LABORATÓRIO NACIONAL DE ENGENHARIA CIVIL
REVESTIMENTOS POR PINTURA PARA EDIFÍCIOS ANTIGOS.
EXIGÊNCIAS FUNCIONAIS E ENSAIOS PRELIMINARES
Lisboa, 2001
Teresa Gonçalves Engenheira Civil, M.Sc.
Assistente de Investigação do Departamento de Materiais de Construção
Isabel Eusébio EngenheiraQuímica Investigadora Coordenadora do Departamento de Materiais de Construção
Comunicação apresentada ao congresso “Construção 2001”,
realizado no Instituto Superior Técnico (Lisboa), de 17 a 19 de Dezembro de 2001
REVESTIMENTOS POR PINTURA PARA EDIFÍCIOS ANTIGOS.
EXIGÊNCIAS FUNCIONAIS E ENSAIOS PRELIMINARES
TERESA GONÇALVES Eng.ª Civil, M.Sc.
LNEC,Lisboa
ISABELEUSÉBIO Eng.ª Química LNEC,Lisboa
SUMÁRIO
Foi avaliada no LNEC a adequabilidade ao uso em edifícios antigos de quatro revestimentos por pintura.
Apresentam-se os resultados mais significativos da campanha experimental, bem como as conclusões relativas ao desempenho funcional e estético dos revestimentos. Descrevem-se dois métodos de ensaio originais:
avaliação da resistência oferecida pelo revestimento à eliminação da humidade do suporte; resistência do revestimento à cristalização de sais solúveis.
ORGANIC AND INORGANIC COATINGS FOR ANCIENT BUILDINGS.
REQUIREMENTS AND PRELIMINARY TESTING
ABSTRACT
The adequabilidade to the use in ancient buildings of four wall paintings was evaluated at LNEC. In this paper, the most significant results of the experimental campaign carried out, as well as the conclusions relative to the functional and aesthetic behavior of the coverings are presented. Two original test methods are described:
evaluation of the resistance offered by the wall coverings to the elimination of the supports humidity; resistance of the covering to the crystallization of soluble salts.
PEINTURES POUR BATIMENTS ANCIENS.
EXIGENCES FONCTIONNELLES ET ESSAIS PRELIMINAIRES
RESUME
L'adéquation à l'usage dans des bâtiments anciens de quatre peintures de mur a été évaluée à LNEC. Dans cette communication sont présentés les résultats les plus importants de la campagne expérimentale réalisée, aussi bien que les conclusions relatives au comportement fonctionnel et esthétique des revêtements. Deux méthodes de test originales sont décrites: évaluation de la résistance offerte par les revêtements du mur à l'élimination de l'humidité des supports; résistance du revêtement à la cristallisation de sels solubles.
1. INTRODUÇÃO
São bem conhecidos os problemas causados pelas utilização das vulgares “tintas plásticas” em edifícios anteriores às tecnologias do betão armado. Alguns tipos alternativos de tintas (de silicatos, de silicone e algumas tintas de base solvente) têm pois vindo a ser desenvolvidos, visando obter uma melhor compatibilidade funcional com os suportes antigos, bem como características estéticas particulares. A reintrodução do uso das caiações é outra alternativa actual. Com vista a melhorar a sua durabilidade, são frequentemente utilizados aditivos (em especial resinas sintéticas mas também produtos naturais retirados de antigas “receitas”) que podem modificar, de forma dificilmente previsível, o desempenho das caiações.
Na presente comunicação apresentam-se resumidamente as conclusões mais significativas de diversos ensaios realizados no LNEC sobre quatro tipos representativos de revestimento por pintura, com vista à avaliação da sua adequabilidade ao uso em edifícios antigos.
Foi efectuada a caracterização físico-química dos produtos, bem como uma avaliação do seu desempenho funcional. Procuraram considerar-se as acções mais relevantes a que os revestimentos por pintura estão sujeitos nos edifícios antigos. Para a avaliação de duas das características que mais fortemente condicionam o comportamento dos revestimentos em edifícios antigos (a resistência oferecida pelo revestimento à eliminação da humidade do suporte e a resistência do revestimento à cristalização de sais solúveis) utilizaram-se métodos de ensaio originais.
A adequabilidade estética dos revestimentos por pintura é actualmente, na maioria das intervenções, simplesmente tomada na relação directa da sua semelhança com as antigas pinturas de cal. Acresce que a generalidade das tintas industriais específicas para edifícios antigos procuram (e reclamam) reproduzir o efeito das caiações. Considerou-se, por isso, oportuno efectuar também uma análise sumária dos revestimentos, de acordo com este ponto de vista.
