Embed Size (px)
Citation preview
UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS
CURSO DE ESPECIALIZAÇÃO EM CONSTRUÇÃO CIVIL
“SISTEMAS DE IMPERMEABILIZAÇÃO E PROTEÇÃO DE ESTRUTURAS DE
CONCRETO ARMADO DE RESERVATÓRIOS DE ÁGUA TRATADA ATACADOS
POR CLORETOS”
Autor: Rodrigo César Rissari Bissa
Orientador: Prof. José Eduardo de Aguiar, Msc.
Dezembro/2008
Autor: Rodrigo César Rissari Bissa
“SISTEMAS DE IMPERMEABILIZAÇÃO E PROTEÇÃO DE ESTRUTURAS DE
CONCRETO ARMADO DE RESERVATÓRIOS DE ÁGUA TRATADA ATACADOS
POR CLORETOS”
Monografia apresentada a Escola de Engenharia da UFMG como requisito final para a obtenção do título de Especialista no Curso de Especialização em Construção Civil. Orientador: Prof. José Eduardo de Aguiar, Msc.
Dezembro/2008
“Podemos escolher o que semear, mas somos obrigados a colher aquilo que
plantamos."
Provérbio Chinês.
AGRADECIMENTOS
Agradeço aos mestres pelo conhecimento compartilhado, em especial ao Professor
e orientador José Eduardo de Aguiar, pela disponibilidade e orientação durante o
desenvolvimento desta monografia. Obrigado UFMG.
Aos meus amigos e colegas pelo incentivo e torcida constantes. Aos novos amigos
do curso de especialização, pela companhia no decorrer dessa jornada, espero que
a amizade possa continuar mesmo longe das salas de aula.
Aos meus pais e demais familiares pelo apoio e oportunidade. Estiveram sempre
torcendo para que eu pudesse alcançar essa vitória.
À CESAN pela oportunidade de concluir esta especialização e por contribuir com
dados relevantes para o desenvolvimento do tema proposto.
À ARCELOR MITTAL pelo patrocínio, contribuindo para uma formação acadêmica
especializada e de qualidade.
Ao meu amor, Bel, pela paciência e companheirismo durante toda a essa
caminhada.
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ...................................................................................................13
2 FUNDAMENTAÇÃO E JUSTIFICATIVA ............................................................16
3 OBJETIVO .........................................................................................................20
4 CORROSÃO DE ARMADURA...........................................................................21
4.1 MECANISMO DA CORROSÃO ..................................................................25
4.2 CONSEQÜÊNCIAS DA CORROSÃO DO AÇO..........................................29
5 AÇÃO E INGRESSO DE CLORETOS ...............................................................31
5.1 MECANISMOS DE CORROSÃO INDUZIDA POR CLORETOS.................34
5.2 TEORES LIMITES DE ÍONS CLORETOS ..................................................35
5.3 FATORES INFLUENTES NA VELOCIDADE E PROFUNDIDADE DOS
ÍONS CLORETOS .................................................................................................39
5.3.1 COMPOSIÇÃO, TIPO E QUANTIDADE DE CIMENTO ..........................40
5.3.2 RELAÇÃO ÁGUA/CIMENTO, ADENSAMENTO E CURA.......................41
5.3.3 GRAU DE SATURAÇÃO DOS POROS, CONCENTRAÇÃO DE ÍONS
CLORETOS E TEMPERATURA............................................................................43
5.3.4 FISSURAS ..............................................................................................43
5.3.5 CARBONATAÇÃO ..................................................................................44
5.4 AMBIENTE EXTERNO DOS RESERVATÓRIOS DE ÁGUA TRATADA ....47
5.5 AMBIENTE INTERNO DOS RESERVATÓRIOS DE ÁGUA TRATADA .....50
5.6 CUIDADOS VISANDO À MELHORIA DA DURABILIDADE DO CONCRETO
ARMADO...............................................................................................................54
6 CAUSA EXTRÍNSECAS DE DETERIORAÇÃO .................................................56
6.1 CONSIDERAÇÕES ESTRUTURAIS ..........................................................58
6.2 PROCEDIMENTO DE VERIFICAÇÃO DE ABERTURA DE FISSURAS ....61
7 SISTEMAS DE IMPERMEABILIZAÇÃO E PROTEÇÃO....................................71
7.1 SISTEMAS DE CRISTALIZAÇÃO...............................................................71
7.2 REVESTIMENTOS A BASE DE CIMENTO POLIMÉRICO.........................71
