Publications

Cases of alkali-silica reaction were reported for the first time in Portugal in the 1990s, mainly associated with slowly reactive aggregates of granitic composition used in large dams. A research project was developed aiming at the determination of the most effective laboratory test for the identification of the alkali reactivity of this type of aggregates. The laboratory tests followed the recommendations and standards developed under the scope of RILEM Committee on Alkali-Silica Reaction, namely the petrographic method and the concrete prism tests at 38°C (RILEM AAR-3) and 60°C (RILEM AAR-4.1). Also accelerated mortar bar tests were performed according with ASTM C1260 standard. The results obtained in the last 4 years for about 40 granitic samples show that although the petrographic method can be very useful for the identification and quantification of potentially reactive forms of silica, it is mandatory to evaluate the variability of granularity of the rocks at the quarries’ scale and the possible presence of faults or dykes with which the occurrence of microcrystalline quartz might be associated. It could be confirmed that the ASTM C1260 (80°C, immersion in 1M NaOH solution) accelerated mortar bar test, with its generally accepted limits, is ineffective for granitic aggregates. A suggestion is given for the revision of the threshold and/or the duration of the test. The concrete prism test AAR-4.1 (60°C, relative humidity>95%) proved to be more effective to identify a larger number of slowly reactive granitic aggregates than the AAR-3 (38°C, relative humidity>95%). The results are discussed in relation to two different criteria proposed by other authors.

O Forte de N.ª Sr.ª da Graça, situa-se a norte da cidade de Elvas, Portugal e é uma obra-prima da arquitetura militar europeia do Séc. XVIII, sendo considerada uma obra única, e um dos símbolos máximos das fortalezas abaluartadas em zonas fronteiriças. No âmbito da sua nomeação pela UNESCO, em 2012, como Património Mundial, foi implementado um plano de conservação e restauro, que envolve uma caracterização detalhada dos materiais empregues na sua construção. Na presente comunicação refere-se a metodologia aplicada para a caracterização desses materiais, com diferentes períodos, e apresentam-se os principais resultados obtidos na análise mineralógica e microestrutural e interpretam-se os resultados.

The Roman town of Ammaia (in Marvão Region) is considered one of the most important recent findings of the Roman presence in Portuguese territory. It was settled in Republican times and abandoned in the seventh century. In this research, 17 masonry mortars and renders from the West Tower (South Gate), the residential area near the West Tower, the macellum, the peristylium, the public bath building, the podium of the temple and the portico of the forum were analysed. The methodology of chemical, mineralogical and microstructural characterization has involved several complementary techniques, including stereomicroscopy, X-ray diffraction, thermal analysis and scanning electron microscopy coupled with energydispersive X-ray spectroscopy. The results indicate that the mortars from the beginning of the town’s edification were mainly composed of soil (clays). Later, during the main Roman building period, mortars were composed using a calcitic binder and the mortar composition varied according to their use and function. The samples from a period subsequent to the Roman occupation are based on a dolomitic binder. From the present study, relevant information has been acquired about the technological evolution of Roman construction in Ammaia, the historical context of the archaeological structures and guidelines for the conservation and restoration of mortars.

Organic-inorganic hybrid (OIH) matrices were synthesized by sol-gel method and deposited on hot-dip galvanized steel (HDGS) using a dip-coating process. These OIHs, generally called amino-alcohol-silicates, were synthesized using a functionalized siloxane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, and five oligopolymers (Jeffamine) with different molecular weights: 230, 400, 600, 900 and 2000. Besides the five different pure OIH matrix coatings, a similar set of HDGS samples were coated with the OIH matrices doped with Cr(III), which was tested as a corrosion inhibitor. The OIH coatings were assessed using electrochemical studies, namely electrochemical impedance spectroscopy, macrocell current density, open circuit potential monitoring and polarization resistance. The studies were carried out in mortar. Analysis of the results obtained by optical and scanning electronic microscopy methods were consistent with the data obtained by electrochemical techniques. The HDGS samples coated with OIH matrices showed better performance when compared with HDGS uncoated samples.

