOH solution prepared with crushed glass as aggregate and as addition in cement substitution. The results reveal that ASR is reduced with the incorporation of glass as aggregate or addition, and its efficiency depends on its replacement content. This study shows that an incorporation of glass aggregates up to 20% in mass will generate no significant expansion when compared with concrete made with natural aggregates.

A monitoring system has been detecting progressive displacements in Fagilde dam, completed in 1984. Site inspection revealed the existence of random cracking, surface discoloration, and superficial dissolution of cement in the spillway surfaces and in the upstream face of the dam. The macroscopic signs of deterioration, which could be due to different mechanisms, showed an uneven distribution in the exposed surfaces of the structure. Crushed limestone and alluvial siliceous sand were used as aggregates. Alkali–aggregate reaction was considered to be the likely cause of concrete distress. In order to investigate the causes of cracking and of the movements registered in the wall, drill core sampling was performed and the concrete investigated for the occurrence of expansive reactions. Concrete petrography was complemented by other tests in order to assess the probable evolution of the reactions in the structure in the near future. Residual expansion tests, soluble alkalis evaluation, and unconfined compression tests were carried out. Alkali–aggregate reactions and internal sulfate reaction were considered to be the main causes of damage in the concrete. In this study, microscopy showed to be an essential tool in the identification of the main causes of deterioration.

The organic-inorganic hybrid sol-gel films which structure comprises interconnected inorganic and organic networks have been reported as an environmentally friendly anti-corrosion pre-treatment for several metals, including aluminium alloys. In this paper, an epoxy-silica-zirconia hybrid sol-gel coating was synthesized from glycidoxypropyltrimethoxysilane (GPTMS) and zirconium n-propoxide (TPOZ) precursors and applied to EN AW-6063 alloy by dip-coating. To promote the organic network formation through the epoxy group polymerization at room temperature, two types of amine crosslinkers were added during synthesis: diethylenetriamine (DETA), in different concentrations, and a tri-functional amino-silane. The evolution of the curing process and the corrosion behaviour of the coated aluminium alloy specimens were evaluated by Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) in 0.5 M NaCl. The morphology and surface chemistry of the hybrid coatings were characterized by Energy Dispersive Spectroscopy (EDS) coupled to Scanning Electron Microscopy (SEM) and by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR). The results obtained revealed that the sol-gel coatings with lower amine ratios required longer curing times, but showed the best anticorrosive performance with time. The increase in amine concentration has led to a more cross linked organic network, resulting in higher initial coatings resistance, however it has turned coatings more hydrophilic, prone to rapid degradation in water.

Pozzolanicity is a very interesting issue regarding building materials, as a way to enhance mortars and concrete durability. This property results from the reaction between calcium hydroxide and silica and alumina based materials. Different types of natural and artificial pozzolans show pozzolanic activities that differ depending on the materials characteristics. Therefore, the study of this property, namely its reactivity with calcium hydroxide, reveals itself to be important in the selection of the type and content of these materials. This paper presents the results of several pozzolanic reactivity methods, applied to different pozzolanic materials. The selected pozzolanic methods include Chapelle method, Fratinni method and Strength Activity Index. Those tests have been applied to evaluate the reactivity of various kinds of artificial pozzolans. The correlation between the test methods are presented and discussed.

The microstructural development of lime putty is widely recognized and commonly associated with an increase in quality. Many heritage institutions encourage the systematic application of lime putties in conservation; however, all the issues associated with age are not fully understood. Changes occur during storage underwater, which traditionally took place in pits to prevent carbonation. The properties of mortars, plasters, and decorative finishes formed from lime putties are intimately linked to manufacturing parameters such as storage time. The hydration of calcium oxide was investigated using an environmental scanning electron microscope with particular attention to the nucleation of calcium hydroxide crystals on the surface of calcium oxide. Crystal modifications were monitored. The results obtained confirm and quantify the influence of slaking time in the microstructure of lime putties that is also reflected in the current referred special characteristics of the mortars produced with them, such as greater plasticity, water retention, and reactivity of mortars. The results also emphasize that the most significant microstructural changes of the lime putties start to consolidate after 8 months of slaking and appear to continue to develop, even though at a slower rate, until at least 5 years.

In the last decades, a significant number of problems related to concrete deterioration have been detected in large concrete structures in Portugal, the leading cause being alkali-silica reaction (ASR). Currently, it is still difficult to perform a complete assessment of the actual condition of a structure affected by internal expansive reactions, the accurate prediction of the deterioration of the mechanical properties and, consequently, of the period during which the structure will effectively perform its function, essential for the timely and cost-effective planning of the necessary mitigation/rehabilitation/reconstruction works. This paper aims to contribute to the ongoing discussion of this topic by the scientific community and, therefore, presents the methodology followed to assess the condition of a dam in Portugal that is affected by swelling reactions, the Miranda dam, in which the concrete was produced with granitic aggregates.