7.3 REVESTIMENTO DE ALTA RESISTÊNCIA QUÍMICA À BASE DE
CIMENTO ..............................................................................................................73
8 CONCLUSÕES, RECOMENDAÇÕES E TRABALHOS FUTUROS ..................76
9 REFERÊNCIAS..................................................................................................79
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 – Interrelacionamento entre conceitos de durabilidade e desempenho –
C.E.B – Boletim 183 (1989) apud (SOUZA, 1998). ...................................................14
Figura 2 – Esquema do processo de tratamento de água (SABESP). ......................16
Figura 3 - POURBAIX (1987) apud FORTES & ANDRADE (2000)...........................22
Figura 4 – Escala de energia.....................................................................................25
Figura 5 – Processo de corrosão eletroquímica do aço (Catálogos SIKA, 2006)......27
Figura 6 - Representação da deterioração resultante da corrosão (NEVILLE,1997).29
Figura 7 – Aumento de volume devido à oxidação e expansão da armadura – Interior
de reservatório em operação no município da Serra - (CESAN)...............................30
Figura 8 – Esquematização da corrosão eletroquímica (Catálogos SIKA, 2006). .....35
Figura 9 – Efeito da relação água/cimento na penetração de cloretos......................42
Figura 10 – Pilar em indústria com corrosão das armaduras devido à carbonatação
(AGUIAR, 2006). .......................................................................................................45
Figura 11 – Pilar sobre o mar após 10 anos de construção – efeito sinérgico da ação
de carbonatação e íons cloretos (AGUIAR, 2006). ...................................................46
Figura 12 – Localização litorânea – Guarapari – ES. ................................................48
Figura 13 – Reservatório elevado de água tratada (CESAN)....................................49
Figura 14 - Teor total de íons cloretos em relação à massa de cimento com
molhagem e secagem alternadas (Neville, 1997). ....................................................50
Figura 15 – Escamamento e delaminação do concreto. Reservatório em operação.51
Figura 16 – Escamamento e delaminação do concreto. Reservatório desativado. ...52
Figura 17 – Manifestação de fissuras conforme cada tipo de esforço atuando.........57
Figura 18 – Representação sistema estrutural de cálculo.........................................59
Figura 19 – Forma da laje de tampa .........................................................................60
Figura 20 – Corte A-A reservatório 300 m3. ..............................................................60
Figura 21 – Diagrama de momentos fletores – cobertura .........................................65
Figura 22 – Seção fissurada no estádio 2 puro. ........................................................65
Figura 23 – Área de envolvimento Acr. ......................................................................67
Figura 24 – Exame microscópico do concreto aos 28 dias. ......................................74
Figura 25 – Estrutura de concreto típica com umidade. ............................................75
Figura 26 – Penetração da formação cristalina. ........................................................75
LISTA DE QUADROS
Quadro 1 – NBR 6118 – 2003. ..................................................................................23
Quadro 2 - Classes de agressividade ambiental (HELENE, 1997). ..........................24
Quadro 3 – Teor limite de cloreto para diversas normas:..........................................37
Quadro 4 – Quantidade de cloretos livres em relação a diversos teores de C3A. .....40
Quadro 5 – Concentração de Cloretos nos Reservatórios do Município da Serra ....53
Quadro 6 - Fatores intervenientes no processo de corrosão e contaminação
(HELENE, 1993)........................................................................................................55
Quadro 7 - Coeficiente de conformação superficial do aço (NBR 6118/2003). .........67
