Diagnóstico e Conservação de Pedra

Código

7417

Unidade Orgânica

Faculdade de Ciências e Tecnologia

Departamento

Departamento de Conservação e Restauro

Créditos

6.0

Professor responsável

Maria Amélia Alves Rangel Dionísio

Horas semanais

5

Total de horas

70

Língua de ensino

Português

Objectivos

No final desta unidade curricular o estudante terá adquirido conhecimentos, aptidões e competências que lhe permitam:

•  identificar os problemas que afectam os materiais pétreos, de os caracterizar e interpretar e de propor soluções de conservação e restauro para os resolver,
• permitir ao aluno adquirir conhecimento sobre: i) a génese, propriedades e especificidades dos materiais em questão, ii) os fenómenos de degradação e os mecanismos que os determinam, iii) sobre o comportamento específico dos principais tipos de materiais em obra ou em uso, os seus produtos de degradação e sobre os métodos de diagnóstico,
• abordar os métodos de conservação e restauro, permitindo ao aluno adquirir conhecimento sobre as operações de conservação, bem como sobre os produtos e metodologias de tratamento e dos métodos de estudo, em laboratório e in situ,
•  a informação será acompanhada de ilustrações com resultados retirados de estudos de investigação ou de casos reais de obras.

Pré-requisitos

Bons conhecimentos anterirmente adquiridos na unidade curricular "Principios de Mineralogia e Geologia"

Conteúdo

Breve apresentação da cadeira Apresentação dos alunos. Objectivo da cadeira. Formas de ava­liação.   Breve resumo da Geologia de Portugal As grandes unidades lito-estratigrá­ficas como base para o zonamento em termos de ocorrência de materiais. As Orlas Sedimentares. O Maciço Antigo.   Principais tipos de materiais de construção Pedra e argamassas. Materiais tradicio­nais e materiais modernos. Cal, gesso, cimen­to, pozolanas, produtos orgânicos.   Materiais estruturais, de revestimento ou de decoração Construções de alvenaria. Alvenarias rebocadas e de pedra à vista. Pedra ornamental. Calcários Composição mineralógica; os minerais argilosos. Dureza, porosi­da­de e resistên­cia mecânica. Granitos Composição mineralógica; minerais primários e secundários. Fissu­ração, permea­bi­lidade e resistência mecânica. Anisotropia. Mármores O metamorfismo e a composição mineralógica. Porosidade e fissu­ração. Proprie­dades mais relevantes. O caso particular das rochas xistosas Composição mineralógica e aniso­tropia. Resistên­cia química e debilidade física.

Alteração das rochas Alteração e degradação de materiais Alteração da pedra nos ambientes naturais de jazida. Alteração meteórica ou meteorização e alteração deutérica. Alteração e alterabilidade. A alteração herda­da (o caso dos granitos). Alteração como processo físico-químico na procura de equilíbrios. Mecanismos de alteração. Mecanismos de natureza química, física e biológica. Alteração dos silicatos. Hidrólise. Séries de Goldich. Alteração por arrefecimento e por desnudação. Contraste de propriedades entre os feldspatos e o quartzo. Dilatação térmica. Expansão dos minerais argilosos. Factores intrínsecos e extrínsecos

Degradação dos materiais em obra Alteração em obra Os factores do ambiente. A água como factor primor­dial. Precipitação. Temperatura, humidade relativa, exposição. Os factores construtivos. Associação de diferentes materiais. Compatibilidade de propriedades. Ascensão capilar e sais solúveis. Poluição atmosférica Gases e partículas. Poluição industrial e urbana. Compostos de en­xo­fre e de azoto. Deposição seca e deposição húmida. Varia­­ção sazonal. “Spray” marinho. Calcários Formas de degradação. As crostas ne­gras: natureza, mecanismo de forma­ção e consequências para a conserva­ção. Alteração alveolar e sais solúveis. Granitos Formas de degra­dação; as crostas negras e os filmes ferrosos. Placas e desagre­gação arenosa. Mármores Formas de degradação mais caracte­rís­ticas. Placas e “sugaring”. Comporta­mento térmico da calcite, importância do tamanho dos cristais. Dissolução. O caso particular das rochas xistosas Formas de degradação mais caracte­rís­ticas. Esfoliação. Colonização biológica Plantas superiores. Liquens e algas. Fungos e bactérias. Acção sobre a pedra.

