contribuŢii privind diagnosticarea Şi reabilitarea ... clim diana... · a fost acela de a r...
TRANSCRIPT
IAȘI, 2018
UNIVERSITATEA TEHNICĂ “GHEORGHE ASACHI” DIN IAȘI
FACULTATEA DE CONSTRUCȚII ȘI INSTALAȚII
CONTRIBUŢII PRIVIND
DIAGNOSTICAREA ŞI REABILITAREA
HIGROTERMICĂ A CLĂDIRILOR DE
PATRIMONIU
-TEZĂ DE DOCTORAT-
REZUMAT
DOCTORAND:
ING. DIANA- ANDREEA CLIM
(căs. PEGESCU- CLIM)
CONDUCĂTOR DE DOCTORAT:
PROF. UNIV. DR. ING. LIVIU GROLL
Contribuţii privind diagnosticarea şi reabilitarea higrotermică a clădirilor de patrimoniu
2
CUPRINS
1. Capitolul 1: INTRODUCERE 4/4
1.1. Importanţa conservării şi reabilitării clădirilor istorice 4/4
1.2. Obiectivele şi structura tezei de doctorat 6/5
2. Capitolul 2: INVESTIGAREA FENOMENELOR DE UMIDITATE LA
CLĂDIRILE ISTORICE. STADIUL ACTUAL AL CERCETĂRII 8/6
2.1. Umiditatea. Sursele umidităţii şi factorii care o influenţează 8/6
2.2. Acţiunea apei în elementele de construcţie ale clădirilor istorice. Mecanisme de
degradare 10/8
2.3. Degradări cauzate de umiditate 18/12
2.4. Tehnici de investigare a umidităţii 27/20
2.5. Metode de prevenire și eliminare a umidităţii din elementele de construcţie ale
clădirilor istorice 35/22
2.6. Clădirea Kieser. Studiu de caz 39/24
3. Capitolul 3: INFLUENȚA CRISTALIZĂRII SĂRURILOR SOLUBILE ASUPRA
CARACTERISTICILOR FIZICE ȘI MECANICE ALE ELEMENTELOR
CERAMICE PENTRU ZIDĂRIE 46/30 3.1. Prezenţa sărurilor solubile în elementele de construcţie ale clădirilor istorice 46/30
3.2. Influența cristalizării sărurilor solubile asupra caracteristicilor fizice ale elementelor
ceramice pentru zidărie 47/30
3.2.1. Metodologia cercetării 47/30
3.2.2. Rezultate și concluzii 50/32
3.2.3. Determinarea capacității de absorbție de apă, datorită ascensiunii capilare 61/35
3.3. Influența cristalizării sărurilor solubile asupra caracteristicilor mecanice ale
elementelor ceramice pentru zidărie 64/37
3.3.1. Experiment Faza I: Determinarea rezistenţei la compresiune 64/37
3.3.1.1. Metodologia cercetării- Faza I 64/37
3.3.1.2. Rezultate și concluzii- Faza I 67/39
3.3.2. Experiment Faza II: Determinarea factorilor ce influenţează diminuarea
rezistenţei la compresiune 80/44
3.3.2.1. Metodologia cercetării- Faza II 80/44
3.3.2.2. Rezultate și concluzii- Faza II 81/45
4. Capitolul 4: SOLUŢII DE HIDROFOBIZARE 89/47
4.1. Eliminarea umidităţii prin aplicarea soluţiilor de hidrofobizare 89/47
4.2. Hidrogobizarea elementelor ceramice pentru zidărie 89/47
4.2.1. Efectele tratamentelor de hidrofobizare asupra caracteristicilor fizice ale
elementelor ceramice pentru zidărie 89/47
4.2.2. Metodologia cercetării 89/47
4.2.3. Rezultate și concluzii 93/50
4.3. Soluţii de hidrofobizare a zidăriilor realizate din elemente ceramice 114/56
4.3.1. Metodologia cercetării 114/56
4.3.2. Rezultate și concluzii 117/58
5. Capitolul 5: SISTEME DE ELIMINARE A UMIDITĂŢII BAZATE PE
PRINCIPIUL VENTILĂRII NATURALE 128/63
5.1. Sisteme pentru ventilarea naturală a elementelor de construcţie 128/63
5.2. Panoul Eco Dry System- un concept original 128/63
5.2.1. Prezentarea panoului EDS 129/63
5.2.2. Testarea panoului EDS 135/68
5.2.2.1. Metodologia cercetării 135/68
5.2.2.2. Rezultate şi concluzii 138/70
6. Capitolul 6: CONCLUZII GENERALE. CONTRIBUŢII PERSONALE.
VALORIFICAREA REZULTATELOR 141/71 6.1. Concluzii generale 141/71
6.2. Contribuţii personale 146/75
6.3. Valorificarea rezultatelor 147/76
7. Bibliografie 148/77
Contribuţii privind diagnosticarea şi reabilitarea higrotermică a clădirilor de patrimoniu
4
Capitolul 1. Introducere
1.1. Importanţa conservării şi reabilitării clădirilor istorice
Clădirile istorice sunt bunuri de o valoare inegalabilă, întrucât reprezintă reperele
evoluției sociale, tehnico-culturale, economice și spirituale ale omenirii. Încă din cele mai
vechi timpuri, oamenii au manifestat un interes deosebit pentru edificii, alocând timp și
resurse însemnate, construirii acestora. Templele din Grecia, piramidele din Egipt,
mausoleul Taj Mahal, din India, cetatea incașă Machu Picchu, din Peru, Colosseumul din
Roma, toate aceste edificii sunt mărturii ale valorilor culturale și spirituale ale istoriei
omenirii (Matache, 2013), fiind principala moștenire a generațiilor viitoare (Clim,
2016a). Clădirile și monumentele istorice subliniază influența trecutului asupra
prezentului (European Charter, 1975) și trebuie transmise umașilor în starea lor autentică,
fără a fi afectat caracterul original al epocii în care au fost construite.
Dat fiind faptul că edificiile incluse în patrimoniul cultural istoric, la nivel
mondial, aparțin întregii omeniri, protejarea, conservarea și restaurarea acestora ar trebui
să constituie o prioritate în preocupările comunității culturale mondiale (Fang S., 2015).
Ideea de conservarea se referă la păstrarea autenticității elementelor și materialelor de
construcție, prin adoptarea unor măsuri, ce au ca scop protejarea clădirilor de acțiunea
factorilor agresivi. În ceea ce privește conceptul de restaurare, principiile care stau la baza
acestuia sunt: autenticitate, minimă intervenție și reversibilitate (Carta Veneția, 1964 ;
Erder, 1986). Prescripțiile restaurării unui edificiu presupun respectarea acestor principii,
prin adoptarea unor soluții de investigare, monitorizare și reabilitatre noninvazive, prin
utilizarea unor materiale similare celor autentice și prin asigurarea caracterului reversibil
al oricărei măsuri de restaurare adoptate.
Patrimoniul arhitectural mondial include, pe lângă marile monumente istorice și
clădirile învecinate acestora, construcțiile din centrele istorice ale orașelor vechi. O
perioadă îndelungată atenția restauratorilor a fost acordată exclusiv clădirilor istorice,
însă s-a constatat că acestea își pierd din valoare, în cazul în care construcțiile învecinate
nu sunt restaurate (European Charter, 1975).
Degradarea clădirilor vechi se datorează schimbărilor climatice, dezvoltării
urbane, factorilor agresivi din mediul înconjurător, dar mai ales prezenței umidității în
elementele de construcție (Franzoni, 2014; Cardarelli et al., 2016; Bertollini et al., 2009).
O altă cauză a degradării clădirilor istorice o reprezintă condițiile specifice de
microclimat interior, care, de cele mai multe ori nu corespund exigențelor de conservare
a valorilor arhitecturale (Silva și Hendruques, 2014). În cazul în care construcțiile
protejate au ca funcțiuni spații de locuit, exigențele de confort termic ale utilizatorilor
sunt în contradicție cu cele de conservare a patrimoniului, așadar pot apărea multiple
degradări, în special producerea unui dezechilibru higrotehnic al anvelopei clădirii.
Clădirile vechi, care nu sunt monumente istorice, dar care fac parte din trecutul
istoric, necesită intervenții pentru reducerea consumului de energie necesar încălzirii .
Problema majoră, în cazul acestor clădiri, este aceea că o anvelopare clasică nu este
posibilă, întrucât nu sunt permise modificări la nivelul fațadelor (Johansson et al., 2014).
Luând în considerare importanța conservării și restaurării patrimoniului istoric
construit, se conturează necesitatea studierii fenomenelor higrotermice, în vederea
dezvoltării unor soluții inovatoare de investigare, diagnosticare și reabilitare a clădirilor
protejate. În acest sens, au fost elaborate obiective și strategii care să conducă la o bun ă
înțelegere a mecanismelor de degradare cauzate de umiditate.
În concluzie, tema studiată reprezintă un subiect de cercetare actual, de o
importanță semnificativă, la nivel mondial. Aprofundarea acestei teme de cercetare poate
genera noi soluții și tehnici de reabilitare higrotermică a clădirilor istorice, care să
respecte principiile de restaurare impuse de normele actuale.
1.2. Obiectivele și structura tezei de doctorat
Scopul care a stat la baza studierii fenomenelor higrotermice la clădirilor istorice
a fost acela de a răspunde, într-o manieră concretă, aplicativă, la nevoia de a elimina
umiditatea din elementele de construcție ale infrastructurii. Deși această temă pare banală,
problema umidității, cu precădere ascensională, este una de mare actualitate. Comunitatea
științifică, împreună cu producătorii de materiale de construcție caută soluții și tehnologii
inovatoare de asanare, însă eforturile depuse nu par a avea rezultatele dorite. După cum
reiese din literatura de specialitate, o metodă generală de eliminare a umidității
ascensionale nu s-a descoperit încă, astfel încât orice nouă cercetare sau studiu
experimental pe acestă temă, au o importanță semnificativă.
Principalele obiective propuse în cadrul elaborării tezei de doctorat se pot grupa
în două secțiuni: secțiunea teoretică și secțiunea aplicativă. În cadrul secțiunii teoretice
se propune studierea efectelor produse de acțiunea apei în elementele de construcție ale
clădirilor istorice, identificarea surselor umidității, stabilirea mecanismelor de degradare,
cauzate de prezența apei, cunoașterea tehnicilor actuale de investigare a umidității și
studierea metodelor de asanare utilizate la nivel mondial. În ceea ce privește secțiunea
aplicativă, obiectivele acestei etape sunt determinarea unor mecanisme de degradare
cauzate de umiditate, cum ar fi influența cristalizării sărurilor solubile asupra
caracteristicilor fizice și mecanice ale elementelor de construcție, validarea
performanțelor tehnice ale unor produse de hidrofobizare și conceperea unui sistem de
eliminare a umidității ascensionale la clădirile istorice.
Teza de doctorat, cu titlul „Contribuţii privind diagnosticarea şi reabilitarea
higrotermică a clădirilor de patrimoniu” este structurată în șase capitole, după cum
urmează:
În Capitolul 1: INTRODUCERE, sunt prezentate aspecte generale referitoare la
clădirile incluse în patrimonial cultural istoric și este subliniată necesitatea studierii
acțiunii apei în elementele de construcție, având ca scop determinarea unor soluții de
conservare și reabilitare. De asemena, în cadrul acestui capitol este scoasă în evidență
actualitatea temei studiate, sunt prezentate obiectivele principale și structura tezei de
doctorat.
În Capitolul 2: INVESTIGAREA FENOMENELOR DE UMIDITATE LA
CLĂDIRILE ISTORICE. STADIUL ACTUAL AL CUNOAŞTERII, sunt identificați factorii
care influențează degradarea clădirilor istorice și sunt determinate principalele
mecanisme de degradare. Tot în cadrul acestui capitol sunt prezentate principalele tehnici
de investigare a umidității și sunt descrise metodele de asanare disponibile, la nivel
mondial.
Contribuţii privind diagnosticarea şi reabilitarea higrotermică a clădirilor de patrimoniu
6
De asemenea, în capitolul al doilea, este prezentat un studiu experimental, care
constă în observarea unor degradări cauzate de umiditate, identificarea surselor umidității
și investigarea cantității de apă conținută de elementele de construcție ale unei clădiri
istorice, din Municipiul Iași, România.
În Capitolul 3: INFLUENȚA CRISTALIZĂRII SĂRURILOR SOLUBILE ASUPRA
CARACTERISTICILOR FIZICE ȘI MECANICE ALE ELEMENTELOR CERAMICE
PENTRU ZIDĂRIE, sunt prezentate trei studii experimentale realizate în laborator, în
urma cărora se poate determina influența cristalizării sărurilor solubile prezente în porii
materialelor de construcție, asupra caracteristicilor fizice și mecanice ale elementelor
ceramice pentru zidărie.
În Capitolul 4: SOLUŢII DE HIDROFOBIZARE, s-au realizat două studii
experimentale, care studiază comportarea elementelor ceramice pentru zidărie tratate cu
produse de hidrofobizare, la acțiunea apei. În cadrul acestei cercetări s-au studiat atât
elementele ceramice pentru zidărie, cât și zidăriile realizate cu elemente ceramice.
Rezultatele testelor validează randamentul produselor de hidrofobizare utilizate.
În Capitolul 5: SISTEME DE ELIMINARE A UMIDITĂŢII BAZATE PE
PRINCIPIUL VENTILĂRII NATURALE, este prezentat un produs inovator, care poate fi
soluția problemelor legate de umiditate la clădirile istorice. Acest produs este panoul Eco
Dry System, un concept original, propus de autorul tezei de doctorat.
De asemenea, în cadrul celui de-al cincilea capitol este realizat un studiu
experimental care validează funcționarea panoului EDS.
În Capitolul 6: CONCLUZII GENERALE. CONTRIBUŢII PERSONALE.
VALORIFICAREA REZULTATELOR, sunt subliniate principalele concluzii care reies în
urma cercetărilor efectuate, contribuțiile originale aduse de autor în cadrul temei de
cercetare studiate și este prezentat modul în care au fost diseminate și valorificate
rezultatele obținute.
Capitolul 2. Investigarea fenomenelor de umiditate la clădirile
istorice. Stadiul actual al cercetării
2.1. Umiditatea. Sursele umidităţii şi factorii care o influenţează
Din cele mai îndepărtate timpuri este cunoscut faptul că apa are o influență negativă
asupra elementelor de construcție. Indiferent de sursa umidității, prezența acesteia în cantități
însemnate poate conduce la modificarea unor caracteristici fizice și mecanice ale materialelor,
cum ar fi reducerea rezistențelor mecanice, diminuarea caracteristicilor de izolare termică,
crearea unor condiții improprii de microclimat interior, degradarea elementelor supuse
gelivității (Clim (Pegescu-Clim), 2015; Franzoni, 2014) ș.a.
Fenomenele de degradare cauzate de umiditate au constituit încă de la sfârșitul secolului
al XIX-lea, o preocupare majoră a oamenilor de știință. Populația se confrunta în acea perioadă,
în special în Europa, cu un val de afecțiuni respiratorii, cauzate de prezența igrasiei în spațiile
de locuit. Astfel, medicii au fost cei care au identificat cauza îmbolnăvirilor și au evidențiat
importanța cercetărilor legate de dezumidificarea clădirilor afectate de umiditate (Tursini,
1981; Massari G., 1971). În aceeași perioadă, în România, problema degradărilor cauzate de
prezența apei în construcții este prezentată într-o operă literară, de către criticul George
Călinescu, care descria o clădire din București astfel: “zidăria era crăpată și scorojită (…)” și
“umezeala (…) dezghioca varul” (Călinescu, 1961).
Primele cercetării legate de umiditate au apărut în Italia și în Franța, axându-se pe
determinarea cantității de apă conținută de elementele de construcție. În Europa, fenomenele
higrotermice erau însemnate datorită utilizării materialelor de construcție poroase, cum ar fi
piatra de natură calcaroasă, elementele ceramice din argilă și a mortarele pe bază de var și
ciment (Niculiță și Groll, 2007).
Un alt aspect studiat a fost stabilirea surselor umidității și a factorilor care influențează
cantitatea de apă conținută de elementele de construcție. Umiditatea poate proveni din multe
surse (Fig. 2.), cum ar fi: infiltrațiile de apă din pânza freatică, preluarea defectuasă a apelor
meteorice și lipsa unei sistematizări verticale eficiente; pătrunderea apei din precipitații prin
paramentul clădirii, datorită presiunii vântului; vaporii de apă prezenți în atmosferă;
ascensiunea capilară a apei din sol; defectarea unor sisteme de instalații; diferențele de potențial
electric (Frattari și Albatici, 2005; Kent; Massari G., 1971) ș.a.
Fig. 2. Sursele umidității
Cu toate că posibilitățile de infiltrare a apei în clădirile istorice sunt multiple, principala
cauză a prezenței umidității este ascensiunea apei din sol, prin capilarele elementelor de
construcție (Tazky , 2017; Franzoni et al., 2011; Karagiannis et al., 2017).
Contribuţii privind diagnosticarea şi reabilitarea higrotermică a clădirilor de patrimoniu
8
Un rol important în degradarea clădirilor vechi, datorită umidității, îl au sistemele de
colectare și evacuare a apelor meteorice, care adesea sunt neglijate, fiind deteriorate sau
întreținute necorespunzător, fapt ce conduce la producerea unor degradări majore ale clădirilor
vechi. Unii cercetători sunt de părere că, indiferent de modul în care pătrunde apa în elementele
de construcție, fie datorită colectării deficitare, a acțiunii capilare sau a presiunii vântului, sursa
principală este apa din precipitații (Kent; Taylor).
Factorii care influențează absorbția de apă sunt natura și caracteristicile intrinseci ale
materialelor, precum și factorii externi la care acestea sunt expuse. În ceea ce privește
caracteristicile materialelor, atât higroscopicitatea, cât și porozitatea și distribuția porilor sunt
factori care determină semnificativ absorbția de apă (Gulotta et al., 2015). În cazul elementelor
ceramice pentru zidărie, porozitatea se formează în timpul procesului de fabricație, depinzând
de compoziția chimică și mineralogică a elementelor componente. După cum reiese din
literatura de specialitate, porozitatea nu poate fi complet determinată prin metode analitice
(Coletti, 2016).
Conform literaturii de specialitate, umiditatea este responsabilă, în majoritatea
cazurilor, pentru degradările produse la clădirile istorice, impunându-se, așadar, necesitatea
studierii fenomenelor de infitrare a apei și a mecanismelor de producerea a degradărilor.
2.2. Acţiunea apei în elementele de construcţie ale clădirilor istorice. Mecanisme de
degradare
Apa are un rol esențial în realizarea și exploatarea construcțiilor. O întrebuințare
pozitivă este în cazul apei utilizate pentru realizarea materialelor de construcție: apa legată
chimic, care participă la formarea structurii materialelor și apa de hidratare, cea care determină
cristalizarea unor compuși chimici (Velicu și Avram, 2010; Clim et al., 2016d). În ceea ce
privește influența negativă asupra elementelor de construcție, apa higroscopică (adsorbită sau
absorbită) și cea reținută mecanic (apa liberă) sunt cele două forme care pot conduce la
producerea degradărilor, în special în cazul materialelor cu porozitate aparentă mare. În stare
lichidă, apa poate pătrunde în structura capilară a materialelor de construcție fie prin infiltrații
din sol, fie datorită apelor meteorice preluate deficitar.
Datorită exploatării clădirilor, apa în stare gazoasă modifică valorile umidității relative
a aerului interior. Vaporii de apă traversează straturile anvelopei clădirii, încercând să realizeze
un echilibru.
În ceea ce privește apa în stare solidă aflată în porii materialelor de construcție, este o
parte din apa în stare lichidă, care nu s-a evaporat și care a înghețat în sezonul rece. Acest
fenomen, datorită variațiilor de volum ale apei în cele două stări de agregare, poate produce
degradări în structura materialelor de construcție.
Referitor la procesele de umezire-uscare, este important de menționat că doar apa liberă
și cea legată fizic variază, însă indiferent de starea de agregare în care se găsește, apa poate
produce degradări importante clădirilor vechi.
Caracteristicile materialelor de construcție, cum ar fi permeabilitatea la vapori,
porozitatea și densitatea, influențează semnificativ capacitatea de absorbție de apă.
Capacitatea de absorbție de apă reprezintă proprietatea unui material de a absorbi și reține o
cantitate de apă în stare lichidă sau vapori, putând fi cuantificată ca valoare a masei de apă
evaporabilă, raportată la masa ori volumul materialului în stare uscată (C107/0-02 și Ghid
Reabilitarea subsolurilor, 2012). În cazul materialelor de construcție cu porozitate deschisă,
absorbția vaporilor de apă din mediu, condensul și acțiunea capilară a apei din sol sunt
mecanismele care favorizează acumularea umidității. În ceea ce privește materialele
permeabile la vapori, între umiditatea relativă a mediului exterior și umiditatea materialelor
există o interdependență, cu scopul realizării și menținerii unui echilibru higroscopic (Velicu
și Avram, 2010).
Fenomenele de absorbție și adsorbție apar atunci când presiunea de saturație este mai
mică decât presiunea parțială a vaporilor de apă din mediu, altfel, materialul e cel care cedează
umiditatea, sub formă de vapori (Ștefănescu și Velicu, 2009).