Quadro 8 – Adaptação dos quadros 6.1 e 13.3 da NBR 6128-2003. ........................70
LISTA DE EQUAÇÕES
Fe → Fe++ + 2 e- (Equação 1)....................................................................................27
4 e- + O2 + 2 H2O → 4 (OH-) (Equação 2) .................................................................27
Fe++ + 2 (OH-) → Fe (OH)2 (Equação 3) ...................................................................28
Fe(OH)2 + 2 H2O + O2 → 4 Fe(OH)3 (Equação 4).....................................................28
Fe++ + 2 Cl- → FeCl2 (Equação 5) .............................................................................34
FeCl2 + 2 H2O → Fe(OH)2 + 2 HCl (Equação 6) .......................................................34
Ca(OH)2 + CO2→CaCO3+H2O (Equação 7)..............................................................44
LISTAS DE COMPOSTOS E ELEMENTOS QUÍMICOS
4Fe(OH)3 Hidróxido férrico - ferrugem
C3A Aluminato tricálcico
Cl- Cloro
Fe(OH)2 Hidróxido ferroso
Fe++ Ferro
Fe2O3 Óxido férrico
Fe3O4 Óxido ferroso - Magnetita
FeCl2 Cloreto ferroso
H2O Água
HCl Ácido clorídrico
O2 Oxigênio
OH- Hidroxila
RESUMO
Atualmente, o concreto armado é um dos materiais mais difundidos na construção
de obras de saneamento em se tratando de instalações de produção de água. Isso
se deve à facilidade de compor formas e dimensões, que são de grande importância
para produzir detalhes arquitetônicos e estruturais. Nesse grupo se enquadram à
construção de grandes reservatórios de água tratada, que são partes integrantes
dos sistemas de abastecimentos das grandes cidades.
A indústria de produção de água faz uso de produtos químicos durante seu processo
de tratamento visando o atendimento dos padrões de potabilidade e consumo
humano. No entanto, muitos desses produtos são nocivos à estrutura de concreto
armado. Essa monografia dará ênfase aos mecanismos deletérios que envolvem
íons cloretos presentes no processo de cloração da água, como fator importante
para o início de um processo corrosivo da armadura.
A limitação desta obra está em analisar os efeitos deletérios dos íons cloretos de
forma isolada, o que na prática não é observado, pois agentes externos atuam de
forma sinérgica na estrutura de concreto armado: carbonatação e íons cloretos, por
exemplo.
Em seguida, trataremos da importância de se verificar os limites de fissuração para
estruturas de concreto aramado, apresentando o procedimento de cálculo de uma
laje de tampa do reservatório construído no município de Viana-ES. Esse
procedimento de cálculo, mesmo que não muito preciso, deve servir de parâmetro
para a elaboração de projetos comprometidos com durabilidade e vida útil.
Estruturas fissuradas são pontos preferenciais para a entrada de águas
contaminadas por cloretos e instalação de um processo corrosivo na armadura.
Por fim, faremos menção a sistemas de impermeabilização e proteção de estruturas
que se proponham a criar barreiras de entrada dos íons cloreto, dissolvidos na água,
pelas fissuras do concreto.
1 INTRODUÇÃO
Os tempos modernos ditaram a certeza de que o concreto e o aço, como materiais
de construção, são instáveis ao longo do tempo, alterando suas propriedades físicas
e químicas em função das características de seus componentes e das respostas
destes às condicionantes do meio ambiente. Às conseqüências destes processos de
alteração que venham a comprometer o desempenho de uma estrutura, ou material,
costuma-se chamar deterioração. Os agentes agressores, em si, são designados
agentes de deterioração (SOUZA, 1998).
Na realidade a deterioração do concreto ocorre muitas vezes como resultado de
uma combinação de diferentes fatores externos e internos. São processos
complexos, determinados pelas propriedades físico-químicas do concreto e da forma
como está exposto. Os processos de degradação alteram a capacidade de o
material desempenhar as suas funções, e nem sempre se manifestam visualmente.
Os três principais sintomas que podem surgir isoladamente ou simultaneamente são
a fissuração, o destacamento e a desagregação (AGUIAR, 2006).
