Caracterização química e mineralógica de argamassa histórica do Convento Franciscano de Ipojuca do século XVII: contribuições para reconstituição de traço

Chemical and mineralogical characterization of historic mortar from the 17th century Franciscan Convent of Ipojuca: contributions toward the reconstruction of the binder:aggregate ratio

RESUMO

Um edifício histórico integra diferentes tipos de alvenaria, texturas e características. Tais características possuem dependência de vários fatores. Por guardar valores culturais, históricos e científicos, os restauros de argamassas históricas não podem ser realizados sem uma minuciosa análise. Portanto, se faz necessário uma caracterização detalhada levando em conta a estrutura da argamassa histórica. O objetivo deste trabalho é a caracterização química e mineralógica de exemplares de argamassas históricas coletados no Convento franciscano localizado na cidade de Ipojuca, estado de Pernambuco, Brasil. Os resultados contribuirão para a reconstituição do traço da argamassa original. Para tanto, foi realizada análise química por via úmida, empregando-se técnicas de gravimetria e titulometria de acordo com o Método IPT, além de ensaios de termogravimetria (TGA). Os resultados apontam para uma argamassa tendo a cal como ligante e agregado silicoso. A análise química sugere que as amostras internas se tratam de argamassas à base de cal hidráulica com traços 1:8,1 e 1:7,5, enquanto as amostras externas argamassas à base de cal magnesiana com traço 1:3, 1:3,2 e 1:5,8. Os resultados podem oferecer uma contribuição significativa para na confecção de uma argamassa de restauro compatível, evitando-se retrabalhos ou manifestações patológicas que descaracterizem o monumento.

Palavras-chave:
Restauração; Argamassa Histórica; Caracterização; Reconstituição Do Traço

ABSTRACT

Historic buildings integrate diverse masonry types, textures, and characteristics, which depend on various factors. A historical-scientific study is necessary, and its results should inform the formulation of a restoration mortar that avoids negative interactions with pre-existing materials. This study aims is chemical and mineralogical characterization of historic mortar samples collected from the Franciscan Convent in Ipojuca, Pernambuco, Brazil. The results will contribute to the reconstruction of the original binder:aggregate ratio. Chemical analysis was performed using wet chemistry methods, employing gravimetry and titrimetry techniques according to the IPT Method, in addition to thermogravimetric analysis (TGA). The results indicate a mortar with lime as the binder and siliceous aggregate. Chemical analysis suggests that internal samples are hydraulic lime-based mortars with 1:8.1 and 1:7.5 binder:aggregate ratio, while external samples are magnesian lime-based mortars with 1:3, 1:3.2, and 1:5.8 binder:aggregate ratio. The results can provide significant contributions to the development of a compatible restoration mortar, avoiding rework or pathological manifestations that could compromise the monument's integrity.

Keywords:
Historic Mortar; Chemical And Mineralogical Characterization; Binder:Aggregate Ratio; IPT Method; Thermogravimetric Analysis

1. INTRODUÇÃO

É consenso que edificações antigas são capazes de preservar a memória e cultura de épocas passadas até os dias atuais, configurando um patrimônio vivo e disponível para admiração e usabilidade de gerações presentes e futuras. Conforme destacam BAJNO, SCHABOWICZ e GRZYBOWSKA [¹], o termo alvenaria designa um sistema construtivo de elevada complexidade e diversidade, tanto no que se refere aos materiais empregados quanto às técnicas executivas adotadas. De forma complementar, AFFONSO e AZAMBUJA [²] ressaltam o papel essencial das argamassas de revestimento no desempenho global das edificações, especialmente em virtude do seu amplo uso em construções tradicionais brasileiras. Quando se trata de edificações antigas essa diversificação é acompanhada por mudanças de tendências ao longo dos anos o que pode influenciar nas características das edificações.

No caso das edificações antigas, essa diversidade é ampliada por transformações tecnológicas e estéticas ocorridas ao longo do tempo, refletindo mudanças de tendências e práticas construtivas. As características dessas estruturas apresentam forte correlação com fatores como o período histórico da edificação, as técnicas empregadas, a localização geográfica e a função estrutural ou simbólica da alvenaria. Assim, a análise detalhada de suas composições e métodos construtivos não apenas revela aspectos culturais e tecnológicos das sociedades do passado, mas também contribui para compreender a evolução dos sistemas construtivos e a transmissão de saberes empíricos ao longo das gerações.

Autores como FALKENBERG; KAPLAN e MUTTERLOSE [³] e DA FONSECA, PINTO e SILVA [⁴] afirmam que as argamassas históricas são misturas que remontam à longa trajetória da construção em calcário e ligantes de cal e evidencia a heterogeneidade em sua produção. Sua composição é fundamental para identificar não só de onde provêm seus constituintes, mas também obter informação sobre a evolução histórica de um monumento. As intervenções num dado monumento histórico visando sua manutenção e conservação são dados constituintes da sua evolução histórica.

MOROPOULOU, BAKOLAS e BISBIKOU [⁵] definem argamassas históricas como sistemas complexos, compostos por ligantes aéreos ou hidráulicos, agregados e aditivos que interagem com o ligante. As intempéries provenientes do passar dos anos e, por vezes, a agressividade do meio, evidenciam uma necessidade urgente de restauração dessas construções.

Por guardar tantos valores culturais, históricos e científicos, os restauros de argamassas históricas não podem ser realizados sem uma minuciosa análise do material original. De acordo com GLEIZE et al. [⁶], inicialmente é necessário realizar um estudo histórico-científico do material original, e os dados obtidos devem ser utilizados para formular uma argamassa de restauro a partir de materiais modernos sem interações negativas com os materiais pré-existentes, para, só então, poder partir para uma intervenção.

