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ARGAMASSAS SECULARES

DE EDIFÍCIOS COSTEIROS

Caso do Forte de N. Srª da Luz

Cascais - Portugal

Maria do Rosário Veiga - [email protected]

António Santos Silva - [email protected]

Martha Tavares - [email protected]

Ana Rita Santos - [email protected]

Nádia Lampreia - [email protected]

Ciclo de Palestras – Casa de

Rui Barbosa – Out 2013

CASO DE ESTUDO

Forte de N. Sra. da Luz, costa atlântica, Cascais

Esta estrutura militar Portuguesa, provavelmente originária do séc. XV, tem uma

traça invulgar na arquitetura militar Portuguesa e foi construída no âmbito de um

programa de construção da linha defensiva da costa.

in: http://www.allposters.com from Civitates Orbis Terrarum, of Georgius Braun

É um dos mais antigos

monumentos do concelho de

Cascais.

Ciclo de Palestras – Casa de Rui

Barbosa – Out 2013

http://www.allposters.com/

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Em 1488 a Torre de Sto António (Torre Joanina) foi mandada construir por D.

João II.

Em 1580 (período filipino), esta torre foi transformada num Forte com três

Baluartes.

No séc. XVII (1650-1675) houve obras de ampliação.

No terramoto de 1755 parte da estrutura do Forte foi danificada, incluindo a Torre

Joanina. Salvaram-se as paredes mestras.

A estrutura sofreu grandes transformações arquitetónicas e foi rodeada por

Muralhas.

O Forte pertence atualmente ao Município de Cascais.

CASO DE ESTUDO Ciclo de Palestras – Casa de Rui

Barbosa – Out 2013

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CARACTERIZAÇÃO DE AMOSTRAS DE REBOCO

A seleção e recolha de amostras foi feita

segundo a metodologia desenvolvida no

LNEC (por A. Santos Silva) para argamassas

de edifícios antigos.

Foi tida em conta a importância das

diferentes zonas em termos de técnicas e

materiais.

CAMPANHA EXPERIMENTAL Ciclo de Palestras – Casa de


Caracterização de argamassas

Caracterização física e mecânica de amostras

Ensaio de ultra-sons

Ensaio de resistência à compressão

Ensaio de absorção de água

Difratometria de raios X DRX

Análise térmica (termogravimétrica e térmica diferencial)

TG - DTA

Análise microstrutural (microscopia óptica e eletrónica de

varrimento com microanálise de raios X MO e MEV-EDS

Análise química húmida

Ensaios In Situ

Humidímetro

Dureza com durómetro (Shore A)

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METODOLOGIA



Caracterização de argamassas

Caracterização física e mecânica de amostras

Ensaio de ultra-sons

Ensaio de resistência à compressão

Ensaio de absorção de água

Ensaios In Situ

Humidímetro

Dureza com Durómetro Shore A

Estes ensaios destinam-se principalmente a avaliar o estado de conservação

das argamassas e a sua capacidade funcional.

CAMPANHA EXPERIMENTAL

METODOLOGIA



Caracterização de amostras

Difractometria de raios X DRX

Análise térmica (termogravimétrica e térmica diferencial) TG - DTA

Análise microstrutural (microscopia óptica e eletrónica de varrimento com

microanálise de raios X MO e MEV-EDS

Análise química húmida

Estes ensaios destinam-se principalmente a determinar a composição atual das

argamassas de modo a estimar a composição original e a evolução no tempo e, a

partir daí, a sua cronologia. Permitem ainda identificar os compostos de

degradação para complementar a informação sobre o estado de conservação e

prever a evolução da situação.


METODOLOGIA






Registos difractométricos da amostra NSL-MS8, Global (vermelho) e Fracção Fina

(azul). Notação: M – Mica; E- Etringite; F – Feldspatos; Q – Quartzo; C – Calcite; A

– Aragonite; H – Halite; He – Hematite.