Conservação. Aspectos gerais do diagnóstico Identificação das causas de degradação Identificação dos materiais: obser­­va­­ção visual, microscópio óptico e SEM, métodos químicos e químico-físi­cos, DRX, FTIR, etc., Colheita de amostras Representatividade. Tamanho e dimen­são das amostras. Amostragem em monumentos e em afloramentos naturais. Métodos de estudo em laboratório Petrografia e mineralogia. Lâminas delgadas. Característi­cas físicas (porosidade, massas volúmicas, resistência mecânica, expansi­bi­li­da­de, etc.). Porosimetria. Durabilidade dos materiais; ensaios de envelheci­mento acelerado. Caracterização do meio ambiente T, HR, precipitação, composição da água da chuva e do ar. Clima e microclima. Identificação dos produtos de alteração Os sais solúveis, métodos de iden­tificação. Ensaios in situ Inspecção visual, lupas e microscópio de fibras ópticas. Ensaios não-destrutivos. Ultra-sons; termografia. Endoscopia. Georadar. Microfuração. Definição de um programa de ensaios Adaptação a cada situação e a cada tipo de rocha.

Conservação da pedra: principais categorias de intervenções Limpeza, consolidação, protecção Breve apresentação de cada uma destas categorias. Algumas justificações para a sua realização. As crostas negras e a colonização biológica: factores de degradação ou estéticos? A pulverização e arenização: degradação da resistência e estabilidade estrutural. As rochas muito porosas expostas ao exterior e a sua protecção. Critérios de avaliação dos métodos Eficácia, nocividade e durabilidade. Reversibilidade ou repetibili­dade? Operações preliminares Identificação das causas. Definição de objectivos. Necessida­de de enquadra­mento teórico das operações de conservação. Situação actual da prática de conservação Soluções seguras ou de mal menor? Impor­tância de experiên­cias anteriores. Limitações das opera­ções de conser­va­ção. Importância das operações de manutenção.

Limpeza de superfícies de pedra Distinção entre crosta e depósito superficial O caso da pátina. Definição e importância. A pátina como testemunho da passagem do tempo. A pátina como auxiliar na definição do grau de limpeza. A limpeza como operação delicada e irreversível. “Valores” das superfícies. Metodologia para execução de uma intervenção de limpeza As diferentes fases do processo (diagnóstico, negociação, execução). Características do substrato (tipo petrográ­fico, estado de alteração, dureza e resistência mecâ­ni­ca). Características da sujidade (tipo de sujidade, espessura, coesão). Impor­tân­cia de testes prévios de limpeza. Métodos de limpeza mais correntes Métodos suaves e métodos agressivos. Alguns requisitos que devem ser respeitados. Não remoção de materiais ori­gi­nais e conservação da pátina como segurança de não agressividade. Ausên­cia de danos colaterais, nomeadamente nas construções e nos utentes. Lavagem com água Formas de utilização: escorrente, nebulizada, pressurizada, vapor. Riscos de infiltrações e de mobilização de sais solúveis. Limpeza com métodos abrasivos Jacto de areia (a seco ou por via húmida). Microabrasão. “Gomage” e outros métodos de abrasão controlada (mitos e realidades). A limpeza com radiação laser Breve apresentação do mecanismo de limpe­za por ablação fotónica. Alguns tipos de laser. Importância do modo de trans­porte do feixe (braço articulado e fibras ópticas).

Tratamentos de conservação Consolidantes e hidrófugos Principais famílias de produtos. Estudos em labo­ratório e in situ. Vantagens e limitações. Descrição de alguns métodos de ensaio usados nestes estudos. Consolidantes Eficácia: profundidade de penetração e resistência mecânica. Métodos de laboratório para a sua determinação. Nocividade: contras­te de resistência e formação de interfaces; permeabi­li­da­de ao vapor; variações cromáticas. Durabilidade: ensaios de envelhecimento acelerado e em exposição natural; tempo real versus tempo acelerado. Hidrófugos Eficácia: hidrorrepelência; ângulo de contacto e ensaio de mi­cro­­gotas; capilaridade. Nocividade: variações cromáticas, permeabilidade ao vapor. Durabilidade: ensaios de envelhecimento acelerado; exposição natural. Tratamentos com biocidas Avaliação da eficácia. Casos de estudo. Monitorização da recolonização. Documentação das intervenções de conservação Principais fases Documentação prévia à intervenção. Levantamentos cartográficos. Mapeamento do estado de conservação. Léxico das formas de degradação. Documentação das operações. Documentação de produtos e métodos de aplicação. Documentação do estado final.

Planos de manutenção ou de conservação preventiva

Exemplos de estudos de tratamentos de conservação em pedras calcárias   - Objecti­vos, métodos de estudo, alguns resultados   · Igreja de Santa Cruz, em Coimbra. · Torre de Belém · Claustro do Mosteiro dos Jerónimos · Sé de Évora · Porta Especiosa, Coimbra

Bibliografia

 Artigos

A. Arnold - Methodology of the study on decay, weathering and conservation of monuments. CUM School, Second Course, pp. 11- 16.

