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.

The use of hot dip galvanized steel (HDGS) has been recognized as one effective measure to increase the service life of reinforced concrete structures exposed to carbonation or to chlorides ions. Immediately after concreting, with the hydration of the fresh concrete, passivating surface layers made of calcium hydroxyzincate are formed, consuming between 5 and 10 µm of zinc. Simultaneous hydrogen evolution may also develop, leading to the loss of adherence between steel and concrete. This work describes the studies developed for applying a sol-gel method to produce organic-inorganic hybrid (OIH) coatings over HDGS and evaluates their efficiency as a pretreatment to reduce the formation of excessive amounts of zinc oxides as well as H2 evolution. OIH matrices were synthesized by using a functionalized metal alkoxide as precursor (3-isocyanatopropyltriethoxysilane) that was made to react with five oligopolymers (Jeffamines) with different molecular weight in a 2:1 molar ratio. The inclusion of Cr(III) as corrosion inhibitor within the OIH coating was also tested. All coatings were produced over HDGS samples by dip-coating method. OIH coatings performance was evaluated by electrochemical and surface analysis techniques (SEM/EDS and GD-OES). For electrochemical studies, galvanic current and polarization resistance measurements were performed over a 70 days period in electrochemical cells specially designed to be embedded in cement based materials. It was concluded that, when compared non-coated HDGS samples, all the OIH sol-gel coatings produced reduce the corrosion activity during the initial stages of contact of the HDGS with the high alkaline environment of the cement based materials studied. Furthermore, all the hybrid sol-gel coatings allowed the formation of calcium hydroxyzincate corrosion protective layers on the surface of the steel.

In Portugal, volcanic rocks are commonly used as aggregates for concrete in Madeira and Azores islands and in a lower extent in the mainland. Nonetheless, the information about the potential alkali-silica reactivity of Portuguese volcanic rocks is rather scarce. In order to fulfill this lack of information and in the scope of the Portuguese research project IMPROVE (Improvement of performance of aggregates in the inhibition of alkali-aggregate reactions in concrete) six volcanic lithologies used as aggregates were investigated. For this purpose, petrographic characterization (polarizing microscopy and Scanning Electron Microscopy with Energy Dispersive Detector (SEM-EDS) and bulk chemical analysis were carried out. In the present work, the results of this preliminary investigation are presented aiming the identification of potential reactive features according to RILEM AAR-1 and the Portuguese Specification LNEC E 461. A comparison with other case studies of alkali-reactivity of volcanic rocks in the world is made with special reference to Japan, Iceland, Turkey and New Zealand, where the reactivity has specially been attributed to the chemical/mineral composition and the presence of SiO2 rich glass in the volcanic rocks.

Ancient mortars have proved to be durable and reliable materials even when submitted to severe conditions of salts and high humidity. This study intends to contribute to the rediscovery of the role of aggregate on the durability of lime mortars, namely in terms of its mineralogy and its’ behaviour in different curing conditions with salt water contact. Aerial lime mortars, with a binder: aggregate mass ratio of 1:3, prepared with different types of sands (basaltic, granitic and siliceous) were subjected to saline conditions, with the intent to simulate a maritime environment and sea water spraying. The mortars were analysed by physical, mechanical, mineralogical and microstructural characterisation. The main phases detected in the mortars are related to the minerals of the sands (quartz, feldspar and mica) and the aerial lime (portlandite, calcite and monocarboaluminate and chloroaluminate). The aluminate compounds can be associated to the occurrence of pozzolanic reactions between alumina rich minerals of the sands and the lime. The bulk density is higher in the samples cured in laboratory, with the highest values obtained in mortars with basaltic aggregate. All mortar samples present an increase of bulk density related, according to XRD and TGA-DTA analysis, to the mortars carbonation progress. The results of this work evidence better performance of basaltic sand.

Tradicionalmente utilizada na análise elementar de metais e suas ligas, a espetrometria de emissão ótica de descarga luminescente (GD-OES) tem vindo a despertar um interesse crescente na determinação da composição química elementar de materiais não condutores e, em especial, na análise elementar em profundidade de revestimentos finos, permitindo fornecer perfis qualitativos e quantitativos contínuos desde a superfície do revestimento até ao substrato (material base). Não existindo materiais de referência, para a validação do método desenvolveu-se uma metodologia para a análise elementar em profundidade em revestimentos de aços galvanizados, de acordo com as exigências da norma ISO 16962:2005. Selecionaram-se como elementos de análise o Fe, Zn e Al e determinou-se a repetibilidade mínima, os limites de detecção e de quantificação, precisão intermédia, exactidão e a incerteza associada ao método.

