Methodology for the restoration of heritage built in exposed concrete

Judite Lucinda Miranda Botas

Key information

Authors:

Judite Lucinda Miranda Botas (Judite Lucinda Miranda Botas)

Supervisors:

Jonatas Miguel de Almeida Valença (Jonatas Valença); Eduardo Nuno Brito Santos Júlio (Eduardo Nuno Brito Santos Júlio); Hugo Sérgio Sousa Costa

Published in

February 24, 2022

Abstract

A conservação do património em betão é uma preocupação atual e deve ser abordada do ponto de vista do restauro. O planeamento e execução das intervenções, o conhecimento das construções e um diagnóstico correto são essenciais para a avaliação da intervenção. As construções em betão aparente podem apresentar várias patologias. Uma das técnicas de reparação mais difundidas é o ‘Patch Repair Method’ que não garante a correspondência cromática e de textura entre os dois materiais. Para atingir a compatibilidade entre os materiais, os métodos habituais de reparação devem ser aplicados com preocupações de restauro. O principal objetivo da presente tese é o desenvolvimento de uma metodologia para o restauro de construções de betão aparente. A tese foi estruturada num conjunto de artigos onde foram apresentados vários métodos, calibrados em laboratório e validados em dois casos de estudo. No primeiro artigo é apresentado o conceito de ‘Patch Restoration Method’, baseado em técnicas de processamento de imagem. Nesta abordagem, ficou demonstrada a existência de uma correlação entre a intensidade da imagem e a proporção de pigmento adicionado na argamassa de reparação. No segundo artigo foi apresentado um método para formulação de argamassas de restauro, que permitiu adaptar a formulação das argamassas a diferentes especificações e condições de exposição. Foi desenvolvido um conjunto de argamassas de referência, produzido com cimento branco ou cinzento e adições. Foram consideradas diferentes relações água/cimento (A/C) e garantida uma consistência plástica adequada para a aplicação da argamassa em superfícies de betão. No terceiro e quarto artigos foram desenvolvidos dois métodos para restaurar superfícies de betão aparente. O primeiro, denominado ‘CCR-method’ (Color Concrete Restoration Method), para aplicação em superfícies coloridas e lisas, e o segundo ‘GCR-method’ (Gray Concrete Restoration Method), para definir e aplicar argamassas de restauro em superfícies lisas de betão aparente branco ou cinzento. O sucesso do restauro é validado através da caracterização cromática por processamento de imagem, entre a região intervencionada e a superfície original. A reintegração cromática é uma etapa fundamental para o sucesso do restauro em duas situações: superfícies não homogéneas; e limite percetível na zona de transição entre materiais novos e existentes. Os métodos referidos, foram aplicados na metodologia desenvolvida e validada em dois casos de estudo, que originaram os dois últimos artigos que compõem a tese. The conservation of concrete heritage is a current concern and must be addressed from the restoration point of view. The planning and the execution of interventions, as well as the knowledge of the constructions technics and a correct diagnosis are essential for the evaluation of the intervention. Exposed concrete constructions can present several pathologies. One of the most applied repair techniques is the ‘Patch Repair Method’, which does not guarantee the chromatic and texture correspondence between the two materials. To achieve the compatibility between materials, the usual repair methods must be applied with restoration concerns. The main objective of this thesis is the development of a methodology for the restoration of exposed concrete constructions, considering different colours and finishing and with different mechanical and durability requirements. The thesis was structured in a set of six papers, where several methods were presented, calibrated in the laboratory and validated in two case studies. The first paper presents the concept of 'Patch Restoration Method', based on image processing techniques. In this approach, it was demonstrated the existence of a correlation between the image intensity and the proportion of added pigment into the repair mortar. In the second paper, a mix design method of restoration mortars was presented, that enables to adapt the formulation of mortars to different specifications and exposure conditions. A set of reference mortars were developed and produced with white or grey cement and additions. Different water to cement ratios (W/C) were considered and an adequate plastic consistency for the application of the mortar on concrete surfaces was ensured. In the third and fourth papers, two methods for restoring exposed concrete surfaces were developed. The first one, called CCR-method (Colour Concrete Restoration Method), was developed for application on coloured and smooth surfaces of exposed concrete. The second one, GCR-method (Gray Concrete Restoration Method), was developed to define and to apply restoration mortars on white or grey smooth exposed concrete surfaces. The success of the restoration is validated through the chromatic characterization by image processing, between the restored and the concrete surface. The chromatic reintegration revealed to be a fundamental step in concrete restoration, in two main situations: non-homogeneous surfaces; and noticeable boundary in the transition zone between new and existing materials.