Protecção de estruturas metálicas - aço Revestimentos ...cristina/EBAP/ExecucaoEstruturas/ffinal... · e esfoliação grau 2(S2) (ISO 4628-5) >Outras propriedades para além das

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Protecção de estruturas metálicas - aço

Revestimentos por pintura

M. Paula Rodrigues(Investigadora)

Laboratório Nacional de Engenharia Civil

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TÓPICOS

>Esquemas de protecção anticorrosiva e sua constituição

>Selecção de esquemas de pintura�Exposição ambiental�Durabilidade requerida�Características de desempenho

>Preparação da superfície>Controlo da execução em obra>Factores que condicionam o desempenho

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Estruturas metálicas - aço> Principal factor de degradação: corrosão

> Como evitar a corrosão

� Concepção da estrutura:o Evitando locais de retenção de água (vértices, juntas) e superfícies horizontaiso Prever drenagem e ventilação, etc.

� Actuando sobre o meio envolvente: abrigos; ventilação e secagem (ambiente interior)

� Actuando sobre o metal: alteração química da superfície (fosfatação, conversão), protecção catódica

� Isolando o metal do meio envolvente: revestimentos metálicos, revestimento por pintura

NP EN 12944

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Constituição do esquema de protecção anticorrosiva de estruturas de aço

>Galvanização; metalização; electrozincagem; sheradização

>Esquema de pintura

>Esquema de pinturaAço

Aço com revestimento metálico

�Acabamento

�Intermédio�Subcapa

�Primário

Sist. mistos

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Constituição de esquema de pintura: primário+subcapa+acabamento

>Primário:aplicação directa na sup metálica previamente preparada

�Promover aderência entre camadas subsequentes�Conferir inibição de corrosão – pigmentos anódicos relativamente ao aço (pó de zinco); pigmentos inibidores da reacção de corrosão (fosfato de zinco)

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>Subcapa�Conferir “corpo/espessura” ao esquema total�Geralmente com teor de pigmentos e cargas elevados

o Impermeabilidade à água e oxigénio

�Pigmentos laminares (óxido ferro micáceo-MIO)o Redução da penetração da humidadeo Maior resistência mecânica


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>Acabamento�Aparência: cor; brilho�Resistência superficial: radiação; abrasão; impacto; acção química; fungos e algas, etc (depende do ambiente e acções durante o uso)


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Principais constituintes de um produto de pintura

>Ligante>(Solventes e diluentes)>Pigmentos e cargas

Ligante (resinas/polímeros)

Pigmentos e cargas

Solventes e diluentes

++ + +(aditivos diversos)

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Principais constituintes de um produto de pintura (protecção anticorrosiva)

>Ligante: responsável pela formação da película� Secagem por oxidação ao ar (alquídico, alquídico

uretanado, ésteres epoxídicos)� Secagem física - base solvente orgânico (borracha

clorada, PVC, acrílicos, betuminosos) ou água (dispersões acrílicas, vinílicas, de poliuretano)

� Secagem por reacção química - epoxídicas 2 comp. (epoxídicas, vinil epóxi/acril epoxi, combinações epoxi –epoxi hidrocarboneto) ou poliuretano 2 comp. (base: poliéster, acrílica, epoxídica, poliéter, fluorada)

� Secagem por reacção com a humidade (poliuretanos de 1 comp., silicatos de alquilo (2 comp. e 1 comp.))

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Principais constituintes de um produto de pintura (protecção anticorrosiva)

>Solventes e diluentes: dissolvem ou dispersam o ligante para facilitar a aplicação da tinta

� Água� Líquidos orgânicos

o Nafta de petróleo, xilenos, MEK, acetato de butilo, etilbenzeno…

>Produtos sem solvente (2 componentes – 1 dos componentes reactivo)

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Principais constituintes dos produtosde pintura (protecção anticorrosiva)> Pigmentos:cor, opacidade, protecção anticorrosiva

� Inorgânicoso Cor branca – TiO2o Outras cores – Óxidos de ferro (vermelho, amarelo, castanho, preto); óxidos mistos de crómio e diferentes metais (Co, Al, Cu, Mn, Zn, Fe, Ni) para dif. Cores (amarelo, azul, violeta, verde, castanho…)

o Propriedades anticorr. - pó de Zn, MIO (óxido ferro micácio), fosfato de Zn

�Orgânicos (dependem da cor pretendida)o Verdes (ex. verde de ftalocianina)o Azuis (ex. azul de ftalocianina)o Amarelos (ex. amarelo azo de níquel)o Vermelhos (ex. vermelho de toluidina)

