Manifestações patológicas em estrutura de concreto armado
Entre as manifestações patológicas em edificações, uma das mais recorrentes e
preocupantes é a corrosão de armadura nas estruturas de concreto armado. A origem
deste problema verifica-se muitas vezes na fase de projeto, seguida por falhas na fase de
execução e até decorrentes da má utilização. Estas, muitas vezes, se agravam em virtude
do grau de agressividade onde a construção se encontra. Segundo Helene (1992) é
sempre preferível investir mais tempo no detalhamento e estudo da estrutura que, por
falta de previsão, tomar decisões apressadas ou adaptadas durante a execução.
Os agentes causadores dos problemas patológicos nas edificações podem ser
vários: cargas, variação da umidade, variações térmicas intrínsecas e extrínsecas ao
concreto, agentes biológicos, incompatibilidade de materiais, agentes atmosféricos e
outros.
Na fase de projeto é que se determina a relação água/cimento, o cobrimento
adotado, se especificam materiais utilizados, sempre levando em consideração a
durabilidade e os fatores que possam ser prejudiciais à estrutura. Um projeto bem
detalhado diminui as chances de futuras manifestações patológicas, pois diminui a
incidências de problemas por falta de concepção do projeto e da execução (ANDRADE
& SILVA, apud ISAÍA 2005)
Na Figura 1 pode-se visualizar melhor quais as etapas onde os problemas
costumam originar, segundo Grunau (apud HELENE, 1992). A Figura 1 mostra que a
execução tem 28% de chance de ser a origem das manifestações patológicas, portanto
deve-se ter muito cuidado nas fases de produção do concreto.
Figura 1 Percentual das origens de manifestações patológicas em edificações
(GRUNAU apud HELENE, 1992).
Os problemas patológicos apresentam manifestações externas características, a
partir da qual se pode deduzir qual a natureza, a origem e os mecanismos dos fenômenos
envolvidos, assim como pode-se estimar suas prováveis conseqüências. Esses problemas
são evolutivos e tendem a agravar-se com o passar do tempo (HELENE, 1992).
Os problemas patológicos só se manifestam após o início da execução
propriamente dita, a última etapa da fase de produção. Em relação a recuperação dos
problemas patológicos, segundo Helene (1992) "as correções serão mais duráveis, mais
efetivas, mais fáceis de executar e muito mais baratas quanto mais cedo forem
executadas". Estas seguem a ”lei de Sitter”, que mostra os custos crescendo segundo uma
progressão geométrica, conforme apresentado na Figura 2.
A Figura 2 mostra o aumento exponencial do custo de intervenção em relação ao
tempo de tomada de decisão solução do problema, que pode ser solucionado na fase de
projeto (melhor situação) onde considera-se custo um. Nesta fase pode-se definir
algumas medidas vitais para aumentar a proteção e a durabilidade da estrutura, como por
exemplo, o aumento do cobrimento da armadura, redução da relação água/cimento, entre
outros.
Figura 2 Gráfico da Lei de Sitter (MONTEIRO, apud ISAÍA 2005).
Toda decisão tomada durante a fase de execução implica num custo cinco vezes
superior ao custo que teria sido acarretado se esta medida tivesse sido tomada na fase de
projeto.
No caso de manutenção preventiva acarretará a um valor vinte e cinco vezes
superior ao valor se a decisão fosse de projeto, para o mesmo grau de qualidade e
proteção. Já a manutenção corretiva representa um valor de cento e vinte e cinco vezes se
o problema fosse detectado na fase de projeto (HELENE, 1992).
Os custos de reparo são muito elevados, visto que muitas das manifestações
patológicas poderiam ser evitadas com planejamento e investimento em projetos mais
detalhados, seguindo a boa prática, com a contratação de materiais e mão-de-obra
qualificada e treinamento dos trabalhadores envolvidos no processo.
Segundo Tanaka (apud GEMELLI, 2001) "estimativas mostram que oscilam em
torno de 3 a 4% do PIB (Produto Interno Bruto) os gastos por ano com os prejuízos
causados pela corrosão”. Tanaka ainda acrescenta: “outras estimativas mostram que,
considerando-se apenas as ligas ferrosas, cerca de ¼ a 1/3 do aço produzido no mundo é
consumido para reposição de equipamentos e componentes danificados pela corrosão”.
Um bom diagnóstico se completa com a percepção de duas condições: a que afeta
a segurança da estrutura (colapso), associada ao estado limite último e as que
comprometem as condições de funcionamento, associado ao estado limite de utilização.