Ex. DRX




Resultados globais DRX

Composto Cristalinos

Identificados

Amostras

NSL-MS8 NSL-MS9 NSL-MP10

Arg.de reboco Arg.de reboco Arg.de reboco

Global F.Fina Global F.Fina Global F.Fina

Quartzo +++ + +++ + +++ +

Feldspatos Vtg/+ Vtg + + + Vtg/+

Mica ? ? ? ? Vtg ?

Calcite +++ +++ +++ +++ ++/+++ ++

Aragonite + Vtg Vtg Vtg ? ?

Halite Vtg/? - - - Vtg/+ Vtg/+

Hematite Vtg/+ Vtg Vtg ? Vtg ?

Gesso (CaSO4.2H2O) - - - - Vtg Vtg

Carboaluminato de cálcio hidratado

(Ca4Al2O6(CO3)0.5.11,5H2O) - - - - Vtg/? Vtg/?

Cloroaluminato de cálcio hidratado

(Ca4Al2O6Cl2.10H2O) Vtg Vtg Vtg Vtg Vtg Vtg

Etringite

(3CaO.Al2O3.3CaSO4.32H2O) - Vtg - ? - Vtg




Ex. TGA

Sample temperature/°C100 200 300 400 500 600 700 800

#TG/%

-28

-26

-24

-22

-20

-18

-16

-14

-12

-10

-8

-6

-4

-2

0d#TG/% /min

-2.8

-2.6

-2.4

-2.2

-2.0

-1.8

-1.6

-1.4

-1.2

-1.0

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0.0#Heat Flow/µV

-32.5

-30.0

-27.5

-25.0

-22.5

-20.0

-17.5

-15.0

-12.5

-10.0

-7.5

-5.0

-2.5

0.0

Figure:

27-11-2008 Mass (mg): 37,79

Crucible:PT 100 µl Atmosphere:ArExperiment:NSL-TJ1-I-Reboco- Global 2008-11-27

Procedure: Geral (Zone 2)92 - 1750

Exo

Registo ATG/DTG/ATD da amostra NSL-TJ1-I




Resultados globais TGA

Amostras

Gamas de temperatura (ºC) Teor calculado de

carbonatos (% CaCO3) 25→200 200→500 500→900

NSL – TJ1 – I 4.44 5.50 12.60 29

NSL – TJ1 – I (emboço) 0.62 1.91 23.23 53

NSL – TJ1 – E 1.69 3.42 23.61 40

NSL – TJ2 4.86 10.11 8.85 20

NSL – TJ3 0.92 2.99 18.73 43

NSL – TJ4 (argamassa clara) 1.39 3.97 16.55 38

NSL – TJ4 (argamassa terrosa) 1.54 3.95 20.15 46

NSL – BS5 (assentamento) 1.84 7.31 14.30 32

NSL – BN6 (emboço) 0.22 0.93 8.97 20

NSL – BN7 (reboco) 0.43 1.97 22.22 50

NSL – MS8 (reboco) 1.92 4.26 17.50 40

NSL – MS9 (reboco ) 1.58 3.48 17.26 39

NSL – MP10 (reboco) 5.97 7.97 9.83 22

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CARACTERIZAÇÃO DE AMOSTRAS DE ARGAMASSA

Torre Joanina (séc. XV-XVI)

Localização Identificação

das amostras Constituição

Parede interior

1º sistema de

revestimento

NSL TJ1 – I

Revestimento com 4 camadas (int – ext):

Camada 1 4 mm – cor castanha

Camada 2 10 mm – cor branca (2

subcamadas)

Camada 3 – barramento1 mm espessura ,

cor branca.

Camada 4 – pintura de cor ocre.

Parede interior

2º sistema de

revestimento

NSL TJ1 – E

Revestimento com 3 camadas (int-ext):


subcamadas)

Camada 2 1 mm – Barramento branco

Camada 3 - pintura de cor ocre

NSL TJ1 – I

NSL TJ1 – E

Camada 1 NSL TJ1 -I

Superfície exterior

NSL TJ1 -I

Camada de

pintura

barramento



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Localização Identificação de

amostras Constitutição

Parede interior

1º sistema de

revestimento

NSL TJ1 – I

Revestimento com 4 camadas (int – ext):

Camada 1 4 mm – cor castanha


subcamadas)

Camada 3 – barramento1 mm espessura ,

cor branca.

