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HUMIDADE ASCENDENTE EM EDIFICIOS ANTIGOS

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HUMIDADE ASCENDENTE EM
PAREDES DE EDIFÍCIOS ANTIGOS
PROCESSOS DE REABILITAÇÃO E PREVENÇÃO
Sónia Cabaça
Nº9 NOVEMBRO 2002
SÓNIA CARVALHO CABAÇA
ÍNDICEÍNDICE
I. INTRODUÇÃO HISTÓRICA
II. A HUMIDADE ASCENDENTE
2.1 PRINCIPAIS CAUSAS DO SEU APARECIMENTO
2.1.1 Fenómeno da capilaridade
2.2 HUMIDADE ASCENDENTE - DESCRIÇÃO DO FENÓMENO
2.2.1 Exemplos de manifestações mais frequentes
2.2.2 A influência dos sais higroscópicos
2.3 FASE DE DIAGNÓSTICO
2.3.1 Factores a considerar
2.3.2 Relação do equipamento de ensaio
III. MÉTODOS DE REABILITAÇÃO – SOLUÇÕES EXISTENTES
3.1 REDUÇÃO DA SECÇÃO ABSORVENTE
3.2 DRENOS ATMOSFÉRICOS OU DE KNAPEN
3.2.1 Princípio
3.2.2 Aplicação em Obra
3.2.3 Eficácia
3.2.4 Limitações
3.3 PROCESSOS ELECTRO - OSMÓTICOS (Electro Osmose Activa; Electro Osmose Passiva;
Electro Osmose Forese)
3.3.1.1 Princípio
3.3.1.2 Aplicação em Obra
3.3.1.3 Eficácia
3.3.1.4 Limitações
3.4 INTRODUÇÃO DE MEMBRANAS ESTANQUES
3.4.1 Princípio
3.4.2 Aplicação em Obra
3.4.3 Eficácia
3.4.4 Limitações
3.5 INJECÇÕES DE PRODUTOS QUÍMICOS
3.5.1 Princípio
3.5.2 Aplicação em Obra
3.5.3 Eficácia
3.5.4 Limitações
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6
6
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9
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10
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22
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25
25
SÓNIA CARVALHO CABAÇA
ÍNDICEÍNDICE
IV. MÉTODOS DE PREVENÇÃO – SOLUÇÕES A CONSIDERAR EM PROJECTO
V. QUADRO SÍNTESE - ANÁLISE COMPARATIVA DOS MÉTODOS ESTUDADOS
VI. ANEXO – FICHAS TÉCNICAS DE PRODUTOS EXISTENTES NO MERCADO
VII. BIBLIOGRAFIA
26
31
32
36
SÓNIA CARVALHO CABAÇA
I – INTRODUÇÃO HISTÓRICAI – INTRODUÇÃO HISTÓRICA
Desde sempre que os arquitectos têm tentado combater os problemas associados à
humidade em edifícios. Vitrúvio (sec. I a.c.) já recomendava a utilização de paredes
duplas de modo a minimizar a penetração das chuvas nas mesmas, e reboco
hidráulico para a redução da ascensão capilar na base dos paramentos. Os
arquitectos da renascença compreenderam também o benefício da utilização destas
paredes, mas tal como os antigos, mostraram pouco interesse no estudo do problema.
A grande maioria dos edifícios construídos nos séculos XVII e XVIII não
possuem qualquer protecção contra a humidade ascendente do solo, pois
pouco foi feito até finais do séc. XlX, excepto certos aspectos de drenagem, ou
afastamento das águas freáticas dos edifícios.
Grande parte do progresso atingido no séc. XlX deve-se à implementação do sistema
de drenagem de águas pluviais na rede pública, nomeadamente em grandes cidades
como Nova Iorque, Paris ou Londres.
Outros avanços foram feitos no século XIX. Na América, pedras de origem calcária ou
granítica foram largamente utilizadas, especialmente em edifícios públicos, para
prevenção da ascensão capilar do solo, bem como barreiras à penetração de água
das chuvas.