Visualmente pode-se perceber alguns dos quadros sintomatológicos mais
característicos da corrosão, como fissuras paralelas às armaduras corroídas,
fragmentação e destacamento do cobrimento, lascamento do concreto, exposição da
armadura corroída apresentando rugosidade devido a crosta de ferrugem e até
apresentando perda acentuada da seção (CASCUDO, apud ISAÍA 2005). Após
diagnóstico deve-se definir a medida terapêutica mais adequada.
2.1.1 Mistura
Recena (2002) define mistura como o “processo que permite o contato íntimo entre
os materiais constituintes do concreto, garantindo o envolvimento dos grãos dos
agregados pela pasta de cimento, de forma a obter a maior homogeneidade possível”.
A eficiência do misturador e a coesão e quantidade do concreto misturado exercem
grande influência na mistura. O principal objetivo da mistura é garantir a homogeneidade
do material, evitando a formação de grumos e garantindo o envolvimento de todo o
agregado pela pasta de cimento (RECENA, 2002).
Se a mistura for deficiente, pode haver formação de pequenas bolas de cimento e
da parte mais fina da areia. Essas bolas possuem interior seco, o que faz com que parte
de cimento não seja aproveitada.
Os misturadores de concreto, denominados betoneiras, podem apresentar diversos
formatos. A Figura 3 mostra um exemplo de betoneira para concreto virado em obra. A
mistura e homogeneização ocorrem através da movimentação relativa entre pás
adequadamente distribuídas, o material e/ou o recipiente (TANGO apud ISAÍA, 2005).
A principal função do misturador é então, proporcionar a melhor homogeneização
possível para o concreto fresco, em um prazo relativamente curto. Entretanto, esse prazo
não deve ser excessivamente pequeno para não haver quebra demasiada de partículas do
concreto. Desse modo, a mistura deve ter limites de intensidade também (TANGO apud
ISAÍA. 2005).
É importante que as pás misturadoras no interior dos recipientes giratórios dos
misturadores estejam sempre com manutenção em dia, para evitar problemas de
homogeneidade das misturas ocasionados por pás com desgaste excessivos.
Figura 3 Fotografia de betoneira para concreto virado em obra
Para Recena (2002), deve ser observada uma seqüência lógica no carregamento
dos materiais no misturador, para minimizar a possibilidade de formação de uma mistura
deficiente. Para o autor, primeiramente deve ser colocada na betoneira a brita, a maior
parte da água e o cimento, “para que os grão de brita possam desmanchar qualquer
grumo que possa facilmente se formar em função do contato do cimento com a água
associado ao movimento circular da cuba do misturador” (RECENA, 2002). Depois de
formada a pasta com a brita, deve ser adicionada a areia e depois de formada a mistura,
adiciona-se o restante da água.
Tango (apud ISAÍA, 2005) define os tempos de mistura. Para o autor, denomina-se
primeiro o tempo de mistura que ocorre antes da colocação da parcela final de água.
Nesta fase, devem ocorrer a molhagem e a absorção principais. A água final deve ser
distribuída sobre a lâmina bem distribuída de água da primeira parcela, envolvendo todas
as partículas sólidas do concreto. O segundo tempo de mistura é chamado de depois, e
ocorre depois da colocação da parcela final de água, e tem a função de garantir a
homogeneização definitiva.
2.1.2 Transporte
O transporte do concreto deve ser realizado de modo cuidadoso, a fim de evitar
contaminação por materiais estranhos, ação direta da chuva, sol e vento, ultrapassar o
tempo de aplicação e sofrer vibrações (ENCOL,1988)
“O transporte deve ser realizado em equipamentos desprovidos de agitação, e
no menor percurso possível entre o misturador e o ponto de lançamento,
objetivando a retenção de umidade da mistura e minimizando a
probabilidade de ocorrência de segregação pela vibração gerada a partir do
movimento do meio de transporte”. (RECENA, 2002).
No caso de concreto usinado, a dosagem e a mistura são feitos na central e o
transporte geralmente é realizado com caminhões betoneira, exemplificados na Figura 4.
Figura 4 Exemplo de caminhão betoneira
As ações sobre o concreto durante o transporte podem trazer conseqüências como a
queda da resistência, perda rápida da trabalhabilidade, início do endurecimento e
21
segregação da mistura.
