Ataque Químico ao Concreto

Prof. Dr. Ronaldo MedeirosAlunos: Ana Lemos, Bárbara Tramontina, Igor Baptista, Luísa Comim,

Priscila Hichmeh

Fonte: http://www.aecweb.com.br/

Deterioração do Concreto

➔ Durabilidade: resistir a processos de deterioração, com desempenho satisfatório.

➔ Processo de deterioração:

estrutura interna agentes degradantes

Poros Intensidade

Ataque Químico

➔ Ataque de Sulfatos➔ Ataque de Cloretos➔ Reação Álcali-Agregado➔ Hidratação de MgO e CaO Cristalinos➔ Ataque de água pura➔ Ataque de água do mar➔ Carbonatação➔ Ataque por ácidos

Ataque Químico➔ Concreto: pH básico entre 12,5 e 13,5

➔ Ataque químico

➔ Velocidade de deterioração - ácido

pH → desestabilização

pH agente agressivo X permeabilidade concreto

Porosidade

Solubilidade

Quantidade

Ataque por Ácidos

Ácido + Concreto Produtos de reação

+ Água

Produtos de reação

Solúvel

Insolúvel

Aumento da Porosidade

Expansivo

Não expansivo

Possível Dano

Sem Dano

(fonte: HUSNI, 2003)

Mecanismos de Atuação

Troca Iônica Lixiviação Expansão

Aumento na porosidade e

permeabilidade

Aumento nas tensões internas

Perda da alcalinidade

Aumento no processo de

deterioração

Perda de massa

Perda de resistência e

rigidez

Deformação

Fissuração, lascamento e pipocamento

Mecanismos de atuação - Troca Iônica➔ Formação de sais solúveis de cálcio

Ácido + Ca(OH)2

Ácidos: clorídrico, sulfúrico, nítrico, acético, fórmico, lático…

Sais solúveis: cloreto de cálcio, acetato de cálcio, bicarbonato de cálcio…

➔ Formação de sais de cálcio insolúveis

Sal solúvel de cálcio + H2

O

● Não-expansivos

Ácidos: oxálicos, tartárico, húmico, hidrofluorídrico, fosfórico …

● Expansivos

Lixiviação

Mecanismos de atuação - Lixiviação

➔ Ação de águas puras, carbônicas agressivas e ácidas.

Hidrolisar ou dissolver

➔ Solução em equilíbrio hidrólise para.

➔ Água corrente ou infiltração: diluição da solução continuação da hidrólise.● Hidrólise só termina quando o Ca(OH)₂ for eliminado por

lixiviação.

Componentes cimentícios expostos à decomposição

➔ Extração de uma substância do meio sólido por meio de dissolução.

Mecanismos de atuação - Lixiviação➔ Resultados:

● Geis de sílica e alumina com pouca ou nenhuma resistência

Concreto que perdeu ¼ do seu conteúdo de calcário teve sua resistência reduzida à metade

● Eflorescência

Interação do produto lixiviado com o CO2

crosta esbranquiçada de CaCO3

Fonte: http://www.cimentoitambe.com.br/ Fonte: http://www.projetoarquitetonico.com/

Mecanismos de atuação - Lixiviação➔ Ocorrência: intensa em concretos porosos e pouco notada em concreto

compactos

cimento com adições (pozolânico e de alto forno)

➔ Sintomatologia:

◆ superfície arenosa ◆ com agregados expostos◆ com eflorescência◆ com elevada retenção de fuligem◆ com desenvolvimento de fungos e bactérias.

Mecanismos de atuação - Expansão➔ Ataque por sulfatos, reação álcali-agregado, hidratação tardia de CaO e MgO

livres e corrosão da armadura do concreto.

Águas naturais e industriais com grande concentração de

sulfatoÁcido Sulfúrico

Chuva ácida, efluentes de fornos e da indústria

química, esgotos…

Ácido Acético➔ Ácido orgânico forte.➔ Indústria petrolífera, de Vinagre, tinturaria.➔ Baixa perda de massa do concreto, devido baixa solubilidade do Acetato de

Cálcio.

Fonte: http://anav.com.br/painel/dbarquivos/dbanexos/vinegarokj.jpg

Ácido AcéticoReação com concreto inicia com pH 12

Solubilização do Hidróxido de Cálcio

Aumento da conectividade dos poros

Mais material lixiviado

Produtos de corrosão

Acetato de Cálcio

DescalcificaçãoFormação de

Sílica Gel

macrotrincas e macroporos

Ácido Sulfúrico

➔ Chuva ácida:

➔ Indústrias diversas;➔ Biodeterioração (Esgoto):

Atmosferas Urbanas

Água da chuva

Ácido Sulfúrico

SO3

+ H2

O

→ H2

SO

Bactérias Quimiolitoróficas

Produzem ácido sulfúrico pela oxidação de gás sulfídrico

Mecanismo de atuação - Ácido Sulfúrico➔ Descalcificação do concreto:

◆ Concentração de H2SO4 ≥ 3.9 × 10−32 mol/L

Ca(OH)2 + H2SO4 CaSO4.2H2O

GipsitaPortlandita

Aumento da Porosidade

PRESSÃO

INTERNA/ FISSURAS

VOLUME GIPSITA

VOLUME PORTLANDITA>

Ataque por Ácido Sulfúrico

Minerarological and chemical assentment of concrete damaged by the oxidation of sulfide-bearing aggregates formation on reaction

mechanisms- 2015.