A ausência de critérios analíticos pode levar a intervenções inadequadas e incompatíveis com as estruturas históricas. GROOT et al. [⁷] alertam para o uso de argamassas à base de cimento Portland. Segundo os autores, os resultados têm se mostrado inadequados, por se tratar de um material de baixa permeabilidade, elevado módulo de elasticidade e que pode introduzir sais solúveis nas estruturas.

Por outro lado, SANTOS e VEIGA [⁸] ressaltam que o uso de argamassas de restauro a base de cal é adequado e compatível com edificações históricas, o que é reforçado por DA FONSECA, PINTO e SILVA [⁴] que, por usa vez, comentam que o ligante de argamassa de restauro deve ser constituído por calcita resultante da carbonatação aérea da cal, empregada na argamassa. SIQUEIRA JUNIOR [⁹] e SANTA CRUZ, OLIVEIRA e CARNEIRO [¹⁰] versam sobre argamassa de restauro mista à base de cal e metacaulim chegando a conclusões satisfatórias a respeito da compatibilidade entre as alvenarias históricas e as características físico-químicas destas argamassas. Estas argamassas, se dosadas adequadamente, dão origem a presença de sílico aluminatos de cálcio hidratados conduzindo a um comportamento semelhante a uma cal hidráulica.

Dessa forma, se faz necessário uma caracterização detalhada levando em conta a estrutura da argamassa histórica, uma vez que o desempenho do material é intrínseco à sua composição e preparação (LOUREIRO; PAZ e ANGÉLICA, [¹¹]). Esse tipo de conhecimento contribui para o planejamento de uma intervenção compatível com o substrato, função e características originais da estrutura.

Fundado e construído pela ordem franciscana, o complexo que é objeto desse estudo de caso, é composto por igreja e convento que originalmente recebeu o nome de Convento Santo Antônio. Popularmente ficou conhecido como Convento de Santo Cristo de Ipojuca e tem sua fundação datada de meados de 1606, de acordo com o Instituto do Patrimônio Histórico e Artístico Nacional (IPHAN [¹²]). As informações técnicas a respeito dessa construção histórica são reduzidas, uma vez que o detalhamento dos projetos, e até um possível acervo da construção, não estão mais disponíveis com o passar dos séculos.

Diante disso, o objetivo deste trabalho é a caracterização química e mineralógica de exemplares de argamassas históricas coletados nesse convento franciscano localizado na cidade de Ipojuca, estado de Pernambuco, nordeste do Brasil. Essa investigação da composição química tornará possível levantar as primeiras hipóteses referente aos materiais que compõe essas argamassas históricas, contribuindo para futuras intervenções compatíveis com os materiais originais. Para tanto, foram realizadas coletas de amostras in situ com posterior homogeneização e adequação do material para a realização de análise química por via úmida, empregando-se técnicas de gravimetria e titulometria de acordo com o Método IPT, além de ensaios de termogravimetria (TGA).

2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

Segundo BISCONTIN, BIRELLI e ZENDRI [¹³], a composição das argamassas históricas é difícil de ser determinada devido às ações do meio que estão inseridas no decorrer da história, podendo dessa forma terem incorporado agentes que interfiram na caracterização. A “reconstrução” da composição original da mistura é melhor alcançada combinando e comparando os resultados de ensaios de várias técnicas complementares de investigação.

Autores como SANTOS [¹⁴], NASCIMENTO [¹⁵] e NASCIMENTO [¹⁶] afirmam que a caracterização foi inicialmente aplicada em pinturas e esculturas, e apenas recentemente passou a ser utilizada no estudo de argamassas.

LUXÁN, DORREGO e LABORDE [¹⁷] analisaram as argamassas da fachada da Basílica de Santa Engracia, na Espanha. A caracterização foi realizada por diferentes técnicas: microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura, difração de raios-X, espectroscopia de infravermelho e granulometria a laser, permitindo identificar o traço, o tipo do aglomerante e a granulometria do agregado.

QUARCIONI [¹⁸], em sua dissertação de mestrado, adaptou o Método IPT de Reconstituição de Traço de Concreto para análise de argamassas. Na caracterização química das argamassas foram aplicados ensaios gravimétricos e titrimétricos a partir do ataque da amostra da argamassa com ácido clorídrico (HCl) diluído, além de ensaios de perda ao fogo e de CO₂. O método permitiu a identificação satisfatória das proporções reais das argamassas estudadas, ou seja, traços (em volumes) 1:3 (de cimento, ou cal calcítica ou cal dolomítica), e argamassas mistas 1:1:6; 1:2:9; 1:1:8; e 1:2:12 produzidas igualmente com cimento CP II E e cal calcítica ou dolomítica.

MOROPOULOU, BARKOLAS e BISBIKOU [¹⁹] também realizaram um importante trabalho em que foi apresentado um conjunto de resultados de análise térmica e DRX de argamassas antigas, bizantinas e pós-bizantinas, trazendo informações úteis no que diz respeito à caracterização. Posteiormente MOROPOULOU [⁴] investigou argamassas antigas da cidade velha de Rodes, na Grécia. Nesse estudo foram encontradas argamassas com cal como principal ligante, com o traço em volume de 1:3.

LUXAN e DORREGO [²⁰] realizou um trabalho que apresentou os critérios base para a seleção de argamassas de reparo para restaurar o Portal dos Reis da igreja de San Juan del Mercado localizada na Espanha. O estudo baseou-se nas características das argamassas históricas antigas onde foi encontrada o traço em massa de 1:3.