Quando ocorre a vibração devida ao processo de transporte em equipamentos
inadequados, favorece a movimentação dos diversos componentes do concreto,
facilitando a sedimentação dos grãos do agregado graúdo, mais pesado, que tenderão a
depositar-se no fundo do reservatório, os agregados de dimensões menores, como a
areia,o próprio cimento e a água ficam na parte superior do equipamento de transporte.
Neste caso, o concreto estará segregado e comprometido em sua qualidade (RECENA,
2002).
Nesta fase, a análise de todos os detalhes é muito importante, pois qualquer
ocorrência igual a dos tipos que foram apresentados, trazem graves conseqüências à
qualidade da estrutura de concreto e demandam altos custos para os reparos. Deve ser
analisado detalhadamente todo o trajeto do concreto, desde o local de produção até o de
aplicação. As pistas de rolamento devem ser lisas e sem ondulações, buracos ou
depósitos de materiais, para que não ocorra vibração e a conseqüente segregação do
concreto.
Nas concretagens das lajes deve-se evitar que o trânsito dos operários e
equipamentos seja realizado diretamente sobre a armadura já posicionada, o que pode
acarretar em deformações e deslocamentos não previstos (ENCOL, 1988). Para evitar
esse problema, pode-se utilizar plataformas do tipo móvel, construídas em madeira, que
ficam apoiadas diretamente na fôrma através de pilaretes, introduzidos entre os vãos das
barras de aço. Com o avanço das frentes de concretagem as plataformas devem ser
retiradas do local e transportadas para fora da laje (ENCOL, 1988).
2.1.3 Lançamento
Após o transporte, outra etapa importante é a de conduzir o concreto para o interior
da fôrma de modo a manter suas características originais. Quando executado de forma
inadequada pode trazer sérios prejuízos à qualidade da estrutura, tanto na resistência
como no aspecto estético.
Um meio muito utilizado em obra onde há desnível no terreno são as calhas,
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geralmente feitas de madeira no próprio canteiro da obra. Este processo tem a
característica de segregar o concreto, portanto deve-se efetuar um acréscimo no teor de
argamassa no concreto.
Outra forma de lançamento é através da queda livre. Entretanto, a limitação que se
impõe para a queda livre do concreto é de ser no máximo de dois metros de altura, para
que o mesmo não segregue (NBR 6118, 2003).
Figura 5 Segregação do concreto na base da cortina.
Quando a argamassa é lançada na fôrma, o choque faz com que o agregado graúdo
se separe da argamassa, fixando-se na armadura, como mostra o ninho de concretagem
ou bicheira na Figura 5. Como conseqüência, a qualidade da peça é prejudicada, e sua
resistência diminuída.
Para não criar pontos de estrangulamento, as tarefas específicas da concretagem
devem ser dimensionadas corretamente. Desse modo, a velocidade de lançamento do
concreto, de sua produção, e a eficiência do sistema de transporte devem ser
compatíveis. Da mesma forma, para não restar estoques de concreto pronto que não será
colocado na forma por ineficiência do lançamento, as interrupções da concretagem
devem ser evitadas (RECENA, 2002).
O planejamento de fornecimento junto a concreteiras deve ser muito bem
elaborado em função das características específicas de cada obra. Deve-se considerar a
possibilidade de existirem falhas e deficiências, sejam humanas ou problemas técnicos
trazidos pela dificuldade de preenchimentos de determinadas peças, por deformações de
formas durante a concretagem, que exigem a interrupção do trabalho para execução de
reparos (RECENA, 2002).
2.1.4 Adensamento
O adensamento consiste basicamente na retirada do ar retido no interior do
concreto em estado fresco. A baixa qualidade no processo de adensamento do concreto,
ilustrada na Figura 6, traz como conseqüência a diminuição da resistência mecânica,
aumento da permeabilidade e porosidade, falhas de concretagem e falta de
homogeneidade da estrutura (ENCOL, 1988).
Segundo RECENA (2002), concretos iguais terão mais resistência quanto maior
for sua densidade, ou seja, quanto menor for a quantidade de vazios ou quanto menor for
a quantidade e tamanho dos defeitos.
Figura 6 Falha de concretagem provocada por falhas na fase de adensamento.
O equipamento usado em obras para que se retire o ar da mistura é o vibrador,
exemplificado na Figura 7. Em obras de estrutura de concreto armado moldado “inloco”,
utiliza-se o vibrador de imersão. Este tipo de equipamento tem como princípio
básico a introdução de um elemento metálico vibrante no interior da mistura do concreto,
permitindo a saída de ar para as regiões superiores da mistura. O tubo metálico ou agulha
vibrante deve ser introduzida no concreto na posição vertical ou levemente inclinada
(ângulo menor que 45°), e a sua retirada do vibrador deve ser lenta, para que o lugar
onde estava posicionado se feche naturalmente.