O progresso feito de modo a compreender e controlar os problemas relativos à
humidade pode ser analisado na publicação “The Architecture in Couuntry Houses”,
publicado por Andrew Jackson Downing em 1850. Downing tinha plena consciência
dos problemas relativos à água proveniente do solo, pois pode ler-se:
“… fundações… construídas em pedra e argamassa ordinária serão sempre alvo fácil
de ascensão capilar… as argamassas correntes não oferecem qualquer impedimento à
ascensão da água proveniente do solo. A solução para este problema é a construção
das fundações com argamassas hidráulica…”
Downing notou também que “… em solos húmidos, a ascensão da água deve ser
prevenida, antes de as fundações serem construídas, através de uma fiada de pedra,
ou tijolo argamassado, precedida de uma camada de cimento ou argamassa de cal
hidráulica no topo da fundação. O detalhe por ele recomendado é, nada mais do que
o antecedente de um dos 5 processos hoje em dia conhecidos para combate a este
tipo de anomalia – a introdução de barreiras estanques nos paramentos.
Ao mesmo tempo, foram experimentadas técnicas de impermeabilização de paredes
pelo exterior. Alguns construtores impregnavam tijolos e pedras com soluções de
gordura animal ou silicatos insolúveis provenientes da cal. Embora grande parte destas
soluções se tenham mostrado ineficazes, no final do século começaram a ser
introduzidas “regras de construção” relativas ao tratamento das águas provenientes do
solo.
Nas primeiras décadas do século XX, a indústria da construção desenvolveu algumas
soluções. Os drenos Knapen foram inventados em 1911. Inseridos horizontalmente na
base da parede, a sua função era de evaporar a água nela depositada através da
introdução de ar seco proveniente da atmosfera. Ao mesmo tempo, vários produtos e
aditivos para alvenarias foram patenteados nos Estados Unidos.
Entre as guerras, foram pela primeira vez executados vários estudos relativos à
ascensão capilar e ao aparecimento de eflorescências, formando uma base científica
SÓNIA CARVALHO CABAÇA
para a compreensão destes fenómenos.
Com o final da 2ª Grande Guerra, deu-se início à era dos materiais sintéticos e alta
tecnologia na indústria da construção.
Os silicones, inicialmente utilizados na impermeabilização de superfícies de estradas,
começaram a ser experimentados em impermeabilizações de paredes. Na década de
60, na Inglaterra e Alemanha, misturas de silicone e silicone latex eram injectadas
dentro das paredes em bandas horizontais de forma a constituírem barreiras contra a
capilaridade. Novos materiais como folhas de polietileno, misturas de chumbo/betume
e placas de amianto foram também largamente utilizados com a mesma função.
Nos Estados Unidos eram introduzidos produtos químicos e, por vezes, argila nos
terrenos adjacentes às fundações com vista a travar a subida da humidade do solo
para as paredes.
Os processos electro-osmóticos foram outra contribuição europeia para o problema.
Estes sistema estabelece um campo eléctrico nas zonas onde é instalada a barreira.
Tanto o sistema “activo” – que estabelece uma corrente directa – e o sistema “passivo”
– que utiliza o potencial eléctrico natural gerado pela parede húmida e o solo,
constituíam soluções eficazes.
Tal com aconteceu com vários produtos no séc. XIX, alguns dos tratamentos divulgados
no séc. XX revelaram-se ineficazes ou inconclusivos. Na década de 70 tornou-se
evidente a ineficácia dos drenos Knapen, muito utilizados desde a sua invenção. Os
processos electro osmóticos – activo e passivo – também se mostraram ineficazes. As
barreiras de silicone foram encontradas, em certos casos, a prejudicar a construção, ao
invés de as proteger, e as injecções no solo eram também, geralmente, pouco
eficientes.
Deste modo, os métodos mais eficazes utilizados em edifícios antigos foram a
introdução das “barreiras” constituídas através de folhas de polietileno ou materiais
tradicionais.
Para concluir, convém referir que os edifícios antigos, particularmente os que possuem
cariz histórico, não devem ser vistos como alvo de testes de materiais não
experimentados. De modo a evitarem-se experiências semelhantes às atrás descritas, e
antes de se proceder a qualquer tipo de solução de reparação, há que compreender e
analisar os tipos e as causas fundamentais dos problemas relativos à humidade. Os
técnicos terão de estar aptos a executar diagnósticos e a seleccionar o tratamento
adequado a cada situação.