Camada 4 – pintura de cor ocre.

Parede interior

2º sistema de

revestimento

NSL TJ1 – E

Revestimento com 3 camadas (int-ext):


subcamadas)

Camada 2 1 mm – Barramento branco


.

NSL TJ1 – I

NSL TJ1 – E

Superfície interna NSL TJ1 -E

Superfície externa NSL

TJ1 -E

Camada de

pintura

barramento





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das amostras Constituição

Parede interior

1º sistema de

revestimento

NSL TJ1 – I

Reboco com 4 camadas (int – ext):

Camada 1 – cor castanha

Camada 2 – cor branca

Camada 3 – estuque 1 mm espessura ,

cor branca.

Camada 4 – pintura de cor ocre

.

Parede interior

2º sistema de

revestimento

NSL TJ1 – E

Reboco com 3 camadas (int-ext):

Camada 1 – cor branca

Camada 2 – estuque de cor branca


Zona da parede

com perfuração NSL TJ2

Argamassa de assentamento de cor

branca (camada única e uniforme)

NSL TJ2





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de amostras Constituição

Parede da

zona da

entrada

NSL TJ3

Revestimento com 3 camadas de

diferentes cores: castanho, amarelo ocre

e branco.

Parede da

zona de

entrada

antigamente

enterrada

NSL TJ4

Revestimento com 2 camadas (int-ext)

Camada 1 – argilosa e de cor castanha.

Camada 2 –. agregados siliciosos e

nódulos de cal; cor branca

NSL TJ3






2ª camada

1ª camada

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Parede da

zona da

entrada

NSL TJ3

Revestimento com 3 camadas de

diferentes cores: castanho, amarelo ocre

e branco.

Parede da

zona de

entrada

antigamente

enterrada

NSL TJ4

Revestimento com 2 camadas (int-ext)

Camada 1 – argilosa e de cor castanha.

Camada 2 –. agregados siliciosos e

nódulos de cal; cor branca

NSL TJ4






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Parede interior

(com elevados níveis de

humidade)

NSL BS5

Argamassa de assentamento de cor

branca (camada única e uniforme),

com agregados siliciosos , fragmentos

de conchas e de carvão e nódulos de

cal.

Baluartes Sul (séc. XVIII-XIX)

NSL BS5





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Localização Identificação de

amostras Constituição

Parede

interior

(quarto

pequeno)

NSL BN6

séc. XVIII-XIX

Revestimento constituído por 2

subcamadas semelhantes de cor branca.

Nódulos de cal, fragmentos cerâmicos, de

conchas e de carvão.

NSL BN7

séc. XX

Revestimento constituído por 3

subcamadas semelhantes de cor branca.

Nódulos de cal, fragmentos cerâmicos, de

conchas e de carvão.

Baluarte Norte

NSL BN6

NSL BN7





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Muralha Sul

NSL MS8

Revestimento constituído por uma camada única

de cor branca e pintura de cor ocre . Nódulos de

cal, fragmentos de conchas e de carvão.

NSL MS9

Revestimento constituído por 4 camadas (int. a

ext.):

Argamassa de cor clara (5mm):

Pintura de cor ocre

Argamassa de cor clara

Pintura de cor ocre

Muralha (séc. XVII-XVIII)

NSL MS8

Camada de

pintura





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Muralha Sul

NSL MS8

Revestimento constituído por uma camada única

de cor branca e pintura de cor ocre . Nódulos de

cal, fragmentos de conchas e de carvão.

NSL MS9

Revestimento constituído por 4 camadas (int. a

ext.):

Argamassa de cor branca (5 mm):

Pintura de cor ocre

Argamassa de cor branca

Pintura de cor ocre

NSL MS9

1ºsistema

2º sistema

Camadas de

pintura






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Muralha

Oeste NSL MP10

Reboco 10 mm aplicado em 2 subcamadas de cor

branca; nódulos de cal, fragmentos de conchas e

de carvão; pintura de cor ocre.