Figura 7 Fotografia de um vibrador
Um fato importante que deve ser seguido é o de não permitir que o vibrador
encoste-se à armadura durante o processo de adensamento, como observado na Figura 8.
Caso este fato ocorra, ocasionará o deslocamento entre as barras de aço e o concreto que
está em fase de endurecimento, prejudicando a aderência entre os dois materiais.
Figura 8 Fotografia de concretagem de laje e vigas.
2.1.5 Cura
Por fim, deve-se ter muita atenção na cura do concreto. Alguns detalhes são
indispensáveis para que se tenha uma estrutura com qualidade, e com as características a
qual foi projetada.
Segundo Recena (2002), a manutenção da água no concreto tende a garantir a
estabilidade dimensional, reduzindo a possibilidade de ocorrerem fissuras provenientes
da incapacidade da parte sólida do concreto de ocupar os espaços deixados pela saída de
água. Inicialmente, se o concreto estiver no estágio plástico, a fissura que surgir dissipará
esforços de tração causados pela retração de uma porção definida de concreto,
caracterizando a retração do material. Depois do endurecimento do concreto, a retração
será causada pela impossibilidade de movimentação da peça concretada, uma vez que o
concreto endurecido comporta-se como um todo monolítico. Nas duas etapas, a cura do
concreto é importante, apesar de a retração ser um processo inerente ao material e
freqüentemente propicia a formação de tensões internas, que só podem ser dissipadas
pela fratura da peça, o que determina o inevitável aparecimento de fissuras, como mostra
a Figura 9
Figura 9 Fissuras de retração plástica do concreto (ZAPLA, s/d)
A realização do processo de cura está diretamente ligada ao clima regional,
devendo ser bastante cuidadoso em climas quentes, seco e com vento.
2.2 CORROSÃO
Corrosão é a deterioração de um material, provocada pela ação química ou
eletroquímica do meio ambiente associada ou não a esforços mecânicos. A deterioração
causada pela interação físico-química entre o material e o seu meio operacional
representa alterações prejudiciais sofridas pelo material, como desgaste, variações
químicas ou modificações estruturais, tornando o material desaconselhado para o uso
(GENTIL, 2003).
Segundo GENTIL (2003), alguns autores consideram corrosão a deterioração de
materiais não metálicos como, por exemplo, o concreto. Para Helene (1986), pode-se
definir especificamente para o caso de corrosão de armadura em estrutura de concreto
como: “a interação destrutiva de um material com o ambiente, por reações químicas ou
eletroquímicas”.
2.2.1 Fundamento
Estudos desenvolvidos pelo Department of Transport da Inglaterra, avaliando 200
pontes, constatou que 30% delas apresentavam graves problemas de corrosão. Problemas
patológicos semelhantes ocorrem com muito mais freqüência em estruturas localizadas
na orla marinha, devido à penetração de névoa salina, na massa de concreto até atingir a
armadura (GENTIL, 2003).
As Tabelas 1 e 2 mostram duas tabelas da NBR 6118 que relacionam o ambiente
em que a obra se localiza com a classe de agressividade. Estas duas informações
somadas ao tipo de estrutura de concreto armado e a peça estrutural, determina-se o
cobrimento nominal.
Tabela 1 Correspondência entre classe de agressividade ambiental e cobrimento
nominal para Δc = 10mm (NBR 6118, 2003).
Tabela 2 Classes de agressividade ambiental (NBR 6118, 2003).
As zonas marítima e industrial possuem as mais elevadas probabilidades de danos,
o que requer maior cuidado em especificações de projeto das estruturas (TAVARES,
2006). A porosidade do concreto, determinada pela relação água/cimento, tem alta
relação com o ingresso de agentes agressivos oriundos do meio ambiente.
A deterioração do concreto pode ser associada a fatores mecânicos (vibrações e
erosões), físicos (variações de temperatura), biológicos (bactérias) ou químicos (ácidos e
sais) (GENTIL, 2003). As vibrações podem ocasionar fissuras que coloquem a armadura
em contato com o meio agressivo. Líquidos com partículas em suspensão podem
ocasionar erosão no concreto e seu conseqüente desgaste.
A integridade das estruturas pode ser afetada por fatores físicos, tais como a
variação da temperatura, que pode provocar choques térmicos. A variação de
temperatura entre os componentes do concreto (pasta de cimento, agregados graúdos e
armadura), pode ocasionar microfissuras no concreto que possibilitam a ação dos agentes
corrosivos (GENTIL, 2003).
