Tratamentos com nanopartículas para aplicação sobre revestimentos antigos

177 Pages·2017·3.08 MB·Portuguese

by  Joana Costa

Joana Rita Ramos Costa

Licenciada em Ciências da Engenharia Civil

Tratamentos com nanopartículas para aplicação
sobre revestimentos antigos – autolimpeza e
consolidação

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

Orientadora: Doutora Maria do Rosário Veiga, Investigadora
Principal, Chefe do Núcleo de Revestimentos e Isolamentos,
Laboratório Nacional de Engenharia Civil

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

Júri:

Presidente: Professor Doutor Mário Vicente da Silvapleto
Arguente: Doutora Ana Paula Ferreira Pintooutor(a) Nome Completo
Vogal: Professora Doutora Maria Paulina Faria Rodrigues Doutora Maria do
Rosário Veiga

Junho de 2017
II
Tratamentos com nanopartículas para aplicação sobre revestimentos antigos – autolimpeza e
consolidação

“Copyright” Joana Rita Ramos Costa, FCT/UNL e da 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
objectivos educacionais ou de investigação, não comerciais, desde que seja dado crédito ao autor e
editor.
IV
Agradecimentos
Agradecimentos
A presente dissertação é o culminar de um longo percurso académico, ao qual me dediquei de
coração, mas que jamais seria possível sem o apoio e dedicação das pessoas que me acompanharam
desde sempre, a elas gostaria de expressar um especial agradecimento.
À minha orientadora Doutora Rosário Veiga pela total disponibilidade, dedicação, entusiasmo e
optimismo demonstrado ao longo de todo o trabalho realizado, principalmente quando os resultados não
estavam a ser os mais animadores. À minha co-orientadora Doutora Paulina Faria, pela sugestão do
presente tema, pelo entusiasmo e dedicação demonstrados ao longo de todo o percurso. A ambas
agradeço por me terem permitido realizar a presente dissertação e por todos os conhecimentos
transmitidos e ensinamentos que levarei para a vida.
À Engª. Dora Santos por me ter acompanhado ao longo de toda a campanha experimental, pelo
entusiasmo demonstrado e pelos ensinamentos transmitidos. Aos técnicos Ana Maria Duarte, Acácio
Monteiro e principalmente ao Bento Sabala, por me ter ajudado nas questões mais práticas da
campanha experimental. Aos bolseiros de doutoramento Giovanni Borsoi e Sandro Botas por todos os
conselhos e auxílio durante a campanha experimental. Aos restantes funcionário do NRI.
À empresa EVONIK Barcelona e ao Sr. Alberto Goldstein da empresa Quimidroga, representante
em Portugal da empresa EVONIK, por toda a dedicação e empenho demonstrado na obtenção e
disponibilização do dióxido de titânio nanoestruturado.
Gostaria de agradecer à Professora Doutora Isabel Ferreira (Departamento de Ciência dos
Materiais) e Eng. Paulo Duarte (Departamento de Ciência dos Materiais e LAQV|REQUIMTE
Departamento de Química) da FCT-UNL pela inteira disponibilidade em fornecer o óxido de grafeno e ao
Dr. Artur Moro pela disponibilização do corante de rodamina B. Do Departamento de Conservação e
Restauro da FCT-UNL à Doutora Maria João Melo pela disponibilidade e atenção no empréstimo do
colorímetro. Ao Eng. Vítor Silva, que embora não tenha acompanhado o presente estudo directamente,
fê-lo indirectamente, ajudando sempre no que pôde.
Às minhas grandes amigas, que me acompanharam desde o início da faculdade e sem as quais
este percurso teria sido muito mais penoso, Ana Leonor Damas e Cláudia Martinho. À Inês Oliveira por
estes últimos anos de companheirismo e amizade. A todos os meus amigos e amigas, que não
mencionei anteriormente por serem muitos, mas que tiveram um papel muito importante na minha vida
de estudante e os quais acredito que a amizade permenecerá.
Aos meus amigos de longa data, Susana Gonçalves, Joana Sequeira, Sofia Costa, Valéria Vicente
e à minha companheira de casa e amiga Carolina Marchante a qual foi fundamental durante estes anos
de faculdade. Ao Ricardo por me apoiar e incentivar a ser cada dia melhor.
Finalmente, e sendo os mais importantes, à minha família em geral e em particular aos meus pais
Francisco e Aldina que me ajudaram sempre em tudo, que apoiaram as minhas decisões e sem os
quais nunca teria sido capaz de chegar onde cheguei, são eles os meus pilares. Ao meu irmão
Francisco, que me incentivou de maneira peculiar. Às minhas tias São e Maria que me acompanharam
desde sempre e às minhas primas Paula e Rute pelo entusiasmo e optimismo transmitidos ao longo de
toda a minha vida.
I
Resumo