În contextul realizării unui echilibru, umiditatea este transportată din zonele în care
concentrația este ridicată, spre zonele cu o concentrație scăzută, manifestându-se astfel
fenomenul ce poartă denumirea de tranfer de masă. Acesta se poate realiza prin intermediul a
două mecanisme: difuzie turbulentă, care depinde de caracteristicile de transport ale fluiduilui
și difuzie moleculară, care se datorează tendinței de uniformizare a concentrație dintr-un fluid
(Ștefănescu și Velicu, 2009). Factorii care influențează transferul de masă sunt rezistența
materialului la difuzia de vapori, cantitatea de apă provenită din condens, conductivitatea
termică a materialului, presiunea parțială a vaporilor din mediul exterior și temperatura
absolută.
Mecanisme de degradare
Elementele de construcție utilizate în cazul clădirilor istorice suferă degradări cauzate
de interacțiunea între factorii externi, la care sunt expuse și caracteristicile intrinseci ale
materialelor utilizate. Principalele mecanisme de degradare sunt ascensiunea capilară a apei
din sol, gelivitatea, acțiunea biologică a microorganismelor și cristalizarea sărurilor solubile.
Ascensiunea capilară
La nivelul infrastructurii clădirilor istorice, fundațiile sau pereții subsolului pot fi în
contact direct cu apa, fie datorită modificărilor nivelului hidrostatic, fie din cauza unor
defecțiuni la rețelele de instalații, însă, de cele mai multe ori, cauza infiltrării apei este acțiunea
capilară (Fig.6). Acest fenomen se referă la deplasarea în sens ascendent a apei provenite din
pânza freatică, într-un element de construcție, din cauza diferenței de potențial electric,
existente între elementele infrastructurii și terenul de fundare (GE 030-2014). Forțele care se
dezvoltă în porii materialelor de construcție sunt invers proporționale cu diametrul capilarelor
(Fig. 7). Datorită porozității, apa se infiltrează și umezește zonele din proximitatea terenului,
modificând astfel caracteristicile fizico-mecanice ale elementelor de construcție. O ipoteză
referitoare la menținerea zidăriilor umede se referă la faptul că masa de apă, care se poate
evapora, datorită fenomenelor de uscare, este aceeași cu masa care se infiltrază din sol,
zidăriile rămânând mereu umede (Frattari și Albatici, 2005).
Fig. 6. Fenomenul ascensiunii capilare și menținerii umidității in elemetele de construcție
Contribuţii privind diagnosticarea şi reabilitarea higrotermică a clădirilor de patrimoniu
10
Fig. 7. Principiul ascensiunii capilare, în funcție de diametrul vaselor capilare (Frattari și Albatici, 2005)
Fenomenul de ascensiunie capilară și valoarea coeficientului de absorbție a apei din
pori sunt direct influențate de temperatura aerului, însă permeabilitatea la vapori nu se modifică
odată cu variatiile de temperatură (Feng și Janssen, 2016; Janssen et al., 2016). Cercetătorul
britanic Prof. Chris Halt a demonstrat faptul că, în condițiile în care fenomenul de evaporare
este scăzut, acțiunea capilară crește. Odată cu majorarea gradului de evaporare, cantitatea de
apă, care tranzitează elementul de construcție, crește (Viles).
În ceea ce privește înălțimea maximă pe care o poate atinge umiditatea ascensională, ar
fi jumătate din grosimea elementului de construcție (Ramos, 2015). Un studiu efectuat la
biserica San Bernardo din Roma, ale cărei ziduri au o grosime de aproximativ 4 metri, a
determinat faptul că umiditatea provenită din acțiunea capilară ajunge la înălțimea de 5,3 m. În
cazul bisericii San Marco din Veneția, unde grosimea zidurilor variază între 0,7 m și 2 m, apa
se infiltrează prin capilare, ajungând până la înălțimea de 6 m (Massari, 1971). La Palatul Pio
Palace din Italia, cantitatea de apă conținută de ziduri s-a determinat a fi de 13 %, la partea
inferioară, iar nivelul umidității depășea 3 m (Sandrolini et al., 2007).
Caracteristicile de material, precum porozitatea și capacitatea de evaporare a apei sunt
principalii factori care influețează fenomenul de ascensiune a apei din sol. Acest mecanism de
degradare este frecvent întâlnit la clădirile istorice, fiind responsabil, în majoritatea cazurilor,
pentru degradarea acestora.
Gelivitatea
Proprietatea materialelor de a se degrada, sub acțiunea repetată a fenomenelor de îngheț
și dezgheț, poartă denumirea de gelivitate. O mare parte dintre materialele de construcție
utilizate la edificiile vechi sunt gelive, însă degradările cauzate de acest mecanism sunt diferite,
în funcție de caracteristicile intrinseci ale materialelor și de timpul de expunere la condițiile de
mediu (Fig. 8). În urma unor teste experimentale, realizate pe șpaleți din zidărie de cărămidă,
s-a constatat o majorare a permeabilității la vapori a acestora, după expunerea la cicluri repetate
de îngheț-dezgheț. Acest fapt se datorează degradării structurii interne a materialelor, cauzate
de variațiile de volum ale apei din pori, în cele două stări de agregare, lichidă, respectiv solidă
(Groves et al., 2016).
Fig. 8. Degradări produse de gelivitate (van Aarle et al., 2015) stânga, ( Liso et al., 2007) dreapta
Interacțiunea fenomenului de ascensiune capilară cu cel de îngheț-dezgheț poate avea
un rol semnificativ în producerea degradărilor la zidăriile realizate cu elemente ceramice și în
cazul tencuielilor, cauzând măcinări, exfolieri și dizlocări de material (Karoglou et al., 2013).
Acțiunea factorilor biologici
Degradările clădirilor istorice provocate de atacul biologic se datorează, bineînțeles,
prezenței apei în elementele de construcție, care favorizează dezvoltarea fungilor, algelor,
mușchilor și lichenilor.
Manifestările uzuale ale acțiunilor de natură biologică sunt evidențiate de apariția unor
cruste negre, pe paramentul clădirilor vechi. Aceste pelicule se datorează conținutului de
materii organice din ciment sau din agregate, producând, pe lângă caracterul inestetic al
paramentelor, integritatea structurală a elementelor de construcție.
Cristalizarea sărurilor solubile
Un subiect controversat în ceea ce privește natura degradărilor clădirilor istorice îl
reprezintă cristalizarea sărurilor solubile în porii materialelor de construcție. Sursele
contaminării cu sărurile pot fi datorate prezenței unor compuși chimici între constituienții
materialelor, pot proveni din ascensiunea apei din solul încărcat cu nitrați sau pot fi un efect al
poluării mediului înconjurător (Popișter et al, 2011).
Degradările produse de acțiunea sărurilor sunt determinate de presiunea de cristalizare,
în porii materialelor producându-se importante variații de volum. Acest fenomen poate cauza
degradarea stucturii materialelor și poate contribui la apariția eflorescențelor, respectiv a
subflorescențelor.
Eflorescențele sunt depozite pulverulente de săruri alcaline sau alcalino-pământoase, în
formă cristalizată, care apar pe suprafața elementelor de construcție sub formă de pete sau benzi
și se datorează migrării sărurilor din interior spre exterior, prin capilare, în urma fenomenelor
de dizolvare, transport și evaporare a apei (Ghid Reabilitarea subsolurilor, 2012; GE 030-
2014). Deși în trecut se suspectau constituenții mortarului, ca fiind responsabili de
contaminarea cu săruri (Brownell, 1969; Tehnical Notes on Brick Construction, 2006), s-a
constatat că ascensiunea apei din sol este principala cauză a apariției eflorescențelor, întrucât
transpotă sulfați de calciu, de sodiu, de magneziu, de potasiu, hidrocarbonați, cloruri, în special
clorura de sodiu, de calciu și de magneziu. Acestea se pot găsi dizolvate în pânza freatică, în
concentrație scăzută (Groll et al., 2007). Clorurile afectează, cu precădere, edificiile expuse
unui mediu marin. Datorită precipitării clorurii de sodiu, fenomen ce presupune mari variații
de volum, după numeroase cicluri de cristalizare se pot produce degradări, de tipul exfolierii,
dizlocărili sau măcinării elementelor expuse (Frattari și Albatici, 2005).
Sulfații și carbonații au o solubilitate mai mare în cazul apei provenite din topirea
zăpezilor, decât în apa de ploaie, solubilitatea maximă atingându-se la temperatura de îngheț
(Olteanu, 2011).
Contribuţii privind diagnosticarea şi reabilitarea higrotermică a clădirilor de patrimoniu
12
Degradările predominante cauzate de cristalizarea sărurilor sunt apariția
eflorescențelor, care aduc prejudicii de ordin estetic paramentelor clădirilor afectate, dar mai
ales producerea subflorescențelor, fenomen ce se produce în structura internă a materialor,
putând modifica proprietățile fizice și mecanice ale acestora (Franzoni și Bandini, 2012;).
Sărurile trec din fază lichidă, în stare solidă, în urma mecanismului de cristalizare, acesta fiind
o consecință a evaporării apei din pori. Presiunea de cristalizare depinde atât de porozitatea
materialelor de construcție, cât și de geometria și distribuția porilor, valoarea presiunii fiind
invers proporțională cu diametrul acestora (Cobîrzan și Balog, 2013).
Alți factori care influențează presiunea de cristalizare sunt gradul de saturație al
soluțiilor saline și temperatura de cristalizare (Olteanu, 2011). Presiunea de cristalizare crește
odată cu descreșterea valorii temperaturii, ca efect al interdependenței între valoarea
temperaturii relative a aerului și solubilitatea sărurilor (Steiger și Armussen, 2008).
În cazul în care migrarea sărurilor are loc mai lent decât rata de uscare a materialului,
se pot produce defecte în structură, de tipul microfisurilor și fisurilor, iar în caz contrar, apar
eflorescențele (Popișter et al., 2011).
Mecanismele de degradare generate de acțiunea apei sunt foarte variate, în special în
cazul clădirilor istorice. Fenomenele care influențează integritatea edificiilor vechi depind de
caracteristicile fizico-chimice ale materialelor și de acțiunea factorilor la care sunt expuse.
Indiferent dacă natura degradărilor este fizică, chimică sau biologică, acestea au un impact
negativ asupra exigențelor de natură structurală și estetică, în cazul clădirilor protejate.
În ceea ce privește identificarea naturii degradărilor, trebuie investigate caracteristicile
specifice ale mecanismelor, întrucât, un comportament general valabil pentru toate edificiile,
nu există.
2.3. Degradări cauzate de umiditate
Mare parte dintre clădirilor istorice prezintă degradări cauzate de existența umidității în
elementele de construcție, fenomen asociat cu variate acțiuni, fie de natură fizică, chimică sau
biologică. Principalele cauze ale deteriorării materialelor sunt acțiunea factorilor climatici,
cristalizarea sărurilor solubile, degradările produse de colonizări biologice (Matache, 2013),
precum și de poluarea mediului exterior. Acest factor constituie principalul mecanism de
degradare, în cazul monumentelor istorice din mediile urbane (Popișter et al., 2011). De
asemenea, mecanismele de degradare ale edificiilor sunt influențate de natura materialelor, de
compactitatea și de durabilitatea acestora. În vederea intervențiilor asupra clădirilor istorice,
subiect controversat, care reprezintă o provocare în materie de soluții și tehnologii, este
necesară înțelegerea fenomenelor ce stau la baza producerii degradările.
Degradări de natură fizică
În categoria degradărilor cauzate de acțiuni fizice sunt incluse următoarele degradări,
conform Tabel nr. 1.:
Tabel nr. 1. Degradări de natură fizică
Degradări de natură fizică
1) Umezirea suprafețelor elementelor aflate în apropierea terenului natural (Fig. 12a,
Fig. 12b);
2) Exfolieri sau expulzări ale tencuielilor exterioare, cauzate de ineficiența sistemelor
de colectare și eliminare a apelor meteorice (Fig. 13a, 13b);
3) Erodări produse de acțiunea vântului, ce determină măcinarea suprafețelor exterioare
ale paramentelor (Fig. 14);
4) Pătarea elementelor ce constituie stratul de finisaj exterior, cauzate de pătrunderea
apei din precipitații (Fig. 15);
5) Dizlocări și expulzări ale tencuielilor exterioare, produse de gelivitate (Fig. 16, Fig.
17);
6) Măcinarea și dezintegrarea straturilor exterioare, datorită stagnării apei în materialele
de construcție (Fig. 18);
7) Umflări ale tencuielilor, consecință a permeabilității reduse la vapori și de condițiile
de microclimat interior (Fig. 19a, Fig. 19b).
Fig. 12a., Fig. 12b. Efectele umidității ascensionale (dreapta-Zaharia, 2011)
Fig. 13a. Exfolieri produse de ineficiența sistematizării verticale (UNESCO)
Contribuţii privind diagnosticarea şi reabilitarea higrotermică a clădirilor de patrimoniu
14
Fig. 13b. Exfolieri ale tencuielii (Clim et al, 2017c); Fig. 14. Eroziuni produse de acțiunea vântului (Korkane,
2013)
Fig. 15. Tencuială pătată (Clim et al., 2017c)
Fig. 16., Fig 17. Expulzări ale tencuielii exterioare (Clim et al., 2017c)
Fig. 18. Măcinarea elementelor de construcție (Clim et al., 2017c)
Fig. 19a., Fig. 19b. Efectele condițiilor de microclimat interior, în cazul picturilor murale interioare (Drobotă
și Dină, 2009)
Degradări de natură chimică
Factorii principali ce contribuie la producerea degradărilor de natură chimică sunt
prezența sărurilor solubile în materialele de construcție și ascensiunea apei prin capilare. De
asemenea, factorii climatici și poluarea mediului înconjurător favorizează degradarea clădirilor
istorice. Compușii chimici, adesea responsabili pentru modificarea caracteristicilor
materialelor, sunt: clorurile, sulfații, azotații și carbonații (Frattari și Albatici, 2005).
Tabel nr. 2. Degradări de natură chimică
Degradări de natură chimică
1) Degradări cauzate de factorii climatici și poluarea mediului urban (Fig. 20a, Fig. 20b);
Contribuţii privind diagnosticarea şi reabilitarea higrotermică a clădirilor de patrimoniu
16
2) Apariția eflorescențelor (Fig. 21a, 21b Fig. 21c), subflorescențelor și alveolizarea
(Ludovico-Marques și Chastre, 2012), în cazul pietrei naturale, cauzate de cristalizarea
sărurilor (Fig. 22);
3) Erodări și măcinări, cauzate de prezența clorurilor din mediul marin (Fig. 23);
4) Carbonatarea materialelor de construcție;
5) Degradări cauzate de diferiți agenți chimici, precum nitrații, compușii acidului sulfuric.
Fig. 20a., Fig. 20b. Degradare tencuieli, cauzate de acțiunea factorilor climatici (Clim et al., 2017c)
Poluarea mediului urban, datorat în special majorării numărului de autovehicule, stă la
baza deteriorării clădirilor vechi. Acest fenomen este cauzat de reacțiile chimice, produse între
carbonați și sulfați, ale căror efecte se concretizează în măcinări și desprinderi ale tencuielilor
exterioare, care facilitează pătrunderea apei din precipitații. Apa meteorică conține dioxid de
carbon dizolvat, care, împreună cu sulfații din gazele de eșapament, produc degradări severe
ale edificiilor istorice. Tipul materialelor de construcție utilizate și mediul în care este
amplasată o clădire sunt factorii determinanți ai producerii degradărilor, în special în cazul
monumentelor istorice (Popișter, 2011).
Fig. 21a. Săruri cristalizate (Gentilini et al., 2012), Fig. 21b. Eflorescențe (Hidroizolații la construcții, online),
Fig. 21c. Cristalizarea sărurilor de clorură de sodiu
Cauza apariției eflorescențelor, subflorescențelor și a alveolizării pietrei naturale este
umiditatea ascensională, care tranportă sulfați de calciu, sodiu și magneziu, foarte solubili în
apă. Aceste degradări apar după expunerea repetată a sărurilor la cicluri de hidratare-
deshidratare. În cazul pietrei naturale, un fenomen frecvent înâlnit la clădirile istorice este
alveolizarea. Aceasta este podusă de cristalizarea sărurilor în pori, iar testele de laborator
demonstrează o legătură între natura sărurilor, acțiunea vântului și tiparele alveolizării, în
elementele de construcție din întreaga lume descoperindu-se aproximativ 50 de ioni de săruri,
cu precădere sulfați, nitrați și carbonați (Ludovico-Marquez și Chastre, 2012). În cercetările
conduse de Ludovico-Marquez și Chastre se propune o ecuație, care pune în legătură
fenomenul de cristalizare și modificrea rezistenței la compresiune, în urma ciclurilor repetate
de cristalizare-dizolvare.
În cazul prezenței sărurilor solubile, teste de laborator au subliniat trei factori principali,
care guvernează apariția degradărilor: factorii climatici, compoziția chimică a sărurilor și
caracteristicile de material ale elementelor. Rezultatele testelor, după expunerea la numeroase
cicluri de umezire-uscare, demonstrează faptul că soluțiile combinate, unde sunt dizolvate mai
multe tipuri de săruri, produc degradări mai multe, decât soluțiile simple (Menendez și
Petranova, 2016). De asemenea, s-a demonstrat științific reducerea punctului de îngheț, în cazul
apei contaminate cu clorură de sodiu.
Sărurile prezente în eflorescențe au o structură cristalină, cu forme prismatice (Fig.
22a), aciculare, cu spații mari între cristale și, în cazul elementelor ceramice, conțin un procent
mare de gips (Chwast et al., 2015).
Contribuţii privind diagnosticarea şi reabilitarea higrotermică a clădirilor de patrimoniu
18
Fig. 22a., Fig. 22b. Sărurilor de clorură de sodiu, cristalizate la suprafața unui element ceramic
Deși mecanismul de cristalizare a sărurilor solubile a fost studiat intens, factorii care îl
determină și fenomenele fizico-chimice ce au loc, nu au fost complet înțelese. În cazul unor
edificii din Turcia, s-au realizat teste in-situ și în laborator și s-a constatat că o concentrație mai
mare de săruri în soluție, sporește gradul de degradare, iar rezistența la compresiune e
diminuată cu aproximativ 5 % (Ulusoy, 2007). De asemenea, în cazul unor clădiri din Spania,
cristalizarea sărurilor și schimbarea condițiilor climatice au condus la producerea unor
degradări severe ale elementelor de construcție din granit (Lopez-Arce et al., 2010).
În vederea stabilirii unui diagnostic, din elementele de construcție ale clădirilor afectate
de eflorescențe sau subflorescențe trebuie prelevate probe, pentru a putea determina, în urma
testelor de laborator, natura și compoziția chimică a sărurilor. Fiecare edificiu trebuie studiat
separat, deoarece o soluție adecvată unei clădiri se dovedește complet ineficientă, în cazul
alteia.
Referitor la acțiunea clorurilor din mediul înconjurător, acestea afectează clădirile
istorice amplasate în mediu marin unde clorura de sodiu se găsește în soluție saturată și, după
numeroase cicluri de expunere la fenomenul de cristalizare-recristalizare, se produce
desprinderea tencuielilor expuse.
Fenomenul de carbonatare apare atunci când bicarbonatul de calciu se descompune în
carbonat de calciu și acid carbonic, consecința acestui fenomen chimic fiind eroziunea de tip
carstic (Niculiță și Groll, 2007; Frattari și Albatici, 2005).
Procesele de degradare care au la bază acțiuni de natură chimică au consecințe atât în
ceea ce privește caracteristicile estetice, cât și cele mecanice. Studiile au arătat că, atunci când
elementele de construcție (elemente ceramice solidarizate cu mortar) ajung la umiditatea de
saturație, rezistențele mecanice se pot diminua cu aproximativ 50 %, iar fenomenele de
cristalizare a sărurilor au un impact major asupra performanțelor structurale ale elementelor de
construcție (Gentilini et al., 2012).
Degradări de natură biologică
Construcțiile vechi sunt adesea afectate de prezența microorganismelor. De regulă,
manifestările atacului biologic se materializează prin apariția unor cruste de culoare neagră, pe
paramentul clădirilor. Și în acest caz, apa este principala cauză de colonizare, întrucât crează
un mediu propice dezvoltării mușchilor, fungilor, lichenilor și algelor. Sporii acestor
microorganisme sunt purtați de vânt și colonizează, în special pe fațadele umbrite, unde nivelul
de umiditate este ridicat. Odată cu eliminarea, prin spălare, a crustei neagre, care aderă cu
ușurință la suport, se îndepărtează și un strat superficial de material, ceea ce face ca edificiile
afectate să devină vulnerabile la acțiunea factorilor externi.
Degradarea de natură biologică este întâlnită frecvent la construcțiile vechi, afectând
aspectul exterior al paramentelor și integritatea structurală a materialelor de construcție, prin
deteriorarea și desprinderea straturilor exterioare ale acestora (Fig. 24a, Fig. 24b).
Fig. 24a. Zidărie afectată de prezenţa microorganismelor (Strzsyewska et al., 2015); Fig. 24b. Construcție
expusă atacului biologic (Clim et al., 2017c)
Numit în literatura de specialitate “Flos Tectorii” (Fig. 25), atacul biologic asupra
tencuielilor pe bază de mortar de var este rar întalnit. Responsabilă pentru acest tip de degradare
este o Actinobacterie, care se găsește, de regulă, în rocile calcaroase și are un aspect vizual
particular, datorat coloniilor de bacterii și prezenței sărurilor solubile (Randazzo et al., 2015).
Conform literaturii de specialitate, nu există o soluție care să poată elimina complet sau
preveni degradările de natură biologică. Un aspect extrem de important, în cazul curățării
zonelor contaminate, este preluarea și eliminarea substanțelor chimice, pentru a nu polua
mediul înconjurător (Catalog Rofix).
