Study on water repellents as a method of protecting the surface of exposed concrete of modern architecture heritage

A pesquisa, de natureza aplicada, é voltada à tecnologia de proteção do concreto aparente por hidrofugação, com enfoque nas atuais limitações e possibilidades desta tecnologia, visando estender a vida útil dos elementos da edificação a serem protegidos, de modo a manter as características das superfícies arquitetônicas do patrimônio moderno como expressão plástica do material. O objetivo é analisar o efeito do hidrofugante em superfícies de concreto aparente, por meio da comparação de produtos com quatro diferentes composições e consistências: (A) silano e siloxano (~2 a 2,5% de ingrediente ativo) em solvente orgânico; (b) emulsão aquosa de silano e siloxano (sem indicação de ingrediente ativo); (C) emulsão aquosa de silano (99% de ingrediente ativo); (D) creme de silano (80% de ingrediente ativo) à base de água. Foram realizados ensaios na superfície de concreto aparente de um pilar do edifício Vilanova Artigas, para medir a absorção de água com tubos de Karsten e diferença de cor com colorímetro tristímulo, antes e após a aplicação dos produtos. Em laboratório foram realizados ensaios para a medição da absorção por capilaridade, verificação da profundidade de penetração dos produtos e medição do ângulo de contato da água com as superfícies dos corpos de prova impregnados. A diferença de cor medida indica que os produtos testados não alteram a percepção visual da superfície do concreto aparente. Os produtos à base de silanos e siloxanos apresentaram o pior desempenho relativamente à absorção de água e profundidades de penetração imperceptíveis, embora tenham proporcionado os maiores ângulos de contato da água com a superfície hidrofugada (médias de 100,17º e 108,93º, em comparação aso valores de 74,43º e 77,70º, dos hidrofugantes C e D, respectivamente) e o efeito gota na superfície do pilar. Os produtos concentrados em silano apresentaram o desempenho mais satisfatório, com boa repelência à água e profundidades de penetração notáveis (as maiores medidas foram de 6mm e 12mm, dos hidrofugantes C e D respectivamente). Este trabalho conclui que os produtos mais eficazes na redução da absorção de água do substrato de concreto armado aparente do edifício estudado são aqueles menos diluídos e mais concentrados em silanos em comparação com os produtos muito diluídos à base da mistura de silanos e siloxanos. Maiores ângulos de contato da água com a superfície hidrofugada, ou a presença do efeito gota não indicam, necessariamente, produtos mais adequados ou de melhor desempenho. A maior profundidade de penetração dos hidrofugantes à base de silano sugere maior durabilidade da proteção da superfície. Não há uma fórmula pronta, cada situação deve ser analisada caso a caso, pois a escolha do produto ideal deve estar condicionada a diversos fatores como peculiaridades e requisitos de cada tipo de substrato, condições ambientais e fatores econômicos para que o sistema de impregnação atinja desempenho satisfatório e durabilidade.The research, which is of applied nature, is focused on the protection technology of exposed concrete by water repellent, focusing on the current limitations and possibilities of this technology, aiming to extend the service life of the building elements to be protected, to maintain the architectural features of modern heritage as a plastic expression of the material. The objective is to analyze the effect of the water repellent agent on exposed concrete surfaces, by comparing products with four different compositions and consistencies: (A) silane and siloxanes (~2 to 2.5% of active ingredient) in organic solvent; (B) aqueous emulsion of silane and siloxanes (without indication of active ingredient); (C) aqueous silane emulsion (99% active ingredient); (D) water-based silane cream (80% active ingredient). Tests were made on the exposed concrete surface of a pillar of the Vilanova Artigas building, to measure the water absorption with Karsten tubes and the color difference with a tristimulus colorimeter before and after the application of the products. In the laboratory, tests were made to measure capillary absorption, verify the depth of penetration of the products and measure the contact angle of the water with the surfaces of the impregnated specimens. The measured color difference indicates that the tested products do not alter the visual perception of the exposed concrete surface. The products based on silanes and siloxanes showed the lowest performance in terms of water absorption and imperceptible penetration depths, although they provided the greatest contact angles of water with the water repellent surface (averages of 100.17º and 108.93º, compared to the values of 74.43º and 77.70º, for waterproofing agents C and D, respectively) and the beading effect on the surface of the pillar. The products concentrated in silane showed the most satisfactory performance, with good water repellency and notable penetration depths (the largest measurements were 6mm and 12mm, for water repellents C and D, respectively). This work concludes that the most effective products in reducing the water absorption of the exposed reinforced concrete substrate of the studied building are those less diluted and more concentrated in silanes in comparison with the very diluted products based on the mixture of silanes and siloxanes. Greater contact angles of water with the water repellent surface, or the presence of the beading effect does not necessarily indicate more suitable or better performing products. The greater depth of penetration of silane-based water repellents suggests greater durability of surface protection. There is no ready-made formula, each situation must be analyzed on a case-by-case basis, as the choice of the ideal product must be conditioned to several factors such as the peculiarities and requirements of each type of substrate, environmental conditions, and economic factors for the impregnation system to achieve satisfactory performance and durability