II
Resumo
Resumo
De modo a assegurar que os valores culturais e técnicos sejam preservados é essencial recorrer a
técnicas de conservação dos revestimentos antigos. Estas técnicas requerem um profundo
conhecimento dos materiais a serem preservados, garantindo a compatibilidade entre eles, reduzindo a
probabilidade de futuras anomalias.
Os avanços na área da nanotecnologia têm permitido realizar estudos integrando produtos
nanoestruturados na construção civil obtendo-se resultados promissores. São exemplos o aumento da
resistência mecânica em argamassas de cimento e betões com a introdução de óxido de grafeno (OG)
ou a capacidade de autolimpeza e despoluição de revestimentos com a incorporação de nanopartículas
de dióxido de titânio (nano-TiO ).
2
Neste contexto, esta dissertação pretende avaliar a eficiência do uso de nano-TiO e OG em
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tratamentos a serem aplicados sobre argamassas de cal área na conservação do património cultural
edificado. Assim, dois objectivos principais foram definidos: 1) determinar o efeito destas nanopartículas
na consolidação das fachadas de edifícios; e 2) estimar a capacidade de autolimpeza destes mesmos
tratamentos.
Para tal, diferentes tratamentos foram aplicados sobre revestimentos de argamassa de cal aérea,
através da aplicação de soluções aquosas de água de cal, adicionando nano-TiO e OG em diferentes
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concentrações. Para avaliar a capacidade de consolidação estudaram-se as características físicas e
mecânicas sem e com os diversos tratamentos. Para avaliar a capacidade de autolimpeza dos vários
tratamentos aplicados sobre os suportes utilizaram-se tinta de graffiti de cor preta e rodamina B (um
corante orgânico), expostos à radiação solar e UV-A.
Através desta investigação constatou-se um incremento na resistência à compressão com a
aplicação dos tratamentos sobre o revestimento. Verificou-se ainda que, nos suportes com tratamento, a
quantidade de água absorvida foi superior quando comparado com o suporte de referência. Os
tratamentos com apenas nano-TiO apresentaram um bom resultado na capacidade de autolimpeza. No
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entanto, os melhores resultados foram obtidos nos tratamentos utilizando simultaneamente nano-TiO e
2
OG. Embora mais estudos sejam necessários para identificar e determinar as combinações óptimas a
serem aplicadas em técnicas de conservação, a melhoria na resistência e capacidade de autolimpeza
dos revestimentos contendo nano-TiO e OG apresentam resultados promissores. É assim
2
recomendada mais investigação nesta área.

Palavras-chave: conservação; reboco; argamassa de cal aérea; nanomaterial; nano-TiO ; óxido de
2
grafeno

III
Resumo

IV
Abstract
Treatments with nanoparticles for application on old coatings - self-cleaning
and consolidation

Abstract
To ensure that cultural and technical values are preserved becomes essential to use techniques that
conserve the old coatings. However, this conservation requires an exhaustive knowledge of the support
to be preserved, guaranteeing that the materials compatibility characteristics are not altered, thus
avoiding the occurrence of future anomalies.
The advances in the field of nanotechnology have allowed to incorporate nanostructured materials in
civil construction with promising results. For example, the improvement of the mechanical strength in
cement mortars and concrete with the incorporation of graphene oxide (GO), or even the enhancement
in the self-cleaning and depollution capacities in surface treatments on mortars and limestone through
the use of nanoparticles of titanium dioxide (nano-TiO ).
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In this context, this dissertation aims to assess the efficiency of using nano-TiO and GO in
2
treatments to be applied upon lime mortar coatings in the conservation of the cultural built heritage.
Thus, two main objectives were defined: 1) to determine the effect of these nanoparticles in the
consolidation of buildings façades; and 2) to estimate the self-cleaning capacity of these treatments.
Different treatments were applied on lime mortar coatings, through the application of aqueous
solutions of limewater, using different concentrations of nano-TiO and GO. To assess the capacity of
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consolidation, the physical and mechanical characteristics were tested without and with the different
treatments. To evaluate the self-cleaning capacity effects of the several treatments upon the supports,
black graffiti paint and Rhodamine B (an organic dye) were used, exposed to solar radiation and UV-A.
This work has shown an increase in the compressive strength with the application of the treatments
on the coating. Moreover, it was also found that in the treated samples the amount of water absorbed
was higher than in the reference. The treatments with only nano-TiO presented a good result in the self-
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cleaning capacity. However, the best results were obtained in treatments using simultaneously nano-
TiO and GO. Although more studies are necessary to identify and determine the optimal combinations
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of nanoparticles incorporation in conservation techniques, the improvements in the resistance and self-
cleaning capacity of the materials containing nano-TiO and GO showed promising results. Therefore,
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more research in this field is recommended.

Keywords: conservation; render; lime mortar; nanomaterial; nano-TiO ; graphene oxide
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V
Resumo

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