GLEIZE et al. [⁶] realizaram uma pesquisa ampla caracterizando argamassas de nove edifícios históricos do Estado de Santa Catarina. Foram utilizadas as técnicas de difração de raios-X (DRX), termogravimetria (TGA), espectrometria de infravermelho por transformada de Fourier (FT-IR) e espectrometria de absorção atômica (AAS). Os resultados apontam a cal hidratada como principal ligante e a análise via úmida propôs três proporções 1:1,2; 1:2; e 1:3,44.

LOUREIRO et al. [²¹] realizou uma caracterização física, química e mineralógica das argamassas datadas do século XVII e XIX de Belém do Pará. Para obtenção do traço foi realizado o ataque ácido e a análise de contagem de pontos petrográficos por meio de microscopia. Para análise química e mineralógica foram realizados ensaios de: DRX, TGA associada à calorimetria diferencial de varredura (DSC) e fluorescência de raios-X (FRX). Três proporções foram propostas 1:1 ou 1:2; 1:3 ou 1:3,5 e acima de 1:3,5.

MENEZES, CABRAL e MARTINELLI [²²] realizaram caracterização de argamassas de revestimento históricas existentes na Usina Ilha Bela, localizada no município de Ceará Mirim, Rio Grande do Norte. Para obtenção do traço foi realizado o ataque ácido e análise termogravimétrica (TGA). Cada um desses métodos gerou um conjunto de proposições de traço. Não foram apontaram discrepancias significativas variando a proporção entre 1:3 e 1:5, 1:6 e 1:8 e 1:8 e 1:9. Os resultados sugerem uma argamassa de restauro constituída de cal e areia, na proporção em massa 1:4. Os resultados do ensaio demonstram diferenças significativas na composição do traço quando a localização e a profundidade de coleta são variadas.

DE OLIVEIRA et al, [²³] decide investigar as características físicas e químicas das argamassas e amostras de tijolos de barro da Igreja de Nosso Senhor do Bonfim, localizada no centro de Aracati, no estado do Ceará. Para tanto utilizou-se ataque ácido, termogravimetria (TGA) e difração de raios-X (DRX). Os resultados mostraram a existência de duas camadas distintas de argamassas revestindo as paredes da igreja, onde na camada mais superficial foi detectada a presença de cimento o que sugere a exixtência de intervenções no passado. Quanto ao traço em massa a composição das argamassas antigas, realizada pelo método de ataque químico, resultou em uma proporção de materiais de 1:6 (aglomerante:agregados) em massa.

Na Índia, SANTHANAM et al. [²⁴] utilizaram quatro amostras de argamassas históricas para caracterizaçã. Para obter a proporção de ligante: agregado, foi aplicada análise química por via úmida, com de ataque ácido da amostra. Outras técnicas analíticas foram aplicadas: DRX, FRX, microscopia eletrônica de varredura (SEM) e FT-IR. Os dados permitiram concluir que o material predominante era cal, obtendo-se os seguintes traços 1:5,58; 1:7,93; 1:12,68 e 1:16,73.

CALANDRA et al. [²⁵] analisaram argamassas históricas datadas do período entre 1854 e 1855 em Florença, Itália. Para tanto, foram realizadas análise DRX, observação mineralógica-petrográfica com câmera de vídeo de 5 megapixel e auxílio de software axionvision em seções de 30 µm das argamassas, seguida de caracterização com EDS. As conclusões apontaram para a cal como ligante principal em uma proporção de 1:3.

Trabalhos dessa natureza com argamassas históricas são essenciais para conservação da memória histórica do patrimônio construído. Esses estudos conferem maior segurança quanto à seleção e compatibilidade de materiais de restauro a serem aplicados, assim como os dados sistematizados de um conjunto de técnicas adequadas de caracterização são importantes para a qualidade das conclusões obtidas.

3. MATERIAIS E MÉTODOS

A Figura 1 e Figura 2 exibem a localização do Santuário de Santo Cristo, onde está localizado o Convento. Em meio a uma densa vegetação, o local é considerado um dos pontos mais altos da cidade de Ipojuca no Estado de Pernambuco, Brasil. Também é possível observar a fachada da edificação e sua arquitetura característica da ordem franciscana.

Figura 1
Imagem aérea da localização do santuário.

Figura 2
Fachada da edificação histórica.

Para atender aos objetivos estabelecidos, foi coletado material in loco das paredes da edificação (Figuras 3 e Figura 4), totalizando-se 05 amostras identificadas como AM1I, AM2E, AM3E, AM4I e AM5E, cujas terminações I e E indicam a origem das amostras, ou seja, amostras internas à edificação e externas, respectivamente. Por se tratar de uma obra tombada, a coleta das amostras foi viabilizada durante o período de restauração realizado pelo IPHAN nesta edificação histórica, obtendo-se fragmentos de revestimentos de argamassas, originados do reboco, acondicionando-os em sacos plásticos apropriados. Posteriormente, procedeu-se a inspeção visual visando identificar características quanto à cor, textura e dimensões. No laboratório cada amostra coletada foi preparada e homogeneizada para análise química determinada por via úmida, empregando-se técnicas de gravimetria e titulometria, de acordo com o método aplicado no IPT (QUARCIONI [¹⁸] e IPT [²⁶]). Por fim, também foi realizada a caracterização por TG/DTG para investigar a presença de espécies químicas como portlandita e calcita, e assim subsidiar com este tipo de informação o cálculo de traço das amostras, com ganho na precisão dos resultados.