Os fatores biológicos, como bactérias oxidantes de enxofre ou de sulfetos, que
aceleram a oxidação dessas substâncias para ácido sulfúrico. Já os fatores químicos, são
relacionados com a presença de substâncias químicas nos diferentes ambientes,
geralmente água, solo e atmosfera.
2.2.2 Formas de corrosão
O concreto pode sofrer deterioração por ação química, que ocorre na argamassa e
no agregado graúdo. Na armadura pode ocorrer a corrosão por ação eletroquímica, que
pode ser (GENTIL, 2003):
· Corrosão uniforme: que atinge toda a extensão da armadura quando exposta ao
meio corrosivo.
· Corrosão puntiforme: apresenta desgastes localizados.
· Corrosão intergranular: processa-se entre os grãos da rede cristalina do material
metálico, transgranular. As armaduras são submetidas a solicitações mecânicas,
podem sofrer fratura frágil, assim o material perde toda condição de utilização.
· Corrosão transgranular: processa-se intragrãos na rede cristalina, levando
também à fratura quando houver solicitação mecânica.
· Fragilização pelo hidrogênio: é a corrosão ocasionada por hidrogênio atômico,
que ocasiona a fragilização da estrutura com possível fratura.
Estas formas de corrosão associadas ao ambiente marinho, por exemplo, pode
levar a estrutura de concreto armado à ruína. As solicitações mecânicas aliadas ao
ambiente agressivo levará a armadura à corrosão fraturante (stress corrosion cracking).
2.2.3 Mecanismo de corrosão
Para que a corrosão se inicie é preciso que haja um meio corrosivo, o material
propriamente dito (metal) e as condições operacionais para que o processo se realize.
A corrosão apresenta um mecanismo eletroquímico. Portanto procura-se evitar que
no concreto haja condições que possibilitem a formação de pilhas eletroquímicas. “Entre
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essas condições tem-se a presença de eletrólitos, aeração diferencial, contato entre
diferentes materiais metálicos, áreas diferentemente deformadas ou tensionadas e
corrente elétrica” (GENTIL, 2003).
Para que ocorra a corrosão eletroquímica é fundamental a presença de eletrólitos,
como sais, na corrosão da armadura do concreto.A aeração diferencial possibilita a
formação de pilhas de aeração diferencial. Nesta situação tem-se as áreas anódicas
(regiões menos aeradas) e as áreas catódicas (regiões mais aeradas). Em locais onde há
fissuras ou devido à permeabilidade do concreto pode ocorrer a aeração diferencial,
atingindo a armadura.
2.2.4 O meio
O meio pode variar em função de alguns parâmetros, dentre eles a composição, o
pH, a temperatura, a pressão, a radiação e a velocidade do processo de corrosão.
(RAMANATHAN, 1990).
A Figura 10 mostra que a corrosão pode ter os mais diversos meios de ocorrência.
No caso de estruturas de concreto armado a corrosão ocorre com mais incidência
nos meios circulados na Figura 9. Muito comumente é visto em plataformas de pescas
nos mares com suas armaduras expostas e corroídas, devido a ciclos de umedecimento
umidade e o ataque de íons cloreto. Em subsolo é comum verificar armadura corroída,
proveniente de terrenos vizinhos e de infiltrações de modo geral. A Figura 11 ilustra o
caso típico de corrosão por água do mar e da variação de ciclos úmido e seco.
Figura 10 Organograma dos principais meios de corrosão (RAMANATHAN, 1990).
Figura 11 Corrosão de armadura por ataque de cloretos em estrutura de concreto no
mar (HELENE, 1988).
Figura 12 Exemplificação de corrosão na base da cortina, por infiltração
A Figura 12 mostra a ocorrência de corrosão no térreo e na base da cortina devido
à infiltração de água do terreno vizinho. A causa do problema é a má impermeabilização,
que apresenta ocorrências em outros pontos como mostra a Figura 13. Neste caso, a
fotografia mostra a infiltração entre a cortina e a laje do segundo pavimento.
Figura 13 Exemplificação de corrosão por infiltração
33
2.2.5 Passivação de armaduras
De acordo com Cascudo (2005), o concreto possui alta alcalinidade, com pH
variando entre 12,5 e 13,5. Essa alcalinidade origina-se na fase líquida constituinte dos
poros do concreto, que é basicamente composta por hidróxidos alcalinos e apresenta
certa concentração de íons OH- que define o pH. Conforme Page & Treadaway (apud
CASCUDO, 2005), a solução do poro é essencialmente uma solução mista de hidróxido
de sódio (NaOH) e de hidróxido de potássio (KOH), provenientes do álcalis do cimento.