Contribuţii privind diagnosticarea şi reabilitarea higrotermică a clădirilor de patrimoniu
20
Fig. 25. Clădiri afectate de Flos Tectorii (Randazzo et al., 2015)
2.4. Tehnici de investigare a umidităţii
Preocuparea oamenilor de știință în ceea ce privește aspectele legate de umiditatea
clădirilor vechi a apărut la sfârșitul secolului al XIX- lea, ca urmare a degradării elementelor
de construcție ale edificiilor existente. Pe de altă parte, medicii acelei perioade au constatat că
diferite afecţiuni respiratorii puteau fi asociate condiţiilor insalubre create de igrasie şi
mucegai, frecvent întalnite la clădirilor vechi.
Numeroase cercetări au fost realizate în Europa, unde fenomenele de degradare s-au
manifestat intens, datorită punerii în operă la clădirile istorice a materialelor de construcție
poroase. Metodele de investigare din acea perioadă erau aproximative și se bazau pe analiza
vizuală a elementelor de construcţie afectate de umiditate. Această metodă nu poate surprinde
toate aspectele fenomenelor de degradare, precum conţinutul de umiditate, diagrama
secţiunilor umede, sursa umidităţii etc. Ca o metodă complementară, se practica adesea
prelevarea de carote din pereţii sau fundaţiile edificiilor, cu scopul de a determina conţinutul
de umiditate, prin metode de laborator. Metoda investigării umidității în laborator are un grad
ridicat de precizie, însă este invazivă, fapt ce contrazice principiile de bază ale intervențiilor la
clădirile protejate. În cazul pereţilor care conţin picturi sau elemente decorative, metoda
prelevării de carote nu poate fi utilizată.
Având în vedere aspectele enunţate anterior şi principiul confom căruia orice
intervenţie asupra clădirilor istorice trebuie să fie revesibilă, se întrevede necesitatea conceperii
unor tehnici noninvazive de investigare a umidităţii clădirilor vechi, care să aibă un grad ridicat
de precizie şi care să poată fi aplicată în cazul numeroaselor tipuri de clădiri.
Pentru stabilirea unui diagnostic, în acord cu Metodologia de investigare a zidăriilor
vechi, IND. MP 007-99, trebuie investigate următoarele aspecte (Fig. 26):
Fig. 26. Aspecte de studiat pentru diagnosticarea degradărilor cauzate de umiditate (Clim și Groll,
2016b)
În cazul clădirilor istorice, unde soluţiile de reabilitare sau restaurare sunt foarte puţine
şi difícil de adoptat, tehnicile de investigare (Tabel nr. 3) şi evaluare noninvazive au un rol
decisiv în diagnosticarea mecanismelor de degradare ale edificiilor.
Tabel nr. 3. Tabel centralizator cu tehnicile noninvazive prezentate (Clim și Groll, 2016b)
TEHNICI
NONINVAZIVE
AVANTAJE DEZAVANTAJE
DIP
-permite clasificarea și identificarea
materialelor supuse testării in situ;
-conţine o bază de date vastă;
-stabilește compatibilitatea între materialele
studiate.
-datele obţinute in situ trebuie
validate cu teste efectuate în
laborator, pentru un grad mai mare de
precizie.
IRT
-se pot identifica materiale, fisuri, degradări,
discontinuităţi de material;
-permite identificarea zonele afectate de
umiditate (Sandrolini și Franzoni, 2006);
-se poate evaluarea transferului de căldură prin
elementele de anvelopă.
-este influenţat de condiţiile de
mediu.
GPR
-a fost îndelung utilizată în arheologie;
-se pot descoperi discontinuități de material,
defecte în structuri, straturile interioare de
materiale.
-tehnica trebuie coroborată cu o
metodă analitică sau altă metodă
non-invazivă, pentru validarea
datelor.
US
-poate identifica defecte de material, fisuri,
caverne;
-poate determina cantitatea de apă conţinută de
un material.
-tehnica trebuie coroborată cu o
metodă analitică sau altă metodă
non-invazivă, pentru validarea
datelor.
Contribuţii privind diagnosticarea şi reabilitarea higrotermică a clădirilor de patrimoniu
22
FOM
-se pot identifica materiale de construcţie,
degradări ale acestora, se poate evalua
conlucrarea între materiale;
- mărește imaginile de 600 de ori și le stochează
în memoria dispozitivului, pentru o accesare
ulterioară.
-datele obţinute in situ trebuie
validate cu teste efectuate în
laborator, pentru un grad mai mare de
precizie.
NMR
-se poate evalua cantitatea de apă conţinută de
un element de construcţie şi se poate evalua
starea de degradare a elementelor investigate.
-tehnica trebuie coroborată cu o
metodă analitică sau altă metodă
non-invazivă, pentru verificarea
datelor.
LTCC
- datorită faptului că sistemul de averizare este
de tip wireless, senzorul contribuie la o
intervenţie rapidă, fapt ce diminuează daunele.
- nu a fost utilizat pe scară largă,
pentru a fi validat.
Deşi tehnicile moderne de investigare noninvazivă au un grad ridicat de precizie şi nu
afectează integritatea elementelor de construcţie studiate, trebuie coroborate cu analize
efectuate în laborator, cu analize numerice sau cu alte tehnici de investigare in situ, pentru ca
datele obţinute să fie validate.
Tehnicile non-invazive au o influenţă pozitivă în ceea ce priveşte conservarea și
administrarea patrimoniului cultural, contribuind la o dezvoltare sustenabilă. Așadar, se
impune, în vederea restaurării clădirilor istorice, utilizarea unor tehnologii de investigare
noninvazive, a materialelor recreate istoric și a metodelor de intervenție reversibila (Lourenco
et al., 2006).
2.5. Metode de prevenire și eliminare a umidităţii din elementele de construcţie ale
clădirilor istorice
De-a lungul timpului, s-au propus mai multe tehnici de intervenție pentru înlăturarea și
prevenirea umidității din clădirile existente, una dintre metode fiind studiată de Mojosilovic et
al., în anul 2010. Lucrarea prezintă influența membranelor hidrofobe, poziționate în partea
inferioară a zidăriei și în primele asize ale acesteia, asupra caracteristicilor structurale ale
elementului de construcție. Concluziile cercetării au arătat că, în cazul membranei poziționate
la interfața plăcii din beton armat cu șpaletul din zidărie de cărămidă plină, ductilitatea
elementului de construcție este foarte scăzută. În cazul membranei poziționate în primele asize
de zidărie s-a înregistrat o ductilitate mai mare, însă ambele metode de intervenție influențează
comportarea elementelor de construcție la acțiuni seismice (Mojosilovic et al., 2010).
O sinteză a aspectelor legate de umiditatea care afectează clădirile de patrimoniu o
realizează Franzoni, în lucrarea pubicată în anul 2013. Autorul susține că, în ciuda eforturilor
depuse de comunitatea științifică în acest domeniu, aspectele legate de fenomenele
higrotermice nu au fost pe deplin înțelese. Răspunsurile la aceste probleme sunt dificil de găsit,
datorită multitudinii de factori care influențează comportarea materialelor, a elementelor de
construcție și a soluțiilor de reabilitare higrotermică: fenomene naturale, caracteristicile
materialelor de construcție vechi, rigiditatea normelor de restaurare și conservare. Cercetările
in-situ arată că particularitățile mecanismelor de degradare sunt extrem de variate de la un
edificiu la altul. În cazul bisericii San Bernardo din Roma, unde pereții au 4 m grosime,
umiditatea ajunge la 5,3 m înălțime (Massari și Massari, 1993), iar umiditatea în elementele de
construcție ale bisericii San Marco din Veneția, cu grosime pereților variind între 0,7 m și 2 m,
ajunge până la 6 m înălțime (Sandrolini și Franzoni, 2007).
Din literatura de specialitate reiese o sinteză a sistemelor și tehnologiilor de reabilitare
higrotermică, care este prezentată în tabelul nr. 4.
Tabel nr. 4. -Descrierea sistemelor și tehnologiilor de prevenire și eliminare a umidității
Sisteme și tehnologii Descriere/ Evaluare
SISTEME BAZATE
PE REDUCEREA
FLUXULUI DE APĂ
a) Drenuri îngropate:
- aplicarea acestora este dificilă, deoarece lucrările pot
afecta inegritatea structurală a edificiilor protejate.
SISTEME DE
REDUCERE A
ABSORBȚIEI DE
APĂ
a) Realizare unor arce în zidărie: nu se poate aplica în cazul
clădirilor de patrimoniu.
b) Montare unor bariere hidrofobe prin inserarea acestora în
zidărie:
- tehnologia de execuție este extrem de complicată;
- chiar dacă metoda a fost utilizată o bună perioadă de
timp pe plan mondial, în prezent metoda este interzisă în
țări cu activitate seismică importantă.
c) Bariere chimice:
- se pun în operă prin forarea unor orificii în zidăria
existentă, la intervale de 10-20 cm și ¾ din grosimea
zidului, după care se injectează substanțe hidrofobe cu sau
fără presiune;
- această metodă este una ireversibilă, greu de aplicat în
cazul pereților groși sau neregulați;
- nu sunt studiate tehnicile de reintervenție, in cazul ieșirii
din lucru a sistemului;
- chiar dacă producătorii garantează pentru o durată de
viață crescută, testele in-situ nu o validează.
SISTEME BAZATE
PE EVAPORAREA
APEI
SISTEME BAZATE
PE EVAPORAREA
APEI
a) Tuburi (sifoane) Knapen:
- metoda este controversată, datorită faptului că, în
multe cazuri, inserarea acestor tuburi a produs
creșterea umidității, potrivit teoriei echilibrului
umidității;
- se asemenea, în multe situații, cristalizarea sărurilor
s-a produs în aceste tuburi, care nu au mai funcționat
(cazul palatului Ludwigsburg (Vogeley, 1985)).
b) Ventilarea inferioară a zidurilor, prin utilizarea unor
canale/ boxe de ventilare și dispozitive de hodro-
reglare.
c) Tencuieli de restaurare:
- se aplică în cazul zidăriilor afectate de eflorecențe;
- din testele experimentale realizate, reiese că unele
tencuieli de restaurare deteriorează grav elementele
pe care sunt aplicate, datorită faptului că permit
cristalizarea sărurilor în interiorul tencuielii;
- modul de funcționare al tencuielilor de asanare nu
este studiat îndeajuns in-situ.
d) Metoda încălzirii suprafețelor:
- se propune încălzirea suprafețelor afectate de
umiditate, în vederea evaporării apei;
Contribuţii privind diagnosticarea şi reabilitarea higrotermică a clădirilor de patrimoniu
24
- testele realizate arată faptul că nu s-au înregistrat
modificări semnificative ale cantității de apă
absorbită.
SISTEME BAZATE
PE FENOMENE
ELECTROKINETICE
a) Electro-osmoza activă:
- constă în aplicarea unor electrozi atât în peretele umed,
cât și în sol, creându-se un curent care circulă între zidărie
(anod) și sol (catod), pentru a determina umiditatea să se
deplaseze spre catod;
- cercetările au arătat că, în cazul unei clădiri din
Kronshatdt City, electro-osmoza activă a diminuat
conținutul de apă din elementele de construție cu
aproximativ 10% (Sandrolini și Franzoni, 2007), însă în
alte cazuri această metodă nu a funcționat (Bertolini et al.,
2009), ceea ce face ca direcția de cercetare în domeniul
electro-osmozei să rămână deschisă (Iliev, 2007).
b) Electro-osmoza pasivă
În ultima perioadă, punctul de vedere în rândul specialiștilor poate fi sintetizat în
următoarele concluzii:
O metodă generală de dezumidificare, care să satisfacă toate exigențele nu
există;
Se impune combinarea mai multor metode și tehnologii pentru crearea unui
sistem;
Conceptul de investigare non-invazivă este nou, iar rezultatele sunt incerte;
Rezultatele testelor pe soluții și sisteme hodrofobe realizate in-situ diferă extrem
de mult de cele realizate în laborator;
Se propune coroborarea lucrărilor, studiilor și cercetărilor experimentale din
acest domeniu, pentru identificarea de noi oportunități și înțelegerea pe deplin
a fenomenelor fizice.
2.6. Clădirea Kieser. Studiu de caz
Principalul obiectiv al investigațiilor in-situ și în laborator este acela de a stabili un
diagnostic corect, care să genereze măsurile de intervenție adecvate fiecărui obiectiv. Pentru
aceasta, trebuie evaluați o serie de parametri, cum ar fi:
condițiile climatice, geografice, specifice amplasamentului;
caracteristici volumetrice și de amplasament;
examinarea vizuală a elementelor expuse;
evaluarea stării de degradare;
surse/ cauze ale degradărilor;
măsurarea parametrilor de microclimat interior/ exterior;
măsurarea umidității elementelor de construcție in-situ, utilizând tehnici non-invazive;
prelevare probe și efectuarea determinărilor de umiditate în laborator;
interpretarea rezultatelor și stabilirea diagnosticului.
Pentru înțelegerea fenomenelor de degradare cauzate de umiditate, s-a investigat, in-
situ și în laborator, starea unei clădiri istorice din Municipiul Iași- Casa Kieser (Fig. 31). Acest
edificiu a fost construit la începutul anilor 1880, de către F.M. Kieser și figurează în prezent pe
Lista Monumentelor Istorice ale Județului Iași (Păunescu, 2016). Conform arhivelor, clădirea
nu a suferit nicio intervenție structurală sau arhitecturală, păstrându-se stilul originar, de la
începutul secolului al XIX- lea.
Fig. 31. Clădirea Kieser (Clim și Groll, 2017c)
Determinări in-situ
Clădirea studiată are regimul de înălțime S+P+3E, a îndeplinit funcțiunea de locuință,
iar în prezent este în curs de refuncționalizare. Structura de rezistență a construcției este
realizată din pereți structurali din zidărie de cărămidă plină (Fig. 32, Fig. 33), având planșeele
din beton armat sau lemn și fundații din zidărie de piatră naturală și cărămidă plină.
Fig. 32., Fig 33. Pereți din zidărie de cărămidă plină (Clim și Groll, 2017c)
Aspectul estetic al edificiului este dezolant, datorită multiplelor degradări cauzate de
umiditate și de acțiunea factorilor agresivi. Tencuiala exterioară prezintă semne ale degradării
Contribuţii privind diagnosticarea şi reabilitarea higrotermică a clădirilor de patrimoniu
26
de natură chimică și biologică (Fig. 34), fiind în numeroase locuri expulzată (Fig. 35), datorită
numeroaselor cicluri de îngheț- dezgheț la care a fost supusă.
Fig. 34. Zone afectate de atac biologic (Clim și Groll, 2017c); Fig. 35. Tencuială expulzată (Clim și Groll,
2017c)
Elementele de colectare şi evacuare a apelor pluviale sunt defecte, permițând scurgerea
acestora direct pe fațade, fapt ce produce degradări severe (Fig. 36). Deteriorarea trotuarelor
perimetrale permite pătrunderea și stagnarea apei în zona de soclu, favorizând apariția
mușchilor și lichenilor (Fig. 37). Eflorescențele se pot observa la intradosul planșeelor
exterioare (Fig. 38) și pe pereții exteriori, în treimea inferioară ( Fig. 39).
Fig. 36. Sisteme de colectare a apei pluviale defecte (Clim și Groll, 2017c); Fig 37. Zona de soclu afectată de
prezența microorganismelor (Clim și Groll, 2017c)
Fig. 38. Eflorescențe la intradosul planșeului exterior (Clim și Groll, 2017c) ; Fig. 39. Zona de soclu afectată
de prezența eflorescențelor (Clim și Groll, 2017c)
Determinări în laborator- metodologia cercetării
Pentru determinarea umidității la nivelul pereților de subsol s-au prelevat mostre de
cărămidă, mortar și piatră naturală de la înălțimi diferite: 0,50 m, 1,00 m, respectiv 1,50 m față
de cota pardoselii de la nivelul subsolului (Fig. 40) (realizată din pământ compactat). Probele
au fost depozitate în recipiente închise etanș, pentru a împiedica evaporarea apei (Fig. 41).
Imediat după prelevare, mostrele au fost cântărite, înregistrându-se masa acestora,
apoi au fost uscate la masă constantă în etuva ventilată, la +105°C. După uscare,
eșantioanele s-au cântărit din nou și s-au înregistrat valorile obținute, stabilindu-se
cantitatea de apă pierdută în urma procesului termic. Astfel s-a putut determina umiditatea
elementelor de construcție, cu Relația 1:
U =𝑀𝑓 − 𝑀𝑖
𝑀𝑖∗ 100 [%] (1)
U= cantitatea de apă conținută, exprimată procentual;
Mf= masa probei, după uscare la masă constantă;
Mi= masa inițială a probei.
Contribuţii privind diagnosticarea şi reabilitarea higrotermică a clădirilor de patrimoniu
28
Fig. 40. Releveu subsol, cu marcarea zonelor de prelevare a probelor
Fig. 41. Perete din zidărie de cărămidă plină de la nivelul subsolului- zona de prelevare probă
Valorile obținute, reprezentate în Graficul nr. 1., confirmă ipoteza că elementele
de construcție sunt expuse fenomenului de ascensiune capilară a apei din sol, întrucât
probele 5, 10, 11, 12, 16, 17, 18 și 19, care conțin cea mai mare cantitate de apă au fost
prelevate de la cota 0,50 m.
Grafic nr. 1. Determinarea umidității
Valorile umidității conținute de elementelor de construcție studiate variază între 1,08%
și 17,19 %, având valoarea medie de 6,31 %. Se poate observa că edificiul studiat este afectat
de umiditate, cu precădere ascensională. Este de menționat faptul că, deși probele au fost
prelevate în luna februarie, într-o perioadă secetoasă, iar subsolul este prevăzut cu orificii de
aerisire pentru realizare ventilării naturale, s-au identificat porțiuni de ziduri cu umiditate
ridicată, valorile fiind cuprinse între 15,21 % și 17,19 %.
În ciuda stării de degradare a acestei clădiri istorice, casa Kieser are un potențial
impresionant de restaurare, datorită unicității elementelor de arhitectură, care aparțin stilului
secolului al XIX- lea și datorită încadrării edificiului în zona istorică a Municipiului Iași.
0,00
2,00
4,00
6,00
8,00
10,00
12,00
14,00
16,00
18,00
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
2,02
1,15
1,48
1,25
4,96
1,97
2,79
1,65
4,08
8,47
16,74
15,21
3,33 3,03
1,08
7,60
17,1916,40
9,55
Um
idit
ate
%
Probă
Determinarea umidității
Contribuţii privind diagnosticarea şi reabilitarea higrotermică a clădirilor de patrimoniu
30
Capitolul 3. Influența cristalizării sărurilor solubile asupra
caracteristicilor fizice și mecanice ale elementelor ceramice pentru
zidărie
3.1. Prezenţa sărurilor solubile în elementele de construcţie ale clădirilor istorice
Umiditatea din elemetele de construcție este un factor semnificativ în degradarea
acestora, în special în cazul clădirilor istorice, unde materialele de construcție utilizate au o
porozitate mare și au fost supuse timp îndelungat acțiunii factorilor climatici și agenților
agresivi din mediu. Elementele ceramice pentru zidării sunt extrem de sensibile la acțiunea
apei, datorită naturii constituienților și a dimensiunilor, respectiv distribuției porilor în structura
materialului. Factorii care pot influența modificarea caracteristicilor fizice ale elementelor
ceramice, supuse acțiunii apei, sunt permeabilitatea la vapori, capacitatea de absorbție a apei,
porozitatea (Gulotta et al., 2015) și prezența sărurilor (Randazzo et al, 2015; Woolfitt).
3.2. Influența cristalizării sărurilor solubile asupra caracteristicilor fizice ale elementelor
ceramice pentru zidărie
3.2.1. Metodologia cercetării
Pregătirea probelor
Întreg studiul experimental s-a realizat pe 24 de epruvete, extrase din elemente ceramice
pentru zidărie, din care, pentru 9 probe s-au determinat caracteristicile fizice, iar pentru
celelalte 18, densitatea aparentă și rezistența la compresiune. Cele 3 elemente de referință s-au
utilizat pentru cele două faze experimentale.
Epruvetele au formă cubică, cu latura de aproximativ 63 mm (Fig. 43). După ce au fost
măsurate (Fig. 44) și cântărite (Fig. 45), înregistrându-se datele inițiale, toate probele au fost
uscate la masă constantă, în etuva ventilată, la temperatura de +105°C ± 5°C, conform SR EN
772:2005. După răcire, epruvetele au fost distribuite astfel:
3 epruvete, pentru imersare în soluție de clorură de sodiu, având concentrația de 10
%- denumite I1, I2, I3;
3 epruvete, pentru imersare în soluție de clorură de sodiu, având concentrația de 20
%- denumite II1, II2, II3;
3 epruvete, pentru imersare în soluție de clorură de sodiu, având concentrația de 30
%- denumite III1, III2, III3;
3 epruvete, pentru imersare în soluție de clorură de calciu, având concentrația de
10 %- denumite IV1, IV2, IV3;
3 epruvete, pentru imersare în soluție de clorură de calciu, având concentrația de
20 %- denumite V1, V2, V3;
3 epruvete, pentru imersare în soluție de clorură de calciu, având concentrația de
30 %- denumite VI1, VI2, VI3;
3 epruvete, pentru imersare în soluție de clorură de sodiu, având concentrația de 5
% și soluție de clorură de calciu, cu aceeași concentrație, respectiv 5 %- denumite
P4, P5, P6;
3 epruvete s-au păstrat ca probe de referință- denumite P1, P2, P3.