2. NOVOS ENSAIOS DESENVOLVIDOS NO LNEC
2.1 Avaliação da resistência do revestimento à cristalização de sais solúveis
Os sais solúveis são transportados pela água que circula no interior dos elementos construtivos. Quando esta água se evapora, à superfície ou no interior dos poros dos materiais [1], os sais cristalizam com aumento de volume, introduzindo tensões internas nos elementos e revestimentos construtivos. Os ciclos repetidos de cristalização/dissolução levam, com maior ou menor rapidez, à desagregação dos materiais de construção. A deterioração inicia-se, em geral, à superfície e progride para o interior das paredes, com o desaparecimento das camadas superficiais. Daí a importância dos revestimentos, na protecção das paredes antigas (que têm, frequentemente, funções estruturais). Estes revestimentos devem resistir aos sais, mantendo um desempenho e uma durabilidade aceitáveis.
O ensaio recentemente desenvolvido no LNEC [1] consiste em submeter dois provetes, obtidos pela aplicação do revestimento por pintura sobre a face superior das bases (placas com 160 mm x 160 mm x 20 mm, neste caso, de calcário semi-rijo), a ciclos alternados de imersão parcial numa solução salina e de secagem, observando seguidamente a degradação ocorrida no revestimento. A imersão é feita numa solução a 5 % de sulfato de sódio deca-hidratado, prolongando-se durante duas horas: os provetes, com as faces laterais previamente impermeabilizadas com mastique de silicone, são colocados em tinas com o fundo estriado, de modo a que a absorção de líquido se dê pela face inferior das bases. A secagem é feita em estufa a 60 ± 5 oC durante 24 horas, sendo os provetes colocados sobre suportes de polietileno para obrigar a que a humidade seja eliminada através da face superior (pintada). Após cerca de 22 horas de arrefecimento, procede-se à análise dos resultados. O ensaio decorre em ambiente condicionado. No presente caso, os dois primeiros ensaios foram realizados a 23±2oC e 50±5% HR e o terceiro a 20±2oC e 65±5% HR. Como medida de controlo, efectua-se paralelamente um ensaio no qual se utiliza apenas água em vez da solução de sulfato de sódio.
2.2 Avaliação da resistência oferecida pelo revestimento à secagem do suporte
Este ensaio [2] visa avaliar em que medida pode o revestimento dificultar a secagem da parede sobre a qual é aplicado. Em edifícios antigos, a acção da água que vem, por capilaridade (a partir do solo ou com outras origens), do interior da parede é particularmente relevante e afecta, em maior ou menor grau, a generalidade das construções. Os revestimentos aplicados não devem contribuir para reter esta humidade no interior da parede.
Utiliza-se um aparelho (humidímetro) [3] que permite efectuar a medição em contínuo da tensão eléctrica no interior de provetes de argamassa, através de sondas metálicas que são inseridas na argamassa, em pontos escolhidos, durante a execução dos provetes. Os revestimentos por pintura são aplicados sobre a face superior (150 mm x 300 mm) das bases. Estas são constituídas por uma camada, com 10 mm de espessura, de uma argamassa de cal aérea hidratada em pó e areia, ao traço volumétrico de 1:3. A argamassa é, por sua vez, aplicada sobre uma placa de fibrocimento com 6 mm de espessura. As sondas metálicas são incorporadas entre a argamassa e a placa de fibrocimento.
O ensaio consiste em efectuar uma molhagem-padrão da argamassa que serve de base ao revestimento por pintura e verificar, depois, o tempo necessário para que a secagem desta camada de argamassa se complete.