SÓNIA CARVALHO CABAÇA
II – A HUMIDADE ASCENDENTE
2.1 - PRINCIPAIS CAUSAS DO SEU APARECIMENTO
Na maior parte dos casos não se pode evitar que o solo seja
húmido. Pode estar saturado ou não de humidade, ou seja, os seus
poros podem ou não estar cheios de água líquida. Grande parte do
solo encontra-se sempre saturado de água, formando a camada de
água subterrânea ou freática1, cujo nível superior corresponde ao
nível de água nos poços.
Na realidade, o solo está saturado de água até um nível superior à
dita camada devido às forças capilares, subindo tanto mais quanto
mais finos sejam os seus poros2 – geralmente 20 a 30 cm sobre o
nível da água freática [19]. A um nível superior, os poros, sem
estarem saturados de água, absorvem quantidades mais ou menos
importantes. Finalmente, só muito perto da superfíciedo terreno, o
conteúdo de água do solo pode ser bastante baixo, graças à
absorção pelas raízes das plantas ou à evaporação por contacto
com a atmosfera e a acção dos raios solares.
Deve então fazer-se a distinção entre o que sucede por baixo e por
cima da camada de água freática. Na primeira zona o solo
encontra-se saturado e a água está sob pressão e, no segundo caso,
a água só penetrará nas paredes sob o efeito da capilaridade, ou
seja, dentro da camada aquática fá-lo-á sob a acção de forças
muito mais importantes, tanto mais importantes quanto mais se
desça na referida camada.
Po
ço
Camada húmida
Ascenção capilar
da humidade do
solo saturado de
água
Camada aquática
subválvea
Fig. 2.1 – Distribuição da água nas camadas do solo.
2.1.1– Fenómeno da Capilaridade2.1.1– Fenómeno da Capilaridade
Fig. 2.2 – Fenómeno da Capilaridade.
A capilaridade é um fenómeno que é posto bem
em evidência quando se mergulha um tubo fino
de vidro – designado por tubo capilar – num
recipiente com água. Verifica-se que o nível da
água sobe imediatamente no interior do tubo,
destacando-se do nível da água do recipiente.
Esta evidência mostra que deve existir
necessariamente uma força que, nas condições
da experiência, se instala e produz o efeito
observado. Esta força toma o nome de força
capilar e a sua acção designa-se por
capilaridade.
O fenómeno da capilaridade, por sua vez,
ocorre em resultado de uma outra propriedade
dos fluidos – a tensão superficial.
Entre as partículas ou moléculas constituintes de
um líquido exercem-se forças de atracção. Estas
forças de atracção entre moléculas do mesmo
material designa-se por coesão.
Fig. 2.3 – Tensão Superficial.
Uma molécula no interior de um líquido, longe
portanto da superfície, será igualmente atraída em
todas as direcções pelas moléculas vizinhas, pelo
que as forças de coesão se equilibram. Contudo,
para as moléculas próximas da superfície, dada a
inexistência de outras moléculas de líquido acima
delas, as forças de coesão não estão equilibradas
e, em resultado, a superfície do líquido fica
tensionada (fig. 2.2).
SÓNIA CARVALHO CABAÇA
Assim, para que possam ocorrer manifestações de humidade
proveniente do terreno, sejam de origem capilar ou freática, é
necessário que as paredes se encontrem em contacto com a água
do solo, o que pode acontecer nas seguintes situações [5]:
- fundações das paredes situadas abaixo do nível freático;
- fundações das paredes situadas acima do nível freático em
zonas cujo terreno possua elevada capilaridade,
provocando a ascensão da água existente a uma cota
inferior;
- paredes implantadas em terrenos pouco permeáveis ou com
pendentes viradas para as paredes, dando origem a que as
águas da chuva, ou provenientes de outras fontes, possam
deslizar sobre o terreno e entrar em contacto com aqueles
elementos.
2.2 – HUMIDADE ASCENDENTE - DESCRIÇÃO DO
FENÓMENO
A humidade ascendente pode ser definida como o fluxo vertical de
água que consegue ascender do solo – através do fenómeno da
capilaridade – para uma estrutura permeável [4].
A ascensão de água nas paredes, que pode ocorrer até alturas
significativas, é função de:
- condições de evaporação de água que para aí tenha migrado;
- porosidade do material3;
- permeabilidade do material4;
- quantidade de água que se encontra em contacto com a
parede.