A importância da preservação do património cultural como parte integrante da história, cultura e identidade dos povos, bem patente nas cartas e convenções internacionais que lhe são dedicadas, promove a manutenção, sempre que possível, dos materiais e técnicas construtivas originais. Por outro lado, os resíduos de construção e demolição (RCD) constituem uma parte muito significativa dos resíduos produzidos em Portugal, situação comum à generalidade dos Estados- Membros da UE (1). No âmbito da estratégia «Europa 2020», as metas em matéria de resíduos foram recentemente redefinidas e são agora ainda mais ambiciosas. Sabendo que a principal prioridade é a prevenção da sua produção, urge pôr em prática medidas que visem o desenvolvimento e a utilização de soluções que cumpram este objectivo. A reabilitação do património construído é, precisamente, uma das áreas onde há ainda muito a fazer. De facto, nos últimos anos assistiu-se a um aumento considerável (embora ainda insuficiente) do número de intervenções em edifícios antigos. No entanto, a adopção de abordagens mais conservadoras, um conceito supostamente defendido por todos os intervenientes, está longe de ser uma prática comum. “Reabilitar e conservar” é possível e desejável. Basta que, para isso, se invista não só no desenvolvimento de soluções devidamente sustentadas por estudos de compatibilidade e exequibilidade, mas também na sua implementação. O presente trabalho foi desenvolvido neste contexto e tem como principal objectivo a preservação dos revestimentos interiores de paredes e tectos de edifícios antigos com base em gesso. A metodologia adoptada e os principais resultados obtidos são apresentados neste artigo. Abordar-se-á, ainda, a planificação da realização de ensaios de aplicação em obra, de forma a avaliar a trabalhabilidade dos produtos e o seu comportamento em serviço, a que se seguirá a implementação no terreno. Assim contribui-se para uma maior preservação dos interiores dos edifícios antigos, para a redução significativa dos RCD e para a utilização de matérias-primas virgens e/ou recicladas, bem como para a diminuição da energia utilizada na sua transformação, transporte, etc., rumo a uma economia circular.

Concrete is one of the most widely used construction material in the world. However concrete structures can deteriorate during their lifetime due to material limitations, design and construction practices and severe exposure conditions. One of the causes of concrete deterioration is related to alkali-silica reactions (ASR) which are chemical reactions that occur between alkaline (Na+ and K+) and hydroxyl (OH-) ions in the cement paste and certain forms of silica in some aggregates. This deterioration phenomenon causes expansion and cracking that consequently reduces the life service of concrete structures. Basalts and other volcanic rocks have been found to be the cause of premature concrete structures deterioration in concrete in several countries, such as Japan, Iceland and Turkey, due to the occurrence of ASR. The characterization of the reactivity of volcanic aggregates in Azores has been implemented through the research project ReAVA (Characterization of Potential Reactivity of the Volcanic Aggregates from the Azores Archipelago: Implications on the Durability of Concrete Structures). Aggregates were selected and collected from a total of 13 places in 8 Islands. Corvo Island was the only exception due to the lack of local production. The program involved: (1) the petrographic characterization of the aggregates, (2) assessment of their performance in expansion tests and (3) site inspection of some existing large concrete structures in the Azores. The results of the lab tests show that one of the aggregates is potentially reactive. Also one of the concrete structures studied in this project evidenced some degradation, showing features that are very similar to ASR. This paper presents the results obtained on the characterization and performance of volcanic aggregates from Azores regarding the potential reactivity to alkalis using different methods and the concrete ASR diagnosis in a concrete structure.

Nowadays, with the increase of sustainable construction criteria, the incorporation of recycled coarse aggregate concrete (RCA) in concrete has become a reality. Alkali-silica reaction (ASR) is one of the most concerning degradation causes of concrete with natural aggregates. The incorporation of RCA in concrete raises the ASR issue. The main goal of this article is to present the first results of a research program on ASR in concretes with RCA, using different replacement levels of natural coarse aggregates (NCA) with RCA. For this purpose, controlled RCA were used, which were artificially aged to simulate an old and a recent concrete. The influence of the concrete source, as well as the cement type on ASR development in concrete with RCA was evaluated. The study is still ongoing, but the results obtained so far indicate that the incorporation of 20% reactive RCA did not show a marked expansion, i.e. their partial incorporation seems feasible. The highest expansions were obtained with a 100% reactive RCA and also with a higher strength class cement.

Work is going on in several countries to try to develop a reliable performance testing concept for ASR. This topic was also focused on in the Norwegian R&D project "COIN" (2007-2014). The work was closely linked to the work within RILEM TC 219-ACS (2006-2014). This paper gives a summary of the main findings in the COIN program. The main aim of part I (PhD study) was to document the effect of various curing – and storage conditions on the concrete internal moisture state, the extent of alkali leaching and ASR related expansion. The study documented that the main parameter controlling the ASR expansion measured in the laboratory is extent of alkali leaching. Based on the findings in part I, a comprehensive follow-up study (part II) has been performed. 20 different concrete mixtures, including six aggregate types and four cement types, have been performance tested according to the most promising test procedures in part I. Moreover, two field exposure sites have been established in order to document the laboratory/field correlation, one in Norway (at SINTEF) and one in Portugal (at LNEC).

