Patologia dos Materiais

Código:

EC0041

Sigla:

PMAT

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Materiais

Ocorrência: 2020/2021 - 1S

Ativa?	Sim
Unidade Responsável:	Secção de Materiais de Construção
Curso/CE Responsável:	Mestrado Integrado em Engenharia Civil

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
MIEC	3	Plano de estudos oficial a partir de 2006/07	5	-	5	60	133

Língua de trabalho

Português

Objetivos

JUSTIFICAÇÃO:
O Património construído apresenta-se em maior ou menor estado de degradação, sendo necessário proceder ao diagnóstico que permita a execução de uma recuperação com sucesso. Um diagnóstico correcto deverá incluir uma inspecção pormenorizada, eventual recolha de amostras para análises e ensaios que possibilitem o estabelecimento dos agentes e mecanismos responsáveis pelos processos de deterioração. Estes estudos conduzirão a propostas de intervenção para reparação.

OBJECTIVOS:
Aquisição de conhecimentos técnico-científicos no domínio da Patologia dos Materiais (pedra e betão), nomeadamente a caracterização das propriedades que de um modo mais directo se relacionam com a sua deterioção, o estudo dos agentes e mecanismos de alteração, a caracterização das principais degradações e estudo de métodos e técnicas de prevenção, protecção e reparação.

Resultados de aprendizagem e competências

COMPETÊNCIAS E RESULTADOS DE APRENDIZAGEM:
Conhecimento: Descrever e identificar os principais tipos de deteriorações. Definir as causas e os mecanismos responsáveis pelas deteriorações. Descrever os processos de reparação, incluindo os produtos, técnicas e metodologias a aplicar em cada situação.
Compreensão: Relacionar os diversos tipos de deteriorações da pedra e do betão com as causas que lhes deram origem. Interpretar os processos físicos e químicos que estão na génese da degradação da pedra e do betão.
Aplicação: Estabelecer as técnicas, ensaios e análises que permitam o diagnóstico. Seleccionar as técnicas e metodologias de reparação mais adequadas, tendo em atenção os estudos de diagnóstico efectuados.
Análise: Investigar os processos de deterioração. Organizar um conjunto de ensaios, técnicas e análises que permitam um diagnóstico correcto. Analisar as diversas soluções alternativas de reparação.
Síntese: Propor as técnicas, metodologias e soluções que conduzam a uma maior durabilidade das estruturas em pedra e betão, garantindo a sustentabilidade da intervenção no que respeita aos materiais e produtos aplicados.
Avaliação: Escolher e avaliar as vantagens e inconvenientes das distintas técnicas, análises e ensaios a utilizar no diagnóstico. Criticar soluções de reparação correntemente utilizadas sob o ponto de vista da sustentabilidade. Recomendar a utilização de materiais e produtos sustentáveis,

Modo de trabalho

Presencial

Programa

1. INTRODUÇÃO À PATOLOGIA DOS MATERIAIS. Definição de patologia. Processo patológico. Causas directas e indirectas num processo patológico. Conceitos de reparação, restauro e reabilitação. Prevenção.
2. MATERIAIS E ESTRUTURAS A ESTUDAR.
3. MEIOS E TÉCNICAS DE APOIO AO DIAGNÓSTICO. 3.1. Cartografia das deteriorações. 3.2. Microscopia óptica de luz polarizada. 3.3. Difracção dos raios X. 3.4. Microscopia electrónica de varrimento.
4. PATOLOGIA DA PEDRA. 4.1. Introdução. 4.2. Propriedades das rochas que de um modo mais directo se relacionam com as deteriorações. 4.3. Agentes agressivos e sua acção. 4.3.1. Água. 4.3.2. Sais solúveis. 4.3.3. Gases. 4.3.4. Vento. 4.3.5. Temperatura. 4.3.6. Gelo. 4.3.7. Seres vivos. 4.4. Principais tipos de deteriorações. 4.4.1. Desagregação granular. 4.4.2. Placas. 4.4.3. Plaquetas. 4.4.4. Crostas negras. 4.4.5. Filmes negros. 4.4.6. Eflorescências. 4.4.7. Dissoluções. 4.4.8. Colonização biológica. 4.5. Localização das deteriorações nos edifícios. 4.6. Mecanismos responsáveis pela génese das deteriorações. 4.7. Tratamentos de limpeza. 4.7.1. Tratamentos mecânicos secos e húmidos. 4.7.2. Sistemas de projecção de água sob pressão. 4.7.3. Sistemas de projecção de partículas. 4.7.4. Aplicação de produtos químicos. 4.7.5. Aplicação de raios laser. 4.8. Tratamentos de conservação. 4.8.1. Dessalinização. 4.8.2. Consolidação. 4.8.3. Hidrofugação. 4.8.4. Consolidação-hidrofugação. 4.9. Tratamentos de protecção. 4.9.1. Tratamentos contra dejectos de pombas. 4.9.2. Tratamentos biocidas. 4.9.3. Tratamentos antigraffiti.
5. PATOLOGIA DO BETÃO. 5.1. Introdução – Principais sintomas e causas da degradação de uma estrutura de betão. Exposição ambiental. 5.2. Processos físicos de degradação do betão. 5.2.1. Fissuras que ocorrem no betão fresco – retracção plástica, assentamento plástico e movimentos durante a construção. 5.2.2. Fissuras que ocorrem no betão endurecido – aplicação de cargas e deformações impostas. 5.2.3. Variações de tempertura. 5.2.4. Ciclos gelo/degelo. 5.2.5. Erosão por abrasão e por cavitação. 5.3. Processos químicos de degradação do betão. 5.3.1. Ataque pelos ácidos. 5.3.2. Ataque pelos sais de amónio e magnésio. 5.3.3. Ataque pela água. 5.3.4. Ataque pelos sulfatos. 5.3.5. Ataque pelos álcalis. 5.3.6. Eflorescências. 5.4. Processos biológicos de degradação do betão. 5.5. Corrosão das armaduras. 5.5.1. Mecanismo da corrosão das armaduras e seu efeito. 5.5.2. Processos que provocam a despassivação das armaduras – carbonatação, lixiviação e penetração de cloretos. 5.5.3. Tipos de corrosão – localizada, generalizada e sob tensão. 5.6. Prevenção – 5.6.1. Qualidade dos materiais utilizados, composição do betão e espessura de recobrimento. 5.6.2. Execução, cura e controlo de qualidade do betão. 5.6.3. Recomendações de projecto – concepção e geometria dos elementos estruturais. 5.7. Protecção. 5.7.1. Protecção directa do aço – revestimentos e protecção catódica. 5.7.2. Protecção indirecta através do betão – argamassas de reparação, revestimentos, extracção dos iões cloreto, realcalinização e inibidores de corrosão. 5.7.3. Processos de reparação.