No caso de paredes de edifícios antigos – de alvenaria – os
“caminhos” mais fáceis pelos quais a água poderá ascender são as
juntas ou ligantes de argamassa. Geralmente, para a água ascender
por um tijolo, terá primeiro de percorrer as juntas de argamassa à
sua volta. De facto, elas constituem o único “caminho” contínuo
para a sua ascensão. Se os tijolos da alvenaria possuírem um
tratamento repelente à água, e a argamassa utilizada for comum, a
ascensão far-se-á do mesmo modo. Mas se, pelo contrário, o
ligante possuir características hidrófugas, o fenómeno, de forma
geral, não acontecerá. Constata-se assim que as argamassas
utilizadas nas alvenarias formam uma parte bastante importante do
tratamento desta patologia.
É também a tensão superficial que explica a
curvatura observada da água junto das paredes
do tubo (fig. 2.1).
Uma molécula junto à parede do tubo, não sofre
desse lado a acção de moléculas de água. No
entanto, pelo efeito observado, torna-se evidente
que esta molécula é atraída pelas moléculas do
vidro e que essa força se sobrepõe à acção
exercida pelas moléculas de líquido inferiores. A
atracção entre moléculas de diferentes materiais
é designada por adesão. As moléculas que
sobem por adesão junto às paredes do vidro
estão também a contribuir para a tensão
superficial, puxando as moléculas vizinhas para
cima e originando a curvatura observada.
O fenómeno de ascensão de líquido no tubo
capilar não acontece, no entanto, com todos os
líquidos. Se a mesma experiência fosse realizada
com mercúrio, por exemplo, verificar-se-ia que
este, além de não subir no tubo, ficaria ainda
abaixo do nível original, e que a curvatura nos
bordos seria convexa (fig. 2.1). Isto acontece
porque o mercúrio não molha a superfície do
tubo ou, por outras palavras, não adere.
A diferença entre os casos da água e do
mercúrio permite afirmar que um líquido em
repouso é molhante em relação à parede do
recipiente que o contém se o ângulo de
molhagem (θ) com a parede é inferior a 90º, ou
seja, se a superfície do líquido for côncava. O
ângulo de molhagem é tanto maior quanto
maior a tensão superficial do líquido.
Fig. 2.4 – Tubo capilar [8].
SÓNIA CARVALHO CABAÇA
Fig. 2.5 – Ascensão da água pelas juntas de argamassa [4].
Tanto nas paredes de tijolo como nas de pedra, são geralmente
identificáveis os sintomas de humidade ascensional – através de uma
“linha” horizontal na parede, ou seja, pela diferença de tonalidade
do paramento, de uma zona mais escura para uma mais clara. Esta
linha forma-se no ponto onde o equilíbrio entre capilaridade e
evaporação é atingido, deixando muitas vezes acumulações visíveis
de sais cristalizados, usualmente designados de “eflorescências”.
Para baixo da “linha”, a humidade ascende por capilaridade. As
eflorescências não aparecem nesta zona, pois a humidade mantém
os sais em solução. Acima da “linha”, a humidade varia de acordo
com as condições climatéricas. Nesta área que, poder-se-á chamar
de “transição”, a humidade, por vezes é alta, de modo a suportar a
capilaridade, outras vezes é baixa e só existe vapor de água.
Quando a água se evapora, os sais cristalizam e ficam aí
depositados. De facto, a banda de sais poderá ser um dos mais
importantes indicadores de uma possível humidade ascensional (ver
cap. 2.3.1.1).
Fig. 2.6 – Esquematização geral da ascensão de água por
capilaridade [4].
Num tubo capilar, um líquido molhante sobe até
que o peso da coluna de água (F) equilibre a
acção da tensão superficial (σ). De acordo com
o esquema apresentado na figura 2.3, pode
assim escrever-se:
F = ρ . g . π . r2 . h = cosθ . 2 . π . r
A pressão hidrostática correspondente à altura
do líquido no tubo, equilibra a subpressão ou
sucção capilar (pc):
Pc= -ρ . g . h
vindo a relação entre a subpressão capilar e a
tensão superficial, dada por:
pc= - 2 . σ . cosθ
r
Nesta expressão, a tensão superficial (σ) vem
expressa em N/m, o raio capilar em m e o
ângulo de contacto (θ) em graus º.