> Cargas: dar “corpo” à tinta, facilidade aplicação, resistência mecânica à película seca, maior imperm. água…

�Talco, carbonato de cálcio, sílica, mica…

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Suportes metálicos - Aço>NP EN ISO 12944 “Tintas e vernizes. Protecção

anticorrosiva de estruturas de aço por esquemas de pintura”

�Parte 1 – Introdução geral; �Parte 2 – Classificação de ambientes; �Parte 3 – Concepção e disposições construtivas; �Parte 4 – Tipos de superfície e de preparação de superfícies;

�Parte 5 – Esquemas de pintura;�Parte 6 – Ensaios laboratoriais de desempenho; �Parte 7 – Execução de supervisão dos trabalhos de pintura;

�Parte 8 – Desenvolvimento de especificações para obras novas e de manutenção.

>Certificação de esquemas de pintura

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Selecção do esquema de protecção anticorrosiva

>Objectivo:

�Protecção anti-corrosiva�Efeito estético�Outros

o Acções específicas (químicas, mecânicas…)

EN 12944

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Na utilização: obra ou estrutura em que se aplica o produtoou esquema de pintura

> dono de obra> projectista

Entidades envolvidas: dono de obra, projectista, empreiteiro e fiscalização.

Caderno de encargos

Informação: tipo de produtos disponíveis no mercado; respectivas características gerais; especificações técnicas; documentos normativos aplicáveis

DetalhadoPreciso

Completo

Produtos em evolução

Pesquisa actualizada do mercado

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Caderno de Encargos(dono de obra/projectista)

> Deve fornecer informações gerais sobre a obra� Tipo de estrutura e material/materiais que a constitui� Ligações, métodos de montagem (p.e. parafusos, soldaduras…)� Áreas…

> Tipo de substrato a proteger (aço, aço galvanizado…)> Ambiente de exposição (classe de exposição)> Durabilidade pretendida

� Quanto à protecção anticorrosiva (2-5, 5-15,>15 anos)> Gama de espessura de película seca nominal (p.e. de 190 a

250µm) ou mínima (EN 12944-5)> Solicitações mecânicas, químicas ou ambientes especiais

(condensação, temperaturas elevadas, radiação solar) adicionais

(O Quadro 1 da EN ISO 12044-8 pode servir de base)

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Caderno de Encargos (cont.)(dono de obra/projectista)> Aspecto pretendido para o acabamento

�Cor (p.ex. RAL XPTO), brilho (alto, médio, baixo), textura…

> Tipo de preparação de superfície pretendida e onde é feita�P.e. Sa 2 ½ em oficina no caso de aço�Aço galvanizado por imersão a quente: preparado por passagem ligeira com jacto abrasivo até uma rugosidade fina (G) de acordo com a ISO 8503-2

> Elementos com tratamento especial (p.e. rebites, soldaduras…)

> Constituição do esquema de pintura (EN 12944-5)�P.e. primário epoxídico de zinco+subcapa epoxidica com pigmentos de oxido de ferro aplicados em oficina e tinta de acabamento de base poliuretano aplicada em obra

�Cada demão com cor diferente > Método de aplicação

�Por ex. Oficina: airless; Obra: manualmente

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Caderno de Encargos (cont.)(dono de obra/projectista)

> Defeitos admissíveis no final do período de garantia�P.e. corrosão grau Ri 1 (ISO 4628-3), empolamento grau 2(S2) (ISO 4628-2), fissuração grau 2(S3) (ISO 4628-4) e esfoliação grau 2(S2) (ISO 4628-5)

> Outras propriedades para além das anticorrosivas�Cor: a cor da tinta de acabamento deve ser RAL XPTO�Estabilidade da cor

oPode por ex. exigir-se que no fim do período de garantia a cor da tinta de acabamento possa apresentar uma alteração homogénea e ligeira de cor

> Reparação de trabalho deficiente� Indicar procedimento a adoptar no caso de detecção de falhas, defeitos, falta de espessura (reposição de zonas defeituosas)

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Caderno de Encargos (cont.)(dono de obra/projectista)

> Inspecção�Métodos e equipamento (preparação do suporte, espessuras)

�Condições de T (suporte) e T. e HR ambiente�Placas de referência aprovadas por todas as partes

> Áreas de controlo: padrão mínimo aceitável�Preparadas na presença de todas as partes�Localização, dimensão e quantidade�Registos

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Selecção do esquema de protecção anticorrosiva: EN 12944-5