Figura 3
Locais de coleta das amostras internas AM1I e AM4I.

Figura 4
Locais de retirada das amostras externas AM2E, AM3E e AM5E.

3.1. Preparação das amostras

As cinco amostras coletadas (Figura 5 e Figura 6), foram inicialmente medidas com auxílio de uma régua e pesadas em balança de laboratório na Universidade de Pernambuco (UPE).

Figura 5
Amostras AM1I e AM4I.

Figura 6
Amostras AM2E, AM3E e AM5E.

A seguir, as amostras foram secas em estufa por aproximadamente 24 horas a temperatura de (100 ± 5) ºC. Para homogeneização do material seguiu-se o procedimento de MIRIELLO [²⁷], MIRIELLO [²⁸] e SAGIN [²⁹]. Assim, cada amostra foi suavemente triturada e moída com pistilo e almofariz de porcelana, até material totalmente passante em peneira ABNT Nº 20 (0,85 mm). A moagem criteriosa visa evitar fragmentar os grãos de areia com geração de material muito fino o que favorece a dissolução ácida do quartzo (da areia) durante a análise química da argamassa. Este procedimento favorece à precisão do resultado do traço. A Figura 7 ilustra uma amostra submetida a trituração e moagem.

Figura 7
Aspecto da amostra de argamassa antes e após a moagem empregando-se pistilo e almofariz.

3.2. Método IPT: parâmetros gerais

O Método IPT para caracterização de argamassa consiste em submeter uma amostra do material devidamente preparado para a análise química completa para determinação dos constituintes majoritários presentes da fração ligante, que são dados relevantes para se calcular o traço ou obter a proporção de mistura da argamassa. O resíduo insolúvel corresponde à fração agregado (ou areia) da argamassa.

Segundo QUARCIONI [¹⁸], neste método tem-se como princípio que os compostos inorgânicos ao serem solubilizados em ácido clorídrico diluído dissociam-se em íons que, na sequência, são dosados individualmente empregando-se reagentes químicos específicos ou seletivos. Assim, os resultados da química são expressos em óxidos, relativos a determinadas espécies químicas constituintes ou presentes no material analisado. Como prática, a análise química da argamassa é realizada em duplicata, isto é, duas amostras são ensaiadas em paralelo com o mesmo procedimento, tomando-se como resultado final a média aritmética dos resultados dos ensaios das duas amostras distintas.

Por se tratar de uma edificação franciscana, cuja concepção arquitetônica é marcada pela simplicidade e pela valorização de recursos locais, é plausível supor que materiais de fácil obtenção tenham sido empregados em sua construção. De acordo com os relatos dos próprios frades, toda a obra teria sido executada com areia proveniente do rio Ipojuca — curso d’água que dá nome à cidade. Essa informação é corroborada por LOPES DE SOUZA [³⁰], que identificou semelhanças significativas entre o agregado das argamassas históricas e amostras da areia do referido rio.

A presença de agregados de natureza calcária nas argamassas, contudo, impõe limitações à aplicação desse métodos analítico. QUARCIONI et al. [³¹] destacam que alguns agregados apresentam propriedades pozolânicas, reagindo com a cal e formando silicatos solúveis em ácido clorídrico, o que dificulta a determinação precisa do teor de ligante. Além disso, o emprego de agregados carbonáticos pode resultar na decomposição total ou parcial desses materiais durante o ataque ácido, liberando íons cálcio e magnésio e comprometendo o princípio do método, segundo o qual o agregado deve permanecer praticamente insolúvel.

MIDDENDORF et al. [³²] discutem criticamente as limitações do uso do ácido clorídrico (HCl) na decomposição de argamassas, especialmente nas análises químicas voltadas à separação entre as frações de ligante e agregado. Segundo os autores, o HCl pode dissolver parcialmente minerais do agregado, em especial carbonatos e silicatos reativos, resultando em uma superestimação do teor de ligante. Ademais, o ácido pode alterar a composição mineralógica original, produzindo precipitados secundários, como o gesso, na presença de sulfatos.

Dessa forma, o conhecimento prévio sobre a história construtiva do monumento e a origem dos materiais empregados torna-se fundamental para a adequada interpretação dos resultados. A associação de métodos complementares, como a difração e a fluorescência de raios-X, aliadas à análise termogravimétrica, permite caracterizar previamente a composição química e mineralógica das argamassas, reduzindo o risco de superestimação dos resultados e proporcionando interpretações mais condizentes com a realidade material do edifício histórico.

3.3. Ataque ácido e Análise térmica (TGA)

O método determina a quantidade de agregado na forma de resíduo insolúvel (RI) e dos ligantes na forma de íons solubilizados, expressos nas formas dos óxidos correspondentes: anidrido silícico (SiO₂), óxido de cálcio (CaO), óxido de magnésio (MgO) e óxidos de ferro e alumínio (R₂O₃). Na fração volátil determina-se a umidade (UM), perda ao fogo a 1000°C (PF) e anidrido carbônico (CO₂). A Figura 8 apresenta esquematicamente o Método IPT empregado.

Figura 8
Fluxograma do Método IPT de análise química para argamassas. Adaptado de Quarcioni (1998).

Para o cálculo do traço de uma argamassa, em especial de material antigo, convém dispor de maior detalhamento da sua composição mineralógica para subsidiar a interpretação dos dados cálculo do traço. Com essa finalidade procedeu-se a análise termogravimétrica com base em diretrizes gerais da ASTM E 794 – 24 “Standard Test Method for Melting and Crystallization Temperatures by Thermal Analysis” [³³]. Faixa de temperatura estabelecida foi de 20ºC a 1000ºC com a velocidade de aquecimento do material de temperatura de 10°C/min em atmosfera controlada.