Nesse ambiente de alto pH do concreto, as reações de eletrodo são reações de
passivação, onde o sistema ferro-água desenvolve uma lenta reação no metal,
favorecendo a deposição de uma película de óxidos protetores na superfície metálica,
chamada película de passivação do aço. Essa película envolve a armadura e possui um
efeito extremamente protetor, impedindo o contato de agentes agressivos do meio com a
superfície metálica (CASCUDO apud ISAÍA, 2005).
A película passiva é bastante aderente ao aço e bastante fina também, geralmente
invisível; é compacta e insolúvel; composta por óxido de ferro, formado a partir das
reações de oxidação do ferro e de redução do oxigênio constante na fase líquida dos
poros do concreto.
2.2.6 Fatores que influenciam a corrosão
Nas estruturas de concreto armado admite-se que a armadura está protegida,
devido à alta alcalinidade e a ação isolante da massa de concreto.
O hidróxido de cálcio (Ca(OH)2), formado durante a hidratação do cimento, tem
seu pH em torno de 12,5, portanto um meio alcalino ou básico, possibilitando a
passivação do aço empregado na armadura.
Figura 14 Esquematização de deterioração em concreto e no concreto com uma
barra de aço (GENTIL, 2003).
Na Figura 14, admite-se que em “(a)” o concreto apresenta-se são, em “(b)” ocorre
deterioração superficial, já em “(c)” a deterioração tem características expansivas. Em
“(d)” admite-se que a armadura não apresenta corrosão. O item “(e)” ilustra uma trinca.
Em (f), há continuidade da corrosão na armadura, com formação de óxido de ferro, e
aumento de pressão, acarretando em desagregação do concreto.
Conforme Tavares (2006), a corrosão das armaduras por fenômenos
eletroquímicos pode produzir duas manifestações patológicas no concreto armado: a
desagregação do concreto de cobrimento e a diminuição da seção resistente da armadura,
exemplificados na Figura 14. De acordo com a autora, isso corre porque os produtos de
corrosão da armadura se expandem ao mesmo tempo em que o metal é consumido.
2.3 Carbonatação
A carbonatação é um processo físico-químico, que reduz o pH a menos de 9,
possibilitando a despassivação do aço (FIGUEIREDO, 2005).
O dióxido de carbono CO2 existente no ar pode-se combinar com o Ca(OH)2,
formando carbonato de cálcio CaCO3, conforme a equação (1):
Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H20 Equação (1)
O carbonato de cálcio, insolúvel, quando se deposita nos poros do concreto pode
ser benéfico para a durabilidade do concreto, porque fecha os poros do concreto e o
protege de qualquer ataque no interior da massa de concreto, protegendo,
conseqüentemente, armadura.
A velocidade de carbonatação depende do teor de umidade do concreto e da
umidade relativa do ar. A umidade relativa do meio ambiente influencia a quantidade de
água nos poros do concreto, e o que condiciona a velocidade de difusão do CO2 através
dos poros do concreto (FIGUEIREDO apud ISAÍA, 2005).
A profundidade de carbonatação aumenta com o aumento da relação água/cimento,
como mostra a Figura 15.
ROPER E BAWEJA (apud FIGUEIREDO in ISAÍA, 2005) afirmam que os efeitos
da interação entre a carbonatação e os íons cloretos levam a uma aceleração da
velocidade de corrosão em comparação com as duas ocorrências de forma independente.
Figura 15 Relação profundidade de carbonatação x relação água/cimento
(FIGUEIREDO apud ISAÍA, 2005).
A Figura 16 mostra o grau de carbonatação em relação à umidade relativa do ar,
partindo do pressuposto que o concreto está em equilíbrio. Quando a umidade é
extremamente baixa o nível de carbonatação se mantém baixo. A carbonatação atinge
seu grau máximo com 60% de umidade relativa. Depois desse ponto, quanto maior a
umidade relativa do ar menor será a carbonatação devido à saturação do concreto e o
fechamento de seus poros, e dada a baixa difusão de CO2 na água.