Fig. 43. Epruvete ceramice; Fig. 44. Măsurarea epruvetelor; Fig. 45. Cântărirea epruvetelor
Ulterior s-au pregătit cele 7 recipiente, în care s-au dispus soluțiile de clorură de sodiu,
clorură de calciu și amestecul de soluții, fiecare având concentrațiile descrise anterior. Câte trei
cuburi au fost poziționate în recipient (Fig. 48), pe suporți, adăugându-se soluție până la ¼ din
înălțimea epruvetelor. Acestea au fost lăsate în soluție 24 h, după care s-a completat nivelul
soluției până la ½ din înălţimea probelor. După alte 24 h, nivelul soluției a fost completat până
a depășit înălțimea epruvetelor cu 2 cm (Fig. 49). Acest procedeu, de imersare progresivă,
asigură înlocuirea aerului din porii materialului cu soluție, obținându-se saturarea probelor.
Fig. 48., Fig. 49. Epruvete în soluție
S-au realizat 8 cicluri complete de uscare-saturare, cuprinzând 9 etape de uscare și 8 de
saturare.
După ce s-a înregistrat masa finală a epruvetelor, în stare uscată, s-au separat
epruvetele, iar pentru cele din soluțiile de clorură de calciu, în concentrație de 10 %, respectiv
20 %, s-au determinat următoarele caracteristici fizice: densitatea aparentă, porozitatea
aparentă și absorbția de apă.
a) Densitatea aparentă reprezintă masa, pe unitatea de volum aparent, după uscare la
masa constantă (SR EN 772-13:2005) și se determină cu relația:
𝜌𝑔,𝑢 =𝑚𝑑𝑟𝑦,𝑢
𝑉𝑔,𝑢. 106 [kg/m3] (2)
𝑚𝑑𝑟𝑦,𝑢= masa elementului, în stare uscată, (g);
𝑉𝑔,𝑢= volum aparent, (mm3);
Contribuţii privind diagnosticarea şi reabilitarea higrotermică a clădirilor de patrimoniu
32
𝜌𝑔,𝑢= densitatea probei, în stare uscată, (kg/ m3).
b) Porozitatea aparentă reprezintă volumul de pori raportat la volumul aparent al
epruvetei (Babor și Plian, 2009) și se determină cu relația:
𝑛𝑎 =𝑚𝑠−𝑚𝑢
𝜌1 .
1
𝑉𝑎 .100 [%] (3)
𝑚𝑠= masa elementului, în stare saturată, (g);
𝑚𝑢= masa elementului, în stare uscată, (g);
𝑉𝑎= volum aparent, (mm3);
𝜌1= densitatea lichidului, (kg/cm3).
c) Capacitatea de absorbție de apă a elementelor ceramice pentru zidărie se determină
conform SR EN 771-1:2003/Anexa C. Epruvetele, uscate la masa constantă și răcite la
temperature ambiantă, se introduce într-un bazin cu apă, pe suporți, avându-se în vedere că
toate fețele epruvetelor trebuie să fie în contact cu apa. După 20 h, probele se scot, se șterg cu
o cârpă umedă pentru îndepărtarea surplusului de apă și se cântăresc. Capacitatea de absorbție
de apă se determină cu relația 4, având o precizie de 1%.
𝑤𝑚 =𝑚𝑤−𝑚𝑑
𝑚𝑑x100 [%] (4)
𝑚𝑤= masa elementului, în stare saturată, (g);
𝑚𝑑= masa elementului, în stare uscată, (g);
𝑤𝑚= capacitatea de absorbţie de apă.
3.2.2. Rezultate și concluzii
Înregistrarea dimensiunilor probelor și determinarea volumului aparent
Variația masei epruvetelor pe parcursul ciclurilor de saturare- uscare
După fiecare proces de saturare, respectiv uscare, epruvetele au fost cântărite și s-au
înregistrat rezultatele. S-a constat o variație liniară, în sens ascendent a masei epruvetelor
supuse ciclurilor de saturare- uscare (Grafic nr. 3- Grafic nr. 10). Acest fapt se datorează
cristalizării sărurilor solubile în porii materialelor. O parte din soluția cristalizată rămâne în
pori, de la un ciclu la altul și se reduc dimensiunile acestora. Astfel, masa finală medie a
probelor din soluția de concentrație 10 % crește cu 5,58 %, iar cea a epruvetelor din soluția de
concentrație 20 %, crește cu 9,04 %.
Grafic nr. 6. Variația masei probelor imersate în soluție de CaCl2 10 %- media înregistrătorilor
Grafic nr. 10. Variația masei probelor imersate în soluție de CaCl2, 20 %- media înregistrătorilor
Densitate aparentă
În ceea ce privește caracteristicile fizice ale epruvetelor supuse fenomenului de
cristalizare, se constată creșterea cu 2,81 % a densității aparente medii , pentru probele imersate
în soluție de clorură de calciu de concentrație 10 % și o creștere cu 9,94 %, în cazul epruvetelor
imersate în soluție de clorură de calciu de 20 % concentrație, față de epruvetele de referință
(Grafic nr. 11).
350360370380390400410420430440450460470480490500
0 2 4 6 8 10
CaCl2 10% media înregistrărilor-variatia masei
Masa uscatăCaCl2 10%-media
Masa saturatăCaCl2 10%-media
350360370380390400410420430440450460470480490500
0 2 4 6 8 10
Mas
a [g
]
CaCl2 20% media înregistrărilor- variatia masei
Masa uscatăCaCl2 20%-media
Masa saturatăCaCl2 20%-media
Contribuţii privind diagnosticarea şi reabilitarea higrotermică a clădirilor de patrimoniu
34
Grafic nr. 11. Densitatea aparentă a epruvetelor testate (Clim et al., 2016e)
Porozitate aparentă
În urma prelucrării datelor, a rezultat o scădere medie cu 18,37 % a porozității aparente
pentru probele imersate în soluție de clorură de calciu, având concentrația de 10 %, respectiv
33,80 %, pentru cele saturate cu soluție de concentrație 20 % (Grafic nr. 12- Grafic nr. 14).
Grafic nr. 13. Porozitatea aparentă –media valorilor
Absorbție de apă
Se constată o scădere a absorbției de apă medii cu 20,55 %, pentru probele imersate în
soluție de clorură de calciu, de concentrație 10 %, respectiv 39,75 %, pentru cele saturate cu
soluție de concentrație 20% (Grafic nr. 14- Grafic nr. 16).
0
5
10
15
20
25
30
Po
rozi
tate
%
Porozitatea aparentă, după cristalizare CaCl2 -media valorilor
probe martor CaCl2 10%
CaCl2 20%
1,4
1,45
1,5
1,55
1,6
1,65
1,7
1,75
Val
oar
e d
ensi
tate
ap
aren
tă [
g/cm
c]
Densitate aparentă
CaCl2 10% CaCl2 20% probe martor
Grafic nr. 16. Absorbția de apă- media valorilor
Discuții
Conform obiectivelor stabilite în planul experimental, s-a constatat că prezența sărurilor
solubile, în special cristalizarea acestora în porii materialelor, are o influență majoră în ceea ce
privește modificarea caracteristicilor fizice ale elementelor ceramice pentru zidărie.
Se poate observa că, de la un ciclu de saturare-uscare, la altul, în porii materialului
rămâne clorură de calciu, sub formă cristalizată, masa epruvetelor variind liniar și ascendent.
Acest fenomen, deși aparent nesemnificativ, poate avea efecte extrem de negative, întrucât,
odată cu creșterea concentrației soluției, crește și presiunea de cristalizare, favorizând fisurarea
matricei materialului.
Un alt aspect de menționat este scăderea semnificativă a capacității de absorbție de apă.
Acest fenomen ar putea părea favorabil materialelor de construcție, însă, odată cu scăderea
capacității de absorbție de apă, se diminuează și permeabilitatea la vapori, astfel încât este
favorizată apariția condensului.
Așadar, conform datelor obținute în cadrul experimentului, fenomenul de cristalizare a
sărurilor solubile influențează semnificativ caracteristicile fizice ale elementelor ceramice
pentru zidărie. În studiile viitoare urmează a se stabili dacă prezența sărurilor solubile are un
impact pozitiv sau negativ asupra caracteristicilor mecanice ale elementelor ceramice.
3.2.3. Determinarea capacității de absorbție de apă, datorită ascensiunii capilare
În urma studierii literaturii de specialitate, s-a conturat necesitatea determinării
influenței fenomenului de cristalizare a sărurilor în porii materialelor ceramice, asupra
absorbției de apă, datorită ascensiunii capilare.
Au fost supuse experimentului 6 elemente ceramice pentru zidărie (Fig. 52). După
uscarea acestora la masă constantă, în etuva ventilată, la temperatura de +105°C ± 5°C.
Ulterior, probele au fost repartizate, după cum urmează:
3 elemente ceramice s-au distribuit, pentru a fi supuse cristalizării sărurilor de clorură
de sodiu, având concentrația de 20 %;
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
Ab
sorb
ție
de
apă
[%]
Absorbție de apă, după cristalizare CaCl2- media valorilor
CaCl2 10%
probe martor
CaCl2 20%
Contribuţii privind diagnosticarea şi reabilitarea higrotermică a clădirilor de patrimoniu
36
3 elemente ceramice au fost repartizate, pentru a fi supuse cristalizării sărurilor de
clorură de calciu, având concentrația de 20 %;
3 elemente ceramice au fost păstrate ca probe de referință.
S-au pregătit 2 bazine, unul cu soluție de clorură de sodiu, altul cu soluție de clorură de
calciu, ambele având concentrația de 20 %. Probele au fost așezate în bazine, pe suporți, după
care s-au adăugat soluțiile, până ce au acoperit 1/4 din înălțimea elementelor (Fig. 53).
Fig. 52. Elemente ceramice pentru zidărie; Fig. 53. Elemente supuse fenomenului de cristalizare
Studiul experimental s-a desfășurat pe o perioadă de 30 de zile, în fiecare zi
completându-se nivelul soluțiilor din bazine. După finalizarea termenului propus, elementele
au fost extrase din recipiente, s-a eliminat surplusul de apă, prin ștergere cu o cârpă umedă,
apoi au fost uscate, la masă constantă, în etuva ventilată, înregistrându-se valorile obținute.
După uscare, cele 6 elemente au fost supuse fenomenului de absorbție de apă, datorită
acțiunii capilare. Probele s-au repartizat în trei recipiente (Fig. 55), unde au fost lăsate 24 de
ore în apă, nivelul acesteia acoperind 1/3 din înălțimea probelor.
Fig. 55. Elemente ceramice supuse fenomenului de ascensiue a apei prin capilare
După epuizarea celor 24 de ore, elementele au fost scoase din bazine, s-a îndepărtat
surplusul de apă, prin ștergere cu o cârpă umedă, s-au cântărit și s-au înregistrat rezultatele.
Ulterior s-a determinat absorbția de apă, datorită ascensiunii capilare, cu relația (5):
U =𝑀𝑠 − 𝑀𝑢
𝑀𝑢∗ 100 [%] (5)
U= cantitatea de apă conținută, exprimată procentual;
Ms= masa probei, în stare saturată;
Mi= masa inițială a probei, în stare uscată.
Rezultate și discuții
Rezultatele testelor (Grafic nr. 17) demonstrează faptul că absorbția de apă, datorită
asceniunii capilare se reduce semnificativ, odată cu reducerea porozității. Elementele supuse
fenomenului de cristalizare a sărurilor de clorură de sodiu înregistrează o diminuare de
aproximativ 70 % a capacității de absorbție de apă, față de probele de referință. În cazul
elementelor supuse cristalizării soluției de clorură de calciu, capacitatea de absorbție de apă,
datorită ascensiunii capilare se reduce cu aproximativ 44 %.
Fenomenul de reducere a porozității se produce datorită colmatării porilor cu săruri
cristalizate, fapt ce conduce la creșterea presiunii de cristalizare, conform literaturii de
specialitate. Odată cu majorarea valorii presiunii de cristalizare, în scheletul materialului se
produc microfisuri, fenomen ce stă la baza degradării elementelor ceramice afectate de prezența
sărurilor.
Grafic nr. 17. Absorbția de apă datorită fenomenului de ascensiune capilară
3.3. Influența cristalizării sărurilor solubile asupra caracteristicilor mecanice ale
elementelor ceramice pentru zidărie
3.3.1. Experiment Faza I: Determinarea rezistenţei la compresiune
3.3.1.1. Metodologia cercetării- Faza I
Studiul s-a efectuat pe 18 epruvete extrase din elemente ceramice pentru zidărie, având
latura de 63 mm. Epruvetele, pregătite pentru testarea experimentală conform descrierii din
subcapitolul 3.2.1. (Pregătirea probelor), au fost distribuite astfel:
3 epruvete, pentru imersat în soluția de clorură de sodiu, având concentrația de 10%;
3 epruvete, pentru soluția de clorură de sodiu de concentrație 20%;
3 epruvete, pentru soluția de clorură de sodiu de concentrație 30%;
3 epruvete pentru soluția de clorură de calciu de concentrație 30%;
3 epruvete pentru un amestec de soluție de clorură de sodiu de concentrație 5% și soluție
de clorură de calciu de concentrație 5%;
ultimele 3 s-au păstrat ca probe de referință. Toate epruvetele au fost măsurate și
cântărite, înregistrându-se datele inițiale.
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
A1-martor A2-martor AII1 CaCl2 20% AII2 CaCl2 20% AI1 NaCl 20% AI2 NaCl 20%
Ap
ă ab
sorb
ită
[%]
Absorbția de apă prin ascensiune capilară
Contribuţii privind diagnosticarea şi reabilitarea higrotermică a clădirilor de patrimoniu
38
Au fost pregătite cinci recipiente, după cum urmează:
3 recipiente cu soluție de clorură de sodiu, având concentrațiile de 10 %, 20 %,
respectiv 30%;
1 recipient cu clorură de calciu, de concentrație 30 %;
1 recipient cu un amestec de soluții, 5 % clorură de calciu, și 5 % clorură de sodiu.
Câte trei cuburi au fost poziționate pe suporți, în fiecare recipient, adăugându-se soluție
până la ¼ din înălțimea epruvetelor. Acestea au fost lăsate în soluție 24 h, după care s-a
completat nivelul soluției până la ½ din înălţimea probelor. După alte 24 h, nivelul soluției a
fost completat până a depășit înălțimea epruvetelor cu 2 cm. Procedeul de imersare progresivă,
asigură înlocuirea aerului din porii materialului cu soluție de clorură de calciu.
Epruvetele au fost lăsate în soluție 48 h, în condiții de laborator, după care au fost
scoase, s-a îndepărtat surplusul de soluție, prin ștergere cu o cârpă umedă și s-a înregistrat masa
probelor în stare saturată (Fig. 59). Apoi epruvetele au fost uscate la masă constantă, în etuva
ventilată la temperatura de +105°C ± 5°C, timp de 24 h. După ce s-a înregistrat masa probelor
în stare uscată, acestea au fost lăsate să se răcească în laborator, după care procedeul de
imersare s-a reluat. S-au realizat 8 cicluri complete de uscare-saturare, cuprinzând 9 etape de
uscare și 8 de saturare.
Fig. 59. Epruvete pregătite în vederea cântăririi (Clim și Diaconu, 2017a)
După înregistrarea masei finale a epruvetelor, în stare uscată (Fig. 60, Fig. 61), s-a
determinat densitatea aparentă. Ulterior s-a determinat rezistența la compresiune, utilizând
presa hidraulică, în baza relației 6 (Fig. 62- 65).
𝑅𝑐 =𝑁𝑟
𝐴 [𝑁/𝑚𝑚𝑝] (6) (Babor și Plian, 2009)
Rc= rezistența la compresiune;
A= suprafața probei [mm2];
Nr= forța de rupere [N].
Fig. 60., Fig. 61. Epruvete după uscare (Clim și Diaconu, 2017a)
Fig. 62.-65. Determinare rezistenței la compresiune cu presa hidraulică (Clim și Diaconu, 2017a)
3.3.1.2. Rezultate și concluzii- Faza I
Volumul aparent și densitatea aparentă
Contribuţii privind diagnosticarea şi reabilitarea higrotermică a clădirilor de patrimoniu
40
Grafic nr. 18. Densitatea aparentă
Variația masei epruvetelor pe parcursul ciclurilor de saturare- uscare
Se constată o variație liniară, în sens ascendent a masei epruvetelor supuse ciclurilor de
saturare- uscare. Acest fapt este produs de cristalizarea sărurilor solubile în porii materialelor,
o parte din soluția cristalizată ramânând în pori, de la un ciclu la altul și reducând dimensiunile
acestora.
Astfel, masa finală medie a probelor:
din soluția de clorură de sodiu, de concentrație 10 %, crește cu 12,66 % (Grafic nr. 19-
Grafic nr. 22);
din soluția de clorură de sodiu, de concentrație 20 %, crește cu 18,52 % (Grafic nr. 23-
Grafic nr. 27);
din soluția de clorură de sodiu, de concentrație 30 %, crește cu 23,01 % (Grafic nr. 28-
Grafic nr. 32);
din soluția de clorură de calciu, de concentrație 30 %, crește cu 13,87 % (Grafic nr. 33-
Grafic nr. 37);
din soluția de clorură de calciu, de concentrație 5 % și clorură de sodiu 5 %, crește cu
9,97 % (Grafic nr. 19- Grafic nr. 38).
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
1,8
2V
alo
are
a d
en
sită
ții a
par
en
te[g
/cm
3]
Denumirea epruvetelor testate
Densitate aparentă
Grafic nr. 22. Variația medie a masei probelor imersate în soluție de clorură de sodiu 10% (Clim și Diaconu,
2017a)
Grafic nr. 26. Variația medie a masei probelor imersate în soluție de clorură de sodiu 20% (Clim și Diaconu,
2017a)
350360370380390400410420430440450460470480490500
Mas
a [g
]
NaCl 20 % media- variație masă
Masa uscatăNaCl20%-medie
MasasaturatăNaCl20%-medie
350360370380390400410420430440450460470480490500
Mas
a [g
]
NaCl 30% media- variație masă
MasauscatăNaCl30%-media
MasasaturatăNaCl30%-media
350360370380390400410420430440450460470480490500
Mas
a [g
]NaCl 10 % media-variație masă
Masa uscatămedieNaCl10%
Masa saturatămedieNaCl10%
Contribuţii privind diagnosticarea şi reabilitarea higrotermică a clădirilor de patrimoniu
42
Grafic nr. 30. Variația medie a masei probelor imersate în soluție de clorură de sodiu 30% (Clim și Diaconu,
2017a)
Grafic nr. 35. Variația medie a masei probelor imersate în soluție de clorură de calciu 30% (Clim și Diaconu,
2017a)
Grafic nr. 39. Variația medie a masei probelor imersate în soluție de clorură de calciu 5 % și clorură de sodiu
5 % (Clim și Diaconu, 2017a)
Determinarea rezistenței la compresiune pentru epruvetele ceramice supuse
cristalizării sărurilor solubile în porii materialelor
În urma testelor experimentale, s-a constat că rezistențele la compresiune, în cazul
epruvetelor ceramice supuse cristalizării sărurilor solubile în porii materialelor, se
producmodificări (Grafic nr. 40, Grafic nr. 41), după cum urmează:
în cazul epruvetelor imersate în soluție de clorură de sodiu, 10 % concentrație, se
constată o creștere a valorii medii a rezistenței la compresiune cu 3,95 %, față de
valoarea de referință;
în cazul epruvetelor imersate în soluție de clorură de sodiu, 20 % concentrație, se
constată o scădere a valorii medii a rezistenței la compresiune cu 7,07 %, față de
valoarea de referință;
în cazul epruvetelor imersate în soluție de clorură de sodiu, 30 % concentrație, se
constată o scădere a valorii medii a rezistenței la compresiune cu 49,01 %, față de
valoarea de referință;
350360370380390400410420430440450460470480490500
Mas
a [g
]CaCl2 30 % media- variație masă
Masa uscatăCaCl2 30%-media
MasasaturatăCaCl2 30%-media
350360370380390400410420430440450460470480490500
Mas
a [g
]
NaCl 5 % + CaCl2 5 % media- variație masă
MasauscatăNaCl5%+CaCl2 5% -media
MasasaturatăNaCl5%+CaCl2 5%-media
în cazul epruvetelor imersate în soluție de clorură de calciu, 30 % concentrație, se
constată o scădere a valorii medii a rezistenței la compresiune cu 5,73 %, față de
valoarea de referință;
în cazul epruvetelor imersate în soluție de clorură de sodiu, 5 % concentrație și clorură
de calciu 5 %, se constată o scădere a valorii medii a rezistenței la compresiune cu 10
%, față de valoarea de referință.
Grafic nr. 41. Media valorilor obținute pentru rezistența la compresiune a epruvetelor testate
Discuții
Obiectivul principal al acestei etape experimentale a fost determinarea influenței
cristalizării sărurilor solubile în porii elementelor ceramice asupra caracteristicilor
mecanice, întrucât numeroase clădiri istorice afectate de umiditate sunt realizate din zidărie
de cărămidă plină.
O serie de producători de soluții de hidrofobizare și asanare a zidăriilor susțin că apariția
eflorescențelor, datorită cristalizării sărurilor în porii materialelor, au doar un efect
inestetic, neafectând caracteristicile fizice și mecanice ale elementelor. Scopul acestui
studiu a fost acela de a determina prin metode științifice, că sărurile solubile cristalizate, au
un efect negativ important asupra caracteristicilor materialelor, amplificat odată cu
creşterea concentraţiei soluţiei.