Convém registrar que, em caso de interesse específico envolvendo estudos de patologias, para se extrair da argamassa sais incorporados do meio ambiente, uma porção do material moído e seco, como detalhado acima, é tratado com água pura (destilada ou deionizada), primeiramente à temperatura ambiente e, se necessário, a quente. O extrato aquoso é então destinado a ensaios químicos de interesse, por exemplo, para determinação de sais solúveis, cloretos ou sulfatos.

4. RESULTADOS

4.1. Análise visual das amostras de argamassa

Os dados apresentados no Quadro 1 constituem elementos ou algumas características preliminares das amostras coletadas como localização, massa, quantidade de camadas, cor predominante e inferência de período de execução da argamassa.

Quadro 1
Características preliminares das amostras coletadas.

AMOSTRA	LOCALIZAÇÃO	COR/N° DE CAMADAS	MASSA (g)
AM1I	Pilar interno do altar	– Cinza claro – Camada única	~ 70
AM2E	Alvenaria externa da antessala da portaria – Pilar direito	– Branca – Dupla camada: pintura e reboco	~ 150
AM3E	Pilar direito externo da entrada da edificação	– Branca – Dupla camada: pintura e reboco	~150
AM4I	Alvenaria interna da entrada da capela mor	– Laranja claro – Camada única	~ 500
AM5E	Alvenaria externa da antessala da portaria – Pilar esquerdo	– Branca – Dupla camada: pintura e reboco	~ 200

4.2. Análise química das argamassas

Os resultados das análises químicas das amostras coletadas estão apresentados nas Tabela 1 e Tabela 2. Visando-se classificar a natureza do ligante, procedeu-se os cálculos do índice de hidraulicidade (i) conforme a Equação 1 e o índice de cimentação (CI) de acordo com a Equação 2. Para ambas as equações foram realizados ajuste nas expressões matemáticas adotando-se os respectivos valores de R₂O₃ como determinados na análise química por via úmida e não valores distintos de Fe₂O₃ e Al₂O₃. Cabe destacar que os diversos valores obtidos para R₂O₃ indicam valores baixos para Fe₂O₃ e Al₂O₃ nas argamassas, uma vez que o R₂O₃ expressa basicamente a soma de ferro e alumínio presentes no material.

Tabela 1
Resultados das análises químicas das amostras AM1I, AM2E e AM3E e classificação quanto à natureza da cal presente nas argamassas.

DETERMINAÇÃO	RESULTADOS (%)
	AM1 I		AM2 E		AM3 E
	BASE ORIGINAL	BASE NÃO VOLÁTIL	BASE ORIGINAL	BASE NÃO VOLÁTIL	BASE ORIGINAL	BASE NÃO VOLÁTIL
Umidade	0,48	–	0,48	–	0,68	–
Perda ao fogo (PF)	6,64	–	13,0	–	12,4	–
Resíduo insolúvel (RI)	84,0	90,4	68,9	79,6	70,8	81,5
Dióxido de silício (SiO2)	1,98	2,13	1,22	1,41	1,06	1,22
Óxido de ferro e alumínio (R2O3)	1,61	1,73	1,16	1,34	0,90	1,04
Óxido de cálcio (CaO)	5,60	6,03	13,3	15,4	12,9	14,8
Óxido de magnésio (MgO)	0,38	0,41	1,71	1,98	1,39	1,60
Trióxido de enxofre (SO3)	< 0,01	< 0,01	0,01	0,01	< 0,01	< 0,01
Dióxido de carbono (CO2)	3,88	–	9,44	–	9,34	–
Índice de hidraulicidade (i)	–	0,60	–	0,16	–	0,14
Índice de cimentação (CI)	–	1,09	–	0,27	–	0,24
Classificação da Cal (presente como ligante na argamassa)	Eminentemente hidráulica		Fracamente hidráulica		Fracamente hidráulica

Tabela 2
Resultados das análises químicas das amostras AM٤I e AM٥E e classificação quanto à natureza da cal presente nas argamassas.

DETERMINAÇÃO	AM4 I		AM5 E
	BASE ORIGINAL	BASE NÃO VOLÁTIL	BASE ORIGINAL	BASE NÃO VOLÁTIL
Umidade	0,54	–	0,45	–
Perda ao fogo (PF)	6,49	–	7,92	–
Resíduo insolúvel (RI)	83,9	90,2	80,4	87,7
Dióxido de silício (SiO2)	2,14	2,30	0,95	1,04
Óxido de ferro e alumínio (R2O3)	1,83	1,97	0,45	0,49
Óxido de cálcio (CaO)	5,56	5,98	8,22	8,97
Óxido de magnésio (MgO)	0,44	0,47	1,36	1,48
Trióxido de enxofre (SO3)	< 0,01	< 0,01	< 0,01	< 0,01
Dióxido de carbono (CO2)	3,62	–	5,59	–
Índice de hidraulicidade (i)	–	0,66	–	0,15
Índice de cimentação (CI)	–	1,18	–	0,29
Classificação da Cal	Eminentemente hidráulica		Fracamente hidráulica

(1) $$\mathrm{i}=\frac{\mathrm{S}\text{i}{\mathrm{O}}_{\text{2}}+{\mathrm{R}}_{\text{2}}{\mathrm{O}}_{\text{3}}}{\mathrm{C}\text{a}\mathrm{O}+\mathrm{M}\text{g}\mathrm{O}}$$