Conteúdo científico - 80%
Conteúdo tecnológico - 20%

Bibliografia Obrigatória

Begonha, A.; Patologia da pedra - diagnóstico, 2013
Begonha, A.; Patologia da pedra - tratamentos, 2013
Teles, M.; Patologia do betão, 2009

Bibliografia Complementar

Amoroso, G.G., Fassina, V.; Stone decay and conservation, Elsevier, Materials Science Monographs, 11, 453 pp. , 1983
Begonha, A.; Meteorização do granito e deterioração da pedra em monumentos e edifícios da cidade do Porto. , FEUP-Edições. Coleccção Monografias 2. Porto. 445 pp., 2001
CEB; Durable concrete structures. Design guide, Comité Euro-Internat. du Béton, Thomas Telford Services Ltd., Londres, 112 pp., 1992
Hobbs, D.; Alkali-silica reaction in concrete, Thomas Telford Services, Limited, London, 183 pp., 1988
Hobbs, D., Matthews, J.; Minimum requirements for durable concrete. Carbonation and chloride-induced corrosion, freeze-thaw attack., D.W. Hobbs, British Cement Association, Crowthorne, Berks RG45 6YS, 174 pp., 1998
Stievenard-Gireau, D.; Etude de la réation alcalis-silice dans les bétons., , Laborat. Central Ponts et Chaussées, Rapport de Recherche LPC nº 144, Paris, 104 pp., 1987

Observações Bibliográficas

Bibliografia fornecida aos estudantes em suporte digital colocada na página da UC.

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

Exposições teóricas e teórico-práticas de exposição e discussão sobre temas específicos com projecção de diapositivos e acetatos previamente disponibilizados aos estudantes e esclarecimentos das questões que os mesmos possam ter suscitado. Aulas no Laboratório de Ensaio de Materiais para realização de ensaios e análise dos resultados dos mesmos, assim como no Centro de Estudos de Materiais da Universidade do Porto (microscópio electrónico de varrimento). Visitas de estudo a diversos edifícios e monumentos de pedra e de estruturas de betão.

DEMONSTRAÇÃO DA COERÊNCIA DAS METODOLOGIAS DE ENSINO COM OS OBJECTIVOS DE APRENDIZAGEM DA UNIDADE CURRICULAR:
Estabelecer as técnicas, ensaios e análises que permitam o diagnóstico. Selecionar as técnicas e metodologias de reparação mais adequadas, tendo em atenção os estudos de diagnóstico efetuados. Investigar os processos de deterioração. Organizar um conjunto de ensaios, técnicas e análises que permitam um diagnóstico correto. Analisar as diversas soluções alternativas de reparação. Propor as técnicas, metodologias e soluções que conduzam a uma maior durabilidade das estruturas em pedra e betão, garantindo a sustentabilidade da intervenção no que respeita aos materiais e produtos aplicados. Escolher e avaliar as vantagens e inconvenientes das distintas técnicas, análises e ensaios a utilizar no diagnóstico. Criticar soluções de reparação correntemente utilizadas sob o ponto de vista da sustentabilidade. Recomendar a utilização de materiais e produtos sustentáveis.

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída sem exame final

Componentes de Avaliação

Designação	Peso (%)
Exame	100,00
Total:	100,00

Componentes de Ocupação

Designação	Tempo (Horas)
Estudo autónomo	60,00
Frequência das aulas	60,00
Total:	120,00

Obtenção de frequência

A obtenção de classificação final exige o cumprimento de assiduidade à unidade curricular, conforme estabelecido nas regras de avaliação do MIEC. Considera‐se que um estudante cumpre a assiduidade a uma unidade curricular se, tendo estado regularmente inscrito, não exceder o número limite de faltas correspondente a 25% das aulas previstos.

Fórmula de cálculo da classificação final

Exame final (100%).

Provas e trabalhos especiais

Não estão previstos.

Avaliação especial (TE, DA, ...)

Domínio da Língua Portuguesa; Frequência de disciplinas de graduação introdutórias à temática científica versada na presente disciplina; Avaliação através de dois mini-testes.

Melhoria de classificação

Exame de recurso (100%).

Observações

Tempo de trabalho estimado fora das aulas: 4 horas semanais.

Conhecimentos prévios - Os alunos deverão ter os conhecimentos ministrados nas disciplinas de Materiais de Construção 1 e Materiais de Construção 2. Deverão ter ainda conhecimentos básicos da constituição das rochas e das suas principais características mecânicas.