Os agregados graníticos têm sido responsáveis por vários casos de degradação de estruturas de betão devido a reações álcalis-sílica (RAS). As RAS nestas rochas podem ocorrer devido a vários fatores envolvendo a presença de quartzo deformado com extinção ondulante, lamelas de deformação, contactos serrilhados entre cristais, sub-granulação e fraturas. O normativo Português considera ainda que alguns minerais alcalinos, como os feldspatos e as micas, podem contribuir para esta reação por serem potenciais fornecedores de álcalis, iões cruciais para o desenvolvimento das RAS. O presente trabalho tem como objetivo avaliar de que modo a alteração destes agregados pode influenciar a maior libertação de álcalis, e dessa forma a sua maior reatividade. Para tal realizou-se uma ampla campanha experimental, que incluiu nomeadamente a caracterização petrográfica, ensaios de lixiviação para avaliar a libertação de iões alcalinos e ensaios de imersão de betão em solução alcalina (Gel Pat Test) com o objetivo de determinar a suscetibilidade do agregado formar gel sílico-alcalino. É esperado que este trabalho, do qual se apresentam os resultados preliminares, possa dar um contributo para o conhecimento dos principais fatores que determinam a reatividade potencial aos álcalis dos granitos.

O ensaio acelerado de barra de argamassa ASTM C1260 permite, em cerca de duas semanas, avaliar a potencial reatividade dum agregado em relação à reação álcalis-sílica (RAS). Trata-se dum ensaio de grande uso a nível mundial, tendo por isso sido adaptado/modificado em alguns países. É consensualmente um ensaio severo, que pode dar falsos positivos. Embora o ensaio se realize a temperatura constante, a tolerância de ? 2 °C dada na norma pode levar a diferenças de resultados significativas com estufas diferentes no mesmo laboratório ou entre diferentes laboratórios, o que pode conduzir a diferentes classificações do agregado naquele ensaio. Assim, este trabalho tem como objetivos melhorar a precisão do método, quer pela leitura da temperatura de cura com maior precisão e posterior correção da expansão por um modelo cinético desenvolvido anteriormente pelos autores, quer por um arrefecimento do provete antes da leitura da expansão. Os resultados preliminares mostram que o arrefecimento e o subsequente reaquecimento originam um atraso da expansão, a um nível significativamente mais elevado do que o explicável cineticamente, que se sugere ser devido à secagem ocorrida no arrefecimento ao ar. A discussão dos resultados analisa o que pode ser aceitável, face às leituras feitas e propostas de normas semelhantes.

A presente comunicação apresenta um estudo da distribuição estatística dos teores de elementos químicos do aço de varões para betão armado, pertencentes a diferentes classes de resistência, com limites estabelecidos nas especificações LNEC. Com base nos resultados recolhidos ao longo de um largo número de anos de acompanhamento do fabrico destes produtos, estabelecem-se comparações entre as distribuições dos teores dos principais elementos que integram a composição química de aços de classes de resistência e proveniências diferentes, e apresenta-se a sua evolução ao longo do tempo. O teor do carbono e o valor calculado do carbono equivalente indicados pelos fabricantes dos varões são comparados com os determinados pelo laboratório de referência (LNEC), através de diagramas onde se apresentam as distribuições dos valores da relação entre os resultados obtidos por estas entidades, a partir de amostras de um mesmo varão.

O betão é um material de excelência e que tem bastante importância para a construção de diversos tipos de estruturas. No entanto, é um material que está sujeito a reações entre as partículas de agregados e os álcalis presentes no fluido intersticial da pasta de cimento, que em determinadas situações podem formar produtos expansivos (reações álcalis-sílica - RAS) causando a degradação do betão. Os agregados de origem vulcânica, devido à presença de formas de sílica potencialmente reativas como a opala e a tridimite, podem ser reativos no betão. O objetivo deste estudo é determinar quais os melhores métodos para identificar estas fases de sílica, a fim de caracterizar a rocha quanto à sua reatividade, através da análise de várias amostras de diferentes proveniências aplicadas no fabrico de betão. Os métodos utilizados consistem em análise petrográfica, difração de raios X (DRX) e dissolução química com ácido fosfórico.

O Laboratório Nacional de Engenharia Civil procedeu recentemente ao levantamento do estado da caixilharia exterior de um edifício de 6360 m² situado em Lisboa. Este edifício de 6 pisos, construído em 1987, constitui um exemplo típico da aplicação de um sistema de fachada cortina de alumínio e vidro com a tecnologia em uso no final dos anos 80 do século passado (com a conceção montante/travessa). Volvidos quase 30 anos é relevante analisar de que forma esta caixilharia foi sofrendo alterações, decorrentes de adaptações a exigências dos utilizadores ou por necessidade de reparações, e quais são as anomalias de desempenho que atualmente apresentam. Foi desenvolvida e aplicada uma matriz de observação sistemática da caixilharia e classificação das respetivas observações e anomalias. O grande número de caixilhos (731 folhas fixas e móveis) e a existência de fachadas com diferentes exposições permitem uma análise da tipologia e da incidência estatística das anomalias, cujos resultados se apresentam nesta comunicação

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.

Vários

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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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.

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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.

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.

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.

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).

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.

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.

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.