(2) $$\mathrm{C}\text{I}=\frac{(2,8\times \mathrm{S}\text{i}{\mathrm{O}}_{\text{2}}+0,7\times {\mathrm{R}}_{\text{2}}{\mathrm{O}}_{\text{3}})}{\mathrm{C}\text{a}\mathrm{O}+1,4\times \mathrm{M}\text{g}\mathrm{O}}$$

Com base nos valores obtidos para os índices calculados, conforme a classificação de cales proposta por GUIMARÃES [³⁴], temos:

• – Fracamente hidráulica: CI = 0,30 a 0,50 ou i = 0,10 a 0,16;

• – Moderadamente hidráulica: CI = 0,50 a 0,70 ou i = 0,16 a 0,40;

• – Eminentemente hidráulica: CI = 0,70 a 1,10 ou i = 0,40 a 0,50.

De acordo com MARTINEZ et al. [³⁵], a baixa incidência de SO₃ torna improvável a presença de gesso. Os teores de SO₃ determinados nas cinco amostras são muito baixos e indicativos que não há presença de gesso como ligante nas argamassas coletadas do Convento de Ipojuca/PE.

O elevado teor de cálcio, como apontado por YASEEN et al. [³⁶], é indicativo de argamassa rica em cal. Para as amostras coletadas desse estudo de caso, em função dos índices de hidraulicidade e cimentação verifica-se a presença de cal tipo hidráulica nas argamassas AM1 I e AM4 I e classificadas como “eminentemente hidráulicas”. LEA [³⁷] e NEVILLE [³⁸] sugerem que esse tipo de cal apresenta maior teor de impurezas reativas - sílica e óxidos de ferro e alumínio – presentes na rocha que originou a cal.

As amostras AM2E, AM3E e AM5E apresentaram os maiores teores de óxido de cálcio (CaO) e óxido de magnésio (MgO), indicando uma presença acentuada de cal aérea como ligante predominante. Com base nesses resultados, tais amostras foram coerentemente classificadas neste estudo como cales “fracamente hidráulicas”. Esse tipo de cal possui boa trabalhabilidade e resistência mecânica moderada ficando abaixo, nesse quesito, da eminentemente hidráulica.

Outro aspecto relevante observado nas argamassas externas diz respeito aos teores de MgO — 11,4% para a amostra AM2E, 9,7% para a AM3E e 14,4% para a AM5E. De acordo com BOYNTON [³⁸], valores de MgO entre 5% e 30% são característicos de cales magnesianas, o que reforça a hipótese de que o material utilizado nas referidas amostras apresenta composição compatível com esse tipo de cal.

Ao se comparar os valores de R₂O₃ para os dois tipos de cal identificados nas argamassas verifica-se a coerência em teores superiores de ferro e alumínio (expressos pelo R₂O₃) nas duas argamassas com cal hidráulica (AM1 I e AM4 I) em relação as argamassas com cal tipo magnesiana (AM2 E, AM3 E e AM5 E). Esses produtos são indicativos de maior hidraulicidade das argamassas. Esse tipo de cal possui maior velocidade na pega, maior resistência mecânica porém sua trabalhabilidade é menor que as demais.

De acordo com QUARCIONI [⁴⁰] a cal hidráulica, na atualidade, é obtida a partir da calcinação do calcário argiloso ou marga, o que dá origem a cal essencialmente constituída por CaO, silicatos dicálcicos e aluminatos de cálcio, em que a argila pode estar presente como impurezas do calcário, em diversas proporções. Historicamente a cal hidráulica era obtida a partir de calcários com significativa presença de material argiloso, advindo, até mesmo, da mistura com solo presente como impureza na matéria prima.

Os teores mais elevados de sílica solúvel ou dióxido de silício (SiO₂) ocorre nas argamassas “eminentemente hidráulicas” AM1 I e AM4 I, respetivamente de 2,13% e 2,30%, é provável que são originários de silicatos dicálcicos das cales, pois são espécies químicas solúveis ao ataque com ácido clorídrico utilizado no Método IPT.

Quanto ao grau de carbonatação das argamassas, é possível inferi-lo a partir da relação entre o teor de CO₂ detectado e a perda ao fogo (PF). Durante o processo de carbonatação, formam-se carbonatos de cálcio e/ou de cálcio e magnésio (dolomita), compostos que apresentam maior estabilidade térmica e, consequentemente, menor volatilização de massa. Essa característica resulta em valores mais elevados de PF nas argamassas com maior extensão de carbonatação. Observa-se que as argamassas produzidas com cal magnesiana apresentaram os maiores teores de CO₂, o que é coerente com a maior disponibilidade de CaO e MgO nesse tipo de ligante, favorecendo a formação simultânea de carbonatos de cálcio e magnésio.

Os teores elevados de resíduo insolúvel (RI) são indicativos da predominância do uso de areia do tipo quartzosa, especialmente nas argamassas AM1 I e AM4 I, respectivamente 90,4% e 90,2%. Nas demais argamassas, em que se empregou cal aérea, os valores de RI são inferiores, o que é coerente com maiores teores de PF e CO₂ vinculados aos traços mais ricos (em ligante) das argamassas AM2 E, AM3 E e AM5 E em relação às argamassas com cal hidráulica.