În concluzie, ce determină diminuarea rezistenței la compresiune a elementelor
ceramice: cristalele sărurilor aflate în porii materialelor sau degradările, microfisurile,
produse de acestea scheletului. Acest aspect este subiectul următoarei etape experimentale-
Faza II.
15161718192021222324252627282930313233343536
1
NaCl 10% media 35,80026458
NaCl 20% media 32,00064038
NaCl 30% media 17,55800127
Referinta media 34,43742856
CaCl2 30% media 32,46098439
NaCl 5%+CaCl2 5% media 30,99118004
Val
ori
re
zist
en
ță la
co
mp
resi
un
e [
N/m
m²]
Rezistențe la compresiune- media valorilor
Contribuţii privind diagnosticarea şi reabilitarea higrotermică a clădirilor de patrimoniu
44
3.3.2. Experiment Faza II: Determinarea factorilor ce influenţează diminuarea rezistenţei
la compresiune
3.3.2.1. Metodologia cercetării- Faza II
Studiul s-a efectuat pe 12 epruvete (Fig. 66a, Fig. 66b) extrase din elemente ceramice
pentru zidărie, cu latura de 63 mm. Epruvetele au fost uscate la masă constantă, în etuva
ventilata la +105°C ± 5°C, apoi 9 dintre ele s-au imersat în soluție de clorură de sodiu, având
concentrația de 20 %, iar 3 probe s-au păstrat ca referință.
Fig. 66a, Fig. 66b. Epruvete extrase din elemente ceramice pentru zidărie
S-a pregătit o soluție de clorură de sodiu, având concentrația de 20 %, iar 9 probe au
fost poziționate pe suporți, într-un recipient, adăugându-se soluție până la ¼ din înălțimea
epruvetelor. Acestea au fost lăsate în soluție 24 h, după care s-a completat nivelul soluției până
la ½ din înălțimea probelor. După alte 24 h, nivelul soluției a fost completat până a depășit
înălțimea epruvetelor cu 2 cm. Acest procedeu asigură saturarea probelor.
Epruvetele au fost lăsate în soluție 48 h, în condiții de laborator (Fig. 67), după care au
fost scoase, s-a îndepărtat surplusul de soluție prin ștergere cu o cârpă umedă și s-a înregistrat
masa probelor în stare saturată. Epruvetele au fost uscate la masă constantă, în etuva ventilată
la temperatura de +105°C ± 5°C, timp de 24 h. După ce s-a înregistrat masa probelor în stare
uscată, acestea au fost lăsate să se răcească în laborator, după care procedeul de imersare s-a
reluat. S-au realizat 6-7 cicluri complete de uscare-saturare.
În etapa premergătoare determinărilor de rezistență, 3 probe din soluție au fost uscate
la masă constantă- cu săruri- uscate, alte 3 probe au fost lăsate în soluție- cu săruri- ude, iar 3
probe au fost ținute 24 h în apă, după care au fost uscate la masă constantă- spălate uscate.
După aceste procese, s-a înregistrat masa finală a epruvetelor și s-a determinat
rezistența la compresiune.
3.3.2.2. Rezultate și concluzii- Faza II
Variația masei epruvetelor pe parcursul ciclurilor de saturare- uscare
Se constată o variație liniară, în sens ascendent a masei epruvetelor supuse ciclurilor de
saturare- uscare. Acest fapt se datorează cristalizării sărurilor solubile în porii materialelor, o
parte din soluția cristalizată ramânând în pori, de la un ciclu la altul și reducând dimensiunile
acestora. Astfel, masa finală medie a probelor din soluția de clorură de sodiu, de concentrație
20 %, crește cu 21,35 % (Grafic nr. 42-Grafic nr. 51).
Grafic nr. 51. Variația medie a masei probelor imersate în soluție de clorură de sodiu 20 % (Clim și
Diaconu, 2016b)
Determinarea rezistenței la compresiune pentru epruvetele ceramice supuse
cristalizării sărurilor solubile în porii materialelor- Faza II
În urma testelor experimentale, s-a constat că rezistențele la compresiune, în cazul
epruvetelor ceramice supuse cristalizării sărurilor solubile în porii materialelor, suferă
modificări (Grafic 52, Grafic nr. 53), după cum urmează:
în cazul epruvetelor imersate în soluție de clorură de sodiu, 20 % concentrație,
uscate- cu săruri, se constată o scădere a valorii medii a rezistenței la compresiune
cu 40,97 %, față de valoarea de referință;
în cazul epruvetelor imersate în soluție de clorură de sodiu, 20 % concentrație, ude,
cu săruri, se constată o scădere a valorii medii a rezistenței la compresiune cu 0,41
%, față de valoarea de referință;
350
360
370
380
390
400
410
420
430
440
450
460
470
480
490
500M
asa
[g]
NaCl 20 % media- variație masă
Masa uscatăNaCl20%-medie
MasasaturatăNaCl20%-medie
Contribuţii privind diagnosticarea şi reabilitarea higrotermică a clădirilor de patrimoniu
46
în cazul epruvetelor imersate în soluție de clorură de sodiu, 20 % concentrație,
spălate de săruri- uscate, se constată o creștere a valorii medii a rezistenței la
compresiune cu 13,77 %, față de valoarea de referință.
Grafic nr. 53. Valorile medii ale rezistenței la compresiune (Clim și Diaconu, 2016b)
Discuții
Acest experiment demonstrează că sărurile cristalizate în pori reduc semnificativ
rezistența la compresiune a elementelor ceramice pentru zidărie. Așa cum s-a arătat în
studiul efectuat, dacă sărurile sunt eliminate, caracteristicile mecanice revin la parametrii
anteriori.
Concluziile testelor sunt limitate, neputându-se extrapola rezultatele la situațiile in-situ,
întrucât în cazul clădirilor existente, fenomenul de cristalizare a sărurilor în porii
materialelor este însoțit de gelivitate, de îmbătrânirea materialelor, de eroziuni și degradări
cauzate de intemperii, de amestecuri de soluții ce cristalizează, o parte provenite din pânza
freatică, altă parte din apele pluviale sau din poluarea mediului înconjurător. Astfel, in- situ,
situația e mult mai complexă decât cea studiată în laborator. Însă, pe baza studiului realizat,
se pot crea noi direcții de cercetare, care să ajute la conceperea unor soluții și tehnici de
eliminare a umidității potrivite clădirilor istorice.
1
NaCl 20% media- uscate, cusăruri
16,381418 20,70532169 15,86254956
NaCl 20% media- ude, cu sruri 19,889957 34,83830977 34,59122956
NaCl 20% media-spălate uscate 37,65502418 28,04360396 36,34549906
Referinta media 35,77721457 19,02517626 34,88772581
15161718192021222324252627282930313233343536373839
N/m
m²
Rezistențe la compresiune
Capitolul 4. Soluţii de hidrofobizare
4.1. Eliminarea umidităţii prin aplicarea soluţiilor de hidrofobizare
4.2. Hidrofobizarea elementelor ceramice pentru zidărie
4.2.1. Efectele tratamentelor de hidrofobizare asupra caracteristicilor fizice ale elementelor
ceramice pentru zidărie
4.2.2. Metodologia cercetării
S-au utilizat 9 cuburi, extrase din elemente ceramice pentru zidărie, cu latura de
aproximativ 60 mm şi alte 9 cuburi extrase, extrase, de asemenea, din elemente ceramice pentru
zidărie recuperate de la o clădire veche demolată, având latura de aproximativ 65 mm (Fig.
70).
Fig. 70. Epruvete extrase din elemente ceramice pentru zidărie
Ca tratamente de hidrofobizare s-au utilizat două tipuri de produse, soluţia I, respectiv
soluţia II. Soluţia I este o cremă anti-umiditate, pe bază de silicon (Fișă tehnică Dryzone), iar
soluţia II este o pastă pe bază de silan, având 80 % ingrediente active, conform fişei tehnice
(Fișă tehnică SikaMur).
Epruvetele au fost uscate la masă constantă (SR EN 772:2005) în etuva ventilată, la
+105°C ± 5°C, apoi s-au distribuit trei epruvete cărămidă nouă şi trei epruvete cărămidă veche
pentru soluţia I, alte trei epruvete cărămidă nouă şi trei epruvete cărămidă veche pentru soluţia
II, iar ultimele trei epruvete cărămidă nouă şi trei epruvete cărămidă veche s-au păstrat ca probe
de referință. Toate epruvetele au fost măsurate și cântărite, înregistrându-se datele inițiale.
Prima serie de epruvete, trei epruvete cărămidă nouă (CND) şi trei epruvete cărămidă
veche (CVD), s-au impregnat, prin pensulare în două straturi, cu soluţia I (Fig. 73), următoarea
serie (CNS, CVS), cu soluţia II (Fig. 74), iar utima serie a fost păstrată de referinţă (CNM,
CVM) (Fig. 75).
Contribuţii privind diagnosticarea şi reabilitarea higrotermică a clădirilor de patrimoniu
48
Fig. 73 – Impregnare cu soluţia I; Fig. 74- Impregnare cu soluţia II; Fig. 75- Probe de referinţă
După aplicarea tratamentelor, epruvetele au fost lăsate la uscat 24 h, în condiţii de
laborator. Ulterior, probele au fost aşezate pe suporţi, în bazine diferite, câte unul pentru fiecare
serie, adăugându-se apă până la ¼ din înălțimea epruvetelor. Apoi au fost lăsate în în apă 24 h,
după care s-a completat nivelul până la ½ din înălţimea probelor. După alte 24 h, nivelul apei
din bazine a fost completat până a depășit înălțimea epruvetelor cu 2 cm. Epruvetele au fost
lăsate în apă 24 h, în condiții de laborator, după care au fost scoase, s-a îndepărtat excesul de
apă prin ștergere cu o cârpă umedă și s-a înregistrat masa probelor în stare saturată, apoi s-au
determinat următoarele caracteristici fizice: densitatea aparentă, timp de absorbţie de apă,
porozitatea aparentă și capacitatea de absorbție e apei.
a) Densitatea aparentă reprezintă masa pe unitatea de volum aparent, după uscare la masa
constantă și se determină cu relația (6):
𝜌𝑔,𝑢 =𝑚𝑑𝑟𝑦,𝑢
𝑉𝑔,𝑢. 106 [kg/m3] (6)
𝑚𝑑𝑟𝑦,𝑢= masa elementului, în stare uscată, (g);
𝑉𝑔,𝑢= volum aparent, (mm3);
𝜌𝑔,𝑢= densitatea probei, în stare uscată, (kg/ m3).
b) Timpul de absorbţie: reprezintă timpul, exprimat în secunde, în care o picătură de apă, de
0,5 cm3, este absorbită de un material, până suprafața materialului devine opacă (Fig. 76, Fig.
77).
Fig. 76., Fig. 77. Determinarea timpului de absorbţie
c) Porozitatea aparentă reprezintă volumul de pori raportat la volumul aparent al epruvetei și
se determină cu relația:
𝑛𝑎 =𝑚𝑠−𝑚𝑢
𝜌1 .
1
𝑉𝑎 .100 [%] (7)
𝑚𝑠= masa elementului, în stare saturată, (g);
𝑚𝑢= masa elementului, în stare uscată, (g);
𝑉𝑎= volum aparent, (mm3);
𝜌1= densitatea lichidului, (kg/cm3).
d) Capacitatea de absorbție de apă a elementelor ceramice pentru zidărie se determină
conform SR EN 771-1:2003/Anexa C. Epruvetele, uscate la masa constantă și răcite la
temperature ambiantă, se introduce într-un bazin cu apă, pe suporți, avându-se în vedere că
toate fețele epruvetelor trebuie să fie în contact cu apa. După 20 h, probele se scot, se șterg cu
o cârpă umedă pentru îndepărtarea surplusului de apă și se cântăresc. Capacitatea de absorbție
de apă se determină cu relația 8, având o precizie de 1%.
𝑤𝑚 =𝑚𝑤−𝑚𝑑
𝑚𝑑x100 [%] (8)
𝑚𝑤= masa elementului, în stare saturată, (g);
𝑚𝑑= masa elementului, în stare uscată, (g);
𝑤𝑚= capacitatea de absorbţie de apă.
e) Viteza initiala de absorbţie de apă a elementelor pentru zidăria de argila se determină
conform SR EN 772-11:2003. Se usucă epruvetele până la masa constantă, mdry,s, în etuva
ventilată la o temperatură de 105°C ± 5°C. Masa constantă este considerată atinsă dacă, în
Contribuţii privind diagnosticarea şi reabilitarea higrotermică a clădirilor de patrimoniu
50
timpul procesului de uscare din cântăriri anterioare efectuate într-o perioadă de minimum 24
h, pierderea de masă între două determinări este sub 0.1% din masă totală.
Se lasa epruvetele să se răcească la temperatura camerei. După ce s-au răcit, se măsoară
dimensiunile fetelor ce urmează a fi imersate şi se calculează aria brută, As.
Se amplasează epruvetele cu fețele (fetele inferioare, în cazul elementelor de argilă)
sprijinite pe dispozitivul suport, astfel încât să se găsească pe baza tăvii şi se imersează în apă
până la o adâncime de 5 mm ± 1 mm pe durata încercării. În cazul elementelor pentru zidărie
cu fața extrem de neregulată, se creşte nivelul apei, astfel încât suprafaţa inferioară să fie
complet în contact cu suprafaţa apei.
Se porneşte cronometrul. Se menţine constant nivelul apei pe toată durata încercării. Pentru
elementele de beton, piatra artificială şi piatra naturală, se acoperă vasul pentru a preveni
evaporarea apei de pe epruvetele umede.
După terminarea timpului de imersie (t) se scot epruvetele, se şterge suprafaţa de apă şi se
cântăresc (mso,s).
Se calculează viteza iniţială de absorbţie a apei pentru fiecare element pentru zidărie de
argila, cu o exactitate de 0.1kg/(m2x min).
cwi,s =mso,s−mdry,s
As∙t∙ 103 [kg/(m2 ∙ min)] (9)
Unde t= 1 minut.
este masa epruvetei după uscare, exprimată în grame;
este masa epruvetei după imersare un timp t, exprimată în grame;
este aria brută a feţei epruvetei imersate în apă, exprimată în mm2;
este timpul de imersie, exprimat în secunde;
este viteza iniţială de absorbţie a apei a elementelor pentru zidărie de argila şi BCA,
exprimată în kg/( m2x min).
4.2.3. Rezultate și concluzii
Densitate aparentă
Se constată că valorile obţinute pentru densitatea aparentă a celor două tipuri de
elemente ceramice, extrase din cărămidă nouă (CN), repectiv extrase din cărămidă veche (CV),
sunt aproximativ egale (Grafic nr. 54).
Grafic nr. 54. Densitatea aparentă (Clim et al., 2018a)
Timp de absorbţie de apă
Valorile înregistrate pentru timpul în care apa a fost absorbită de epruvete (Grafic nr.
55, Grafic nr. 56) conduc la următoarele concluzii:
Grafic nr. 55. Timpul de absorbție a apei
1980
2880
2340
5220
35403960
11401440
840
3360
16201920
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
1DN 2DN 3DN 1DV 2DV 3DV 1SN 2SN 3SN 1SV 2SV 3SV
Tim
p (
s)
Denumire probe
Timp de absorbție a apei
1,81 1,80
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
1,8
2
Val
oar
e m
edie
a d
ensi
tăți
iap
aren
te[g
/cm
3]
Densitate aparentă- media valorilor [g/cm3]
Densitate aparenta CN Densitate aparenta CV
Contribuţii privind diagnosticarea şi reabilitarea higrotermică a clădirilor de patrimoniu
52
epruvetele extrase din cărămidă nouă (CNM) au o permeabilitate mai mică la apă
cu aproximativ 177 %, faţă de cele extrase din cărămidă veche (CVM) (Grafic nr.
57);
epruvetele extrase din cărămidă nouă şi tratate cu soluţia I (CND) au o
permeabilitate mai mare la apă cu aproximativ 44 %, faţă de cele extrase din
cărămidă veche şi tratate cu soluţia I (CVD) (Grafic nr. 58);
epruvetele extrase din cărămidă nouă şi tratate cu soluţia II (CNS) au o
permeabilitate mai mare la apă cu aproximativ 51 %, faţă de cele extrase din
cărămidă veche şi tratate cu soluţia II (CVS) (Grafic nr. 59);
epruvetele extrase din cărămidă nouă şi tratate cu soluţia I (CND) au o
permeabilitate mai mică la apă cu aproximativ 10900 %, faţă de cele extrase din
cărămidă nouă, de referinţă (CNM) (Grafic nr. 60);
epruvetele extrase din cărămidă veche şi tratate cu soluţia I (CVD) au o
permeabilitate mai mică la apă cu aproximativ 54119 %, faţă de cele extrase din
cărămidă veche, de referinţă (CVM) (Grafic nr. 61);
epruvetele extrase din cărămidă nouă şi tratate cu soluţia II (CNS) au o
permeabilitate mai mică la apă cu aproximativ 5254 %, faţă de cele extrase din
cărămidă nouă, de referinţă (CNM) (Grafic nr. 62);
epruvetele extrase din cărămidă veche şi tratate cu soluţia II (CVS) au o
permeabilitate mai mică la apă cu aproximativ 29412 %, faţă de cele extrase din
cărămidă veche, de referinţă (CVM) (Grafic nr. 63);
epruvetele extrase din cărămidă nouă şi tratate cu soluţia I (CND) au o
permeabilitate mai mică la apă cu aproximativ 110 %, faţă de cele extrase din
cărămidă nouă, tratate cu soluţia II (CNS) (Grafic nr. 64);
epruvetele extrase din cărămidă veche şi tratate cu soluţia I (CVD) au o
permeabilitate mai mică la apă cu aproximativ 85 %, faţă de cele extrase din
cărămidă veche, tratate cu soluţia II (CVS) (Grafic nr. 65).
Porozitate aparentă
Rezultatele obţinute în ceea ce priveşte porozitatea aparentă (Grafic nr. 66, Grafic nr.
67) conduc la următoarele concluzii:
Grafic nr. 66. Porozitate aparentă- media valorilor (Clim et al., 2018a)
epruvetele extrase din cărămidă nouă (CNM) au o porozitate aparentă mai mică cu
aproximativ 49 %, faţă de cele extrase din cărămidă veche (CVM) (Grafic nr. 67);
epruvetele extrase din cărămidă nouă, tratate cu soluţia I (CND) au o porozitate
aparentă mai mică cu aproximativ 31 %, faţă de cele extrase din cărămidă veche,
tratate cu soluţia I (CVD) (Grafic nr. 68);
epruvetele extrase din cărămidă nouă, tratate cu soluţia II (CNS) au o porozitate
aparentă mai mică cu aproximativ 21 %, faţă de cele extrase din cărămidă veche,
tratate cu soluţia II (CVS) (Grafic nr. 69);
epruvetele extrase din cărămidă nouă, tratate cu soluţia I (CND) au o porozitate
aparentă mai mare cu aproximativ 40 %, faţă de cele extrase din cărămidă nouă,
(CNM) (Grafic nr. 70);
epruvetele extrase din cărămidă veche, tratate cu soluţia I (CVD) au o porozitate
aparentă mai mare cu aproximativ 3 %, faţă de cele extrase din cărămidă veche,
(CVM) (Grafic nr. 71);
epruvetele extrase din cărămidă nouă, tratate cu soluţia II (CNS) au o porozitate
aparentă mai mare cu aproximativ 3 %, faţă de cele extrase din cărămidă nouă,
(CNM) (Grafic nr. 72);
epruvetele extrase din cărămidă veche, tratate cu soluţia II (CVS) au o porozitate
aparentă mai mică cu aproximativ 54 %, faţă de cele extrase din cărămidă veche,
(CVM) (Grafic nr. 73);
epruvetele extrase din cărămidă nouă, tratate cu soluţia I (CNS) au o porozitate
aparentă mai mare cu aproximativ 38 %, faţă de cele extrase din cărămidă nouă,
tratate cu soluţia II (CNS) (Grafic nr. 74);
0
5
10
15
20
25
30
35
Po
rozi
tate
ap
are
ntă
[%]
Porozitate aparentă- media valorilor [%]
Porozitate aparenta CND
Porozitate aparenta CVD
Porozitate aparenta CNS
Porozitate aparenta CVS
Porozitate aparenta CNM
Porozitate aparenta CVM
Contribuţii privind diagnosticarea şi reabilitarea higrotermică a clădirilor de patrimoniu
54
epruvetele extrase din cărămidă veche, tratate cu soluţia I (CVS) au o porozitate
aparentă mai mare cu aproximativ 58 %, faţă de cele extrase din cărămidă veche,
tratate cu soluţia II (CVS) (Grafic nr. 75).
Capacitatea de absorbţie de apă
Valorile înregistrate în ceea ce priveşte absorbţia de apă (Grafic nr. 76, Grafic nr. 77)
conduc la următoarele concluzii:
Grafic nr. 77. Capacitatea de absorbţie de apă- media valorilor (Clim et al., 2018a)
epruvetele extrase din cărămidă nouă (CNM) au o capacitate de absorbţie mai mică
cu aproximativ 26 %, faţă de cele extrase din cărămidă veche (CVM) (Grafic nr.