>Ambiente de exposição: EN 12944-2>Durabilidade pretendida:EN 12944-1 e

Características de desempenho

Ensaios laboratoriais preconizados na EN 12944-6

>Tipo de estrutura, sua acessibilidade e facilidade de manutenção, acções

� Características especiais ou adicionais às previstas na EN 12944-6

� Características de desempenho superiores às correspondentes a determinada classe ambiental

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Categorias de corrosividade atmosférica e exemplos d e ambientes típicos

Ambiente de exposição: EN 12944-2

> C1 muito baixa> C2 Baixa> C3 Média> C4 Alta> C5-I muito alta (industrial)> C5-M muito alta (marinha)

Categorias de corrosividade para água e solo e ambie ntes típicos

>Im 1 (água doce)>Im 2 (água do mar ou salobra)>Im 3 (solo)

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Durabilidade (relativa à protecção anticorrosiva): EN 12944-1

>Baixa (B) – 2 a 5 anos>Média (M) – 5 a 15 anos>Elevada (E) - > 15 anos

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Durabilidade depende>Configuração da estrutura>Estado do substrato antes da aplicação>Eficiência da preparação da superfície>Qualidade da aplicação

�Fichas técnicas; Diluições; Método de aplicação;Tempos de secagem entre demãos

�Controlo da aplicação (espessuras)

>Condições ambientais durante a aplicação�T, HR, vento, chuva

>Tipo de esquema de pintura>Condições de exposição após aplicação

�Selecção adequada ao uso e classe ambiental�Acções de manutenção

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A – superfície de aço extensamente coberta com calamina aderente mas pouca ou nenhuma ferrugem

B - superfície de aço com início de enferrujamento e da qual começa a soltar-se calamina

C - superfície de aço na qual a calamina deu já lugar em grande parte ao enferrujamento podendo a restante ser retirada por raspagem mas com ligeira formação de picadas visíveis a olho nu

D - superfície de aço na qual a calamina desapareceu por acção do enferrujamento e na qual uma considerável corrosão por picadas é visível a olho nu

Estado do substrato: EN 12944-4> Superfícies de aço (não revestido)

� ISO 8501-1 Preparação visual de sup de aço antes da aplicação de tintas e prod similares – Avaliação visual da limpeza de superficies. Parte 1 - Graus de enferrujamento e graus de preparação de sup de aço sem revestimento e após remoção total de revestimento preexistente

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Estado do substrato: EN 12944-4

>Superfícies de aço com revestimento metálico�Metalização por projecção a quente (Zn, Al ou suas ligas) – ISO 2063

�Galvanização (Zn ou liga de Zn) por imersão a quente – ISO 1461

�Electrozincagem�Aço sheradizado (camadas de ligas zinco-ferro)

oIsenção de óleo, gordura e poeiras ou materiais estranhos

oIsenção de sais – sulfatos e cloretosoIsenção de humidade

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Preparação da superfície

>Objectivo�Assegurar o bom desempenho do revestimento por pintura (protecção e/ou de decoração) aplicado numa superfície.

�Obter uma superfície limpa, homogénea, sem produtos de oxidação e de rugosidade conhecida e apta a receber a pintura�boa aderência�continuidade e homogeneidade da película

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Métodos de preparação de superfícies: EN 12944-4> Métodos por acção mecânica:

� limpeza manual (ferramentas manuais – escovas de arame, espátulas, lixas, martelos de picar…): ISO 8504-3

� limpeza mecânicao Com ferramentas pneumáticas ou eléctricas: ISO 8504-3.o Por projecção de abrasivo: ISO 8504-2o Por jacto de água (alta pressão – 70 a 170MPa; muito alta pressão - >170 MPa)

> Métodos com água, solventes e químicos (limpeza)� A vapor� Com jacto de água (<70 MPa)� Com solventes� Com emulsionantes� Com produtos alcalinos ou ácidos� Decapantes (Repintura)� Conversão química (fosfatação, conversão crómica) para sup

galvanizadas, electrozincadas e sheradizadas> Decapagem à chama

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Preparação de superfícies de aço antes da aplicação de tintas.