UMIDADE RELATIVA DO AR (%)
Figura 16 Influência da umidade relativa no grau de carbonatação (FIGUEIREDO
apud ISAÍA, 2005)
2.4 Contaminação por cloretos:
Conforme Figueiredo (2005) a corrosão das armaduras de concreto freqüentemente
ocorre devido à ação dos íons cloreto. Para o autor, esse é um dos mais sérios problemas
que sofre esse material.
Os íons de cloreto chegam ao concreto através de distintas formas (FIGUEIREDO
apud ISAÍA, 2005):
· Uso de aceleradores de pega que contêm CaCl2;
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· Na forma de impureza indesejada dos agregados (areia e brita) e da água de
amassamento;
· Atmosfera marinha (maresia);
· Água do mar (estruturas “off shore”);
· Uso de sais de degelo;
· Processos industriais (etapa de branqueamento de indústrias de celulose e
papel, por exemplo);
· Os íons cloreto podem ser encontrados no interior do concreto em um das
seguintes formas:
· Quimicamente combinados (cloroaluminatos);
· Fisicamente absorvidos na superfície dos poros capilares;
· Livres na solução dos poros do concreto.
Determinada quantidade de íons cloreto é aceitável sem risco de corrosão, porque
após reagirem com os aluminetos originários do clinquer, esses íons não mais estarão
livres para atacar o filme passivante. Entretanto, há um valor limite de concentração, que
não é fixo, onde os íons cloreto podem romper a camada de óxidos passivante e começar
a corroer a armadura (FIGUEIREDO apud ISAÍA, 2005).
Para que certa quantidade de íons cloreto chegue até a armadura na forma de
cloretos livres e possa desencadear a corrosão, o mecanismo de penetração depende de
uma série de fatores relacionados, como o tipo de cátion ligado aos cloretos, o modo de
acesso ao concreto, presença de algum ânion (como o sulfato), o tipo de cimento, a
relação água/cimento, o estado de carbonatação do concreto, as condições de produção e
cura do concreto, a umidade ambiental e a quantidade de cimento empregada
(FIGUEIREDO apud ISAÍA, 2005).
2.5 Fatores influentes na velocidade e profundidade dos íons cloreto
Os fatores que influenciam a penetração dos íons cloreto são, de modo geral, os
mesmos envolvidos na penetração do CO2. O que varia, nesse caso, é a forma como
esses parâmetros influenciam a penetração (FIGUEIREDO apud ISAÍA, 2005).
A quantidade de C3A do cimento determina a capacidade de combinação com os
íons cloreto (BAKKER apud FIGUEIREDO in ISAÍA, 2005). Se o teor de aluminato
tricálcico no cimento for baixo, haverá pouca capacidade de imobilização dos íons
cloreto pela formação de cloroaluminato de cálcio hidratado, sal complexo insolúvel (Sal
de Friedel). Esse sal reduz a concentração de íons cloreto livres na solução aquosa dos
poros do concreto (PAGE et al apud FIGUEIREDO in ISAÍA, 2005).
Quando Rasheeduzzafar et al (apud FIGUEIREDO in ISAÍA, 2005) avaliou a
influência do C3A, concluiu que quanto maior o teor deste maior é o desempenho
alcançado àqueles cimentos com baixos teores de C3A, ou seja, cimento com teor
elevado de aluminato tricálcico é usado para aumentar a resistência à ação do cloreto,
como mostra a Tabela 3.
Tabela 3 Percentual de cloretos livres em relação a teores de C3A
(RASHEEDUZZAFAR apud FIGUEIREDO in ISAÍA, 2005)
Teor de C3A % de cloretos livres
Acréscimo de tempo para
iniciar a corrosão
2% 86% referência
9% 58% 1,75 vezes
11% 51% 1,93 vezes
14% 33% 2,45 vezes
Os estudos de Zhang & Gjorv (apud FIGUEIREDO in ISAÍA, 2005) concluíram
que a difusividade dos íons cloretos pode ser reduzida introduzindo-se sílica ativa em
pastas de cimento. Isso ocorre em decorrência da diminuição da porosidade total e da
distribuição dos poros da argamassa com sílica ativa. Em estudos anteriores, Page et al.
(apud FIGUEIREDO in ISAÍA, 2005), descobriram que a escória e a cinza volante
funcionava como um fator de resistência a passagem dos cloretos em relação ao cimento
portland puro, além da já mencionada conseqüência de um cimento com pouco teor de
C3A (resistente a sulfatos) que facilita a difusão.