4.3. Análise Termogravimétrica (TG/DTG/DTA)

A análise termogravimétrica permitiu identificar as perdas de massa com os respetivos picos para as cinco argamassas analisadas. Há uma vasta literatura consagrada (BAKOLAS et al. [⁴¹]; MARAVELAKI-KALAITZAKI, BAKOLAS e MOROPOULOU [⁴²]; DURAN, PEREZ-MAQUEDA e POYATO [⁴³]) que relata os eventos relacionados a esses picos com aplicação em materiais cimentícios ou em argamassas.

A Figuras 9, Figura 10, Figura 11, Figura 12 e Figura 13 exibem os resultador da análise térmica das argamassas na faixa de temperatura de 20ºC a 1000ºC. Nesse caso, foram obtidas sete faixas de temperaturas mais evidentes em que foi possível observar perdas de massa.

Figura 9
TG/DTG/DTA da amostra interna AM1I.

Figura 10
TG/DTG/DTA da amostra interna externa AM2E.

Figura 11
TG/DTG/DTA da amostra externa AM3E.

Figura 12
TG/DTG/DTA da amostra interna interna AM4I.

Figura 13
TG/DTG/DTA da amostra externa AM5E.

Dessa forma, o pico no intervalo de 50 °C a 120 °C indica perda de massa de água fisicamente adsorvida ao material. O intervalo de 350 °C a 550 °C está relacionado à desidratação de argila ou de alguns argilominerais, como a caulinita, oriundos de impurezas presente na areia ou na cal utilizada na argamassa. E a partir de 600 °C temos os picos relacionados à presença de carbonatos, ou seja, quando ocorre a termo decomposição de carbonato de cálcio (CaCO₃) ou calcita.

Todas as amostras apresentam a mesma tendência de maior perda de massa, a partir de 500ºc, com o máximo variando no intervalo de 500ºC e 800ºC, atribuído à descarbonatação da calcita. Neste caso, a perda de massa calculada varia entre 6,06% e 12,3%, sendo a menor perda correspondente à amostra AM1I. As amostras AM2E e AM3E apresentaram o maior percentual de perda de massa calculado entre 200ºc e 600ºc, devido ao alto teor do CaO presente.

As intepretações dos eventos térmicos, especialmente relacionados a fenômenos de desidroxilação e de descarbonatação, foram consideradas como subsídios para consolidar ou embasar os cálculos de traços apresentados a seguir. A Tabela 3 apresenta essas interpretações para as perdas de massa das amostras em função da temperatura.

Tabela 3
Resumo das prováveis interpretações para perda de massa em função da temperatura.

PERDA DE MASSA DEVIDO À	TEMPERATURA DA PERDA DE MASSA (°C)
	AM1I	AM2E	AM3E	AM4I	AM5E
Água livre	28ºC à 225ºC	29ºC à 224ºC	30ºC à 221ºC	28ºC à 220ºC	28ºC à 220ºC
Desidroxilação da gibbsita	225ºC à 290ºC	224ºC à 290ºC	221ºC à 290ºC	220ºC à 290ºC	220ºC à 280ºC
Variação da linha de base ou água de decomposição de minerais não identificados	290ºC à 412ºC	290ºC à 416ºC	290ºC à 428ºC	290ºC à 426ºC	280ºC à 500ºC
Desidroxilação da portlandita	412ºC à 538ºC	416ºC à 525ºC	428ºC à 516ºC	426ºC à 515ºC	xxxxxxxxxx
Descarbonatacão da calcita	538ºC à 776ºC	525ºC à 799ºC	516ºC à 799ºC	515ºC à 800ºC	500ºC à 800ºC
Variação da linha de base ou decomposição de outros minerais não identificados	776ºC à 1000ºC	799ºC à 1000ºC	799ºC à 1000ºC	800ºC à 1000ºC	799ºC à 1000ºC

4.4. Reconstituição de traço das argamassas

Considerando-se os teores obtidos na base não volátil e na fração insolúvel, foram estimados os traços das argamassas ensaiadas. Os teores dos constituintes presentes, bem como os respectivos traços propostos, são apresentados nas Tabela 4 e Tabela 5.

Tabela 4
Traços propostos para as amostras internas.

IDENTIFICAÇÃO	PARÂMETROS CALCULADOS	CAL HIDRÁULICA	AGREGADO SILICOSO	RELAÇÃO LIGANTE:AGREGADO
AM1 I	Constituintes (%)	11,0	89,0	1:8
	Traço em massa	1	8,1
AM4 I	Constituintes (%)	11,7	88,3	1:7
	Traço em massa	1	7,5

Tabela 5
Traços propostos para as amostras externas.

IDENTIFICAÇÃO	PARÂMETROS CALCULADOS	CAL AEREA	AGREGADO SILICOSO	RELAÇÃO LIGANTE:AGREGADO
AM2 E	Constituintes (%)	24,7	75,3	1:3,0
	Traço em massa	1	3
AM3 E	Constituintes (%)	23,5	76,5	1:3
	Traço em massa	1	3,2
AM5 E	Constituintes (%)	14,8	85,2	1:6
	Traço em massa	1	5,8

De acordo com QUARCIONI [¹⁸], a cal obtida é expressa como cal virgem e sua correção para cal hidratada é função da perda ao fogo da cal original. Por sua vez, a perda ao fogo representa a água combinada mais o CO₂ dos constituintes da fração ligante do material. A composição química e os teores apresentados apontam as argamassas AM1I e AM4I compostas por cal hidráulica. A mesma análise permite classificar as amostras AM2E, AM3E e AM5E compostas por cal magnesiana.