Durante a molhagem dos provetes, por efeito da humidade que atinge a argamassa junto à placa de fibrocimento, a tensão eléctrica detectada pelas sondas sofre uma quebra. Durante a secagem verifica-se, opostamente, uma progressiva recuperação dos valores da tensão eléctrica. A base dos provetes é previamente impermeabilizada de modo definitivo, com uma mistura a 50% de cera de abelha e pez louro, por forma a que não haja através dela trocas de humidade. A molhagem é efectuada colocando os provetes em tinas de plástico, em imersão parcial em água, durante duas horas. É utilizada uma altura de água definida (e constante para todos os provetes), de modo a que a absorção se dê através das faces laterais da camada de argamassa A secagem é depois feita ao ar, com os provetes colocados na vertical (posição dos revestimentos aplicados nas paredes dos edifícios que permite, nomeadamente, uma actuação mais realista dos eventuais agentes hidrófugos). Durante a secagem, as superfícies laterais dos provetes são impermeabilizadas, de forma reversível, com fita plástica autoadesiva, para que a eliminação da humidade só possa dar-se através do revestimento por pintura. O ensaio decorre em ambiente condicionado, no presente caso, a 23±2oC e 50±5% HR
3. REVESTIMENTOS POR PINTURA ANALISADOS
Um esquema de pintura de organo-silicatos (esquema SILICATOS), constituído por um primário (primário SILICATOS) e por uma tinta de acabamento (tinta SILICATOS). Tanto a tinta como o primário são de cor branca;
Um esquema de pintura, específico para edifícios antigos, de base solvente (esquema SOLVENTE), igualmente constituído por um primário (primário SOLVENTE) e por uma tinta de acabamento (tinta SOLVENTE). Tanto a tinta como o primário são de cor branca;
Uma tinta de emulsão, de média qualidade, ou seja, uma vulgar “tinta plástica” (tinta PLÁSTICA), de cor branca. O esquema de pintura (esquema PLÁSTICA) é constituído por duas demãos da mesma tinta;
Uma caiação obtida a partir de cal em pasta de Alcanede, ao traço volumétrico de 1:2 (cal em pasta: água), a que se chamará CAIAÇÃO. É de cor branca, já que não inclui pigmentos.
Os três primeiros revestimentos foram aplicados com os consumos, demãos, diluições e tempos de secagem, recomendados pelos respectivos fabricantes. A CAIAÇÃO foi aplicada sobre as bases, em cinco demãos cruzadas, dadas, à trincha, com intervalos de cerca de 24 horas. Os provetes foram conservados em ambiente condicionado a 23 ± 2oC e 50 ± 5% HR, até realização dos ensaios respectivos.
4. RESULTADOS DOS ENSAIOS
Quadro 1 - Características fisico-químicas dos produtos
Ensaios Tinta
SILICATOS
Tinta SOLVENTE
Primário SOLVENTE
Tinta PLÁSTICA Identificação do ligante Silicato com
resina acrílica estirenada
Resina acrílica estirenada
Resina acrílica estirenada
Resina acrílica estirenada com poliacetato de vinilo Ligante
orgânico (%)
19,9 13,9 13,4 8,8
Análise industrial
Pigmentos e cargas (%)
42,8 55,6 43,3 46,5
Massa volúmica (g/cm3) 1,504 1,517 1,29 1,505
Com diluição 9,9 9,7** 11,9** 8,2
pH
Sem diluição - - 11,9 8,4
Viscosidade Stormer, UK 97 98 97 105
* inclui ligante inorgânico;** pH determinado na pasta do pigmento por o solvente ser orgânico
Quadro 2 - Permeabilidade ao vapor de água [5]
Revestimento por pintura Espessura da camada de ar de difusão equivalente a 2 cm de arg. De cal aérea hidratada em pó e areia ao traço vol. 1:3 + pintura (m)
Esquema SILICATOS * 0,17
Primário SILICATOS * 0,18
Esquema SOLVENTE * 0,99
Primário SOLVENTE * 0,83
Esquema PLÁSTICA * 0,22
Caiação simples ** 0,16
Argamassa sem pintura * 0,15
* ensaios realizados só com água, em vez da solução de sulfato de amónio di-hidrogenado
** ensaio anteriormente realizado sobre uma caiação sem aditivos aplicada em três demãos
0,0 20,0 40,0 60,0 80,0 100,0 120,0 140,0
0 20 40 60 80 100
Tempo (h)
Água absorvida (g)
1 - ESQUEMA SOLVENTE 2 - ESQUEMA SILICATOS 3 - ESQUEMA PLÁSTICA 4 - CAIAÇÃO
5 - ARGAMASSA SEM PINTURA 3
1 5
4
2
0 50 100 150 200 250 300
0 100 200 300 400 500
Tempo (h)
Tensão eléctrica (mV)
ESQUEMA SOLVENTE
ESQUEMA SILICATOS, ESQUEMA PLÁSTICA, CAIAÇÃO, ARGAMASSA SEM PINTURA