Cada material ou componente reage de uma forma particular aos agentes de
deterioração a que é submetido, sendo a forma de deterioração e a sua velocidade
função da natureza do material ou componente e das condições de exposição aos
agentes de deterioração (SOUZA, 1998).
A concepção de uma construção durável implica a adoção de um conjunto de
decisões e procedimentos que garantam a estrutura e os materiais que a compõem
um desempenho satisfatório ao longo da vida útil da construção. Assim, serão a
quantidade de água no concreto e a sua relação com a quantidade de ligante o
elemento básico que irá reger características como densidade, compacidade,
porosidade, permeabilidade, capilaridade e fissuração, além de sua resistência
mecânica, que, em resumo, são os indicadores de qualidade do material, passo
primeiro para classificação de uma estrutura durável ou não. O outro lado da
equação é justamente o que aborda a agressividade ambiental, ou seja, a
capacidade de transporte dos líquidos e gases contidos no meio ambiente para o
interior do concreto (SOUZA, 1998).
Figura 1 – Interrelacionamento entre conceitos de durabilidade e desempenho – C.E.B – Boletim 183 (1989) apud (SOUZA, 1998).
Da figura 1 infere-se que a combinação dos agentes ambientais (temperatura,
umidade, chuva, vento, salinidade e agressividade química ou biológica)
transportados para a massa de concreto, assim como a resposta dessa massa a tal
ação, constituem os principais elementos do processo de caracterização da
durabilidade, sendo a água o elemento principal de toda a questão, considerando
adequados os mecanismos de resistência. A essência destes conceitos estará, pois,
na execução de uma obra que apresente desempenho satisfatório, por um período
suficientemente longo e com custos de manutenção razoáveis (SOUZA, 1998).
A manutenção de uma estrutura se resume ao conjunto de atividades necessárias à
garantia do seu desempenho satisfatório ao longo do tempo, ou seja, o conjunto de
rotinas que tenham por finalidade o prolongamento da vida útil da estrutura. Dentre
essas rotinas estão enquadrados os sistemas de proteção e impermeabilização de
estruturas.
2 FUNDAMENTAÇÃO E JUSTIFICATIVA
A história do abastecimento de água para consumo humano surge inicialmente para
satisfazer demandas relacionadas à captação, transporte e armazenamento, como
conseqüência do aumento do consumo a partir do crescimento das cidades. O
tratamento nasce primeiramente para satisfazer uma demanda estética em relação
aos aspectos organolépticos (cor, turbidez, ferro, manganês, alcalinidade, dureza,
pH, cloretos, sulfatos, cloro residual e flúor) presentes nas águas impuras, e
posteriormente aspectos de natureza sanitária (microorganismos e metais pesados).
Até a disposição nas residências, a água bruta captada no corpo hídrico passa por
uma série de processos que visam adequá-la aos padrões de consumo humano. A
água é levada por adutoras à estação de tratamento onde se inicia as adições de
produtos químicos tornando-a própria para o consumo e finalmente distribuída para
o consumidor final. A figura 2 mostra a esquematização do processo de tratamento
que torna a água própria para o consumo.
Figura 2 – Esquema do processo de tratamento de água (SABESP).
1. Represamento
2. Captação e Bombeamento: Após a captação, a água é bombeada para as
Estações de Tratamento de água onde passará por diversas etapas explicadas a
seguir.
3. Tratamento Químico:
Pré-cloração: Adição de cloro assim que a água chega à estação para facilitar a
retirada de matéria orgânica e metais;
Pré-alcalinização: Adição de cal ou soda à água para ajustar o pH aos valores
exigidos para as fases seguintes do tratamento;
Coagulação: Adição de sulfato de alumínio, cloreto férrico ou outro coagulante,
seguido de uma agitação violenta da água para provocar a desestabilização elétrica
das partículas de sujeira, facilitando sua agregação.