Camada de

pintura

NSL MP10





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Da análise dos resultados dos ensaios concluiu-se:

ANÁLISE QUÍMICA MINERALÓGICA E MICROSTRUTURAL

RESULTADOS E DISCUSSÃO

pintura

barramento

As camadas de pintura e de barramento existentes nas amostras TJ1-I, TJ1-E,

MS8, MS9, MP10 (Torre Joanina e Muralhas) são baseadas em cal aérea

calcítica (caiações). Os pigmentos usados nas camadas coloridas são de

origem mineral, provavelmente terras ocres.



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As argamassas estudadas têm ligante de cal aérea calcítica.

Excetua-se apenas a amostra NSL BS5, que é de cal aérea dolomítica.


Cal aérea calcítica



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Com exceção das argamassas dos Baluartes e das argamassas de

emboço (castanhas) da Torre Joanina, em todas as outras amostras foi

detetada a ocorrência de reações pozolânicas entre cal e agregados com

formação de compostos hidráulicos de aluminatos e silicatos de cálcio

hidratados.

O uso de agregados siliciosos fragmentados, em particular os de origem

ígnea (basalto), em conjunto com a agressividade do ambiente, e os

longos tempos de exposição terão originado essas reações.

As reações tiveram maior desenvolvimento nas amostras TJ1-I e TJ1-E e

MP10 (maior teor de sílica solúvel associado à HR elevada).

Nas argamassas da Torre Joanina e das Muralhas foram detetados teores

elevados de sais solúveis, nomeadamente cloretos e sulfatos.

Contudo não havia evidências microestruturais de fenómenos de

degradação química.

RESULTADOS E DISCUSSÃO Ciclo de Palestras – Casa de


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Em todas as argamassas foram usadas areias siliciosas, de origem marítima,

provavelmente do local.

Além do agregado silicioso (predominantemente quartzo e feldspato), identificou-se

agregado basáltico na generalidade das amostras. Nas amostras da Torre Joanina e

dos Baluartes encontraram-se também fragmentos cerâmicos e conchas e, no caso

das dos Baluartes, partículas de carvão.

.






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LOGO RESULTADOS E DISCUSSÃO

ANÁLISE GRANULOMÉTRICA DAS AREIAS

As análises granulométricas dos agregados das várias amostras deram as

seguintes curvas:

As areias da Torre Joanina têm curvas diferentes das outras argamassas



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LOGO RESULTADOS E DISCUSSÃO

COMPOSIÇÃO SIMPLIFICADA

AMOSTRAS AREIA CARBONATOS FRAÇÃO

SOLÚVEL

TRAÇO APROX. EM MASSA

(Ligante : agregado

NSL-TJ1-I 38 29 33 1:2

NSL-TJ1-E 32 40 28 1:1

NSL-TJ4-arg

clara 49 38 13 1:1

NSL-BS5 49 32 19 1:2

NSL-BN7 45 50 5 1:1

NSL-MS9 50 39 11 1:2

NSL-MP10 47 22 31 1:3



6,2

5,5 6,5

1,7

1,3

0,8


CARACTERIZAÇÃO FÍSICA E MECÂNICA

As amostras TJ2 e BN6 têm os coeficientes de capilaridade mais altos (> 5.5

kg/m2.min1/2) e as resistências mais baixas (0,8 a 1,7 N/mm2).

TJ1-E e BN7 têm os coeficientes de capilaridade mais baixos (< 1 kg/m2.min1/2) e

as resistências mais altas (2,6 e 3,7), conjuntamente com as MN e MS (2,0 a 2,9).



3,7

2,6

0,4

0,5

1,0



As amostras TJ2 e BN6 têm os coeficientes de capilaridade mais altos (> 5.5

kg/m2.min1/2) e as resistências mais baixas (0,8 a 1,7 N/mm2).

TJ1-E e BN7 têm os coeficientes de capilaridade mais baixos (< 1 kg/m2.min1/2) e

as resistências mais altas (2,6 e 3,7), conjuntamente com as MN e MS (2,0 a 2,9).

