THE INFLUENCE OF TRADITIONAL SUBSTRATES ON THE BEHAVIOUR OF LIME MORTARS

Dissertação de Mestrado em Reabilitação de Edifícios apresentada à Faculdade de Ciências e TecnologiaIn recent decades, there has been a tendency to opt for rehabilitating old buildings instead of their complete demolition. It is noticed that the old and the new can harmoniously integrate. This change confirms the growing need for sustainable solutions, especially in the construction area.To meet these interventions in the old building, it is often unavoidable to partially or entirely replace wall coating when they are in a degradation condition. Replacement mortars, frequently applied, showed reduced compatibility with old substrates, being, in these cases, not very durable, generating new degradation processes for the masonry. In the most recent rehabilitation interventions, preference has been given to the use of lime mortars, because they present greater compatibility with substrates, aesthetically harmonizing with traditional masonry, being materials of high plasticity, which favors their conservation.It is a consensual, among researchers, that the main characteristics required for the mortars used as wall coating, in order to reduce their degradation and increase their performance and durability, are: good workability, compatibility and adhesion to the substrate, low capillary absorption, good water vapour permeability, good deformability, decreasing mechanical strength from the substrate to the finishing layer, dimensional stability, and also aesthetic harmonization - Veiga (1998); Rodrigues (2004) and Guerreiro et al (2007).The studies by Scartezini (2002), Veiga (2003), Carasek et al (2005), Rato (2006), Kazmierczak et al (2007), Costa and Jhon (2008), Muller (2010), focused on the studying the factors that contribute to the required functional requirements of mortar, and, for mortar-masonry systems, mechanical adhesion is considered the main adhesion mechanism and a predominant factor in the quality of coating. Other factors that also contribute to the characteristics and behavior of mortars are the type of binder, the type of substrate, the grain size variations of the aggregate, aggregate ratio, the microstructure and the curing and application conditions.The objectives of this study will be to compare the behaviour of traditional air lime and hydraulic lime lining mortars, in laboratory molds, with them applied to real reduced substrates, such as solid ceramic bricks, and stone blocks and to understand how the mechanical and physical characteristics from the substrates, interfere with the behaviour of these mortars. Secondarily, changes in these performance over time will be studied using the accelerated aging curing process.Recent researches show that after rendering mortars are applied to real substrates, their properties change, compared to the properties obtained in laboratory molds. Within the scope of the IF-MORTAR research project, the behavior of mortars hardened in laboratory moulds has been studied, compared with their behavior of the same mortars applied to real substrates, in order to understand how the characteristics of the substrates influence the mechanical properties, porous properties, pore distribution, capillary water absorption and water vapor permeability of these mortars. Following this line of research, the main objective of the work presented, compare the behaviour of traditional air lime and hydraulic lime mortars, in laboratory molds, with them applied to real reduced substrates - in this case solid ceramic bricks and and stone blocks and to understand how the mechanical and physical characteristics from the substrates, interfere with the behaviour of these mortars. Secondarily, changes in these performance over time will be studied using the accelerated aging curing process.At the end of the characterizations, it is expected to be able to answer, for the work, which substrate parameters of the substrate will influence the behavior of the mortars, after being applied in real situations. And, if the mortars will behave in a similar way, for the same type of support, over the years. Also, if the aggregate choice will interfere in the behavior of the mortars. Therefore, giving information that can improve the performance of mortars used in the maintenance and rehabilitation of traditional buildings.Nas últimas décadas tem-se observado uma tendência crescente na opção pela reabilitação dos edifícios antigos em vez da sua demolição integral. Existe uma perceção crescente que o antigo e o novo se podem integrar harmonicamente. Esta mudança vem corroborar com a crescente necessidade de encontrar soluções sustentáveis, especialmente para a área da construção. Para se proceder as intervenções no edificado antigo, é muitas vezes inevitável ter de se proceder à substituição parcial ou integral dos rebocos quando estes se encontram num estado de degradação avançado e, frequentemente, as argamassas de substituição aplicadas revelaram reduzida compatibilidade com os suportes antigos, constituindo-se nestes casos como soluções pouco duráveis e potencialmente geradoras de novos processos de degradação das alvenarias. Nas mais recentes intervenções de reabilitação, vem-se dando preferência à utilização de argamassas de cal por possuirem maior compatibilidade com os suportes, harmonizando-se esteticamente com as alvenarias tradicionais, sendo materiais de alta plasticidade, o que favorece sua conservação.É consenso entre os estudiosos que as principais características requeridas para as argamassas que serão incorporadas nos revestimentos de paredes tradicionais, de forma a reduzir a sua degradação, aumentar o seu desempenho e durabilidade, é terem uma boa trabalhabilidade, compatibilidade e boa aderência ao suporte, função impermeabilizante das zonas não fendilhadas, baixa absorção capilar, boa permeabilidade ao vapor de água, boa deformabilidade, ter resistências mecânicas decrescentes desde o suporte até a camada de acabamento, estabilidade dimensional, além de harmonização estética – Veiga (1998); Rodrigues (2004) e Guerreiro et al (2007). Os estudos de Scartezini (2002), Veiga (2003), Carasek et al (2005), Rato (2006), Kazmierczak et al (2007), Costa e Jhon (2008), Muller (2010), entre outros investigadores, se debruçaram sobre o estudo dos fatores que contribuem para as exigências funcionais requeridas, sendo que, para os sistemas argamassas-alvenaria, a aderência mecânica é considerada o principal mecanismo de adesão e fator preponderante na qualidade dos rebocos. Outros fatores que também contribuem para as características e comportamento das argamassas são o tipo de ligante, o tipo de suporte, as variações granulométricas do agregado, o traço das argamassas, a microestrutura e as condições de aplicação e cura.Investigações recentes têm comprovado que após aplicação sobre suportes reais as argamassas de revestimento (rebocos), ficam com as suas propriedades alteradas, comparativamente com as propriedades obtidas em moldes laboratoriais. No âmbito do projeto de investigação IF-MORTAR, tem sido estudado o comportamento das argamassas endurecidas em provetes laboratoriais, e confrontados os resultados com o comportamento das mesmas aplicadas em suportes reais reduzidos, com o intuito de compreender como as características dos suportes influenciam as propriedades mecânicas, as propriedades porosas, a distribuição de poros, a absorção de água por capilaridade e a permeabilidade ao vapor de água destas argamassas. Seguindo esta linha de estudos, o objetivo principal desta investigação é comparar o comportamento de argamassas de revestimento tradicionais de cal aérea e argamassas de cal hidráulica moldadas em moldes laboratoriais, com o seu comportamento quando aplicadas em suportes de tijolos cerâmicos maciços e blocos de pedras calcárias, e compreender como as características mecânicas e físicas destes suportes interferem no comportamento destas argamassas. Secundariamente, serão estudadas as alterações deste comportamento ao longo do tempo submetendo as argamasss ao processo de cura com envelhecimento acelerado.Expecta-se ao final das caracterizações poder responder, para as situações ensaiadas, quais os parâmetros dos suportes influenciarão o comportamento das argamassas após aplicadas sobre os mesmos e ainda se, ao longo dos anos, as argamassas se comportarão de forma semelhante, para um mesmo tipo de suporte e de que forma a escolha dos agregados interferirão no comportamento das argamassas, colaborando assim, para fornecer informação que poderá contribuir para a melhoria do desempenho das argamassas utilizadas na manutenção e reabilitação das edificações tradicionais