A estabilidade duma estrutura ancorada em terreno é condicionada pela integridade das ancoragens cujo desempenho é função dos detalhes de projeto, materiais empregues, características do meio envolvente, técnicas construtivas e controlo de qualidade, em particular, dos sistemas de proteção contra a corrosão. Diversos erros tais como falhas na fase de projeto, incorreta execução ou a utilização de materiais inadequados podem conduzir a uma deficiente proteção anticorrosiva, que frequentemente está na origem da rotura destas ancoragens. No presente caso de estudo, a rotura de armaduras de aço em ancoragens ocorre por um processo de corrosão sob tensão, devido a fragilidades do seu sistema de proteção anticorrosivo nas proximidades de zonas de acoplamento das armaduras sob a interface entre os distintos componentes do sistema de proteção.

Corrosion of steel in concrete is one of the major causes of structure degradation, requiring expensive maintenance. The using of hot dip galvanized steel (HDGS) has been recognized as one effective measure to increase the service life of reinforced concrete structures in marine environmental. However, HDGS corrodes in contact with high alkaline environment of fresh concrete. Although this initial corrosion process allows the formation of a protecting layer barrier, the corrosion that occurs initially is harmful and chromate conversion layers are usually used to prevent it. Due to toxicity of Cr(VI), these kinds of pre-treatments have been forbidden and hybrid coatings have been proposed as alternatives. To evaluate the performance of these coatings, beyond the laboratory characterization, in situ tests in real conditions should be performed. An electrochemical system to measure the macrocell current density (igal) was designed to evaluate the degradation of HDGS coated samples with different organic-inorganic hybrid films, embedded in mortar during 70 days, using an automatic data acquisition system. This system revealed to be feasible and highly sensitive to coatings degradation. Also,allow distinguishing different hybrid coatings with different thicknesses.

Historical buildings are important fingerprints of the history and culture of a region and its communities. Climatic and environmental conditions are often very severe for construction materials, namely in presence of high humidity or in direct contact with water and salts. However, some historical buildings have in our days a very good condition, probably due to careful construction and/or accurate materials selection and to a specific technology. The knowledge of old mortars composition has a fundamental role on the preservation of cultural heritage, allowing information about the used materials, their performance in their specific environment, conducting to adequate and compatible materials to conservation purposes. This article presents two case studies of historical buildings with important defense functions in Lisbon coast, in which ancient lime mortars where used under severe seaside environmental actions. Mortar samples from these two case studies are characterized and the relationship of their composition with the good performance and high durability observed is discussed.

The effect of alloy surface pre-treatments on the corrosion behaviour of sol gel hybrid coated EN AW 6063 alloy was studied. Five pre-treatments were used: solvent degreasing; alkaline degreasing followed by acid etching; alkaline degreasing followed by alkaline plus acid etching, alkaline degreasing followed by acid etching and oxide growth in boiling water and alkaline degreasing followed by acid etching and anodization. Surface morphology depends on the pre-treatment: SEM/EDS analysis revealed that alkaline plus acid cleaned samples exhibited a very smooth deoxidized surface, while all the others showed a rougher surface covered with an oxide layer. This oxide layer is denser and more homogeneous in the samples subjected to the oxide growth steps. A hybrid sol-gel coating, synthesized from glycidoxypropyltrimethoxysilane (GPTMS) and zirconium n-propoxide (TPOZ) precursors, was applied to the different pre-treated metallic substrate by dip-coating. The corrosion behaviour of the coated samples was evaluated by Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) and by an accelerated corrosion test. Complementarily to the corrosion study, the adhesion of the hybrid sol-gel coating was evaluated by cross-cut and bend tests. The corrosion tests revealed that the pre-treatments including the oxide growth steps lead to the best protection performance, followed by the alkaline degreasing and alkaline plus acid etching one. However, the latter exhibits the worst adhesive behaviour, attributed to the smoother and deoxidized surface of the substrate.

Alkali–aggregate reactions have been known for decades although the acceptance of their occurrence has been delayed in some countries until the 1990s. Potential reactivity has been identified in most of the rock types used as aggregates around the world. The most common reactive rocks are sedimentary (e.g. opaline sandstone) and metamorphic (e.g. gneiss). However, igneous rocks such as granites have also proved to be reactive in some areas and innocuous in many other regions. It has been concluded that the designation is not enough to label a rock as reactive and that microstructure is very often the determinant factor of reactivity. In the present study a summary ismade on the state-of-the-art on alkali– aggregate reactions. Emphasis is given on the identification of potentially reactive aggregates based on petrographic methods. Examples from a large number of samples analysed in the scope of a research project are presented.