A altura da ascensão capilar também se tira
facilmente:
h= - 2 . σ cosθ
r . ρ . g
pelo que se conclui que, tanto a sucção capilar,
como a altura de ascensão capilar são
inversamente proporcionais ao raio dos
capilares. Estão assim intimamente relacionadas
com a estrutura interna do material. Verificando-
se que a tensão superficial diminui com a
temperatura, também aqueles parâmetros são
funções decrescentes da temperatura.
Analisando qualquer uma das duas últimas
expressões, verifica-se que a acção da
penetração de um líquido por capilaridade num
material pode ser contrariada de duas formas:
- Reduzindo a adesão, que é representada pelo
ângulo de molhagem;
- Reduzindo a tensão superficial [8].
SÓNIA CARVALHO CABAÇA
Talcomo foi referido anteriormente, a humidade pode ser
proveniente das águas freáticas ou superficiais. A cada um destes
dois tipos de alimentação corresponderá um conjunto de sintomas
específicos [5].
Nas situações em que a humidade é proveniente das águas
freáticas, os fenómenos apresentam-se sensivelmente inalterados ao
longo do ano, verificando-se que a altura das manchas,
correspondentes às zonas húmidas, é aproximadamente constante
em cada parede, sendo maior nas paredes interiores,
comparativamente às exteriores – o grau de evaporação é menor.
Quando a humidade é proveniente das águas superficiais, os
fenómenos apresentam variações durante o ano, sendo em geral
mais gravosos no Inverno do que no Verão, e a altura das zonas
húmidas pode variar consideravelmente ao longo das paredes,
especialmente nas exteriores, sendo geralmente menor nas paredes
interiores do que nas exteriores. Em consequência de tais variações,
as zonas erodidas das paredes apresentam grande amplitude em
altura.
2.2.1 – A influência dos sais higroscópicos – tipos mais frequentes
Os sais existentes no solo e nos materiais de construção dissolvem-se
na água, sendo arrastados por esta até à superfície da parede, onde
cristalizam quando ocorre a evaporação da água, dando origem às
eflorescências e criptoflorescências atrás referidas.
Os sais provenientes do solo e dos materiais de construção mais
frequentes de se manifestarem são [20]:
NITRATOS - Sais de origem orgânica, por isso mais frequentes em
zonas rurais. O mais corrente é o nitrato de cálcio, que cristaliza a
25ºC e a uma humidade relativa de 50%.
SULFATOS – Sais bastante higroscópicos e solúveis. Cristalizam com
grande aumento de volume - o Sulfato de Cálcio, p. e., aumenta em
40% o seu volume.
CLORETOS – Provenientes essencialmente dos materiais de
construção, da água e de ambientes marinhos. Absorvem grandes
quantidades de água quando combinados com outros sais,
particularmente com os sulfatos.
CARBONATOS – Estão também presentes nos materiais de
construção, transformando-se em bicabornatos sob a acção da
água e do dióxido de carbono.
2.2.2 – Exemplos de manifestações
 mais frequentes
Fig. 2.7 - Caso de humidade ascendente de águas
freáticas em paredes interiores.
Fig. 2.8 - Caso de humidade ascendente de águas
superficiais numa parede exterior. A “linha” é aqui
perfeitamente visível.
Fig. 2.9 - A drenagem de um tubo de queda feita
directamente no solo é um dos motivos mais frequentes
da patologia.
Fig. 2.10 – Manifestação de eflorescências na base de
uma parede.
SÓNIA CARVALHO CABAÇA
Seguidamente enumeram-se os sais mais frequentemente
encontrados nos diversos materiais de construção:
2.3 – FASE DE DIAGNÓSTICO
As várias fases que constituem uma intervenção com vista à
resolução de um problema de humidade ascendente podem
esquematizar-se do seguinte modo [12]:
1. Determinação das causas (diagnóstico);
2. Eliminação da fonte;
3. Intercepção da água;
4. Criação de uma barreira contra a subida da humidade;
5. Desumidificação da parede;
6. Eliminação dos defeitos;
7. Protecção e prevenção.
De entre as várias intervenções correctivas atrás referidas, a presente
monografia deter-se-á apenas um pouco sobre o método de
diagnóstico – fase essencial para que qualquer tipo de recuperação
seja bem sucedido – e, essencialmente, sobre a criação de barreiras
contra a subida de humidade em paredes – Capítulo III.