78);
epruvetele extrase din cărămidă nouă, tratate cu soluţia I (CND) au o capacitate de
absorbţie mai mică cu aproximativ 1 %, faţă de cele extrase din cărămidă veche,
tratate cu soluţia I (CVD) (Grafic nr. 79);
epruvetele extrase din cărămidă nouă, tratate cu soluţia II (CNS) au o capacitate de
absorbţie mai mică cu aproximativ 18 %, faţă de cele extrase din cărămidă veche,
tratate cu soluţia II (CVS) (Grafic nr. 80);
epruvetele extrase din cărămidă nouă, tratate cu soluţia I (CND) au o capacitate de
absorbţie mai mică cu aproximativ 12 %, faţă de cele extrase din cărămidă nouă,
(CNM) (Grafic nr. 81);
epruvetele extrase din cărămidă veche, tratate cu soluţia I (CVD) au o capacitate de
absorbţie mai mică cu aproximativ 33 %, faţă de cele extrase din cărămidă veche,
(CVM) (Grafic nr. 82);
epruvetele extrase din cărămidă nouă, tratate cu soluţia II (CNS) au o capacitate de
absorbţie mai mică cu aproximativ 34 %, faţă de cele extrase din cărămidă nouă,
(CNM) (Grafic nr. 83);
epruvetele extrase din cărămidă veche, tratate cu soluţia II (CVS) au o capacitate
de absorbţie mai mică cu aproximativ 40 %, faţă de cele extrase din cărămidă veche,
(CVM) (Grafic nr. 84);
0
5
10
15
20
Cap
acit
atea
de
abso
rbți
e d
e ap
ă[%
]
Capacitatea de absorbţie de apă- media valorilor [%]
Capacitate absorbtie apaCND
Capacitate absorbtie apaCVD
Capacitate absorbtie apaCNS
Capacitate absorbtie apaCVS
Capacitate absorbtie apaCNM
Capacitate absorbtie apaCVM
epruvetele extrase din cărămidă nouă, tratate cu soluţia I (CNS) au o capacitate de
absorbţie mai mare cu aproximativ 35 %, faţă de cele extrase din cărămidă nouă,
tratate cu soluţia II (CNS) (Grafic nr. 85);
epruvetele extrase din cărămidă veche, tratate cu soluţia I (CVS) au o capacitate de
absorbţie mai mare cu aproximativ 11 %, faţă de cele extrase din cărămidă veche,
tratate cu soluţia II (CVS) (Grafic nr. 86).
Viteza initiala de absorbţie de apă
Pentru epruvetele tratate cu solutiile de hidrofobizare I, respectiv II s-a determinat
viteza iniţială de absorbţie ca fiind 0, în timp ce epruvetele netratate au obţinut valori de 0,57 [kg/(mp*min)], în cazul elementelor ceramice vechi, respectiv 0,65 [kg/(mp*min)] pentru
elementele ceramice noi (Grafic nr. 87).
Grafic nr. 87. Viteza inițială de absorbţie de apă- media valorilor (Clim at al., 2018a)
Discuţii
Referitor la valorile obţinute pentru densitatea aparentă atât a elementelor ceramice
pentru zidărie noi, cât şi ale celor extrase din cărămidă veche, se poate observa că sunt
foarte apropiate. Bineînţeles, densitatea aparentă a elementelor noi ar trebui să fie mai mare,
decât a celor vechi, datorită tehnologiilor moderne de fabricare, însă acest aspect se poate
datora faptului că porii cărămizilor vechi sunt colmataţi, datorită expunerii elementelor de
construcţie la acţiunile externe.
În ceea ce priveşte porozitatea aparentă, evident elementele ceramice vechi au o
porozitate mult mai mare faţă de cele noi, aspect ce se datorează proceselor tehnologice
moderne.
Permeabilitatea la apă a fost îmbunătăţită semnificativ, atât în cazul cărămizilor noi, cât
şi a celor vechi, după aplicarea soluţiilor de hidrofobizare. Deşi elementele ceramice vechi
au înregistrat cea mai ridicată permeabilitate la apă, după tratament, timpul de absorbţie a
crescut de aproximativ 500 de ori. În acest caz, soluţia I a avut randament maximum, cu
100% mai mare decât soluţia II.
Referitor la hidrofobizarea elementelor ceramice noi, atât în cazul celor tratate cu
soluţia I, cât şi al celor tratate cu soluţia II, timpul de absorbţie s-a majorat semnificativ, de
aproximativ 100 ori.
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
00
00
0.650.57
Vit
eza
iniț
ială
de
ab
sorb
ție
[kg/
(mp
*min
)]
Viteza inițială de absorbție de apă [kg/(mp*min)]
viteza initiala absorbtie apaCND
viteza initiala absorbtie apaCVD
viteza initiala absorbtie apaCNS
viteza initiala absorbtie apaCVS
viteza initiala absorbtie apaCNM
Contribuţii privind diagnosticarea şi reabilitarea higrotermică a clădirilor de patrimoniu
56
Capacitatea de absorbţie a apei s-a diminuat în cazul probelor hidrofobizate. Cele mai
bune rezultate s-au obţinut la epruvetele tratate cu soluţia II.
În concluzie, soluţia I a obţinut rezultate maxime în ceea ce priveşte timpul de absorbţie,
iar soluţia II a înregistrat rezultate maxime la reducerea capacităţii de absorbţie de apă.
Aşadar, ambele soluţii au îmbunătăţit semnificativ comportarea elementelor ceramice
la acţiunea apei, însă rămâne de investigat, dacă aceste îmbunătăţiri se menţin şi în cazul
elementelor de construcţie realizate cu elemente ceramice. Acest obiectiv a stat la baza
realizării următorului studiu experimental.
4.3. Soluţii de hidrofobizare a zidăriilor realizate din elemente ceramice
4.3.1. Metodologia cercetării
Materiale utilizate:
cărămidă plină presată, fabricată în anul curent, cu dimensiunile 230x115x63
mm;
cărămidă plină, recuperată din demolări, fabricată în urmă cu aproximativ 50-60
ani, cu dimensiunile 280x140x70 mm;
mortar de var, realizat în laborator;
mortar de ciment, realizat în laborator;
soluţie de hidrofobizare pe bază de silicon- Soluţia I;
soluţie de hidrofobizare pe bază de silan- Soluţia II;
apă;
bazine etanşe;
material granular pentru menţinerea umidităţii.
S-au realizat 6 şpaleţi din zidărie de cărămidă, după cum urmează:
2 şpaleţi din cărămidă nouă şi mortar de ciment- CN+MC I, CN+MC II;
2 şpaleţi din cărămidă veche şi mortar de ciment- CV+MC I, CN+MC II;
2 şpaleţi din cărămidă veche şi mortar de var- CV+MV I, CV+MV II.
S-au realizat două bazine etanşe, în care s-a amplasat câte un şpalet din fiecare serie,
obţinându-se astfel două baterii, după cum urmează: Seria I- CN+MC I, CV+MC I, CV+MV
I, Seria II- CN+MC II, CV+MC II, CV+MV II. Apoi s-a aşezat material granular în bazine,
pentru menţinerea umidităţii şi împiedicarea evaporării accelerate a apei (Fig. 77). După
realizare, şpaleţii au fost lăsaţi să se usuce timp de 14 zile.
Fig. 77. Şpaleţi din zidărie de cărămidă (Clim și Groll, 2018b)
FAZA I
În prima etapă, s-au umplut bazinele cu apă, nivelul apei ajungând până la jumătatea
primei asize. După 24 h, s-a măsurat şi înregistrat nivelul la care a ajuns umiditatea
ascensională. Procesul s-a repetat timp de 16 zile, rezultând 8 cicluri de completare a bazinelor
cu apă şi verificarea nivelului umidităţii (Fig. 78a, Fig. 78b, Fig 78c).
Fig. 78a, Fig. 78b, Fig. 78c. Măsurarea nivelului umidităţii ascensionale (Clim și Groll, 2018b)
FAZA II
În etapa a doua, şpaleţii au fost perforaţi în plan orizontal, în vederea aplicării
tratamentului de hidrofobizare. Perforaţiile au fost realizate pe ambele feţe ale şpaletilor, în
şah, la 10 cm distanţă, având diametrul de 12 mm şi adâncimea de 12 cm (Fig. 79a, Fig. 79b,
Fig 79c).
Fig. 79a. Zidul afectat de umiditatea ascensiunală; Fig. 79b. Șpaletul de zidărie perforat și tratat împotriva
umidității; Fig. 79c. Nivelul umidității ascensiunale stabilizat sub zona de tratament
Şpaleţii din prima serie au fost trataţi prin injectare cu Soluţia I (Fișa tehnică Dryzone),
iar cei din seria a doua au fost trataţi cu Soluţia II (Fișa tehnică SikaMur). După injectare,
Contribuţii privind diagnosticarea şi reabilitarea higrotermică a clădirilor de patrimoniu
58
perforaţiile au fost închise cu mortar, iar probele au fost lăsate timp de 4 zile la uscat, în condiţii
de laborator (Fig. 80).
Fig. 80. Spaleţi trataţi în vederea hidrofobizării (Clim și Groll, 2018b)
Procesul de determinare a umidităţii ascensionale a fost reluat: s-au umplut bazinele cu
apă, nivelul apei ajungând până la jumătatea primei asize. După 24 h, s-a măsurat şi înregistrat
nivelul la care a ajuns umiditatea ascensională. Procesul s-a repetat timp de 16 zile, rezultând
8 cicluri de completare a bazinelor cu apă şi verificarea nivelului umidităţii.
4.3.2. Rezultate și concluzii
FAZA I
Variația ascensiunii capilare este liniară, rezultatele fiind prezentate în Grafic nr. 88;
Grafic nr. 88. Nivelul umidității ascensionale- Faza I
17
20
24
26
24
26
2930
16
18
20
23 2324
26 26
17
19
24
27
24
2627 27
15
17
19
22 22
27 27 27
16
18
22
25
23
25
29 29
18
22
25
30
27
30
28
30
0
5
10
15
20
25
30
35
1 2 3 4 5 6 7 8
Niv
elu
l um
idit
ății
(cm
)
Nivelul umidității ascensionale- Faza I
I CN+MC cmI CV+MC cmI CV+MV cmII CN+MC cmII CV+MC cm
Variația ascensiunii capilare, în cazul șpaleților realizați din zidărie de cărămidă nouă
și mortar de ciment (CN+MC) amplasați în prima serie, este una liniară, ajungând de la
17 cm, la 30 cm după 8 cicluri (Grafic nr. 89);
Variația ascensiunii capilare, în cazul șpaleților realizați din zidărie de cărămidă veche
și mortar de ciment (CV+MC) amplasați în prima serie este liniară, variind de la 16 cm,
la 26 cm după 8 cicluri (Grafic nr. 90);
Ascensiunii capilară, în cazul șpaleților realizați din zidărie de cărămidă veche și mortar
de var (CV+MV) amplasați în prima serie este, de asemenea, liniară, ajungând de la 17
cm, la 27 cm după 8 cicluri (Grafic nr. 91);
Variația ascensiunii capilare, în cazul șpaleților realizați din zidărie de cărămidă nouă
și mortar de ciment (CN+MC) amplasați în a doua serie, este una liniară, ajungând de
la 15 cm, la 27 cm după 8 cicluri (Grafic nr. 92);
Variația ascensiunii capilare, în cazul șpaleților realizați din zidărie de cărămidă veche
și mortar de ciment (CV+MC) amplasați în a doua serie este liniară, variind de la 16
cm, la 29 cm după 8 cicluri (Grafic nr. 93);
Ascensiunii capilară, în cazul șpaleților realizați din zidărie de cărămidă veche și mortar
de var (CV+MV) amplasați în a doua serie este liniară, variind de la 18 cm, la 30 cm
după 8 cicluri (Grafic nr. 94).
FAZA II
După procesul de hidrofobizare variația ascensiunii capilare, în cazul șpaleților realizați
din zidărie s-a diminuat, valorile obținute fiind înregistrate în Grafic nr. 95, Grafic nr.
96;
Contribuţii privind diagnosticarea şi reabilitarea higrotermică a clădirilor de patrimoniu
60
Grafic nr. 95. Nivelul umidității ascensionale- Faza II
Grafic nr. 96. Nivelul umidității ascensionale înainte și după tratament
După procesul de hidrofobizare cu soluția I, variația ascensiunii capilare, în cazul
șpaleților realizați din zidărie de cărămidă nouă și mortar de ciment (CN+MC)
0
5
10
15
20
25
30
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Variația nivelului umidității ascensionale înainte (stânga) și după (dreapta) tratament (cm)
I CN+MC cm I CV+MC cm I CV+MV cm II CN+MC cm II CV+MC cm II CV+MV cm
7,57,8
9
10
11 11 11 11
9
10 10
11 11 11
12 12
10 10 10
11
12 12 12 12
6
7,58
9
10
11 11 11
7
8 8,2
10
11
12 12 12
77,5
9
11 11
12 12 12
0
2
4
6
8
10
12
14
1 2 3 4 5 6 7 8
Niv
elu
l um
idit
ății
asce
nsi
on
ale
(cm
)
Nivelul umidității ascensionale- Faza II
I CN+MC cm
I CV+MC cm
I CV+MV cm
II CN+MC cm
II CV+MC cm
II CV+MV cm
amplasați în prima serie, s-a diminuat, variind de la 7,5 cm, la 11 cm după 8 cicluri
(Grafic nr. 97);
În urma tratamentului de hidrofobizare cu soluția I, variația ascensiunii capilare, în
cazul șpaleților realizați din zidărie de cărămidă veche și mortar de ciment (CV+MC)
amplasați în prima serie, s-a redus, variind de la 9 cm, la 12 cm după 8 cicluri (Grafic
nr. 98);
După procesul de hidrofobizare cu soluția I, variația ascensiunii capilare, în cazul
șpaleților realizați din zidărie de cărămidă veche și mortar de var (CV+MV) amplasați
în prima serie, s-a diminuat, variind de la 10 cm, la 12 cm după 8 cicluri (Grafic nr. 99);
Ulterior procesului de hidrofobizare cu soluția II, variația ascensiunii capilare, în cazul
șpaleților realizați din zidărie de cărămidă nouă și mortar de ciment (CN+MC)
amplasați în prima serie, s-a diminuat, variind de la 6 cm, la 11 cm după 8 cicluri (Grafic
nr. 100);
În urma tratamentului de hidrofobizare cu soluția II, variația ascensiunii capilare, în
cazul șpaleților realizați din zidărie de cărămidă veche și mortar de ciment (CV+MC)
amplasați în prima serie, s-a redus, variind de la 7 cm, la 12 cm după 8 cicluri (Grafic
nr. 101);
După procesul de hidrofobizare cu soluția II, variația ascensiunii capilare, în cazul
șpaleților realizați din zidărie de cărămidă veche și mortar de var (CV+MV) amplasați
în prima serie, s-a diminuat, variind de la 10 cm, la 12 cm după 8 cicluri (Grafic nr.
102).
Obiectivul studiului experimental este acela de a stabili dacă rezultatele obținute la
studiul experimental prezentat anterior, unde comportarea elementelor ceramice pentru zidărie
la acțiunea apei s-a îmbunătățit semnificativ, se confirmă și în cazul elementelor de construcție.
Acest aspect a fost dovedit științific prin studiul realizat, determinându-se o diminuare de 50-
60% a umidității ascensionale (Grafic nr. 103- Grafic nr. 108).
Discuţii
În cadrul experimentului, s-a constatat că cu cât elementele ceramice pentru zidărie sunt
mai regulate si mai bine solidarizate cu mortar, cu atât nivelul la care ajunge umiditatea
ascensională este mai mare.
Referitor la mecanismele de migrare a apei, în cazul șpaleților realizați din cărămidă
nouă și mortar de ciment, nivelul umezirii este aproximativ același pe toate fețele zidului, iar
în cazul zidăriilor realizate cu elemente ceramice vechi, apa a migrat, în special, prin stratul de
mortar.
Mortarul de var permite cel mai mult ascensiunea apei, fiind și cel care reține apa în
interiorul șpaletului, așa cum s-a constatat la momentul realizării perforațiilor în vederea
hidrofobizării.
Umiditatea ascensională, după tratamentele de hidrofobizare, a înregistrat o variație
liniară în primele 6-7 cicluri, după care variația a devenit constantă, constatându-se un palier
de consolidare. Astfel, la finalul celor 8 cicluri, nivelul umidității a devenit uniform, rămânând
sub nivelul zonei de injectare.
Așadar, ambele soluții de hidrofobizare au înregistrat rezultate foarte bune, reducând
umiditatea ascensională cu 50-60 %.
Contribuţii privind diagnosticarea şi reabilitarea higrotermică a clădirilor de patrimoniu
62
Soluțiile de hidrofobizare prin injectarea cu emulsii sau creme anti- umiditate, în
vederea creării unei bariere chimice, pare a fi o metodă eficientă de eliminare a umidității
ascensionale, conform rezultatelor obținute în laborator.
Însă, acest succes trebuie confirmat și in-situ, unde condițiile diferă extrem de mult,
față de cele din laborator: de la natura materialelor puse în operă, la tehnologia de execuție,
efectul cumulat al factorilor externi (gelivitate, agresiune chimică și biologică) ș.a.
Pe lângă toate aspectele pozitive, trebuie amintit că această soluție de hidrofobizare
este una invazivă, care poate pune în pericol rezistența și stabilitatea structurii.
O metodă ideală, non-invazivă, care permite elementelor de construcție să ajungă la
un echilibru higrotermic, fără degradarea materialelor, urmează a fi elaborat și testat în cadrul
cercetărilor viitoare.
Capitolul 5: SISTEME DE ELIMINARE A UMIDITĂŢII BAZATE
PE PRINCIPIUL VENTILĂRII NATURALE
5.1. Sisteme pentru ventilarea naturală a elementelor de construcţie
În urma studierii literaturii de specialitate, se conturează ideea că nu s-a descoperit încă
o metodă de eliminare a umidității ascensiunale, în cazul clădirilor istorice, unde tehnicile de
restaurare și reabilitare trebuie să se supună unor prescripții extrem de riguroase.
5.2. Panoul Eco Dry System- un concept original
Având în vedere importanţa conservării patrimoniului construit şi numărul limitat de
studii efectuate în acest sens în România, tema de cercetare propusă pentru dezvoltare în cadrul
programului doctoral a permis studierea şi dezvoltarea unor soluții inovatoare pentru
eliminarea umidității, în cazul clădirilor istorice. Datorită aspectelor enunțate în cadrul
capitolelor anterioare ale tezei de doctorat, cu privire la ineficiența metodelor de asanare, se
impune realizarea unui sistem inovator, eficient, durabil, ușor de pus în operă și care nu
presupune un resurse financiare considerabile. Luând în considerare toate aceste exigențe,
autorul tezei de doctorat a conceput Panoul Eco Dry System.
5.2.1. Prezentarea panoului EDS
În urma studiilor efectuate, se constată necesitatea conceperii unui sistem pentru
eliminarea umidității din elementele de construcție ale clădirilor istorice și prevenirea umezirii
acestora. Sistemul inovator trebuie să îndeplinească următoarele exigențe:
DESCRIEREA SISTEMULUI EDS
Din studiile anterioare reiese faptul că evaporarea prin ventilare este cea mai bună
soluție, în vederea eliminării umidității din elementele de construcție ale clădirilor istorice.
Sistemul EDS se încadrează în categoria sistemelor de reabilitare higrotermică, care
funcționează pe principiul evaporării apei prin utilizarea ventilării naturale. Acest sistem este
EDS
durată de viață
însemnată
non-toxic
nu afecteză integritatea
structurală și arhitecturală
compact
principiul de
funcționare simplu
montaj ușormanoperă
redusăechipamente
puține
Contribuţii privind diagnosticarea şi reabilitarea higrotermică a clădirilor de patrimoniu
64
alcătuit dintr-un panou rigid, impermeabil, hidroizolat, un strat de finisare și unul de protecție,
o grilă de ventilare, montată la partea superioară și un canal colector, poziționat la partea
inferioară a panoului.
Fig. 84. Panoul Eco Dry System montat pe un perete de la nivelul unui subsol- secțiune transversală
Fig. 86a, Fig. 86b. Panoul Eco Dry System
Principiile de funcționare ale Panoului EDS
Principiul funcționării sistemului Eco Dry System este bazat pe două fenomene fizice:
evaporare și ventilare naturală. Este binecunoscut faptul că în apropierea pereților exteriori ai
unei clădiri se produc curenți de aer, fapt ce contribuie la evaporarea apei din elementele de
construcție de la nivelul suprastructurii. Sistemul EDS se bazează pe principiul că acești curenți
de aer vor pătrunde în panou, prin grila de ventilare și vor "spăla" elemetele de construcție de
la nivelul infrastructurii. În cazul clădirilor afectate de umiditate, cu precădere de tip
ascensional, apa va traversa elementele de construcție și se va evapora, prin intermediul
canalelor special concepute pentru ventilare, datorită diferenței de temperatură și presiune. La
baza panoului este prevăzut un canal colector, care are rolul de a prelua și elimina apa provenită
din condens. Atât la partea inferioară, cât și la cea superioară, panoul EDS se va fixa pe rigle
de fixare, iar solidarizarea panourilor, în plan orizontal, va fi realizată prin îmbinări de tip "nut
și feder". Grila de ventilare de la partea superioară va fi prevăzută cu plasă anti-insecte și are
rolul de a prelua aerul proaspăt din mediul și a-l elimina pe cel viciat, din interiorul panoului
(Fig. 87).
Sistemul EDS este extrem de versatil, astfel încât poate fi aplicat la multe tipuri de
clădiri. În funcție de tipul construcției, de poziția acesteia, în raport cu edificiile învecinate, de
factorii climatici, se poate adopta una dintre următoarele soluții de utilizare ale EDS (Fig. 88a,
Fig. 88b, Fig. 88c, Fig. 88d).