4. Floculação: É o processo onde a água recebe uma substância química chamada
de sulfato de alumínio. Este produto faz com que as impurezas se aglutinem
formando flocos para serem facilmente Removidos.
5. Decantação: Na decantação, como os flocos de sujeira são mais pesados do que
a água, eles se depositam no fundo do decantador.
6. Filtração: Nesta fase, a água passa por várias camadas filtrantes onde ocorre a
retenção dos flocos menores que não ficaram na decantação. A água então fica livre
das impurezas. Estas três etapas: floculação, decantação e filtração recebem o
nome de clarificação. Nesta fase, todas as partículas de impurezas são removidas
deixando a água límpida.
7. Cloração: Consiste na adição de cloro. Este produto é usado para destruição de
microorganismos presentes na água.
8. Fluoretação: O produto aplicado tem a função de colaborar para redução da
incidência da cárie dentária.
9. Reservatório: Após o tratamento, a água tratada é armazenada inicialmente em
reservatórios de distribuição e depois em reservatórios de bairros, espalhados em
regiões estratégicas das cidades.
10. Distribuição: Desses reservatórios a água vai para as tubulações maiores
(denominadas adutoras) e depois para as redes de distribuição até chegar aos
domicílios.
11. Redes de distribuição: Depois das redes de distribuição, a água geralmente é
armazenada em caixas d'água. A responsabilidade da concessionária é entregar
água até a entrada da residência onde estão o cavalete e o hidrômetro.
As adições de produtos químicos têm como objetivo adequar a água aos padrões
exigidos pela portaria do Ministério da Saúde número 518/2004 que estabelece os
procedimentos e responsabilidades relativas ao controle e vigilância da qualidade da
água para consumo humano e seu padrão de potabilidade.
Muitos reservatórios de água de concreto armado apresentam patologias de
concreto decorrentes principalmente da gestão (projeto), execução ou,
posteriormente, durante a vida útil da estrutura (conservação e manutenção). Esses
últimos são fatores primordiais para a integridade da estrutura de concreto armado,
uma vez que as contribuições de íons cloretos totais envolvidos no processo de
tratamento da água nas etapas de pré-cloração e cloração, elevam a oferta de
agentes deletérios juntamente com condições ambientais internas favoráveis
(umidade e calor) a degradação do aço.
Portanto, é necessário o uso de materiais de recuperação adequados para criar
barreiras na estrutura e impedir a percolação de águas contaminadas pela rede de
poros da estrutura de concreto armado.
3 OBJETIVO
Este projeto dará ênfase às contribuições deletérias de íons cloretos envolvidos nas
etapas de cloração da água, às estruturas de concreto armado destinadas a
reservação de água tratada, tais como tampas de reservatórios, onde existe uma
atmosfera favorável a degradação.
Será abordada importância da verificação dos Estados limites Últimos de Fissuração
ELS-W (Abertura e formação de fissuras) nas lajes de fechamento dos reservatórios,
como fatores facilitadores de penetração de íons cloretos na estrutura.
Será apresentado o procedimento de cálculo e verificação de abertura de fissuras
como parâmetro para elaboração de projetos estruturais que visem durabilidade e
vida útil da estrutura de concreto armado.
Posteriormente será feito um estudo sobre sistemas de impermeabilização e
proteção, visando garantir maior estanqueidade, durabilidade e resistência à atuação
dos íons cloretos na estrutura de concreto.
4 CORROSÃO DE ARMADURA
O concreto é um material que possui como principal característica a sua elevada
resistência à compressão, porém sua resistência à tração é baixa (em torno de 10%
da resistência à compressão). O uso do aço fornece essa resistência ao concreto,
criando assim, o concreto armado. Este material é largamente empregado, pois
fornece condições para execução de estruturas de várias formas e tamanhos
(MATTOS, 2002).
Por muito tempo, o concreto foi especificado para as obras simplesmente pela sua
resistência característica à compressão aos 28 dias (Fck), contudo a agressividade
do meio não era avaliada, ou não se tinha como avaliá-la, e a durabilidade da
estrutura ficava então em segundo plano, ocasionando assim vários problemas
patológicos (MATTOS, 2002).