Os cimentos com adições, se submetidos aos cloretos, mostram comportamento
contrário ao apresentado quando submetidos à carbonatação. Enquanto na carbonatação
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as adições influenciam de forma negativa na capacidade de retardar o ingresso de CO2,
na resistência à penetração dos cloretos as adições fream a penetração desses íons.
Outro importante composto que influencia consideravelmente para a corrosão é a
água. No decorrer de pesquisas elaboradas por Gjorv & Vennesland (1979 apud
FIGUEIREDO in ISAÍA, 2005) concluíram que em um curto período de exposição da
água no concreto, a mesma se limitava a camada superficial. Após longa exposição a
água passava a influenciar sobre a profundidade de penetração dos cloretos.
Segundo Page et al. (1981 apud FIGUEIREDO in ISAÍA, 2005) as condições de
cura atuam de modo decisivo pois alteram a porosidade do concreto. Quanto menor é o
tempo de cura do concreto mais fica suscetível ao ataque de cloretos.
A água faz com que o CO2 penetre mais facilmente na estrutura e carbonate as
partes mais internas do concreto. Semelhante ao que ocorre com os íons cloretos que
necessitam da água para seu transporte.
Os ciclos de umedecimento e secagem da água juntamente com os íons cloretos
colaboram para a penetração dos íons cloretos no concreto. É a situação das praias onde
a corrosão é mais freqüente, em virtude desse período de umedecimento e secagem
(evaporação de cloretos) das marés acrescido do tipo de concreto empregado que dará as
condições de permeabilidade da superfície, contribuindo para o ataque das estruturas.
Acrescenta-se a isso o caso da estrutura apresentar fissuras, as mesmas contribuem
consideravelmente aumentando a velocidade com que os íons cloretos penetram além do
que a abertura das fissuras agregadas a qualidade de concreto empregado contribuem
para que o desgaste da estrutura se acentue.
2.6 Falhas construtivas que podem levar à corrosão
Nos arranques de certos pilares podem ocorrer congestionamentos de barras devido
às emendas por transpasse. Esses congestionamentos podem dificultar a concretagem e
acarretar na formação de nichos (“bicheiras”) no pé do pilar. Para que isso não ocorra,
pode-se recorrer a emendas com luvas, representadas na Figura 17, ou à defasagem das
emendas, ou seja, metade das emendas por transpasse é realizada na base do pilar e a
outra metade um pouco mais acima (THOMAZ apud ISAÍA, 2005).
Figura 17 Emendas com luvas em armaduras de pilares (THOMAZ apud ISAÍA,
2005)
Para qualquer peça de concreto armado, as armaduras devem respeitar as exatas
posições e os cobrimentos estabelecidos no projeto estrutural. Para tanto, existem, no
mercado, espaçadores de plástico de diversos formatos e dimensões como mostra a
Figura 18.
Figura 18 Espaçadores para garantia de cobrimento (THOMAZ apud ISAÍA, 2005).
A Figura 19 mostra as esperas do pilar do nível inferior amarradas com a armadura
do pilar do próximo pavimento. Há presença de espaçadores, e dadas as perfeitas
condições de lançamento e adensamento, há pouca probabilidade de ocorrer bicheiras na
base do pilar.
Figura
Armadura do pilar amarrada na espera do pilar que vem do pavimento
anterior
Figura 20 Patologia na base de um pilar causado pela falta ou má utilização de
espaçadores
.
A Figura 20 mostra a questão da alta taxa de armadura na base do pilar, adicionada
à falta de espaçadores. Muitas vezes a “bicheira” se localiza no “pé do pilar”, seja pela
alta densidade de armadura ou pela segregação do concreto.
Figura 21 Ferragem passando por mais de um pavimento para evitar a alta densidade
de armadura
Quando a causa do problema é a alta taxa de armadura, uma solução encontrada é a
colocação de armadura passando mais de um pavimento, evitando assim trespasse e
diminuindo a possibilidade de falhas construtivas que possam vir a causar futuras
manifestações patológicas, como mostra a Figura 21.
Figura 22 Espaçadores da ferragem positiva
A Figura 22 mostra os espaçadores de laje da armadura positiva. Os espaçadores
garantem o cobrimento da armadura. A Figura 23 mostra a manifestação patológica
provocada pela falta ou má utilização desses espaçadores.
Fonte;
PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO GRANDE DO SUL
FACULDADE DE ENGENHARIA
MARCELO HERTZ COHEN
CORROSÃO EM ESTRUTURA DE CONCRETO ARMADO: ESTUDO DE CASO
PORTO ALEGRE
2008
Banheira impermeabilizada com manta asfáltica poliéster 3mm