Fig. 87. Principiu de funcționare- Panoul Eco Dry System-Classic
Contribuţii privind diagnosticarea şi reabilitarea higrotermică a clădirilor de patrimoniu
66
Fig. 88b. Principiu de funcționare- Panoul Eco Dry System-Double
Fig. 88c. Principiu de funcționare- Panoul Eco Dry System-Canal
Fig. 88d. Principiu de funcționare- Panoul Eco Dry System-Heated Pipe
ANALIZA CONCEPTULUI EDS
PUNCTE TARI PUNCTE SLABE
• Asigură ventilarea naturală a
elementelor de construcție pe care este
aplicat;
• Ajută la eliminarea umidității din
elementele de construcție;
• Are proprietăți de izolare termică;
• Are durata de viață mare;
• Nu e toxic;
• Este în acord cu normele de restaurare:
reversibilitate, intervenție minimă,
autenticitate;
• Se poate aplica atât la construcții vechi,
cât și la cele noi;
• Are cost de achiziție scăzut;
• Manoperă redusă, nu necesită utilaje
speciale;
• Este compact- conține toate elementele
necesare reabilitării higrotermice la
nivelul infrastructurii.
• Există posibilitatea obturării canalelor
de ventilare, datorită cristalizării
sărurilor;
• Stratul suport trebuie să fie regulat;
• Montarea sistemului necesită spațiu
pentru realizarea săpăturii;
• Se compune din elemente modulare,
prezentând riscul de cedare la îmbinări.
5.2.2. Testarea panoului EDS
Contribuţii privind diagnosticarea şi reabilitarea higrotermică a clădirilor de patrimoniu
68
5.2.2.1. Metodologia cercetării
Obiectivele cercetării
Testele experimentale realizate au ca obiectiv determinarea influenței sistemului Eco
Dry System asupra reducerii umidității de tip ascensional, în cazul unor șpaleți realizați din
zidărie de cărămidă plină și mortar de ciment. De asemenea, este studiată influența tuburilor
de ventilare, introduse în zid, asupra variației nivelului umidității ascensionale.
S-au realizat 3 șpaleți din zidărie de cărămidă plină și mortar de ciment, cu dimensiunile
de 290x845x1040 mm (Fig. 89). Zidurile au fost poziționate într-un bazin, iar pe câte trei fețe
verticale ale fiecărui element a fost aplicată o vopsea, pentru închiderea porozității și evitarea
evaporării apei prin acele zone. Nivelul apei din bazin s-a menținut constant, fără să depășească
prima asiză de zidărie.
Primul șpalet a fost prevăzut cu Sistemul Eco Dry System- Canal, care prevede, pe
lângă aplicarea panoului EDS și montarea unor tuburi perforate, care traversează elementul din
zidărie. În cazul celui de-al doilea șpalet, s-a aplicat Sistemul Eco Dry System- Classic (Fig.
90), iar în spatele ultimului zid s-a dispus pământ, rămânând neacoperite ultimele două asize
de la partea superioară (Fig. 91, Fig. 92a, Fig. 92b).
Fig. 89. Șpaleți din zidărie de cărămidă
Fig. 92a., Fig. 92b. Șpaleți din zidărie de cărămidă
Fig. 93a. Zidul I, Fig. 93b. Zidul II, Fig. 93c. Zidul III
Șpaleții testați au fost ținuți în bazinul cu apă, timp de 42 de zile, în fiecare zi
măsurându-se nivelul umidității ascensionale.
5.2.2.2. Rezultate şi concluzii
Contribuţii privind diagnosticarea şi reabilitarea higrotermică a clădirilor de patrimoniu
70
Rezultatele obținute s-au înregistrat și s-au trasat graficele variației nivelului umidității, în cazul
șpaleților testați (Grafic nr. 109, Grafic nr. 110, Grafic nr. 111, Grafic nr. 112).
Grafic nr. 112. Variația nivelului umidității ascensionale, în cazul șpaleților testați
Concluzii
Sistemul EDS- Canal a înregistrat cele mai bune rezultate, reducând nivelul
umidității ascensionale cu aproximativ 66 %, față de zidul III, testat fără panou
EDS;
Al doilea sistem, EDS- Classic a înregistrat o majorare a nivelului umidității, cu
aproximativ 5 %, față de EDS- Canal și o reducere cu 64 %, față de nivelul
umidității zidului III;
Șpaletul testat fără panou EDS, prezintă nivelul umidității ascensionale cel mai
ridicat, întrucât pământul aflat în proximitatea zidului menține umiditatea, făcând
imposibilă evaporarea;
Variația umidității șpaletului I a fost liniară, în sens ascendent, în prima perioadă,
după care nivelul s-a stabilizat sub nivelul tuburilor de ventilare. În mod asemănător
a variat și umiditatea celui de-al doilea zid;
În cazul zidului III, umiditatea a variat ascendent, rămânând la finalul studiului
puțin peste nivelul pământului;
Rezultatele testului validează funcționarea sistemului Eco Dry System, însă sunt
necesare cercetări in-situ, deoarece studiul experimental s-a desfășurat într-un ritm
accelerat, nivelul apei din bazin menținându-se constant, în timp ce în teren, nivelul
apei variază, în funcție de o serie amplă de factori.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
3 Z I L E 6 Z I L E 9 Z I L E 1 2 Z I L E
1 5 Z I L E
1 8 Z I L E
2 1 Z I L E
2 4 Z I L E
2 7 Z I L E
3 0 Z I L E
3 3 Z I L E
3 6 Z I L E
3 9 Z I L E
4 2 Z I L E
NIV
ELU
L U
MID
ITĂ
ȚII (
CM
)
COMPARATIV
I EDS+TUB cm II EDS cm III PAMANT cm
Capitolul 6: CONCLUZII GENERALE. CONTRIBUŢII
PERSONALE. VALORIFICAREA REZULTATELOR 6.1. Concluzii generale
În urma elaborării tezei de doctorat se conturează următoarele concluzii:
Conservarea și restaurarea clădirilor istorice reprezintă un subiect de interes global,
aceste edificii constituind o parte importantă din moștenirea lăsată generațiilor viitoare. În acest
sens, orice intervenție asupra clădirilor istorice trebuie realizată de către specialiști, în baza
unor documentații tehnice analizate și verificate de către comisiile de specialitate, utilizând
metode și tehnologii în acord cu normele și principiile restaurării.
Prezența umidității reprezintă principalul mecanism de degradare a clădirilor vechi, în
special în cazul celor amplasate în mediul urban. Apa, deși este un constituient important al
materialelor de construcție, reprezintă un factor de degradare, atunci când stagnează în porii
materialelor. Acest aspect se poate datora atât caracteristicilor intrinseci, cât și factorilor
externi, precum acțiunea fenomenului de îngheț-dezgheț, cristalizarea sărurilor, contaminarea
cu subsatanțe poluante, din atmosferă ș.a. Acțiunea apei în elementele de construcție este un
fenomen complex, însă, deși studiat de către comunitatea științifică, nu au fost elucidate toate
aspectele ce conduc la producerea degradării clădirilor. În urma cercetărilor, reiese faptul că
ascensiunea apei prin capilarele elementelor constituie principalul mecanism de degradare.
Acest fenomen se produce în cazul majorității clădirilor istorice și, după cum este specificat în
studiile de specialitate, nu s-a descoperit încă o soluție generală pentru a împiedica ascensiunea
apei din sol, în materialele de construcție ale edificiilor protejate.
INVESTIGARE ȘI DIAGNOSTICARE
În această etapă se propune realizarea investigațiilor in-situ și în laborator pentru a
stabili un bun diagnostic, care să genereze măsurile de intervenție adecvate fiecărui obiectiv.
Parametri de evaluat:
condițiile climatice, geografice, specifice amplasamentului;
caracteristici volumetrice și de amplasament;
examinarea vizuală a elementelor expuse;
evaluarea stării de degradare;
surse/ cauze ale degradărilor;
măsurarea parametrilor de microclimat interior/ exterior;
măsurarea umidității elementelor de construcție in-situ, utilizând tehnici non-invazive;
prelevare probe și efectuarea determinărilor de umiditate în laborator;
interpretarea rezultatelor și stabilirea diagnosticului.
Un aspect deosebit de important în investigarea și diagnosticarea clădirilor istorice este
experiența specialistului. În ciuda descoperirii unor metode precise de identificare și
cuantificare a degradărilor, factorul uman reprezintă „soft-ul" cel mai avansat, care poate
contura tabloul complet al degradării, de la sursa și mecanismele producerii, până la gradul de
degradare al unui edificiu. Specialistul este cel care trebuie să coroboreze rezultatele obținute
in-situ, cu cele din laborator, precum și cu factorii care trebuie luați în considerare la
interpretarea valorilor obținute.
În cazul edificiului studiat, clădirea Kieser, amplasată în Municipiul Iași și construită
cu peste 130 de ani în urmă, s-a constatat că elementele de construcție sunt afectate de acțiunea
apei, iar partea cea mai afectată de acest fenomen este zona de subsol, unde valorile umidității
din pereți variază între 1,20 % și 17,20 %.
Contribuţii privind diagnosticarea şi reabilitarea higrotermică a clădirilor de patrimoniu
72
REABILITARE
Ulterior realizării tabloului de degradare, se pot studia soluții de intervenție. Fiecare
clădire este unică, atât prin caracteristicile de punere în operă a elementelor de construcție, cât
și prin amplasament, perioada de realizare și momentul din istorie, pe care îl marchează.
Etapa de reabilitare trebuie să presupună următoarele acțiuni:
stabilirea obiectivelor reabilitării și conceperea strategiilor de intervenție;
înlăturarea cauzelor/ surselor care produc degradări în elementele de construcție;
adoptarea soluțiilor și tehnologiilor de reabilitare;
stabilirea parametrilor de microclimat în faza de exploatare;
punerea în operă a sistemului de reabilitare și recepția calitativă a acestuia.
În literatura de specialitate este specificat faptul că o metodă generală, care să poată fi
aplicată la toate clădirile, nu există. Deși oamenii de știință au dezvoltat o serie amplă de soluții,
nu s-a descoperit încă răspunsul la eliminarea completă a aumidității din elementele de
construcție ale clădirilor vechi.
MONITORIZARE
Pentru a conserva edificiile istorice, un aspect deosebit de important îl reprezintă
monitorizarea acestora. Această etapă cuprinde:
stabilirea parametrilor optimi de funcționare a sistemului;
adoptarea tehnicilor de monitorizare și conceperea graficelor de urmărire a lucrărilor;
conceperea sistemului de avertizare, în cazul defectării sistemului de reabilitare;
stabilire măsuri de intervenție, în cazul avarierii sistemului de reabilitare higrotermică.
În lipsa monitorizării sistemului de reabilitare adoptat, clădirile istorice pot suferi
degradări mai severe, decât cele pentru remedierea cărora s-a intervenit. După umiditate,
neglijența este următorul factor ce poate determina avarierea și chiar autodemolarea
patrimoniului cultural construit.
Dacă întreaga comunitate și-ar canaliza eforturile spre conservare, referindu-ne aici atât
la construcții, cât și la preocupările cotidiene, umanitatea ar putea asigura existența și
bunăstarea generațiilor viitoare.
Cristalizarea sărurilor solubile
Cristalizarea sărurilor solubile, cauzată de prezența umidității în elementele de
construcție reprezintă un important mecanism de producere a degradărilor. În special în cazul
elementelor ceramice pentru zidărie, fenomenul de cristalizare în pori determină apariția de
fisuri în scheletul materialului, fapt ce conduce la degradarea în timp a construcțiilor.
Studiile experimentale realizate în cadrul programului de cercetare au scos în evidență
existența unei influențe semnificative a fenomenului de cristalizare, atât asupra caracteristicilor
fizice, cât și a celor mecanice ale elementelor ceramice pentru zidărie.
Caracteristici fizice
masa epruvetelor, pe parcursul proceselor de saturare-uscare, a înregistrat o variație
liniară, în sens ascendent, majorarea maximă fiind de aproximativ 23 %, în cazul
epruvetelor din soluția de clorură de sodiu 30%;
în ceea ce privește densitatea aparentă, aceasta s-a majorat în medie cu 19,80 %, în
cazul elementelor din soluția de clorură de sodiu 30 %, respectiv 20 % concentrație;
porozitatea aparentă s-a dimunuat cu aproximativ 34 %, în cazul cuburilor din soluția
de clorură de calciu 20 %;
absorbția de apă a înregistrat o scădere cu aproximativ 40 %, pentru probele saturate
cu soluție de clorură de calciu, având concentrația de 20 %;
capacitatea de absorbție de apă, datorită ascensiunii capilare, s-a diminuat cu
aproximativ 70 %, în cazul elementelor supuse cristalizării sărurilor în soluție de clorură
de sodiu 20 % și cu 44 %, în cazul celor din soluția de clorură de calciu 20 %;
În urma rezultatelor obținute la finalizarea cercetării, s-a constatat că acțiunea sărurilor
solubile, în special cristalizarea acestora în porii materialelor, influențează semnificativ
modificarea caracteristicilor fizice ale elementelor ceramice pentru zidărie, întrucât, după o
serie de cicluri de saturare-uscare, se majorează concentrația soluției, crește presiunea de
cristalizare, favorizând astfel fisurarea scheletului materialului.
Rezultatele testelor demonstrează faptul că absorbția de apă, datorită asceniunii capilare se
reduce semnificativ, datorită colmatării porilor cu săruri cristalizate. Acest proces conduce la
creșterea presiunii exercitate de cristalele de săruri, asupra matricei materialului, determinând
producerea degradărilor.
Caracteristici mecanice
în ceea ce privește modificările rezistenței la compresiune, în cazul cuburilor extrase
din elemente ceramice pentru zidărie, supuse fenomenului de cristalizare a sărurilor, se
constată o diminuare, în medie, cu aproximativ 49 %, valoare obținută pentru probele
menținute în soluție de clorură de sodiu 30 %;
rezultatele înregistrate în etapa a doua a studiului experimental prezintă diminuarea
valorii rezistenței la compresiune cu aproximativ 41 %, pentru probele din clorura de
sodiu 20 %, în stare uscată;
așadar, factorul principal ce determină reducerea rezistenței la compresiune este
cantitatea de săruri conținută în porii elementului testat.
Acest studiu experimental demonstrează că sărurile cristalizate în pori reduc
semnificativ rezistența la compresiune a elementelor ceramice pentru zidărie. În urma
rezultatelor obținute, se constată că odată sărurile eliminate, caracteristicile mecanice revin
la parametrii anteriori, în cazul unui număr redus de cicluri de saturare-uscare.
Trebuie menționat faptul că testele efectuate sunt limitate, neputându-se extrapola
rezultatele la situațiile in-situ, întrucât în cazul clădirilor existente, fenomenul de
cristalizare a sărurilor în porii materialelor este însoțit de îngheț-dezgheț, de îmbătrânirea
materialelor, de avarii cauzate de intemperii, de amestecuri de soluții ce cristalizează, o
parte provenite din pânza freatică, altă parte din apele pluviale sau din poluarea mediului
înconjurător.
În concluzie, aspectele referitoare la eliminarea sărurilor din materialele de construcție
se referă, de fapt, la eliminarea umidității, deoarece, așa cum s-a demonstrat în cadrul
studiilor experimentale, sărurile nu pot cristaliza și recristaliza în absența fenomenelor de
saturare-evaporare. Odată îndepărtată sursa contaminării cu apă, acțiunea sărurilor se va
diminua.
Soluții de hidrofobizare
Contribuţii privind diagnosticarea şi reabilitarea higrotermică a clădirilor de patrimoniu
74
La nivel mondial, există o serie amplă de soluții de asanare, majoritatea utilizând
produse chimice care asigură crearea unei zone de impermeabilizare. După cum reiese din
literatura de specialitate, aceste soluții sunt foarte eficiente, înregistrând rezultate spectaculoase
în urma testelor de laborator. In-situ însă, tehnicile de asanare nu au același randament, în ciuda
asigurărilor date de către producători.
Studiul experimental efectuat în cadrul programului de cercetare a avut ca obiectiv
determinarea modului în care tratamentele de hidrofobizare influențează caracteristicile fizice
ale elementelor ceramice pentru zidărie, având în vedere că mare parte din clădirile istorice
sunt realizate cu aceste materiale. De asemenea, s-a studiat comportarea la acțiunea capilară a
apei, pentru șpaleți din zidărie de cărămidă nouă, respectiv recuperată din demolări, solidarizate
cu mortar de var și mortar de ciment, înainte și după aplicarea tratamentelor de asanare.
Rezultatele cercetării se pot concluziona astfel:
Timpul de absorbție de apă se majorează de aproximativ 50 de ori, în cazul epruvetelor
extrase din cărămidă nouă și tratate cu soluția II, respectiv de 285 de ori, pentru probele
extrase din cărămidă veche, tratate cu aceeași soluție. În cazul aplicării soluției I, timpul
de absorbție se reduce de 110 ori, în cazul epruvetelor extrase din cărămidă nouă și de
530 de ori, pentru probele extrase din cărămidă veche;
soluţia I a obţinut rezultate maxime în ceea ce priveşte majorarea timpul de absorbţie,
iar soluţia II a înregistrat rezultate maxime la reducerea capacităţii de absorbţie de apă;
cele două soluţii au îmbunătăţit semnificativ comportarea elementelor ceramice la
acţiunea apei;
în etapa a doua a studiului experimental, s-a constatat că în măsura în care elementele
ceramice pentru zidărie sunt mai regulate și mai bine solidarizate cu mortar, nivelul la
care ajunge umiditatea ascensională este mai mare;
s-a constatat, la momentul realizării perforațiilor în vederea hidrofobizării, că mortarul
de var permite cel mai mult ascensiunea apei, fiind și cel care reține apa în interiorul
șpaletului;
după aplicarea tratamentelor de hidrofobizare, umiditatea ascensională s-a redus cu 50-
60 %, rămânând sub nivelul zonei de injectare;
soluțiile de hidrofobizare ce contau în injectarea cu emulsii sau creme anti-umiditate,
pentru crearea unei bariere chimice, pare a fi o metodă eficientă de eliminare a
umidității ascensionale, conform rezultatelor obținute în laborator, însă, acest succes
trebuie confirmat și in-situ;
trebuie amintit faptul că acest tip de hidrofobizare este o metodă invazivă, care poate
pune în pericol rezistența și stabilitatea clădirilor istorice.
Eco Dry System
Având în vedere faptul că eliminarea umidității din elementele de construcție ale
edificiilor protejate este un subiect controversat, pentru care nu s-au determinat încă soluții de
intervenție care să satisfacă toate exigențele, se întrevede necesitatea unei noi abordări în
desfășurarea cercetărilor. De regulă, atunci când cercetările menite să ofere o soluție nu
converg spre un rezultat favorabil, în acord cu normele restaurării, specialiștii trebuie să
stabilească noi ipoteze și să inițieze un nou plan de cercetare. De aceea, autorul tezei de doctorat
a adoptat o abordare simplă, bazată pe fenomenele fizice petrecute în natură, rezultând astfel
un sistem original și eficient- Eco Dry System.
După cum reiese din studiul experimental, sistemul Eco Dry System, denumit în
manieră prescurtată EDS, a obținut rezultate foarte bune, în ceea ce privește limitarea
conținutului de apă, provenită din acțiunea capilară. Principalele concluzii ale studiului pot fi
sintetizate astfel:
Sistemul EDS a înregistrat rezultate remarcabile, reducând nivelul umidității
ascensionale cu peste 60 %, față de zidul testat fără panou EDS;
Rezultatele testului validează funcționarea sistemului Eco Dry System, fiind însă
necesare cercetări in-situ, unde condițiile diferă față de cele dintr-un mediu
controlat.