Figura 1 - Absorção de água por capilaridade [6] (revestimentos aplicados sobre uma argamassa de cal aérea hidratada em pó e areia ao traço volumétrico 1:3)
Figura 2 - Resistência introduzida pelo revestimento por pintura à secagem do suporte [2] (resultados do 2º ensaio)
Quadro 3 - Resistência à cristalização de sais solúveis (sulfato de sódio) [1]
Resultados no final de 4 ciclos Grau de empolamento [7] Área afectada Esquema de
pintura Ensaio
Dimensão Densidade
Dimensão (% da superfície do provete)
1º 3 4 70
2º 4 4 15
Esquema SILICATOS
3º 5 3 30
1º 3 4 60
2º 3
1
4 4
35 40 Primário
SILICATOS
3º 3 4 60
1º 4 5 30
2º 4 3 60
Esquema SOLVENTE
3º 4** 3 60
1º - - -
2º - - -
Primário SOLVENTE
3º - - -
1º > 5* 5 100
2º > 5* 5 100
PLÁSTICA
3º > 5* 5 100
* ocorreu fissuração da película nas bolhas de maior dimensão
** ocorreu fissuração e descolamento da película junto às bordas do provete
Quadro 4 - Resistência ao desgaste por abrasão [8]
Número de ciclos até o
suporte ficar visível Perda de massa ocorrida Esquema de
pintura *
Provete número
Determinações Média durante o ensaio (g)
1 630 0,3010
SILICATOS
2 970 800
0,2167
1 608 0,1383
SOLVENTE
2 431 520
0,1141
1 104 0,0570
PLÁSTICA
2 244 174
0,0666
1 120 0,3048
CAIAÇÃO
2 62 91
0,2080
* aplicado sobre fibrocimento
Quadro 6 - Envelhecimento artificial acelerado com radiação e chuva (Xenotest) [4]
Resultados das medições às 0 h / às 1000 h
Brilho a Esquemas de
pintura *
Observação visual às 1000 h
85o 60o
Diferença de cor,
∆E média
Índice de brancura
(WI médio)
Índice de amareleci- mento (YI médio)
SILICATOS **
Alteração de cor (amarelecimento e
escurecimento)
1,6 / 0,8
1,6 / 1,5
3,1
41,0 / 28,6
13,4 / 16,7
SOLVENTE
Acentuada alteração de cor (amarelecimento e
escurecimento)
1,2 / 0,2
1,4 / 1,1
9,4
41,0 / 4,0
13,1 / 23,7
PLÁSTICA
Ligeira alteração de cor (amarelecimento e
escurecimento)
1,1 / 0,4
1,5 / 1,3
2,8
46,5 / 33,4
12,0 / 15,3
Caiação
Muito ligeira alteração de cor (amarelecimento /
escurecimento)
0,3 / 1,1
1,6 / 2,4
1,0
51,0 / 51,0
11,0 / 10,9
* aplicados sobre argamassa de cal aérea hidratada em pó e areia ao traço volumétrico 1:3
** resultados às 994 horas
5. ANÁLISE DOS RESULTADOS DOS ENSAIOS
A resistência ao desgaste atingiu valores expectáveis e bem diferenciados para os quatro tipos de revestimento.
Por ordem de resistência crescente temos a CAIAÇÃO, o esquema PLÁSTICA, o esquema SOLVENTE (com uma percentagem de ligante orgânico bastante superior à da PLÁSTICA) e o esquema SILICATOS (que inclui o ligante inorgânico silicato de potássio).
A aplicação da pintura de cal não parece ter alterado de forma significativa, como seria de esperar, a permeabilidade ao vapor de água da argamassa de cal. O esquema de SILICATOS alterou-a apenas ligeiramente:
a resistência à difusão do vapor foi cerca de 10% a 20% superior, relativamente à situação sem pintura. Para o esquema PLÁSTICA a diferença foi maior (da ordem dos 45 %). Para o esquema SOLVENTE esta diferença foi ainda superior (da ordem dos 560%). Este grande aumento da resistência à difusão parece ser em grande parte imputável ao primário SOLVENTE para o qual, quando aplicado isoladamente, origina uma espessura da camada de ar equivalente cerca de 450% superior à da situação sem pintura.
A CAIAÇÃO não altera também a absorção de água por capilaridade da argamassa, como seria de esperar de um revestimento de natureza similar à da própria argamassa. Já os restantes revestimentos por pintura originam uma diminuição desta absorção (ou seja, uma hidrofugação, efeito indesejável em edifícios antigos). A diminuição da absorção capilar é muito maior para o esquema SOLVENTE e menor para o PLÁSTICA. O SILICATOS corresponde a uma situação intermédia, mais próxima, no entanto, do PLÁSTICA.
O esquema SOLVENTE parece também contribuir para “prender” a humidade no interior das paredes, dificultando a sua eliminação por secagem. Os três outros revestimentos não parecem ter este efeito, visto não se terem registado diferenças na secagem do suporte relativamente à situação em que a argamassa não inclui revestimento por pintura.