Um dos principais reflexos da preocupação com a durabilidade foi a atenção dada
pela comunidade técnica internacional, nos últimos 25 anos, aos problemas de
corrosão de armaduras, buscando melhores caminhos para a especificação de
projetos de novas obras, execução de reparos, reforços e reconstruções (HELENE,
1993).
O aço ficará bem protegido quando o concreto for bem executado, levando-se em
conta dois aspectos: físico e químico. A proteção física é devida à qualidade e à
espessura do cobrimento. E a proteção química é resultante do pH elevado
proporcionado pelo concreto, permitindo assim a formação de uma fina película
protetora, conhecida como camada de passivação (FORTES & ANDRADE, 2000
apud MATTOS, 2002).
POURBAIX (1987) apud FORTES & ANDRADE (2000) apud MATTOS (2002),
mostra, em seu diagrama potencial x pH, Figura 3, que o aço encontra-se em um
estado passivo para um pH entre 10,5 a 12,5, considerando-se potenciais de
corrosão entre +0,1 e -0,5V (relativo ao potencial normal de hidrogênio). Nesta
condição de alcalinidade, que o concreto proporciona, o filme de óxido formado
sobre o aço é aderente e estável, impedindo o prosseguimento da corrosão.
Figura 3 - POURBAIX (1987) apud FORTES & ANDRADE (2000).
Contudo, para a execução de uma estrutura durável de concreto armado, existe a
necessidade de um estudo do local e do ambiente da edificação, para se fazer a
análise de quanto a corrosão será significativa durante a vida útil da estrutura.
Dentre os itens que devem ser analisados destacam-se (SERRA, 1992) apud
(MATTOS, 2002):
� Solo (natural ou aterro; ácido ou alcalino; resistividade elétrica);
� Água (doce, salobra, variações do nível do lençol freático, zonas de respingo
ou névoa, grau de poluição);
� Clima (temperatura, umidade, vento predominante);
� Atmosfera (industrial, urbana, marinha);
� Outros (correntes de fuga, exposição a agentes químicos);
Já em 1997, HELENE realizou uma síntese sobre a agressividade ambiental,
definindo classes de agressividade, visando a sua utilização na elaboração de
projetos (Quadro 1). Propôs, também, a utilização do Quadro 2 para avaliação da
agressividade do meio ambiente em relação à estrutura ou de suas partes, conforme
seu grau de exposição.
Quadro 1 – NBR 6118 – 2003.
Classe de Agressividade Agressividade Risco de Deterioração da Estrutura
l Fraca Insignificante
ll Média Pequeno
lll Forte Grande
lV Muito forte Elevado
Quadro 2 - Classes de agressividade ambiental (HELENE, 1997).
Micro-clima Macro-clima
Interior das edificações Exterior das edificações
Seco (1)
UR≤ 65%
Úmido ou ciclos (2)
de molhagem e
secagem
Seco (3)
UR≤ 65%
Úmido ou ciclos
(4) de molhagem
e secagem
Rural I I I II
Urbano I II I II
Marinho II III - III
Industrial II III II III
Específico II III ou IV III III ou IV
Respingo de maré - - - IV
Submerso ≥ 3 m - - - I
Solo - - Não agressivo, I
Úmido e
agressivo, II, III ou
IV
1Salas, dormitórios ou ambientes com concreto revestido com argamassa e pintura; 2 Vestiários, banheiros, garagens, lavanderias; 3 Obras no interior do Nordeste do País, partes protegidas em ambientes predominantemente secos; 4 Incluindo ambientes quimicamente agressivos, tanques industriais, branqueamento em indústrias de papel e celulose, armazém de fertilizantes, indústrias químicas.
Tendo em vista que a corrosão gera conseqüências desastrosas, o estudo do
processo de corrosão é importante para os projetistas saberem a maneira como ela
atua e terem condições de evitá-la.
4.1 MECANISMO DA CORROSÃO
O aço sofre corrosão visto que não é um material encontrado em seu estado natural.