A fase de diagnóstico envolve dois processos:
- A identificação do problema, incluindo a sua natureza e
extensão – ex: elevado grau de eflorescências na parede
exterior da fachada norte ao nível do piso térreo. Área
aproximada de 4m2.
Fig. 2.11 E 2.12 – Manifestação extrema de sais numa
parede de alvenaria.
Fig. 2.13 – Checkup de rotina a executar ao edifício na
fase de diagnóstico.
Exame externo:
a) Coberturas, algerozes, caleiras, etc.;
b) Estado das alvenarias, argamassas,
rebocos e pinturas;
c) Verificação de possível fendilhação
junto a pontos fracos da construção;
d) Estado das portas e janelas;
SÓNIA CARVALHO CABAÇA
- A previsão de uma possível causa do problema – ex: o exame
executado na base da parede acima referida revelou que esta
se encontra fendilhada, o que constitui um ponto de entrada de
água.
O diagnóstico identifica a causa e o efeito do problema, usualmente
começando com a identificação deste último.
2.3.1 – Factores a considerar
Os materiais de construção comuns diferem bastante entre si
relativamente à sua resistência à humidade. Este facto encontra-se
relacionado com o grau da mesma existente no ar e com a
capacidade que o material possui para a atrair. Para isto concorre a
sua composição química e a presença de sais que se encontram nas
paredes - seja por ascensão capilar, seja por integrarem os
componentes estruturais do material empregue.
A presença de uma ascensão capilar “activa” é indicada por
quantidades excessivas de humidade na base das paredes, que vão
diminuindo na razão inversa da sua altura. Este gradiente é,
geralmente, observado até alturas de 1,5 m. Contudo, este valor
depende directamente da estrutura e condições das alvenarias,
podendo assim ascender a valores mais altos.
A contaminação das alvenarias por uma banda de sais
higroscópicos poderá confirmar a existência de um problema deste
tipo, mas não possibilitará a distinção entre uma ascensão activa ou
passada. Para a verificação de tais situações será necessária a
recolha – numa faixa vertical - de amostras in situ e a posterior
determinação dos teores de humidade e higroscopicidade de cada
uma. De facto, a altura onde os sais estão presentes revelará a
“história” da humidade – eles marcarão sempre a altura máxima a
que ela ascendeu. Assim, poder-se-á também utilizar este método
para testar a eficiência de eventuais barreiras instaladas.
É também essencial, nesta fase, proceder à eliminação de outras
potenciais fontes de humidade - especialmente de condensações em
meses frios – bem como à verificação de possíveis tratamentos
anteriores nas paredes em causa, de modo a que o diagnóstico se
possa executar o mais correctamente possível (fig. 2.11), já que a
determinação da relação causa/efeito se poderá tornar um
processo extremamente complicado.
e) Verificação de grelhas de ventilação e
outras aberturas em fachadas;
f) Verificação de chaminés e outros
elementos emergentes nas coberturas;
g) Detecção de uma possível barreira
anti humidade existente, incluindo a
identificação do produto e sistema
utilizados.
Exame interno:
a) Verificação da existência de fungos,
manchas e bolores;
b) Verificação de desagregação de
pinturas e rebocos;
c) Verificação da existência de
eflorescências;
Identificação de possíveis materiais danificados
devido à acção da água.
Exame secundário interno (pressupõe o uso de
aparelhos de medição de teores de humidade):
a) Verificação dos teores de humidade
no perímetro e centro dos
pavimentos;
b) Determinação dos teores de
humidade dentro e fora das paredes;
c) Verificação das juntas entre
pavimentos/paramentos;
d) Detecção de uma possível barreira
anti humidade existente, incluindo a
identificação do produto e sistema
utilizados (se instalada no interior do
edifício);
e) Verificação dos teores de humidade
nas superfícies paredes sob uma linha
vertical e sob uma linha horizontal;
f) Verificação da existência de
criptoflorescências;
g) Verificação da utilização de folhas de
polietileno ou metálicas em paredes;
h) Listagem do tipo de materiais
utilizados em rebocos, pinturas,
estuques, etc.

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