Graus de preparaçãoNormas ISO 8501 e SIS-05 5900 e especificações SSPC

(Steel Structures Painting Council)

> graus de preparação

St - limpeza com ferramentas manuais e mecânicas (B,C,D St 2;B,C,D St 3)Sa - limpeza por projecção de abrasivos (B,C,D Sa 1;B,C,D Sa 2; A,B,C,D Sa 2 ½; A,B,C,D Sa 3)Fl - limpeza com chama (A,B,C,D Fl)

> padrões fotográficos

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Limpeza com chama: graus de preparação

D St 2 –

B Fl – D Fl –

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Limpeza com ferramentas manuais (escovas de arame, raspadeiras…) e mecânicas (escovas rotativas, martelos de agulhas…): graus de preparação:

B St 2 –

B St 3 –

D St 2 –

D St 3 –

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B Sa 2 1/2 –B Sa 3 –

D Sa 2 1/2 – D Sa 3 –

Limpeza por projecção de abrasivos: graus de preparação

EN 12944

Sa 2 1/2

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Preparação de superfícies galvanizadas

Superfícies novas> Reparação de zonas com defeitos> Decapagem ligeira

Superfícies envelhecidas no exterior> Eliminar produtos de corrosão do Zn, sais e

outros contaminantes>Lavagem com água e detergente; abrasão

ligeira e limpeza com água>Jacto de água, limpeza a vapor>Decapagem ligeira>Limpeza manual ou mecânica>Conversão da superfície

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Preparação de superfícies metalizadas (Zn, Al), electrozincadas e sheradizadas

> Reparação de zonas com defeitos> Selagem dos revestimentos metalizados> Remoção de revestimentos electrozincados ou

sheradizados pouco aderentes> Eliminar sais e outros contaminantes

>Lavagem com água e detergente e limpeza com água

>Jacto de água, limpeza a vapor>Conversão da superfície

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Mas: Selecção do método de preparação

Depende:� Natureza e estado da superfície metálica� Tipo de estrutura (design)� Condições da superfície

�Rugosidade pretendida�Espessura

� Produtos a aplicar� Condições e processos de aplicação� Condições ambientais� Custos económicos

E ainda

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Qualidade da aplicação>Condições de aplicação

�Ficha técnica do produto – NP 3284o Designação comercialo Identificação do produtoo Campo de utilizaçãoo Características físicaso Estabilidade em armazémo Condições de aplicaçãoo Condições de segurança

�Preparação da tinta – EN ISO 1513�Condições ambientais

o T entre 5 e 35 ºC (nem frio nem sol forte)o Superfícies secas

� metais: T > no mínimo em 2 ºC à T do ponto de orvalho

�Método de aplicação

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Tipos de esquemas de pintura: Exs. na EN ISO 12944-5

>Selecção em função de:�Durabilidade requerida�Classe de exposição ambiental

Protecção anticorrosiva

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Selecção de esquemas de pintura(C2, C3 e C4 e durabilidades Low, Med e High– tab. A.1 EN12944-5)

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Selecção de esquemas de pintura(C2, C3 e C4 e durabilidades Low, Med e High– tab. A.1 EN12944-5)

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A selecção depende também:

>Que tratamento prévio será possível efectuar?>Qual o estado do substrato antes da pintura?

>Como mudará o ambiente envolvente da estrutura ao longo do tempo?

>A que tipo de acções mecânicas e químicas o sistema de protecção estará exposto?

>Quais são as condições de aplicação e secagem/endurecimento da tinta, particularmente a temperatura e humidade?

>Quais são os custos iniciais e de manutenção do esquema de pintura e dos trabalhos de aplicação?

A EN 12944-5 exige pelo menos Sa 21/2

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SISTEMAS DE PINTURA GRAU DE DECAPAGEM

Betuminoso/óleo – resinoso/alquídico

Ésteres epoxídicos

Borracha clorada/Epoxídicos

(2 componentes) /Vinílico/Epoxídico-

alcatrão/Poliuretanos/Silicatos de

zinco

Sa 2; Sa 1

Sa 2 1/2; Sa 2

Sa 3; Sa 2 1/2

Graus de preparação por jacto abrasivo recomendadas para alguns sistemas de pintura

Factores de escolha

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Factores de escolha para o esquema de pintura

>Exterior de elevada exp. solar e ventos fortes com arrastamento de poeiras/abrasivos

�Resistência aos UV (alteração de cor e perda brilho)�Resistência à abrasão

>Gravilha, exposição solar não relevante�Resistência à abrasão�Resistência ao choque

>Ambiente industrial, exposição solar não relevante, zonas com condensação elevada

�Resistência a químicas (necessário saber tipo de químicos)

�Resistência a condensação

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Características genéricas de diferentes tipos de tinta de acabamento

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Avaliação em lab com vista à protecção anticorrosiva (EN 12944-6)Características Resistência a uma

atmosfera de condensação continua,ISO 6270

Resistência ao nevoeirosalino neutro,EN ISO 7253 (agora ISO 9227)