This experimental research evaluates the individual and combined influence of red mud particles (RM) and water/binder weight ratio (W/B) on the fresh–hardened properties and durability of cured mortars up to 360 days. Samples containing up to 40 wt% RM and 0.47–0.58 W/B were prepared keeping the workability constant. Samples with similar workability showed distinct rheological behavior along time. The yield stress was the best rheological parameter to represent such variations. The maximum values of exothermic peak reduced when the Portland cement was replaced by RM. Deeper negative changes in the apparent porosity, water absorption, compressive strength and carbonation extent were also observed changing the W/B ratio from 0.47 to 0.58 in the 20RM-containing mortars. In fact, the compressive strength of mortar 20RM + 0.47W/B reduced 13% in comparison to RM-free mortar at 360 days, while 20RM + 0.58W/B reduced 46%. Although the extra voids created in the matrix by using 0.58W/B implied in a positive effect to the alkali–silica reaction, adjusting a dosage of water similar to the one of RM-free mortar makes RM an attractive alternative without compromise the materials’ properties studied in this work.

Atribuído pela primeira vez em 1902, o Prémio Valmor é um dos mais prestigiados prémios de arquitetura em Portugal, sendo a sua atribuição da responsabilidade da Câmara Municipal de Lisboa. Da necessidade de garantir a proteção e conservação das construções que remontam ao início do séc. XX, propõe-se, numa primeira fase, a caracterização dos revestimentos constituintes de edifícios galardoados com este prémio. De facto estes revestimentos tiveram grandes modiicações em termos de soluções adotadas e de composição, no último século, nomeadamente com a introdução de novos materiais, como por exemplo o cimento Portland. Aplicando uma metodologia de caracterização envolvendo análise de registos, observação in situ, ensaios químicos, mineralógicos, microestruturais, físicos e mecânicos, os resultados obtidos permitirão colmatar uma lacuna no conhecimento dos materiais e das técnicas construtivas relacionadas com o advento da utilização do cimento Portland. Este conhecimento, importante por si só como registo histórico, é também imprescindível numa perspetiva de diagnóstico das causas e identiicação dos principais agentes de degradação. O estudo dessas características permite, não só através da caracterização detalhada mas também do intervalo cronológico construtivo (ao longo do séc. XX), compreender a evolução dos processos de degradação constrangidos num determinado período e contexto construtivo, assim como prever soluções de reabilitação (e.g. compatibilização de materiais construtivos, prevenção de degradação). Nesta comunicação apresentam-se alguns exemplos de edifícios galardoados com o Prémio Valmor, referentes a um intervalo temporal de cerca de 100 anos, referindo-se as suas principais características construtivas, as soluções de revestimentos adotadas, e os aspetos que serão objeto de estudo aprofundado, em particular a caracterização composicional dos ligantes e agregados dos revestimentos e a identiicação de patologias e processos de degradação presentes.

The Fort of Nossa Senhora da Graça is located in a mountain at north of the town of Elvas. It was built in the late 18th century at the order of King Joseph I of Portugal and the Marquis of Pombal. It was built by Count Lippe, and listed as a National Heritage Site in 1910 and a World Heritage Site by UNESCO in 2012 together with other fortifications present in Elvas. As part of its nomination by UNESCO, a conservation and restoration plan has been implemented involving a detailed characterization of materials used in its construction. To support the restoration project, a comprehensive analytical study was implemented. In this paper the main results of the characterization of a group of the existent mortars are presented. The mortars are, in general, in very good condition, being composed of aerial dolomitic lime with siliceous aggregates (from igneous and metamorphic rocks). The mortars 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 estatuária usada para embelezar espaços públicos e edifícios representa frequentemente aspetos da história e da cultura nacionais ou locais, preservando a memória de factos e figuras históricas, ou até de figuras populares, com as quais as comunidades se identificam, servindo de ponte entre o passado e o presente. Sendo assim importante conservar este património de forma ativa. Uma parte significativa deste património é construída em ligas de cobre, usadas desde a antiguidade, por serem consideradas metais nobres. Contudo, tem-se verificado ao longo das últimas décadas que estas ligas podem sofrer danos significativos por corrosão atmosférica. Nesta comunicação abordam-se os principais efeitos deste tipo de corrosão em estatuária de ligas de cobre, identificando quais os que indiciam necessidade de intervenção, e referem-se diversas metodologias de conservação que têm sido aplicadas neste tipo de objetos. São ainda apresentados alguns casos de estudo de portugueses em que houve a intervenção do LNEC.