5. CONCLUSÃO

Por se tratar de amostras antigas sem referencial histórico ou acervo técnico disponível, tanto a análise química como a térmica foi essencial no sentido de caracterizar a argamassa de revestimento, interno e externo, do Convento de Santo Cristo de Ipojuca. Dessa forma, podem ser obtidas algumas conclusões:

• (a)

  Os índices de hidraulicidade e de cimentação indicam que as argamassas estudadas apresentam a cal como ligante predominante, associada a agregados silicosos (areia), em conformidade com o que é comumente observado em revestimentos históricos à base de cal. Essa composição caracteriza-se por um aglomerante de natureza calcítica, agregado arenoso silicioso e presença de argila, seja como componente natural da areia, seja como impureza;

• (b)

  A composição química das amostras AM1I e AM4I sugerem que se trata de argamassas à base de cal hidráulica. O teor de dióxido de silício SiO₂ e óxidos de ferro e de alumínio (R₂O₃) reforçam essa hipótese. Esse tipo de cal possui maior velocidade na pega, maior resistencia mecânica porém sua trabalhabilidade é menor que as outras.

• (c)

  A composição química das amostras AM2E, AM3E e AM5E sugerem que se trata de argamassas à base de cal magnesiana. O teor de dióxido de silício e MgO reforça essa hipótese. Esse tipo de cal possui boa trabalhabilidade e resistência mecânica moderada ficando abaixo, nesse quesito, da eminentemente hidráulica;

• (d)

  As características visuais que expõem a dupla camada das amostras de argamassas externas deixam evidentes intervenções ao longo dos anos o que leva a crer que esse material é uma mistura de revestimento novo e antigo;

• (e)

  As amostras internas AM1I e AM4I apresentam proporções de traço ligante:agregado bastante semelhantes, de aproximadamente 1:8,1 e 1:7,5, respectivamente, o que sugere a utilização de materiais contemporâneos e a aplicação em áreas adjacentes de uma mesma fase construtiva. Resultados análogos foram observados por MENEZES, CABRAL e MARTINELLI [²¹], que identificaram traços de 1:8 e 1:9 em argamassas de revestimento interno de edificações históricas. Esses valores indicam o emprego de argamassas com menor teor de cal, possivelmente em função de condições de uso mais protegidas, com reduzida exposição às intempéries e menores exigências estéticas e mecânicas. Tal comportamento corrobora a hipótese de que, em ambientes internos, predominavam composições mais “pobres” em ligante, adequadas à função de regularização e acabamento superficial, mas sem necessidade de alta durabilidade ou resistência. Além disso, a coloração castanho-claro observada nessas amostras reforça a semelhança entre as argamassas internas das duas edificações, sugerindo maior teor de ferro e a provável presença de hematita;

• (f)

  As amostras externas AM2E, AM3E e AM5E possuem as seguintes proporções em traço ligante: agregado 1:3, 1:3,2 e 1:5,8, indicando que se tratam de argamassas relativamente ricas em ligante quando comparadas às amostras internas. Essas relações são comumente observadas em argamassas históricas, o que foi corroborado por diversos estudos, como os de Moropoulou, Bakolas e Bisbikou (1995), Luxán e Dorrego (2004), Loureiro et al. (2020), Calandra et al. (2023) e Gleize et al. (2009), que identificaram traços próximos de 1:3. Tal proporção parece representar um padrão recorrente em argamassas de assentamento e revestimento de edificações históricas, tanto na Europa (Bizâncio, Benavente, Florença) quanto no Brasil (Belém, Santa Catarina). Mesmo diante de diferenças regionais e temporais, observa-se uma convergência técnica: argamassas com traço em torno de 1:3 forneciam equilíbrio entre plasticidade, resistência mecânica e durabilidade. Nesses estudos, esse traço é especialmente frequente em revestimentos de fachadas, portais e argamassas de assentamento, locais em que a durabilidade e a estética eram prioridades. Além disso, reflete a experiência prática histórica de combinar cal com areia de granulometria adequada, garantindo homogeneidade da argamassa, evitando fissuração por retração excessiva e assegurando boa trabalhabilidade, mesmo sem conhecimento químico moderno.

Os resultados apresentados nesta pesquisa podem oferecer uma contribuição significativa para na confecção de uma argamassa de restauro compatível com a edificação histórica, evitando-se retrabalhos ou manifestações patológicas que descaracterizem o monumento.

Ressalta-se que não foram realizadas análises específicas de caracterização dos agregados silicosos, o que poderá ser contemplado em estudos futuros. A realização de uma distribuição granulométrica desses agregados, associada a técnicas de difração de raios X (DRX) e fluorescência de raios X (FRX), poderia fornecer maior clareza quanto à sua composição mineralógica e química. Essas informações confeririam maior grau de confiabilidade ao método aplicado, uma vez que permitiriam contornar algumas das limitações aqui apresentadas.

Considerando o contexto histórico da edificação franciscana, é plausível supor que tenham sido empregados materiais de fácil obtenção e baixo custo, como a areia proveniente do rio Ipojuca, recurso natural local que, segundo relatos, foi amplamente utilizado na construção e que dá nome à própria cidade.

6. AGRADECIMENTO

Os autores agradecem à equipe do Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT) responsável pela realização dos ensaios químicos e mineralógicos das argamassas, em especial ao engenheiro químico e mestre Sérgio Soares de Lima, bem como aos técnicos químicos José Francisco de Paula e Jilson Cardoso, pelo suporte técnico e científico prestado ao longo do desenvolvimento deste estudo.

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Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  09 Fev 2026
• Data do Fascículo
  2026

Histórico

• Recebido
  16 Jun 2025
• Aceito
  25 Nov 2025