Chemical resistance of lime-based grouts for masonry strengthening

The stone masonry walls are present in many buildings and historical monuments, with undeniable asset value, but also in old buildings housing both in Portugal and in Europe. Most of these buildings in masonry are in certain cases in a high state of degradation needing urgent intervention. This requires the identification of deficiencies and the application of appropriate intervention techniques. One of the possible techniques for structural consolidation works of stone masonry walls is the injection of fluid mortars currently called grouts. The choice of grouts is very important with regard in particular to their chemical and physical properties. In this study, carried out under the Master of Chemical Engineering, two types of lime-based grouts were used, in order to evaluate and compare their chemical resistance due to the crystallization of soluble salts. One of the grouts is a pre-dosed blend commercially available, Mape-Antique I from company Mapei (CA), and the second grout is a mixture prepared in the laboratory (LB), comprising metakaolin, cement, hydrated lime, water and superplasticizer. With the purpose of evaluating the action of sulphates on these grouts, a series of samples underwent several wetting-drying cycles using two different temperatures, 20 °C and 50 °C. During the experiment it was determined the change of weight and compressive strength in the analyzed grouts, as well as the sulphate ion concentration and pH of the solution in which the samples were dipped. The commercial grout (CA) apparently has a greater chemical resistance to sulphates. However grout LB showed to have positive results in some parameters.

As paredes de alvenaria de pedra estão presentes em muitos edifícios e monumentos históricos, com valor patrimonial inegável, mas também em edifícios antigos de habitação de construção antigos, tanto em Portugal como na Europa. Grande parte destas edificações em alvenaria encontra-se, em certos casos, num elevado estado de degradação pelo que necessitam de intervenção urgente. Isto requer a identificação das deficiências e a aplicação de técnicas de intervenção apropriadas. Uma das técnicas possíveis para trabalhos de consolidação estrutural das paredes de alvenaria de pedra é a injeção de argamassas fluidas denominadas correntemente por caldas. A escolha destas caldas é muito importante no que respeita, em particular, às suas propriedades químicas e físicas. Neste estudo, realizado no âmbito do Mestrado em Engenharia Química, foram utilizados dois tipos de caldas à base de cal, com a finalidade de comparar e avaliar a sua resistência química face à cristalização de sais solúveis. Uma das caldas é uma mistura pré-doseada comercialmente disponível, a Mape-Antique I da empresa Mapei (CA) e a segunda calda é uma mistura preparada em laboratório (LB), composta por metacaulino, cimento, cal hidratada, água e um superplastificante. Com o proposto de avaliar a ação dos sulfatos sobre estas caldas, submeteram-se uma série de provetes a ciclos molhagem-secagem usando duas temperaturas diferentes, 20 °C e 50 °C. Durante a experiência determinou-se a variação do peso e da resistência à compressão das caldas analisadas, assim como a concentração de ião sulfato e pH da solução onde foram mergulhadas as amostras. A calda comercial (CA) apresenta aparentemente uma resistência química aos sulfatos superior, no entanto a calda LB mostrou ter, em alguns parâmetros, resultados positivos.