O Cais das Colunas é o único cais monumental construído, em Lisboa, no âmbito do projeto de reconstrução da cidade depois do terramoto de 1755. O cais foi parcialmente desmontado em 1997 e reconstruído em 2008. Durante os trabalhos de reposição foram recolhidas amostras de argamassas originais, datáveis das décadas de 1770 a 1790, do núcleo do embarcadouro, tendo em vista o seu estudo e caracterização. A metodologia analítica envolveu a realização de ensaios químicos, mineralógicos e físicos, nomeadamente de espetrometria de fluorescência de raios X (FRX), difração de raios X (DRX) e absorção capilar por contacto (ACC). Os resultados obtidos foram comparados com os de argamassas de período cronológico e localização congéneres, confirmando-se a sua consonância, nomeadamente do uso, para a formulação das argamassas, de areias locais e da cal aérea como ligante.

O estudo das argamassas da Cidade Romana de Ammaia levantou questões sobre a proveniência da cal calcítica utilizada como ligante, conduzindo à realização de amostragem das rochas provenientes da unidade de calcários dolomíticos aflorante na região da Escusa, Olhos de Água e Porto da Espada. Durante esta tarefa, observaram-se vários fornos de cal desativados, tendo-se recolhido amostras de argamassas das alvenarias e de cal em alguns daqueles fornos. Da caracterização química, mineralógica e microestrutural daqueles materiais resultou a identificação da dolomite como mineral predominante na composição das amostras das rochas carbonatadas. Tanto nas argamassas de assentamento como na cal dos fornos, a presença de cálcio e magnésio foi identificada por MEV-EDX e corroborada pela DRX e análise térmica. O presente estudo permitiu ir ao encontro de exemplares de património industrial o qual urge ser preservado, estudado e divulgado, como também contribuiu para clarificar a proveniência não local das matérias-primas utilizadas pelos Romanos nas argamassas da cidade de Ammaia.

The alkali-silica reaction (ASR) consists of the reactive process in which aggregates containing reactive silica constituents react with alkalis and hydroxyl ions present in cement pore solution. It is suspected that some superplasticizers admixtures can contribute to the increase in concrete alkalinity. Literature presents some contradictory results about its influence on ASR. In this work the influence of superplasticizers admixtures in mortars prepared with pozzolanic admixtures was evaluated by accelerated mortar-bar tests and atomic absorption spectrophotometry. In the pozzolanic mixes the cement was replaced by 15% (weight %) of metakaolin or silica fume. Three superplasticizers admixtures (melamine, lignosulfonate and naphthalene) were utilized in three levels. The results show the mortars with the melamine based superplasticizers presented the lower content of soluble alkali and expansion. It is concluded that this admixture could be the most

The requirements of reliable and durable solutions to repair ancient building struc-tures without causing new damages lead to choosing materials compatible with the old ones, such as aerial lime, pozzolan-lime or natural hydraulic lime binders. The use of local materials can reduce the environmental impacts of the construc-tion sector and control costs. The performance of mortars depends primarily on the characteristics of their components. The volume content of aggregates in mor-tars is around 75-85% and so the mortar’s performance is strongly affected by the aggregates’ properties, grading and packing. This paper intends to study the mechanical performance of lime-based mortars, using aggregates of different lithological natures, which can be found in various regions, as well as different grain size distributions. For this purpose, mortar mixes of aerial or natural hydrau-lic lime with three sands of different mineralogical composition (siliceous, calcar-eous and basaltic), composed of two grain size ranges (standard and optimized), are studied. An evaluation of the mechanical behaviour over time is made and the effect of grading and aggregate type on the mechanical behaviour of mortars is evidenced and discussed.

