Development and optimization of formulations of geomaterials for adobes rehabilitation and repair

Abstract

The present work deals with the earth construction in Portugal, with a focus on the adobe construction, and with particular incidence in the development of new materials for the conservation and restoration of these types of construction. The adobe construction is predominant in the central coastal zone of the country. However, although there are numerous adobe buildings in this region, many of them (some with architectural heritage value) lack adequate conservation and restoration interventions. Knowledge of these ancient materials is a pre-requisite to any intervention and is essential for the conservation of the architectural heritage of these regions. The use of materials compatible with adobes increases the effectiveness and durability of conservation and restoration actions. Thus, the first part of this work consisted in the chemical, mineralogical and physical characterization of adobes from Aveiro and Figueira da Foz (where this type of construction is predominant). The knowledge of these materials was the necessary basis for the development of new materials that can be used in building interventions based on adobe construction. In addition to the principle of compatibility of materials, the development of new materials also presupposed the sustainability of materials. The sustainability of materials is a subject of significant importance due to growing concerns about the environment. The choice of products that are both effective for the purpose and environmentally friendly throughout their life cycle are key issues to consider when studying materials. Thus, in this work two types of materials were developed: alkaline activated adobes and geopolymers. These materials had as main raw materials Pateira de Fermentelos mud, silicic sand, Portuguese diatomite, Portuguese kaolins, industrial metakaolin and produced in the laboratory. 48 formulations of alkaline activated adobes and geopolymers were produced in the laboratory. 23 formulations were selected as likely to be used in conservation and restoration interventions in adobes. 8 formulations of alkaline activated adobes showed the formation of efflorescences that require a more focused study in order to mislead their possible contributions for future degradation of the material.

O presente trabalho aborda a construção em terra em Portugal, com foco na construção em adobe, e com particular incidência no desenvolvimento de novos materiais para a conservação e restauro destes mesmos tipos de construção. A construção em adobe é predominante na zona litoral centro do país. No entanto, apesar de existirem inúmeros edifícios de adobe nesta região, muitos deles (alguns com valor patrimonial) carecem de intervenções adequadas de conservação e restauro. O conhecimento destes materiais antigos é uma necessidade prévia a qualquer intervenção e é essencial para a conservação do património arquitetónico destas regiões. O uso de materiais compatíveis com os adobes aumenta a eficácia e durabilidade das ações de conservação e restauro. Assim, a primeira parte deste trabalho consistiu na caracterização química, mineralógica e física de adobes de Aveiro e da Figueira da Foz (onde este tipo de construção é predominante). O conhecimento adquirido sobre estes materiais consistiu na base necessária para o desenvolvimento de novos materiais passíveis de serem usados em intervenções de edifícios que tenham por base a construção em adobe. Para além do princípio da compatibilidade dos materiais, no desenvolvimento de novos materiais teve-se ainda como pressuposto a sustentabilidade dos materiais. A sustentabilidade dos materiais é um assunto de importância relevante devido às crescentes preocupações com o meio ambiente. A escolha de produtos que sejam ao mesmo tempo, eficazes para o fim a que se destinam e “amigos do ambiente” durante todo o seu ciclo de vida são aspetos fundamentais a ter em conta quando se estudam os materiais. Assim sendo, neste trabalho foram desenvolvidos dois tipos de materiais: adobes ativados alcalinamente e geopolímeros. Estes materiais tiveram como matérias-primas principais lama da Pateira de Fermentelos, areia siliciosa, diatomito Português, caulinos Portugueses, metacaulino industrial e produzido em laboratório. 48 formulações de adobes activados alcalinamente e geopolímeros foram produzidas em laboratório. 23 formulações foram selecionadas como passíveis de serem usadas nas intervenções de conservação e restauro em adobes. 8 formulações de adobes ativados alcalinamente apresentaram a formação de eflorescências que requerem um estudo mais focado de forma a despistar os seus possíveis contributos para degradação futura do material. Os objetivos do trabalho foram concluídos com sucesso, ficando como trabalhos prioritários a desenvolver no futuro os ensaios de compatibilidade dos materiais a realizar em edifícios de adobe.