Anomalies detection in adhesive wall tiling systems by infrared thermography

188 Pages·2017·18.32 MB·Portuguese

by  Tomás Lourenço

Tomás Caldeira Lourenço
Licenciado em Ciências de Engenharia Civil

Anomalies detection in adhesive wall
tiling systems by infrared thermography

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em
Engenharia Civil – Perfil de Construção

Orientador: Luís Manuel Cordeiro Matias, Investigador

Auxiliar, Laboratório Nacional de Engenharia Civil

Co-orientadora: Maria Paulina Faria Rodrigues,
Professora Associada, Faculdade de Ciências e
Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa

Júri:
Presidente: Prof. Doutor Carlos Manuel Chastre Rodrigues
Arguente: Prof. Doutor Fernando Manuel Anjos Henriques
Vogal: Doutor Luís Manuel Cordeiro Matias

Dezembro 2016

Anomalies detection in adhesive wall tiling systems by infrared thermography
“Copyright” Tomás Caldeira Lourenço, FCT/UNL e UNL
A Faculdade de Ciências e Tecnologia e a Universidade Nova de Lisboa têm o direito, perpétuo e
sem limites geográficos, de arquivar e publicar esta dissertação através de exemplares impressos
reproduzidos em papel ou de forma digital, ou por qualquer outro meio conhecido ou que venha a
ser inventado, e de a divulgar através de repositórios científicos e de admitir a sua cópia e
distribuição com objetivos educacionais ou de investigação, não comerciais, desde que seja dado
crédito ao autor e editor.
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Acknowledgements
I would like to thank some persons and organizations to whom I owe the possibility of bringing
forth this masters dissertation.
Firstly I would like to express my gratitude to Doctor Luís Matias (LNEC) and Prof. Doctor Paulina
Faria (FCT/UNL) for the orientation and co-orientation of this work respectively, for the help and
engagement through the learning process of this thesis and useful comments.
I would also like to acknowledge Doctor Luís Silva and Mr. Miguel Mendes from Weber Saint-
Gobain, for supporting this work not only by providing material and applying it on the external
panels but also to the suggestions and interest shown during the process.
To Eng. Helena Afonso from Revigrés, for providing the tiles used in this study.
To Mr. José Carlos Matos and to Mr. Manuel Sadio to all the help with the measuring equipment.
To Mr. José Fernandes Costa for the help and transmittance of practical knowledge on the
specimens’ preparation.
To all the staff from LNEC’s Buildings Department who participated in the project by wittingly
supporting me, sharing their time and knowledge: Doctor Carlos Pina dos Santos, Engª. Maria
Alexandra Costa, Engª. Sofia Malanho, Mrs. Vanda Cardoso, Mr. Acácio Monteiro, Mr. Bento Sabala
and Mr. Carlos Raposo Saldanha.
I would like to thank Eng. Vitor Silva for the valuable help to this dissertation’s presentation.
I am also very grateful to all my friends and colleagues for the good moments, friendship and
cooperation though out this course.
A special thanks to my mother, father and brother for all the love, support, encouragement, care,
trust and teaching through all the stages of my life. This work is dedicated to them.

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Abstract
Tiling systems for building facade coatings are widely used all over the world. Despite very
common, mainly due to its aesthetic characteristics, this kind of cladding is characterised by a
complex application, given the fact that it is a system in direct contact with a support (the rendered
wall) and composed by three different components with specific characteristics and technical
requirements: the tiles, the adhesive grout, and the joint grout. This complexity can result in
several possible anomalies, as it is the case of detachment, the most common onerous one and
probably the most difficult anomaly to early diagnosis in this type of cladding.
Infrared thermography is a non-destructive testing method with a broad applicability in buildings’
inspection. The method consists in using a thermal camera that, by detecting thermal radiation,
reads thermal variations that can indicate the presence of anomalies.
Taking into account this diagnosis method’s potential, it was developed in LNEC a wide study where
the results of thermographic surveys on laboratory specimens, exterior panels cladded with tiles
with controlled anomalies and case studies of real situations are presented.
In order to characterize the claddings behaviour and the anomalies’ detectability using this
method, in a first phase eight specimens were studied in laboratory with differences in terms of:
colour, thickness, kind of support, finishing and presence of anomaly.
In a second phase, four panels divided into two experimental cells, located in LNEC’s campus,
aiming to evaluate the diagnostic technique in exterior facades with differences in terms of tiles’
colour and support of application.
As a complement of the laboratory surveys (indoors and outdoors) certain features of this kind of
cladding were characterized, such as their emittance and reflectance.
In order to evaluate infrared thermography’s diagnosis capability in real and unfamiliar situations,
two real cases of buildings in Lisbon, cladded with ceramic tiles, were studied.
The results obtained in the form of thermal differentials between “normal” and “anomalous” zones
in a tiled facade or specimen proved that Infrared Thermography can be a valuable tool to early
identification of anomalies, mainly detachments, in this kind of coating systems.
Keywords: Non-destructive testing method, Anomaly, Tile, Detachment, Infrared Thermography,
Facade.

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Resumo
O revestimento de fachadas de edifícios com ladrilhos é uma técnica bastante usada em todo
mundo. Apesar de bastante comum, principalmente devido às suas características estéticas, este
tipo de revestimento tem uma aplicação complexa, dado ser um sistema em contacto direto com o
suporte (parede) e composto por três diferentes componentes com características e requisitos
técnicos específicos. Esta complexidade pode resultar em diversas anomalias, como é o caso do
destacamento, a anomalia mais comum e mais gravosa neste tipo de revestimentos e,
provavelmente, a mais difícil de identificar precocemente.
A termografia de infravermelhos é um método de diagnóstico não destrutivo com uma vasta
aplicação na inspeção de edifícios. Este método baseia-se na leitura de temperaturas através da
deteção de radiação térmica, cujas diferenças podem ser indício de anomalia.
Tendo em conta o potencial deste método foi desenvolvido no LNEC um estudo amplo do qual se
apresentam os resultados obtidos em ensaios termográficos realizados em provetes e painéis
exteriores revestidos com ladrilhos, com anomalias controladas e em casos reais com anomalias
desconhecidas.
Para uma caracterização do comportamento do revestimento e da detetabilidade das anomalias
com termografia foram em primeiro lugar executados e estudados em laboratório oito provetes,
com diferenças em termos de: cor, espessura, acabamento, tipo de suporte e presença de
anomalia.
Numa segunda fase foram estudados quatro painéis divididos em duas fachadas de células
experimentais localizadas no campus do LNEC, com o objetivo de avaliar a técnica de diagnóstico
em fachadas exteriores com ladrilhos de diferentes cores e diferentes suportes de aplicação.
Como complemento ao estudo dos sistemas (realizado no interior e no exterior) foram
caracterizadas os parâmetros emitância e refletância dos ladrilhos de revestimento utilizados.
Para validar a capacidade de diagnóstico da termografia em situações reais foram estudados três
edifícios com revestimentos cerâmicos em Lisboa.
Os resultados obtidos, sobre a forma de diferenciais de temperatura entre zonas “normais/sãs” e
“anómalas” de uma parede revestida com ladrilhos, mostram que a termografia de infravermelhos
é uma ferramenta capaz de identificar anomalias, sobretudo destacamentos, neste tipo de
revestimento.
Termos-chave: Método não destrutivo de diagnóstico, Anomalia, Ladrilho, Destacamento,
Termografia de infravermelhos, Fachada.

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