Direcții viitoare de cercetare
1. Realizarea unei Fișe de diagnostic, pentru evaluarea gradului de umiditate prezent la
clădirile istorice și stabilirea unor relații de calcul pentru cuantificarea acestuia;
2. Monitorizarea, in-situ, a clădirilor afectate de umiditate și stabilirea mecanismelor de
degradare, în varianta interacțiunii între fenemenele fizico-chimice și a factorilor
climatici;
3. Urmărirea, în timp, a comportării tratamentelor de asanare aplicate clădirilor istorice,
în vederea determinării durabilității acestui tip de intervenție, precum și modul de
interacțiune între soluțiile chimice ieșite din lucru și cele aplicate în cadrul noului plan
de intervenție;
4. Aplicarea Eco Dry System in-situ și urmărirea comportării acestuia.
6.2. Contribuţii personale
Au fost elaborate obiective și strategii care să conducă la rezultate clare în ceea ce
priveşte investigarea şi diagnosticarea corectă a fenomenelor, dar şi măsuri fezabile pentru a
garanta o comportare durabilă. În cadrul realizării tezei de doctorat, autorul şi-a adus
următoarele contribuţii personale:
Realizarea unui studiu documentar detaliat, cu privire la aspecte legate de prezenţa
umidităţii la clădirile istorice, contribuţii ce pot fi rezumate astfel:
Identificarea surselor posibile de contaminare cu apă, în cazul edificiilor protejate;
Descrierea principalelor mecanisme de degradare, cauzate de acţiunea apei;
Identificarea tehnicilor noninvazive de investigare a umidităţii şi descrierea
caracteristicilor, împreună cu precizarea avantajelor şi dezavantajelor utilizării
acestora;
Identificarea principalelor metode de intervenţie pentru eliminarea umidităţii din
elementele de construcţie ale clădirilor istorice. În cadrul studiului sunt prezentate
principiile de funcţionare ale metodelor de reabilitare, precum şi argumente pentru
şi împotriva adoptării soluţiilor;
Realizarea unui studiu de caz, desfăşurat pentru o clădire istorică din Municipiul Iaşi, având
ca scop realizarea tabloului degradărilor cauzate de umiditate și determinarea, în laborator,
a cantității de apă conținută în elementele de construcție, de la nivelul infrastructurii;
Realizarea unui studiu experimental, desfășurat în laborator, pentru determinarea influenței
fenomenului de cristalizare a sărurilor, asupra caracteristicilor fizice ale elementelor
ceramice pentru zidărie;
Determinarea influenței cristalizării sărurilor solubile, asupra capacității de absorbție de
apă datorită ascensiunii capilare, în cazul elementelor ceramice pentru zidărie;
Contribuţii privind diagnosticarea şi reabilitarea higrotermică a clădirilor de patrimoniu
76
Realizarea unui studiu experimental, desfășurat în laborator, pentru determinarea influenței
fenomenului de cristalizare a sărurilor, asupra rezistenței la compresiune a elementelor
ceramice pentru zidărie;
Determinarea factorilor care contribuie la reducerea rezistenței la compresiune, în cazul
elementelor ceramice supuse fenomenului de cristalizare;
Realizarea unui studiu comparativ, cu privire la variația nivelului umidității ascensionale și
a factorilor ce o influențează, în cazul elementelor ceramice fabricate recent, respectiv
fabricate în urmă cu aproximativ 80 de ani;
Determinarea influenței tratamentelor de impermeabilizare, asupra caracteristicilor fizice
ale elementelor ceramice pentru zidărie;
Validarea, prin intermediul testelor efectuate în laborator, a eficienței soluțiilor de asanare
aplicate zidăriilor ceramice, cu privire la reducerea capacității de absorbție datorită
fenomenului de ascensiune capilară;
Conceperea unui sistem original pentru prevenirea acumulării umidității și limitarea
cantității de apă ce poate ascede prin capilarele elementelor de construcție- sistemul Eco
Dry System;
Propunerea unei serii de adaptări ale conceptului EDS, pentru a putea fi aplicat la o gamă
variată de edificii;
Realizarea prototipului panoului EDS și testarea acestuia;
Validarea științifică a eficienței sistemului EDS, în condiții controlate;
Trasare unor direcții viitoare de cercetare în domeniul eliminării umidității la clădirile
istorice.
6.3. Valorificarea rezultatelor
În cadrul programului de cercetare s-au realizat 10 lucrări științifice, rezultatele
obținute fiind valorificate după cum urmează:
Lucrări publicate în reviste ISI Proceedings:
Clim (Pegescu-Clim) D.A., Diaconu L.I., Groll L., Effects of Waterproof Treatments on
the Physical Characteristics of Ceramic Masonry Elements, THE NATIONAL
TECHNICAL-SCIENTIFIC CONFERENCE (international participation) - the 17th
edition -„MODERN TECHNOLOGIES FOR THE 3RD MILLENNIUM” CONFERINŢA
NAŢIONALĂ TEHNICO-ŞTIINŢIFICĂ (cu participare internaţională) “Tehnologii
Moderne pentru Mileniul III” - a 17-a ediţie - ORADEA, ROMANIA, MARCH 22-23,
2018a.
Lucrări publicate în reviste indexate BDI:
Clim (Pegescu-Clim) D.A., Groll L., Noninvasive Techniques Of Investigating Moisture
In The Case Of Historic Buildings, Buletinul Institutului Politehnic din Iași, Publicat de
Universitatea Tehnică Gheorghe Asachi din Iași, Tomme 62 (66)/ Fascicle 4/2016, p. 101-
110, 2016b;
Clim D.A., Groll L., Diaconu L.I., Influence Of Soluble Salts Crystallization On The
Physical Characteristics Of Masonry Ceramic Elements, Buletinul Institutului Politehnic
din Iași, Publicat de Universitatea Tehnică Gheorghe Asachi din Iași, Tomme 62 (66)/
Fascicle 4/2016, p. 89-96, 2016e;
Clim D.A., Groll L., Diaconu L.I., Moisture – The Main Cause Of The Degradation Of
Historic Buildings, Buletinul Institutului Politehnic din Iași, Publicat de Universitatea
Tehnică Gheorghe Asachi din Iași, Tomme 63 (67)/ Fascicle 3/2017, p. 65-78, 2017c;
Lucrări publicate în volumele conferințelor internaționale:
Clim (Pegescu-Clim) D.A., Diaconu L.I., Effects Of Soluble Salts Crystallization On The
Mechanical Characteristics Of Ceramic Masonry Elements, Bulletin of the Transilvania
University of Brașov- Vol 10 (59)/2017, p. 29-36, 2017a;
Clim (Pegescu-Clim) D.A., Diaconu L.I., Reduction Causes To Compressive Strength In
The Case Of Ceramic Elements For Masonry Subject To The Crystallization Phenomenon,
Bulletin of the Transilvania University of Brașov- Vol 10 (59)/2017, p. 37-42, 2017b;
Clim D.A, Groll L., Diaconu L., Water In Construction Elements Of Old Buildings.
Degradation Mechanisms, Bulletin of the Transilvania University of Brașov- Vol 9
(58)/2016, p. 25-30, 2016d ;
Lucrări publicate în volumele conferințelor naționale:
Clim (Pegescu-Clim) D.A., Clădiri de patrimoniu. Importanța studierii fenomenelor
higrotehnice la nivelul infrastructurii, Creații universitare 2016, Al X-lea Simpozion
Național, Iași, România, 2016a;
Clim (Pegescu-Clim) D.A., Groll L., Water-proofing Solutions for Ceramic Masonry,
Conference of the TUIASI Doctoral School New Trends in Research, Innovation and
Development, May 23-24, 2018b, Iasi, Romania;
Clim (Pegescu-Clim) D.A., La necessite de l’etude des phenomenes hygrothermiques pour
les batiments de patrimoine, Seminaire Doctoral International Francophone- La Recherche-
Premiers Pas. Questions et Reponses, Iași, România, 2016, p. 37-45, (în franceză), 2016c.
BIBLIOGRAFIE SELECTIVĂ
1. ***Carta de la Verneţia 1964;
2. ***European Charter of the Architectural Heritage-1975;
3. Alfano G., Chiacarella C., Cirillo E., Fato I., Martellotta F., Long-term performance of
chemical damp-proof course: Twelve years of laboratory tests, Building and Environment
41/2006, p. 1060-1069;
4. Amade A.M., Martin J.v., Colville J., The effect of moisture on compressive strength
and modulus of brick masonry, Proc. 13th International Brick and Block Masonry Conference,
Amsterdam 2004;
5. Babor D., Plian D., Încercarea materialelor de construcţie, Vol. I, Editura Karro, Iaşi,
2009;
6. Barnat- Hunek D., Smarzewski P., Suchorab Z., Effect of hydrofobisation on durability
related properties of ceramic brick, Construction and Building Materials 111/2016, p. 275-285;
7. Bertolini L., Coppola L., Gastaldi M., Redaelli E., Electroosmotic transport in porous
construction materials and dehumidification of masonry, Construction and Building Materials
23/2009, p. 254-263;
8. Borges C., Santos Silva A., Veiga R., Durability of ancient lime mortars in humid
environment, Construction and Building Materials 66/2014, p. 606-620;
9. Brownell W.E., The Causes and Control of Efflorescence on Brick work, Research
Report nr. 15, Structural Clay Products Institute, 1969;
10. Capitani D., Di Tullio V., Proietti N., Nuclear Magnetic Resonance to Characterize and
monitor Cultural Heritage, Progress in Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy 64/ 2012,
p. 29-69;
Contribuţii privind diagnosticarea şi reabilitarea higrotermică a clădirilor de patrimoniu
78
11. Cardarelli E., de Donno G., Scatigno C., Oliveti I., Preite Martinez M., Prieto-Taboada
N., Geophysical and geochemical techniques to assess the origin of rising damp of Roman
building (Ostia Antica archaeological site), Microchemical Journal 129/2016, p. 49-57;
12. Călinescu G., Enigma Otiliei, Editura pentru literatură, 1961;
13. Chwast J., Todorovic J., Janssen H., Elsen J., Gypsum efflorescence on clay brick
masonry: Field survey and literature study, Construction and Building Materials 85/2015, p.
57-64;
14. Clark E.J., Campbell P.G., Frohnsdorff G., Waterproofing materials for masonry,
National Bureau of Standards Technica Note 883/1975, p. 78;
15. Clim (Pegescu-Clim) D. A., Lucrare de Disertație- Materiale și soluții de
îmbunătățire a hidroizolației la nivelul infrastructurii construcțiilor existente,
Universitatea Tehnică Gheorghe Asachi din Iași, Facultatea de Construcții și Instalații,
Secția Ingineria Clădirilor, 2015;
16. Clim (Pegescu-Clim) D.A., Clădiri de patrimoniu. Importanța studierii
fenomenelor higrotehnice la nivelul infrastructurii, Creații universitare 2016, Al X-lea
Simpozion Național, Iași, România, 2016a;
17. Clim (Pegescu-Clim) D.A., Diaconu L.I., Effects Of Soluble Salts Crystallization
On The Mechanical Characteristics Of Ceramic Masonry Elements, Bulletin of the
Transilvania University of Brașov- Vol 10 (59)/2017, p. 29-36, 2017a;
18. Clim (Pegescu-Clim) D.A., Diaconu L.I., Groll L., Effects of Waterproof
Treatments on the Physical Characteristics of Ceramic Masonry Elements, THE
NATIONAL TECHNICAL-SCIENTIFIC CONFERENCE (international participation)
- the 17th edition -„MODERN TECHNOLOGIES FOR THE 3RD MILLENNIUM”
CONFERINŢA NAŢIONALĂ TEHNICO-ŞTIINŢIFICĂ (cu participare internaţională)
“Tehnologii Moderne pentru Mileniul III” - a 17-a ediţie - ORADEA, ROMANIA,
MARCH 22-23, 2018a;
19. Clim (Pegescu-Clim) D.A., Diaconu L.I., Reduction Causes To Compressive
Strength In The Case Of Ceramic Elements For Masonry Subject To The Crystallization
Phenomenon, Bulletin of the Transilvania University of Brașov- Vol 10 (59)/2017, p. 37-
42, 2017b;
20. Clim (Pegescu-Clim) D.A., Groll L., Noninvasive Techniques Of Investigating
Moisture In The Case Of Historic Buildings, Buletinul Institutului Politehnic din Iași,
Publicat de Universitatea Tehnică Gheorghe Asachi din Iași, Tomme 62 (66)/ Fascicle
4/2016, p. 101-110, 2016b;
21. Clim (Pegescu-Clim) D.A., Groll L., Water-proofing Solutions for Ceramic
Masonry, Conference of the TUIASI Doctoral School New Trends in Research,
Innovation and Development, May 23-24, 2018b, Iasi, Romania;
22. Clim (Pegescu-Clim) D.A., La necessite de l’etude des phenomenes
hygrothermiques pour les batiments de patrimoine, Seminaire Doctoral International
Francophone- La Recherche-Premiers Pas. Questions et Reponses, Iași, România, 2016,
p. 37-45, (în franceză), 2016c;
23. Clim D.A, Groll L., Diaconu L., Water In Construction Elements Of Old
Buildings. Degradation Mechanisms, Bulletin of the Transilvania University of Brașov-
Vol 9 (58)/2016, p. 25-30, 2016d ;
24. Clim D.A., Groll L., Diaconu L.I., Influence Of Soluble Salts Crystallization On
The Physical Characteristics Of Masonry Ceramic Elements, Buletinul Institutului
Politehnic din Iași, Publicat de Universitatea Tehnică Gheorghe Asachi din Iași, Tomme
62 (66)/ Fascicle 4/2016, p. 89-96, 2016e;
25. Clim D.A., Groll L., Diaconu L.I., Moisture – The Main Cause Of The
Degradation Of Historic Buildings, Buletinul Institutului Politehnic din Iași, Publicat de
Universitatea Tehnică Gheorghe Asachi din Iași, Tomme 63 (67)/ Fascicle 3/2017, p. 65-
78, 2017c;
26. Cobîrzan N., Balog A., Analysis of rendering mortars decay due to salt attack, Journal
of Applied Engineering Science 3 (16), 2013, p. 21-26;
27. Cobzaru A., Miron C., Cherecheș M., Pușcașu I., Studiu privind evaluarea gradului de
umiditate a elementelor de zidărie la Teatrului Național, Iași, Revista Urbanism. Arhitectură.
Construcții. Vol 1, Nr. 2;
28. Coletti C., Cultrone G., Maritan L., Mazzoli C., Combined multi-analytical approach
for study of pore system in bricks: How much porosity is there?, Materials Characterization
121/2016, p. 82-92;
29. Damp- Proof Besement and Method of Construction/ U.S. Patent/ 12 noiembrie 2002/
inventator: Choi Jung Woong, Seul;
30. Derluyn H., Janssen H., Carmeliet J., Influence of the nature of interface on the
capillary transport in layered materials, Construction and Building Materials 25/2011, p. 3685-
3693;
31. Duverne S.R, Baker P., Research into the thermal performance of traditional brick
walls, English Heritage Report 2013;
32. Erder C., Our architectural heritage: from consciousness to convervation, UNESCO
1986;
33. Falchi L., Muller M., Fontana P., Izzo F.C., Zendri E., Influence and effectiveness of
water-repellant admixtures on pozzolana-lime mortars for restauration application,
Construction and Building Materials 49/2013, p. 272-280;
34. Fang S., Zhang K., Zhang H., Zhang B., A study of traditional blood lime mortar for
restauration of ancient building, Cement and Concrete Research 76/2015, p. 232-241;
35. Feng. C., Janssen H., Hygric properties of porous building materials (II): Analysis of
temperature influence, Building and Enviromment 99, 2016, p. 107-118;
36. Foraboschi P., Vanin A., Experimental investigation on bricks from historical
Venetian buildings subjected to moisture and salt crzstallization, Engineering Failure Analysis
45/2014, p. 4291-4306;
37. Fragata A., Veiga M.R, Velosa A., Substitution ventilated render systems for historic
masonry: Salt crystalisation tests evaluation, Construction and Building Materials 102/ 2016,
p. 592-600;
38. Franzoni E., Bandini S., Spontaneous electrical effects in masonry affected by capillary
water rise: The role of salts, Construction and Building Materials 35/ 2012, p. 642-646;
39. Franzoni E., Gentilini C., Graziani G., Bandini S., Compressive behaviour of brick
masonry triplets in wet and dry conditions, Construction and Building Materials 82/2015, p.
45-52;
40. Franzoni E., Rising dump removal from historical masonries: A still open challenge,
Construction and Building Materials 54/ 2014, p. 123-136;
41. Franzoni E., Sandrolini F., Bandini S., An experimental fixture for continous
monitoring of electrical effects in moist masonry walls, Construction and Building Materials
25/ 2011, p. 2023-2029;
42. Franzoni E., Sassoni E., Graziani G., Brushing, poultice or immersion? The role of the
application techique on the performance of a novel hydroxyapatite- based consolidating
treatment for limestone, Journal of Cultural Heritage 16/2015, p. 173-184;
43. Frattari A.; Albatici R.; trad. Mariana Brumaru; S. Palacean: Umiditatea în elementele
de zidarie- Modul de curs nr. 2, Universitatea Tehnică din Cluj- Napoca, 2005;
44. Gauri K.L., The preservation of stone, Scientific American 238/6/1978, p. 126-136;
Contribuţii privind diagnosticarea şi reabilitarea higrotermică a clădirilor de patrimoniu
80
45. Gentilini C., Franzoni E., Bandini S., Nobile L., Effect of salt cristalisation on the shear
behavoir of masonry walls: An experimental study, Construction and Building Materials 37/
2012, p. 181-189;
46. Ghid Reabilitarea subsolurilor și a elementelor subterane hidroizolate la constrcții-
Faza 1/2012, INCD URBAN- INCERC București;
47. Groll L., Groll Livia, Judele L., Chimie pentru inginerii constructori, Ed. Societății
Academice Matei- Teiu Botez, 2007, ISBN: 978-973-8955-21-9;
48. Groot C.J.W.P., Gunneweg J., Water permeance problems in single wythe masonry
walls: the case of wind mils, Construction and Building Materials 18, Issue 5/2004, p. 325-
329;
49. Groves D, Savidge C. et al., Surface permeabilitz of natural and engineered porous
building materials, Construction and Building Materials 112, 2016, p. 1088-1100;
50. Guimaraes A.S., Delgado J.M.P.Q., Azevedo A.C., de Freitas V.P., Interface influence
on moisture transport in buildings, Construction and Building Materials 162/2018, p. 480-488;
51. Guimaraes A.S., Delgado J.M.P.Q., de Freitas V.P., Mathematical analysis of the
evaporative process of a new tehnological treatment of rising damp in historic buildings,
Building and Environment 45/2010, p. 2414-2420;
52. Gulotta D., Goidanich S., Tdeschi C., Toniolo L., Commercial NHL-containing
mortars for the preservation of historical architecture. Part 2: Durability to salt decay,
Construction and Building Materials 96/2015, p. 198-208;
53. Hacquebord A., Lubelli B., Van Hees R., Nijland T., Evaluation of Spreading and
Effectivness of Injection Products against Rising Damp in Mortar/ Brick Combination, Youth
in Conservation of Cultural Heritage, YOCOCU 2012;
54. Hegazy S. M., Conservation of historical buildings- The Omani- French museum as a
case study, HBRC Journal 11/2015, p. 264-274;
55. Hendrickx et al., Hygrothermal analysis of the facades of the former veterinary school
in Anderlecht (Belgium) for the risks assessment of internal thermal insulation, 2013;
56. Hola A., Matkowski Z., Hola J., Analysis of the moisture content of masonry walls in
historical buildings using the basement of a medieval town hall as an exemple, Procedia
Engineering 172/2017, p. 363-368;
57. Hughes R.E., Bargh B.L., The weathering of Brick: Causes, Assesment and
Measurement, A Report of the Joint Agreement between the U.S. and Geological Survey and
the Illinois State Geological Survey, 1982;
58. Iliev E.A., Electrosmotic drying of buiding walls and basements, Surf. Eng.
Electrichem. 43/2007;
59. Izaguirre A., Lanas J., Alvarez J.I., Effect of water-repellent admixtures on the
behaviour af aerial lime-based mortars, Cement and Concrete Research 39/2009, p. 1095-1104;
60. Janssen H., Scheffler G.A., Plagge R., Experimental study of dynamic effects in
moisture, International Journal of Heat and Mass Transfer 98/2016, p. 141-149;
61. Johansson P., Geving S., Hagentoft C.E., Jelle B.P. et al, Interior insulation retrofit of
historical brick wall using vacuum insulation panels: Hygrothermal numerical simulation and
laboratory investigations, Building and Environment 79/2014, p. 31-45;
62. Karagiannis N., Karoglou M., Bacolas A., Krokida M., Moropoulou A., Dryind
kinetics of building materials capillary moisture, Construction and Building Materials
137/2017, p. 441-449;
63. Karagiannis N., Karoglou M., Bakolas A., Moropoulou A., Effect of temperature on
water capillary rise coefficient of building materials, Building and Environment 106/2016, p.
402-408;
64. Karoglou M., Bakolas A., Moropoulou A., Papapostolou A., Effect of coatings on
moisture and salt transfer phenomena of plasters, Construction and Building Materials 48/2013,
p. 35-44;
65. Klisinska-Kopacz A., Tislova R., Effect of hydration of repair Roman cement mortars,
Construction and Building Materials 35/2012, p. 735-740;
66. Korkane M., Deterioration on different stones used in historical buildings within Nigde
provine, Cappadocia, Construction and Building Materials 48/ 2013, p. 789-803;
67. Labiadh M.R., Ouezdou M.B., Hajjem B.T., Mensi R., Characterization of waterproof-
covering mortars on ottoman monuments of Ghas El Melh (Tunisia), Construction and
Building Materials 23/2009, p. 423-433;
68. Liso K.R., Kvande T.et al.: A frost decay exposure index for porous, mineral building
materials, Building and Environment 42, 2007, p. 3547-3555;
69. Litti G., Khoshdel S., Audenaert A., Braet J., Hygrothermal performance evaluation of
traditional brick masonry in historic buildings, Energy and Building 105/ 2015, p. 393-411;
70. Lopez – Arce P., Garcia – Guinea J., Weathering traces in ancient bricks from historic
buildings, Building and Enviromment 40, 2005, p. 929-947;
71. Lopez-Arce P., Varas-Muriel M.J., Fernandez-Rvuelta B., Alvarez de Buergo M., Fort
R., Perez-Soba C., Artificial weathering of Spanish granites sujected to salt crystallization tests:
Surface roughness quantification, Catena 83/2010, p. 170-185;
72. Lourenco P.B., Luso E., Almeida M.G., Defects and moisture problems in buildings
from historical city centres: a case study in Portugal, Building and Environment 41/2006, p.
223-234;
73. Lubelli B., Nijland T.G., van Hees R.P.J., Hacquebord A., Effect of mixed in
crystallization inhibitor on resistance of lime-cement mortar against NaCl crystallization,
Construction and Building Materials 24/2010, p. 2466-2472;
74. Lubelli B., van Hees R.P.J., Hacquebord A., Experimental study of the distribution of
chemical products against rising damp in substrates with different water saturation degrees,
Construction and building Materials 40/2013, p. 891-898;