2,1 2,0

2,9



311

0 N

/mm

2

1.3

N/m

m2

1.4

N/m

m2



Os módulos de elasticidade mostram argamassas muito deformáveis (E entre 840

e 3500 N/mm2), sendo as dos Baluartes as de menor valor.

35

00

N/m

m2

84

0 N

/mm

2

28

70

N/m

m2

2.0

N/m

m2

3.7

N/m

m2

1920 N

/mm

2

3000 N

/mm

2

2.9

N/m

m2

2960 N

/mm

2



311

0 N

/mm

2

1.3

N/m

m2



Estes resultados indicam que as argamassas da Torre Joanina, das Muralhas e

parte das argamassas do Baluarte Norte estão coesas e em bom estado de

conservação.

35

00

N/m

m2

28

70

N/m

m2

2.0

N/m

m2

3.7

N/m

m2

3000 N

/mm

2

2960 N

/mm

2

2.9

N/m

m2



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O Forte de N. Sra. da Luz, construído cerca de 1580, foi sujeito a numerosas

intervenções ao longo dos séculos.

CONCLUSÕES Ciclo de Palestras – Casa de


For

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LOGO

A análise experimental identificou 3 grupos de argamassas de diferentes

períodos:

Torre Joanina

CONCLUSÕES Ciclo de Palestras – Casa de


For

Your

LOGO CONCLUSÕES


períodos:

Torre Joanina

Muralhas



For

Your

LOGO CONCLUSÕES


períodos:

Torre Joanina

Muralhas

Baluartes



For

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As argamassas da Torre Joanina são constituídas por:

Cal aérea calcítica e agregado silicioso grosso quase monogranular com

grãos basálticos alterados.

Estas argamassas são muito antigas, provavelmente oiginais, dos

sécs. XV-XVI

CONCLUSÕES

Teores elevados de compostos hidráulicos

resultantes de reações pozolânicas entre cal e

agregados.

Resistentes e compactas.



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As argamassas das Muralhas são constituídas por:

Cal aérea calcítica e agregados com granulometria bem distribuída,

principalmente quartzítica mas também incorporando grãos de basalto

alterados.

Teores elevados de compostos hidráulicos resultantes de reações pozolânicas

entre cal e agregados, embora em menor grau em relação às da Torre Joanina.

Teores elevados de sais solúveis.

Resistentes e compactas.

CONCLUSÕES

Estas argamassas foram datadas dos sécs. XVII ou XVIII (semelhantes a argamassas dessa época de outros Fortes da Linha de defesa do Tejo)



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As argamassas dos Baluartes foram datadas como as mais recentes do Forte.

São geralmente menos resistentes e mais permeáveis à água, mas muito

diferentes entre si.

A argamassa do Baluarte Sul é constituída por cal aérea dolomítica e

agregado predominantemente silicioso com fragmentos de conchas e grãos

basálticos

Interface agregado-ligante

preenchida com hidromagnesite

(ligante dolomítico)

A argamassa do Baluarte Norte é constituída por cal aérea calcítica e areia

siliciosa (sem grãos basálticos), não mostra reações pozolânicas e apresenta

microestrutura típica de argamassas mais recentes.

Argamassas provavelmente do séc. XX

CONCLUSÕES

Argamassas provavelmente dos

sécs. XVIII-XIX



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CONCLUSÕES

Os revestimentos analisados são constituídos por diversas camadas:

emboço e reboco por vezes em várias subcamadas; algumas vezes

barramento e pintura

Em alguns casos (nomeadamente na Torre Joanina e numa das Muralhas)

identificaram-se vários sistemas de revestimentos sobrepostos

Um revestimento por pintura (caiação com terra ocre) foi identificado na

Torre Joanina e nas Muralhas, podendo concluir-se que o Forte de N. Srª da

Luz teve os seus paramentos pintados de cor ocre.

Apesar dos elevados teores de cloretos e sulfatos destas argamassas

(principalmente as Joaninas e as das Muralhas), elas encontram-se coesas

e em bom estado de conservação e sem indícios de deterioração química, o

que pode estar relacionado com saturação em humidade das paredes e

também com a porosidade e deformabilidade da matriz, permitindo a

cristalização ao longo do tempo sem rotura.

