Estudo de protetivos hidrofóbicos e amigos dos ambiente para proteção e preservação de pedra carbonatada

Abstract

O diagnóstico da deterioração e a conservação do património construído em pedra é complexo, exigindo a contribuição de muitas disciplinas para identificar as medidas corretivas e estratégias de gestão adequadas. As questões mais importantes estão relacionadas com a deterioração da pedra e as mudanças cromáticas na estética original da pedra, que têm um impacto direto no seu valor sociocultural. Entre todas as causas de deterioração das pedras, a ação da água é identificada como a principal causa de deterioração das pedras e das alterações cromáticas nos materiais de construção de pedra. Assim, para evitar a penetração de água na matriz de pedra, é necessário um tratamento fundamental. Um revestimento hidrofóbico amigo do ambiente seria a melhor opção para este fim. Atualmente, o desenvolvimento de um material protetor de pedra eficiente, durável e amigo do ambiente é ainda um desafio generalizado. A tese de mestrado proposta, que faz parte da Eco-STONEPROTEC (EXPL/CTAGEO/0609/2021, financiada pela Fundação para a Ciência e Tecnologia - FCT), visa abordar a ação da água sobre pedras carbonatadas através do estudo de três revestimentos hidrófobos comerciais diferentes e, especificamente, estudar a sua eficiência, compatibilidade e durabilidade. Neste estudo, nove pedras carbonatadas diferentes e uma amostra específica de granito foram escolhidas devido às suas variações na natureza física, química e mineralógica. A tarefa deste estudo é a caracterização completa de amostras de pedra selecionadas e estudar a compatibilidade, eficácia e durabilidade de revestimentos hidrofóbicos ecológicos aplicados nessas pedras. Foi realizada uma abordagem multianalítica, como microscopia digital, e colorimetria para avaliar a compatibilidade dos revestimentos hidrofóbicos, acelerando o envelhecimento em câmaras climáticas para avaliar a sua durabilidade, tensiómetro ótico para avaliar a eficácia hidrofóbica, e XRF e XRD para determinar a composição química e mineralógica de amostras de pedra. De acordo com os resultados obtidos, este trabalho demonstra que o revestimento “CN3”, que é composto de silano/siloxano com aditivos fluorados modificados, é o revestimento hidrofóbico mais eficaz entre todos os revestimentos hidrofóbicos selecionados. Além disso, este revestimento apresenta boa compatibilidade com as amostras de pedra selecionadas. Além disso, os resultados obtidos podem ser os passos pioneiros para o desenvolvimento de revestimentos amigos do ambiente que também são rentáveis; Abstract: The decay diagnosis and conservation of stone-built heritage is complex, requiring input across many disciplines to identify appropriate remedial steps and management strategies. The most important issues are related to the stone decay and chromatic changes in the original stone aesthetics, which directly impact their sociocultural value. Among all the causes of stone decay, water action is identified as the major cause of stone decay and chromatic changes in stone building materials. Hence, to prevent the penetrating water into the stone matrix, fundamental treatment is needed. An eco-friendly hydrophobic coating would be the best option for this purpose. Currently, the development of an efficient, durable, and ecofriendly stone protector material is still a widespread challenge. The proposed Master Thesis, which is part of Eco-STONEPROTEC (EXPL/CTAGEO/0609/2021, funded by Fundação para a Ciência e Tecnologia – FCT), aims to tackle water action on carbonate stones by studying three different commercial hydrophobic coatings and specifically studying their efficiency, compatibility, and durability. In this study, nine different carbonate stones and one specific granite sample have been chosen due to their variations in physical, chemical, and mineralogical natures. The task of this study is the full characterization of selected stone samples and study the compatibility, effectiveness, and durability of applied eco-friendly hydrophobic coatings on these stones. A multi-analytical approach was performed such as digital microscopy, and colorimetry to assessthe compatibility of the hydrophobic coatings, accelerating ageing in climatic chambers to assess their durability, optical tensiometer to evaluate the hydrophobic effectiveness, and XRF and XRD for determining the chemical and mineralogical composition of stone samples. According to the obtained results, this work demonstrates that the coating “CN3”, which is composed of silane/siloxane with modified fluorinated additives, is the most effective hydrophobic coating among all the selected hydrophobic coatings. Additionally, this coating shows good compatibility with the selected stone samples. Also, the obtained results can be the pioneer steps for developing eco-friendly coatings which also are cost-effective.