Esta comunicação aborda aspetos da aplicação da análise termogravimétrica ao estudo de materiais ilustrando com exemplos.

Volcanic rocks have been found to be potentially alkali-reactive in a number of countries, including Japan, Iceland and Turkey. To characterize the potential reactivity of the volcanic rocks used as aggregates for concrete in the Azores islands, an experimental program is being carried out which includes petrographic examination, chemical analysis and lab accelerated tests. The geochemical composition of the rocks of the Azores islands varies considerably. The rocks used as aggregates are mainly silica-undersaturated basalts and trachytes. The petrographic examination and the chemical analyses of the rocks confirmed that one of the five analysed samples contains free silica and another sample presents volcanic glass. The occurrence of microcrystalline quartz as a secondary product filling the interstices of the trachyte was confirmed by SEM/EDS. This paper presents the preliminary results obtained on the characterization of the first five samples of volcanic rocks from Azores regarding the potential reactivity to alkalis using different methods.

No arquipélago dos Açores, as rochas vulcânicas, essencialmente as de natureza basáltica, têm sido amplamente utilizadas como agregados no fabrico do betão. É conhecida a ocorrência de estruturas degradadas por reações álcalis-sílica (RAS) em vários países em que foram utilizados agregados vulcânicos, nomeadamente Japão, Islândia e Turquia. Nos Açores só é conhecido um caso de uma estrutura degradada por RAS na ilha de Santa Maria. De modo a conhecer a realidade açoriana nesta temática foi lançado um programa de investigação que visa, além da caracterização da reatividade aos álcalis dos agregados para betão, a análise de estruturas em que se suspeite da existência da RAS. Neste trabalho apresentam-se os primeiros resultados da caracterização da reatividade aos álcalis de agregados vulcânicos provenientes de 4 ilhas do arquipélago dos Açores. A avaliação da reatividade dos agregados foi realizada através de análise petrográfica e de ensaios de expansibilidade em laboratório, complementados por análise química de rocha e ensaios químicos para avaliação do teor de sílica. A reatividade aos álcalis neste tipo de rochas está, em geral, associada à presença de vidro vulcânico e microcristalino, constituintes que foram identificados em alguns dos agregados estudados. Os resultados refletem a necessidade da tomada de medidas mitigadoras para evitar a ocorrência de RAS em novas construções e o seu diagnóstico atempado em obras de arte e outras estruturas vitais para a economia dos Açores.

Esta comunicação apresenta a metodologia usada pelo LNEC para a caraterização de argamassas de revestimentos antigos, ilustrando com um estudo de caso.

A Casa Sub-Ripas (séc. XVI), apresenta os revestimentos exteriores de alguns dos seus panos de fachada cobertos por um fingido de pedra, constituído por argamassas de cal. Este edifício é composto por dois corpos: a Casa de Cima e a Casa de Baixo. Nos anos 80, a Casa de Baixo foi intervencionada pela Direção Geral de Edifícios e Monumentos Nacionais (DGEMN). O presente estudo de caso tem por objetivo apresentar as técnicas decorativas dos revestimentos de cal, a caracterização e estado de conservação das argamassas identificadas na Casa de Cima, como também, apresentar algumas considerações sobre as alterações arquitetónicas e o estado de conservação das fachadas da Casa de Baixo, na sequência das alterações executadas nos anos 80.

O acabamento, usualmente, executado nas paredes dos edifícios antigos consiste em aplicar revestimentos de argamassa de cal destinados a protegê-las contra as intempéries, assumindo, em simultâneo, uma função decorativa. O presente estudo de caso tem por objectivo caracterizar os diferentes tipos de argamassas de reboco de cal que se encontram no Centro Histórico de Coimbra (CHC), no sentido de identificar técnicas de execução, e conhecer as características químicas e mineralógicas destas argamassas, como também, o seu estado de conservação. Este conhecimento, além da sua importância como registo histórico, fundamentará o plano de conservação dos revestimentos.

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.

Neste relatório, após uma introdução em que se resumem as características do titânio e das suas ligas mais relevantes para a aplicação como material de construção e se apresentam aplicações destes materiais na construção civil, apresentam-se resultados de um trabalho experimental preliminar desenvolvido com o objectivo de estudar a corrosão galvânica de aço inoxidável quando associado a titânio, em meio alcalino, a várias temperaturas.

N/A

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.