A durabilidade de estruturas de betão armado depende da eficiência das diferentes formas de prevenção e mitigação dos principais processos de degradação. A corrosão constitui um dos principais mecanismos de deterioração deste tipo de estruturas, sendo pertinente inovar em metodologias para a sua avaliação, modelação e previsão. Apesar da relevância e do desenvolvimento do estudo da corrosão do aço no betão registado nas últimas décadas, com a decorrente melhoria de conhecimento neste domínio, verifica-se ainda uma grande diversidade de metodologias na literatura, no que se refere à obtenção de parâmetros essenciais à previsão do tempo de vida das estruturas de betão armado. Perante as presentes diretivas de melhoria de sustentabilidade na construção e na gestão deste tipo de estruturas, discute-se atualmente a existência de fatores que possam ser considerados críticos no desempenho de elementos de betão armado face à corrosão e que até à data não tenham sido devidamente ponderados, nomeadamente os referentes às características da interface aço/betão. Nesta comunicação analisa-se a influência, na resistência à corrosão do aço em meio alcalino, das propriedades químicas e características microestruturais de diferentes ligas de aço por técnicas eletroquímicas não destrutivas. As diferenças registadas na resistência à corrosão das amostras de aço revelam ser determinadas pelas características das ligas, que são produzidas não só para conformidade com os presentes requisitos mas também para obtenção de propriedades mecânicas melhoradas.

A degradação de estruturas de betão por reações álcalis-agregado (RAA) tem-se manifestado de forma crescente em todo o mundo, particularmente em pontes e barragens. Os estudos efetuados sobre as causas dessa degradação têm evidenciado que alguns agregados empregues no fabrico do betão têm um desempenho em obra diferente daquele que foi obtido em laboratório. A avaliação laboratorial é geralmente efetuada com recurso à análise petrográfica, e/ou por ensaios de expansão em argamassa ou betão, efetuados em condições aceleradoras da RAA, verificando-se que existem dificuldades no estabelecimento de limites críticos para a definição da reatividade aos álcalis de alguns tipos de agregados. Em Portugal a situação mais problemática tem envolvido agregados de origem granítica, os quais foram classificados como não reativos, ainda que nos ensaios de expansão tenham evidenciado uma expansão lenta e retardada. Esta reatividade lenta poderá estar relacionada com o aumento da alcalinidade da solução dos poros do betão, devido à libertação de álcalis (sódio e potássio) de alguns minerais alcalinos presentes nesse tipo de agregados, tais como feldspatos e micas. Neste sentido, o foco deste trabalho é apresentar os resultados duma vasta campanha laboratorial que visa determinar a capacidade que os agregados graníticos terão para libertar álcalis, e quais as condições mais propícias para essa libertação. Os parâmetros estudados incluíram a avaliação do efeito da granulometria do agregado e o tipo e concentração de solução alcalina extrativa. Os resultados obtidos demonstram que os agregados graníticos podem libertar quantidades significativas de álcalis ao longo do tempo, devendo este parâmetro ser tido em conta em futuras recomendações para a prevenção da RAA no betão.

Abstract An increasing number of concrete structures have developed damage due to internal expansive reactions, particularly by alkalisilica reaction (ASR) and internal sulphate reaction (ISR). In Portugal, several dams are affected, motivating numerous studies in order to improve the ability to prevent, diagnose and mitigate this phenomenon and their structural effects. More recently, some concrete bridges have been also affected by the same disease, requiring important works for their rehabilitation and, in some cases, making necessary its replacement. This paper presents a case study of a Bridge located in the Northern part of Portugal, where the main pylons will be submerged due to the construction of a dam downstream. Taking into account this situation, the Portuguese Road Authority decided to carry a testing campaign to quantify the current condition of the concrete and to evaluate the potential of future expansion due to ASR and ISR. Since the studies performed by LNEC indicate a strong possibility of ASR and ISR occurrence, it was been proposed the application of a concrete waterproofing system in the bridge pylons, before the reservoir filling. The bridge was instrumented in order to evaluate the performance of the waterproofing system and to detect early the structural effects resulting from the possible occurrence of expansive reactions in concrete. For this purpose, temperature and humidity probes, electrical resistance based sensors and thermometers were installed inside the concrete of one bridge pier. Three sections were instrumented in three levels, corresponding to different exposure conditions: the lower level, which will be permanently submerged? an intermediate level, which will be only part of the year submerged? and, finally, the top level that will be always dry. At these sections horizontal crack meters were also installed in order to detected and measure possible cracking. After a brief description of the Bridge, the procedure adopted to mitigate the development of the internal expansive reactions in concrete is presented. However, the focus of this paper is the presentation of the monitoring system, as well as some of the main measurements carried out.

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.

N/A

N/A

N/A

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.

N/A

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.