Poder Corrosivo Ácido

Claudia Veppo Gaier. Porto Alegre: Curso de Mestrado Profissionalizante/EE/UFRGS, 2005

Maior perda de

massaMaior

perda de resistência

Esgoto

Esquema didático da corrosão de um duto de concreto por ação dos sulfatos do esgoto, segundo Ludwig, Russel G. e Almeida, Sérgio A Sá.

Fonte: Getty images

Esgoto➔ Soluções:

◆ Revestimento PVC

◆ Traço adequado do concreto

Fonte: Getty images

Fonte: Getty images

Esgoto

Íon sulfato SO₄²⁻ Íon sulfeto S²⁻Bactérias

RedutorasÁGUA H

2O

Gás sulfídrico H

2S

Oxidação

Ácido sulfúrico H

2SO₄

Hidróxido de cálcio Ca(OH)

2

Gesso CaSO₄.2H2

O

ATAQUE AO CONCRETO

Usina de açúcar e álcool➔ Caldo de cana presente no processo de fabricação é ácido e corroe o concreto

Ácidos orgânicos

Ácido Aconítico

Ácido Oxálico

Ácido Citríco

(Fonte: ZAPATA; 2007)

Usina de açúcar e álcool➔ Usina Dacalda - Jarezinho - PR

Fonte: Tecne

Fonte: Tecne

Usina de açúcar e álcool➔ Recuperação

Fonte: TecneFonte: Tecne

Poços de Petróleo

Fonte: Getty images

Poços de Petróleo➔ Pasta de cimento Portland Vedação➔ Formação de partículas minerais Obstrução de espaços➔ Injeção de vapor➔ Acidificação HCl, HF, mud acid, HAc

Detalhe do contato do ácido com a bainha de cimento e o revestimento na acidificação

Poços de Petróleo➔ Possível solução:

◆ Compósitos Portland-polímero

Esquema de poço com falha de cimentação (adaptado de DOWELL SCHLUMBERGER apud MARINHO, 2004).

Fonte: Getty images

Urina- 95% água, 2% uréia- Fosfato, sulfato, amônia, magnésio, cálcio, ácido úrico, creatina, sódio, potássio...

Fonte: flores culturamix

Urina

Fonte: globo.com Fonte: Gazeta do Povo

Referências - Proteção do concreto: Uma Necessidade em Indústrias de Celulose e Papel. W.L. Repettte, P.R.L. Helen - São Paulo : EPUSP, 1998.- MEHTA, P.K.; MONTEIRO, P.J.M. Concreto: estrutura, propriedades e materiais. São Paulo: Pini, 1994. 573p.- GAIER, C.V. Análise do Desempenho de Materiais de Reparo Industrializados para Estruturas de Concreto Frente ao Ataque

Químico. 2005. 150f. Trabalho de Diplomação (Mestrado em Engenharia) - Curso de Mestrado Profissionalizante em Engenharia, Escola de Engenharia, UFRGS, Porto Alegre, 2006.

- ZAPATA N. J. G. 2007. ACONITIC ACID FROM SUGARCANE: PRODUCTION AND INDUSTRIAL APPLICATION. Thesis of the Graduate Faculty of the Louisiana State University and Agricultural and Mechanical College.

- Degradation modeling of concrete submitted to biogenic acid attack, Haifeng Yuan, Patrick Dangla, Patrice Chatellier, Thierry Chaussadent. ELSEVIER JOURNAL.

- Avaliação das Características do Concreto quando Submetido à Degradação de Origem Química, Jairo José de Oliveira Andrade, Francisco Teston Tisbierek, Letícia Ponce Rosa Rather, Thiago Ricardo Santos Nobre.

- NÓBREGA, A.C.V. Estudo de Durabilidade Frente ao Ataque Ácido de Compósitos Portland - polímero para cimentação de poços de petróleo /. - Natal [RN], 2008. 184f.

- http://www1.folha.uol.com.br/cotidiano/2009/04/551433-urina-corroi-estrutura-de-viaduto-em-salvador-ba.shtml- http://www.gazetadopovo.com.br/haus/arquitetura/urina-ameaca-estrutura-da-igreja-mais-alta-do-mundo/- http://www.cimentoitambe.com.br/- http://www.projetoarquitetonico.com/- www.madeira.ufpr.br/disciplinasklock/polpaepapel/kraftbranqcinetica.ppt- http://aquarius.ime.eb.br/~webde2/prof/ethomaz/fissuracao/exemplo126.pdf