A. Arnold and A. Kueng , 1985 – Crystallization and habits of salt efflorescences on walls. I-Methods of investigation and habits. Proc. 5th  Int. Cong. On Deterioration and Conservation of Stone. Lausanne 1985, vol. 1.

A. Arnold and K. Zehnder, 1985 – Crystallization and habits of salt efflorescences on walls. II – Conditions of crystallization. Proc. 5th  Int. Cong. On Deterioration and Conservation of Stone. Lausanne 1985, vol. 1.

A. Arnold, 1981 – Nature and reactions of saline minerals in walls. Proc. Int. Symp. The Conservation of Stone, Bologna, Oct. 1981, Part A, Edited by R. Rossi-Manaresi.

A. Ferreira Pinto e J. Delgado Rodrigues 2000 - Assessment of durability of water repellents by means of exposure tests. Proc. 9^th Int. Congress on Deterioration and Conservation of Stone, Venice.

A. Ferreira Pinto e J. Delgado Rodrigues 2001 - A hidrofugação como protecção da pedra. Aspectos relacionados com a eficácia e sua avaliação. Congresso Construção 2001, IST, Lisboa, Dez. 2001.

A. Streckeisen, 1975 - To each plutonic rock its proper name. Earth-Science Reviews, 12 (1976), pp.1-33.

A.E. Charola and J. Delgado Rodrigues, 1998 - Discussions and conclusions of the round-table on water repellent treatments. Science and Technology for Cultural heritage, 5 (1), 1996, pp. 111-114.

B. Feilden, 1982 – The principles of conservation. In Conservation of Historic Stone Buildings and Monuments. Nat. Academic Press, Washington, D.C. 1982.

B. Fitzer and K Heinrichs - Diagnóstico de danos en monumentos pétreos: documentación, mapeo y registro. Cuadernos del Inst. Andaluz del Património, pp. 123-141.

B. Fitzner - Porosity properties and weathering behaviour of natural stones - methodology and examples. CUM School, Second Course, pp. 43-54.

C. Ascaso et al. 2002 - In sittu evaluation of the biodeterioration action of microorganisms and the effects of biocides on carbonate rock of the Jeronimos Monastery (Lisbon). International Biodeterioration and Biodegradation, 49 (2002), pp.1-12.

D. Camuffo - Pores, capillaries and moisture movement in the stone. CUM School, Second Course, pp.27-42.

D. Camuffo 1998 - Microclimate for cultural heritage. Elsevier, 1998. Chap. 1.

E. Galan - The influence of temperature changes on stone decay. CUM School, First Course, pp.119-129.

F. Rey Bueno – Porosimetria de mercuro. Cuadernos del Inst. Andaluz del Património, pp.46-50.

J. Alonso et al. 1987 - Caracterización del sistema poroso de calizas y dolomias. Boletín Geologico y Minero T. XCVIII-II, pp. 84-95.

J. Clifton and G.J.C. Fronhnsdorff – Stone consolidating materials: a status report. In Conservation of Historic Stone Buildings and Monuments. Nat. Academic Press, Washington, D.C. 1982.

J. Delgado Rodrigues - Decay and conservation of granitic stones. Mechanisms, environment factors and treatment. Notas de aula (13 pags.)

J. Delgado Rodrigues 1989 - Causes, mechanisms and measurement of damage in stone monuments. European Symp. On science, technology and European Cultural Heritage, Bologna, June 1989. Memória 744 do LNEC.

J. Delgado Rodrigues 1998 - Stone cleaning and the laser methods. Notas de aula, Persepolis, 1998. (11 pags.)

J. Delgado Rodrigues 1998 - Stone degradation and conservation. Notas de aula, Persepolis, 1998. (11 pags.)

J. Delgado Rodrigues 1999 - Cores e texturas na conservação de superfícies pétreas. Seminário sobre Cor e Conservação, LNEC, Lisboa, Dez. 1999, (7 pags.).

J. Delgado Rodrigues 2000 - Conservação de monumentos. Aspectos técnicos e metodológicos e seu enfoque na conservação da pedra. Geotecnia, n.º 89, Julho 2000, pp. 15-30.

J. Delgado Rodrigues 2001 - Consolidation of decayed stones. A delicate problem with few practical solutions. Int. Symp. On Historical Constructions, Guimarães, 2001, pp.3-14.

J. Delgado Rodrigues 2001 - Swelling behaviour of stones and its interest in conservation. An appraisal. Materiales de Construcción, vol. 51, Nos. 263-264, 2001, pp. 183-195.

J. Delgado Rodrigues and A.E. Charola, 1996 - General report on water repellents. Science and Technology for Cultural heritage, 5 (1), 1996, pp. 93-103.