Categoria de corrosividade

Durabilidade Avaliação Tempo Requisito Tempo Requisito

- - Observação visualISO 4628

0 h Sem defeitos 0 h Sem defeitos

Aderência Quadrícula, Esp.secas ≤250 µmISO 2409

0 ou1 0 ou 1

Aderência tracção,Esp. Secas >250 µmISO 4624

Perda de aderência ao substrato: não admitida;A/B para ≥5MPa


C3 Baixa MédiaAlta

Observação visualISO 4628

48 h120 h240 h

Sem defeitos. 120 h240 h480 h

Sem defeitos;corrosão no corte ≤1mm

Baixa MédiaAlta

Aderência por Quadrícula2409

48 h120 h240 h

0 ou 1 120 h240 h480 h

0 ou 1

Baixa MédiaAlta

Aderência por tracção4624

48 h120 h240 h


120 h240 h480 h


C4 Baixa MédiaAlta

Observação visualISO 4628

120 h240 h480 h

Sem defeitos., 240 h480 h720 h

Sem defeitos, corrosão no corte ≤1mm

Baixa MédiaAlta

Aderência por Quadrícula2409

120 h240 h480 h

0 ou 1 240 h480 h720 h

0 ou 1

Baixa MédiaAlta

Aderência por tracção4624

120 h240 h480 h


240 h480 h720 h


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Aderência

Quadricula (EN ISO 2409) “Pull-off” (ISO 4624)

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Aderência

Quadricula (EN ISO 2409) “Pull-off” (ISO 4624)

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Resistência à exposição

Humidade (ISO 6270) NSN (ISO 9227)

HR 100%; T=41ºCNaCl 35,5 g/L; T=35ºC

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Na utilização: obra ou material em que se aplica o produtoou esquema de pintura

> Empreiteiro / empresa encarregada das pinturas / aplicador


Plano de pinturas em resposta ao Caderno de Encargos

� Satisfazer exigências do Caderno de Encargos� Pormenorizar o tratamento a efectuar à base� Indicar claramente a constituição do esquema de pintura (1 ou 2 demãos, diluição,

necessidade ou não de primário ou selante)� Definir o método de aplicação� Propor o esquema de pintura tendo em consideração as informações contidas nas

fichas técnicas dos produtos� Propor alternativas face ao estado ou tipo de obra, caso considere impraticável ou

inadequado o exigido, justificando as razões das alterações propostas� Indicar como tratar zonas de soldadura, rebites, etc

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LNEC 2010

Na utilização: obra ou material em que se aplica o produtoou esquema de pintura

> Empreiteiro / empresa encarregada das pinturas / aplicador


Fase de Execução

> Deve:� assegurar-se de que a superfície está reparada e/ou preparada para ser pintada� chamar a atenção do dono de obra ou da fiscalização para a existência de anomalias

graves do substrato que afectam de modo adverso a pintura (o que exigirá uma intervenção especializada antes da pintura)

� seguir as recomendações do fabricante, em especial quanto ao tipo de utilização para que o produto de pintura foi formulado, ao rendimento de aplicação e ao tempo de secagem da base, antes da aplicação da tinta.

> Pode:� ser responsável pela execução dos trabalhos mínimos habitualmente necessários (por

exemplo, retoques em zonas danificadas pela montagem). Esta responsabilidade deve ser claramente atribuída no Caderno de Encargos e definida no Plano de Pintura.

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LNEC 2010

Na utilização: obra ou material em que se aplica o produto ou esquema de pintura


> Fiscalização Aprovar: estado de preparação do suporte; condições ambientais; condições de aplicação; superfície pintada (aspecto, espessura…)

Suspender trabalhos não conformes

aprovação de uma superfície de referência relativa ao estado de preparação da base e aspecto final do acabamento, por todos os

intervenientes

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Controlo de execução em obra (EN 12944-7)

>Aderência (método destrutivo)>Porosidade: detectores de fluxo ou de alta

voltagem>Controlo de espessura

� ISO 2808 – método previamente acordado entre fiscalização e empreiteiro

�Espessura nominal (especificada para a durabilidade), mínima e máxima (acordadas previamente)

o Minimos:>=80% da nominalo Individuais entre 80% e 100% da esp. nominal o Máxima: recomendavel que não seja superior a 3X a esp. nominal

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Medição de espessura (EN ISO 2808)

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Controlo de execução em obra (EN 12944-7)

>Áreas de controlo seleccionadas na estrutura�Padrão mínimo de trabalho aceitável�Avaliar o desempenho ao longo do tempo

REGISTOS

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Necessidade de manutenção

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