Análise Simplificada de uma Argamassa de Cal
João Pires
Centro de Química e Bioquímica, Faculdade de Ciências, Universidade de Lisboa,
1749-016 Lisboa, Portugal
([email protected])
INFORMAÇÃO DE SUPORTE
Procedimentos Experimentais
Análise Química
1. Preparação de 100 cm3 de uma solução aquosa 4 M de HCl.
Material: Balão volumétrico de 100 cm3; Copo de 500 cm3; Proveta de 50 cm3; funil;
hotte
Reagentes: Solução concentrada de HCl (37%).
O HCl concentrado pode ser adquirido com uma concentração de 37%. Neste caso,
e considerando uma massa específica média de 1,18 g/cm3 a concentração de HCl é
11.96 M. Os 100 cm3 da solução 4 M podem então ser preparados medindo 33.4 cm3
(para esta actividade, pode usar-se um proveta de 50 cm3), transferindo-o
cuidadosamente, através de um funil para um balão de 100 cm3 e perfazendo até à
marca com água destilada.
Atenção: (i) Devido aos vapores libertados estas operações deverão ser realizadas
numa hotte. (ii) Dado que a diluição do HCl concentrado é exotérmica, antes da
transferência do ácido concentrado para o balão de 100 cm3 ter-se-á de encher este
com água destilada até próximo de metade do volume e inseri-lo no copo de 500 cm3 o
qual também já contém alguma água para ajudar a dissipar o calor libertado.
2. Desagregação da amostra de argamassa e pesagem
Material: Martelo de borracha; almofariz de porcelana ou ágata; copo de 25 cm3; copo
(o volume depende da quantidade de amostra); estufa (até 100 ºC); exsicador.
O material necessário para a desagregação da amostra de argamassa depende da
natureza da mesma. Para amostras muito grandes um martelo de borracha pode ser
útil numa primeira fase e, posteriormente, deverá ser usado um almofariz de
porcelana ou ágata para obter uma desagregação mais fina. Colocar a amostra
desagregada num copo e este na estufa a 100 ºC para assegurar que toda a humidade
é removida. Retirar da estufa e arrefecer em exsicador (idealmente, este passo deveria
ser repetido até se verificar um valor de massa constante).
Uma vez desumidificada e arrefecida em exsicador pesar rigorosamente cerca de 1
g de amostra numa balança analítica (w1). A pesagem pode ser efectuada num copo de
25 cm3 previamente pesado (w2).
Atenção: Usar luvas de protecção ao remover o copo da estufa.
3. Reacção com HCl e filtração
Material: agitador magnético, barra de agitação, pipeta de Pasteur, papel de filtro,
funil e respectivo suporte; vareta de vidro.
Colocar num agitador magnético o copo que contém a amostra de argamassa já
pesada e uma barra de agitação, adicionando cerca de 3 cm3 de água destilada.
Seguidamente, e já sob agitação, adicionar gota a gota a solução de HCl preparada (4
M) usando a pipeta de Pasteur até que deixe de se verificar efervescência. Pode
interromper-se a agitação para confirmar o fim da efervescência. No final, juntar mais
2-3 cm3 da solução de HCl 4 M.
Quando todo o ligante tiver reagido com o HCl (ou seja, quando parar a
efervescência) a fase sólida é apenas composta pelos agregados (areias) e a fracção de
“finos”. Retirar a barra de agitação. Pesar uma folha de papel de filtro (w3) e coloca-la
num funil (que já pode estar no respectivo suporte) humedecendo-o com água
destilada.
Agitar a mistura que está no copo com a vareta de vido e, simultaneamente, ir
decantando o líquido para o papel de filtro. Adicionar mais alguns cm3 de água e
repetir o processo várias vezes. Uma vez que os agregados têm partículas de maiores
dimensões do que a fracção “fina” esta decantação/filtração permite a separação das
duas fracções, ficando os agregados no copo e a fracção “fina” no papel de filtro. Secar
o papel de filtro e pesá-lo – w4. Secar os agregados no copo em que se encontram e
pesar o conjunto – w5. Notar que os valores w1 a w5 correspondem às massas
pesadas para completar a Folha de Registo seguinte.
Folha de Registo.
Nome da amostra _________________________
Descrição da amostra
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________
Resultados
(g)
Massa da amostra seca (w1)
mass do copo de 25 cm3 (w2)
Massa do papel de filtro (w3)
Massa do papel de filtro com a fracção “fina” (w4)
Massa dos agregados e do respectivo copo (w5)
Composição simplificada da argamassa
% de agregados = ((w5-w2)/w1) x 100
% da fracção “fina” = ((w4-w3)/w1) x 100
% de ligante = 100 - % de agregados - % da fracção “fina”
Extensão do trabalho à caracterização por FTIR e DRX
Espectros FTIR
Material: FTIR, prensa e respectivo pastilhador; brometo de potássio; quartzo,
carbonato de cálcio
Preparar as pastilhas misturando a amostra com KBr (1-2% em massa de amostra)
num almofariz de ágata. No exemplo apresentado neste trabalho foi utilizado um
aparelho Nicolet 6700 com uma resolução de 2 cm−1, tendo os espectros sido obtidos
entre 600 and 2200 cm-1. Os espectros da sílica (quartzo) e do carbonato de cálcio
devem também ser obtidos para que possam ser sobrepostos ao espectro da
argamassa (como na Figura 1 do texto principal) por forma a facilitar a identificação
das bandas.