J. Delgado Rodrigues et al. - Procedure for selection and control of cleaning operations. A proposal. 4^th Int. Symp. on Conservation of Monuments on the Mediterranean Basin, Rhodes, (8 pags.).

J. Delgado Rodrigues et al. 2002 - Biocolonisation and biocidal monitoring by means of a portable fluorescence instrument. Int. Symp. On Life and Rocks: Bio-inert Interactions, S. petersburg, June 2002.

J. Delgado Rodrigues et al. 2002 - Tracing of decay profiles and evaluation of stone treatments by means of microdrilling techniques. Journal of Cultural Heritage

L. Aires-Barros  - The decay of stonework: mechanism, methodology of study. CUM School, First Course, pp.111-118.

L. Binda, G. Baronio and A.E. Charola, 1985 – Deterioration of porous materials due to salt crystallyzation under different thermohygrometric conditions. I-Brick. Proc. 5th  Int. Cong. On Deterioration and Conservation of Stone. Lausanne 1985, vol. 1.

M.J. Torre Lopez - Propriedades hídricas de los materiales lapídeos. Ensayos. Cuadernos del Inst. Andaluz del Património, pp. 66-71.

N. Velilla - Los materiales de construcción en los edificios históricos. Caracterizacón petrográfica: métodos ópticos. Cuadernos del Inst. Andaluz del Património, pp. 14-24.

P. Ausset et al. - Interactions entre les microsphérules silicatées atmosphériques et les surfaces de monuments en calcaire et en bronze. PACT Bulletin. 33, II.3.

P. Brimblecombe - History of air pollution and deterioration of Heritage. CUM School, First Course, pp.23-32.

P. Tiano et al. 2000 - The conservation of monuments: a new method to evaluate consolidating treatments. Int. Jour. for Restoration of Buildings and Monuments, Vol. 6, No. 2, pp. 133-150.

R. Lefèbvre et al. 1998 - Origin of sulphated grey crusts on glass in polluted urban atmosphere: stained glass windows of Tours Cathedral (France). Glatech. Ber. Glass Sci. Technol. 71, 1998, No.3, pp. 75-80.

R. Wakefield and M. Jones 1998 - An introduction to stone colonizing micro-organisms and biodeterioration of building stones. Quat. Journ. of Engineering geology, 31, pp. 301-313.

S. Goldich, 1938 - A study in rock weathering. Journal of Geology, vol. 46, 1938, pp. 17-58.

V. Fassina - General criteria for the cleaning of stone: theoretical aspects and methodology of application. CUM School, Second Course, pp. 126-132.

 

Livros

L. Aires-Barros  - As rochas dos monumentos portugueses. Tipologias e patologias. Cadernos IPPAR, II Série, No.3, Lisboa, 2001.

M.A. Vicente, J. Delgado Rodrigues and J. Acevedo (Eds.) - Degradation and conservation of granitic rocks. Proc. Int. Workshop, Santiago de Compostela, Nov. 1994. European Commission Research report No.5, Brussels, 1996.

J. Delgado Rodrigues and D. Costa (Eds.) - Conservation of granitic rocks. Laboratório Nacional de Engenharia Civil, Lisboa, 1996.

G.G. Amoroso and V. Fassina - Stone decay and conservation. Elsevier, Amsterdam 1983.

F.H. Henriques - A humidade em paredes. LNEC, 1995.

L. Lazzarini and M.L. Tabasso - Il restauro della pietra. Cedam-Padova, 1986.

E. Winkler - Stone: properties, durability in man''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''s environment. Springer Verlag, N.Y. 1973.

 

 

Método de ensino

Exposição tendo como base exemplos retirados da investigação ou da prática concreta da conservação e restauro.

Observação de amostras de materiais e visita a casos reais onde se apresentam os materiais e os seus problemas e se expõem formas de identificar as diferentes anomalias.

Caracterização através de métodos laboratoriais de propriedades de:

- amostras de formas de alteração de pedra

- provetes pétreos no estado são, ou alterado, ou tratado

Visita a obras onde tenham sido realizadas intervenções de envergadura onde se possam ilustrar as técnicas de conservação e restauro e se explique o enquadramento que motivou as escolhas feitas.

Método de avaliação

1. Exame escrito, ou tres testes parciais, sobre toda a matéria dada (60% nota final)

2. Relatório de trabalho laboratorial + relatório de trabalho campo relativo ao diagnóstico de um caso de estudo (30% nota final)

3. Estudo de artigos + questionários ou notas sobre visitas de estudo + exercícios realizados durante as aulas práticas (10% nota final)

Cursos

• Conservação - Restauro