A antiguidade, durabilidade e riqueza informativa das argamassas presentes

no Forte, transformam-nas em testemunhos históricos e técnicos

importantes.



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Estes factos, em conjunto com o seu bom estado geral são

as razões principais para recomendar a preservação e

conservação destas argamassas.

CONCLUSÕES

Limpeza, tratamento com biocida, consolidação quando

necessário, colmatação de lacunas e tratamento de fissuras

devem fazer parte das ações de reparação e restauro a

efetuar.



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SANTA MARTA - COMPARAÇÃO

Forte de Santa Marta, localizado na costa de Cascais é um importante edifício

militar construído no âmbito do programa de defesa da costa de Lisboa,

provavelmente no séc. XVII. Houve alterações ao longo dos anos no Forte (até

1786); foi construído um farol no final do séc. XIX; foram realizadas obras de

adaptação no final do séc. XX para adaptação a funções culturais.

Durante esta última intervenção foram recolhidas várias amostras de argamassa da

superfície mais exposta ao spray marítimo, na muralha Sudoeste.

ARGAMASSAS DO FORTE DE SANTA MARTA

Ciclo de Palestras – Casa

de Rui Barbosa – Out 2013

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Parede

interior –

SM1

Parede

exterior –

SM2

Absorção de água muito baixa.

Pequenos poros

Amostras

Composição simplificada

(% ponderal) Porosidade

(%)

Dimensões

predominan

tes de

poros (mm)

Coef. De

capilaridade

por contacto

CCc 25 min.

(Kg/m2.min1/2)

Agregado

silicioso

Ligante de

cal aérea

carbonatada

Fração

solúvel

Forte de Santa

Marta (SM1) 54 40 5,3 35 0,05 e 0,20 0,42

Forte de Santa

Marta (SM2) 54 34 12,0 30 0,05 e 0,16 0,63

Cristina

Borges et al,

2012



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Estas argamassas estão expostas há 3 séculos a um ambiente marítimo

severo, que inclui ciclos diários de humidade/secagem; vento; atrito da areia;

presença constante de sais, mas apresentam atualmente boa coesão,

aderência e compacidade, revelando uma durabilidade notável.

Os silicatos de cálcio e aluminatos de cálcio formados nas argamassas

antigas das reações entre a cal e agregados alterados em presença da água

serão em parte responsáveis por este bom comportamento.

Os próprios sais, que normalmente constituem um mecanismo de

degradação, parecem neste caso (como noutros semelhantes) ter atuado

como consolidante, preenchendo os poros na fase de cristalização. A matriz

muito deformável terá acomodado essa cristalização sem rotura,

aumentando a sua compacidade.



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Alguma microporosidade da matriz de cal foi também preenchida por calcite

secundária formada pela ação da água em processos lentos de dissolução-

precipitação.

Os poros ficaram preenchidos com produtos de neo-formação e em muitos

casos são não-conectados.

A principal razão por que as argamassas do Forte de Santa Marta

permaneceram em boas condições por tanto tempo parece estar na

formação de novos compostos que geralmente constituem produtos de

degradação nas argamassas de cimento e neste caso atuam como

consolidantes, preenchendo os poros e formando uma estrutura mais densa.



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Durabilidade das argamassas de cal aérea em ambiente

marítimo

Estudo da cronologia das argamassas; contribuição

para a datação

PRINCIPAIS AVANÇOS

CIENTÍFICOS



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Os autores agradecem a:

Câmara Municipal de Cascais pela colaboração no estudo, nomeadamente por toda a informação fornecida e pelo acesso ao edifício. Fundação para a Ciência e Tecnologia pela contribuição financeira para o estudo no âmbito do Projeto de Investigação LIMECONTECH – Conservação e durabilidade de argamassas históricas: técnicas e materiais compatíveis – PTDC/ECM/100234/2008.

AGRADECIMENTOS Ciclo de Palestras – Casa de


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