Difracção de raios-X
Material: difractómetro de raios-X; prensa e respectivo pastilhador análogo ao usado
para obter os espectros de FTIR
O difractograma de raios-X dado como exemplo na Figura 2 do texto principal foi
obtido num aparelho Philips PW 1730 com uma lâmpada de cobre (λ = 1.5406 Å), 40
kV e 30 mA no tubo de raios-X, com um passo de of 0.02° 2θ. Adicionalmente, nos
casos de amostras em que os grãos dos agregados são demasiado grandes pode, em
alternativa a usar um pó e o respectivo porta-amostras, realizar-se uma pastilha
analogamente ao que se fez para o FTIR mas sem diluir em KBr. Nesta situação a
pastilha pode ser fixada ao porta-amostras com um pouco de fita-cola double-face.
Uma análise simples mas instrutiva do difractograma pode ser realizada comparando
os picos relativos à amostra de argamassa com os picos de difracção mais intensos
das substâncias usualmente presentes nas argamassas históricas e que se
apresentam na Tabela S1.
Tabela S1. Resumo dos picos de difracção de raios-X para alguns dos principais
componentes de argamassas históricas (a referência das fichas ICDD respectivas é
também indicada)
Quartzo
Calcite
Feldspato
39-1425
9-466
2θ / º
Intensidade
relativa
20.85
Montmorilonite
5-586
Muscovite
13-259
2θ / º
Intensidade
relativa
2θ / º
Intensidade
relativa
22
27.89
100
23
26.66
100
36.85
8
23.51
25
24.13
20
39.46
8
24.27
16
39.40
18
50.14
14
25.36
10
43.18
18
59.95
9
13.84
20
47.49
68.32
8
22.03
16
48.51
7-42
2θ / º
Intensidade
relativa
2θ / º
Intensidade
relativa
12
6.49
100
8.86
100
29.4
100
19.85
18
17.76
55
35.97
14
26.668
10
19.76
20
27.594
10
19.89
20
30.591
8
26.74
100
17
34.97
25
17
45.33
45
Lista de publicações selecionadas em que a análise de argamassas
históricas foi efectuada com objectivos ligados à arqueologia e/ou à
conservação
1 - Marcus, B. L., Characterization of Historic Mortars and Earthen Building
Materials in Abu Dhabi Emirate, UAE. IOP Conf. Series: Materials Science and
Engineering 2012, 37, 1-9.
2 - Miranda, J.; Carvalho, A. P.; Pires, J., Assessment of the Binder in Historical
Mortars by Various Techniques. Archaeometry 2012, 54, 267-277.
3 - Brosnan, D. A., Characterization and Degradation of Masonry Mortar in
Historic Brick Structures. Journal of Structures 2014, 1-7.
4 - Raw-Rees, S., Pesce, G. L. A., Ball, R. J. and Fodde, E. Characterization of
Binders in the Historic Lime Mortars and Plasters from 1A Royal Crescent, Bath.
Journal of the Building Limes Forum 2012, 19, 28-37.
5 - Callebaut, K., Elsen, J., Balen, K., Viaene ,W., Nineteenth Century Hydraulic
Restoration Mortars in the Saint Michael's Church (Leuven, Belgium) Natural
Hydraulic Lime or Cement?. Cement and Concrete Research 2001, 31, 397-403.
6 – Morricone, A., Macchia, A., Campanella, L., David, M., Togni, S., Turci, M.,
Maras, A., Meucci, C., Ronca, S., Archeometrical Analysis for the Characterization of
Mortars from Ostia Antica. Procedia Chemistry 2013, 8, 231 – 238.
7 – Ortega, L. A., Zuluaga, M C., Alonso-Olazabal, A. Insausti, M., Ibáñez, A.,
Geochemical Characterization of Archaeological Lime Mortars: Provenance Inputs.
Archaeometry 2008, 50, 387–408.
8 - Kramar, S., Mirtic, B., Gregerová M., Characterization of Mortars Used Since
Baroque Period on Altar of St. Jacob Church (Ljubljana, Slovenia). Geophysical
Research Abstracts 2007, 9.
9 – Genestar, C., Pons, C., Más, A., Analytical Characterisation of Ancient Mortars
From the Archaeological Roman city of Pollentia (Balearic Islands, Spain). Analytica
Chimica Acta 2006 557, 373–379
10 – Stewart, J., Moore, J., Techniques of Historic Mortar Analysis. Bulletin of the
Association for Preservation Technology 1982, 14, 11-16
11 – Brosnan, D. A., Characterization of Restoration Mortars For Fort Sumter
National Monument and Degradation of Mortars by Sea Water And Frost Action. Final
Report, The Southeastern Cooperative Ecosystems Studies Unit, The National Park
Service, 2012.