Os mecanismos fundamentais de degradação dos revestimentos por pintura sob a acção da cristalização de sais solúveis parecem ser a descamação (em revestimentos não-fílmicos e hidrófilos) e o empolamento (em revestimentos fílmicos ou hidrófugos). Isto está de acordo com o que ocorre nas obras reais. Os três esquemas de pintura de fabrico industrial (PLÁSTICA, SILICATOS e SOLVENTE) revelaram, de facto, um comportamento
“pelicular”, degradando-se através do empolamento crescente e do subsequente descolamento da película de tinta. O esquema PLÁSTICA apresentou, no entanto, uma resistência significativamente inferior à das outras duas, que tiveram um comportamento mais próximo. A CAIAÇÃO degradou-se pela progressiva descamação das camadas superiores de pintura, mantendo um aspecto mais tradicional. No futuro, serão estabelecidos critérios que permitam efectuar a comparação entre as duas tipologias de degradação, nos seus diferentes graus de intensidade.
As alterações cromáticas parecem ser outro tipo relevante de defeito resultante da acção dos sais. No entanto, não foi possível comparar os quatro revestimentos, sob este aspecto, pois as alterações de cor foram apenas qualitativamente identificadas, não se tendo as variações revelado mensuráveis por este método.
No ensaio de resistência aos sais realizado só com água (em vez de solução salina) não se verificaram, ao fim de quatro ciclos, outras alterações nos revestimentos que não algumas, muito ligeiras, variações cromáticas. Isto permite eliminar a hipótese de as degradações acima referidas serem devidas à acção da humidade.
Todos os revestimentos por pintura analisados permitem obter superfícies com brilho mate, tal como as caiações tradicionais, não se alterando esta situação após envelhecimento artificial acelerado. Todos admitem também uma formulação com base em pigmentos minerais, do mesmo tipo dos utilizados nestas caiações. Contudo, as tintas PLÁSTICA, SOLVENTE e SILICATOS, devido ao seu elevado poder de cobertura, dotam as superfícies de uma cor uniforme, enquanto a pintura de cal, pela sua transparência e heterogeneidade naturais, origina superfícies matizadas.
Relativamente à cor, verifica-se uma maior proximidade dos índices de brancura e de amarelecimento da tinta PLÁSTICA relativamente aos da CAIAÇÃO. Os índices dos esquemas SILICATOS e SOLVENTE (sensivelmente idênticos entre si) estão um pouco mais distantes. O ensaio de envelhecimento aponta, contudo, para um maior afastamento progressivo (que será mais visível nas cores claras) da imagem dada pela SOLVENTE em relação à das tintas de cal. As tintas PLÁSTICA e SILICATOS também se alteraram neste ensaio (embora menos do que a SOLVENTE), apresentando valores finais equivalentes mas bem distintos dos da CAIAÇÃO.
Deve ainda referir-se que os esquemas SILICATOS e SOLVENTE, devido ao seu baixo poder de lacagem, reproduzem o efeito das vergadas de trincha das caiações (sulcos resultantes da aplicação, que se mantêm após a secagem da tinta). Já na tinta PLÁSTICA isto não acontece pois tal efeito não é desejável nas modernas pinturas que constituem o mercado preferencial deste tipo de revestimento por pintura.
6.REFERÊNCIAS
[1] GONÇALVES, Teresa – Desenvolvimento de um ensaio para a avaliação da resistência aos sais de revestimentos por pintura para edifícios antigos. Relatório 240/00-NCCt. Lisboa, LNEC, Outubro de 2000.
[2] LNEC – Avaliação da resistência introduzida pelos revestimentos por pintura à secagem do suporte. Ficha de Ensaio Provisória. Lisboa, LNEC, Julho de 2000.
[3] PALMA, João - Aparelho detector de humidade no betão com base na variação da condutibilidade.
Relatório nº 56/92-GEEt. Lisboa, LNEC, 1992.
[4] EUSÉBIO, Isabel - Notas Técnicas LNEC 42/00-DMC, 46/00-DMC. Lisboa, LNEC, 2000.
[5] LNEC - Revestimentos com base em ligantes sintéticos. Determinação da permeabilidade ao vapor de água. Ficha de Ensaio FE Pa17. Lisboa, LNEC, Novembro de 1980.
[6] COMITÉ EUROPÉEN DE NORMALISATION (CEN) – Methods of test for mortar for masonry. Part 18:
Determination of water absorption coefficient due to capillary action of hardened rendering mortar. pr EN 1015-18. Brussels, CEN, April 1999.
[7] LNEC - Tintas. Avaliação do grau de empolamento. Especificação E 358-1985. Lisboa, LNEC, Julho de 1985.
[8] AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS (ASTM) – Standard test method for abrasion resistance of organic coatings by the Taber abraser. ASTM D 4060-90. USA, ASTM, July 1990.