O minério de ferro da natureza sofre processo de fundição e melhora na sua
composição química, transformando-se em aço. Sob determinadas condições, o aço
perde esta energia e volta ao seu estado natural. O nome dado a essa perda de
energia é corrosão, como é mostrado na figura 4 (MATTOS, 2002).
Esc
ala
de E
nerg
ia
Metal
Composto (Minério)
Met
alur
gia
Cor
rosã
o
ENERGIA
E2
E1
Figura 4 – Escala de energia.
A corrosão pode ser dividida em dois tipos de processos: o denominado de corrosão
eletroquímica, o qual será evidenciado neste trabalho, e o de oxidação direta
(HELENE, 1993).
No processo de corrosão eletroquímica, o fenômeno ocorre como resultado da
formação de pilhas ou células de corrosão devido à presença de umidade. Neste
estágio existe a necessidade de quatro condições básicas: existência de um
eletrólito, diferença de potencial de eletrodo entre áreas anódicas e catódicas,
umidade e a presença de oxigênio. Ao iniciar o processo de corrosão, vai existir: um
ânodo, um cátodo, um eletrólito e a presença de um condutor elétrico. Nas regiões
catódicas, o ataque à armadura pode ser considerado desprezível, porém, nas
regiões anódicas, ocorre a dissolução do aço (HELENE, 1993; CASCUDO, 1997
apud MATTOS, 2002).
Com relação à oxidação direta, esta ocorre quando o ar atmosférico reage
diretamente com o aço. Este tipo de corrosão é lento à temperatura ambiente,
podendo ser significativo somente em altas temperaturas. Normalmente provoca
uma corrosão uniforme em toda a superfície da armadura (HELENE, 1993).
Segundo NEVILLE apud MATTOS (2002), o processo da corrosão eletroquímica
pode ser resumido como segue: existindo uma diferença de potencial entre 2 pontos
da armadura (aço) no concreto, gera-se uma célula eletroquímica. Neste momento
existe, então, uma região anódica e uma região catódica ligadas pelo eletrólito na
forma de água (H2O) nos poros da pasta de cimento endurecida. Os íons de ferro,
Fe++, com cargas elétricas positivas no ânodo, passam para a solução (concreto),
enquanto os elétrons livres, e-, com carga elétrica negativa, passam pelo aço para o
cátodo. No cátodo, os elétrons são combinados com a água e o oxigênio e formam
íons de hidroxila (OH-). Estes íons migram para o ânodo, através do eletrólito, onde
vão combinar com os íons ferrosos, formando hidróxido ferroso, que por outra
oxidação vai se transformar em hidróxido férrico (ferrugem). A figura 5 mostra
esquematicamente o processo de corrosão eletroquímica do aço.
Figura 5 – Processo de corrosão eletroquímica do aço (Catálogos SIKA, 2006).
Algumas reações do processo de corrosão podem ser descritas como se segue
(CASCUDO, 1997 apud MATTOS, 2002):
Zonas anódicas (reações de dissolução do ferro – oxidação):
Fe → Fe++ + 2 e- (Equação 1)
Zonas catódicas (reações de redução do oxigênio):
4 e- + O2 + 2 H2O → 4 (OH-) (Equação 2)
Zonas intermediárias entre o ânodo e o cátodo, inclusive podendo ocorrer em
regiões próximas do cátodo. Isto devido ao OH- possuir menor mobilidade iônica que
o Fe++, resultado de seu maior tamanho e massa comparado ao íon de ferro:
Fe++ + 2 (OH-) → Fe (OH)2 (Equação 3)
Zonas iguais a anterior, porém em locais mais aerados:
Fe(OH)2 + 2 H2O + O2 → 4 Fe(OH)3 (Equação 4)
Analisando as reações, verifica-se a necessidade da água para a continuidade do
processo de corrosão, portanto não há corrosão no concreto seco, provavelmente
com umidade relativa abaixo de 60%. E também não existe corrosão em concretos
completamente imersos, exceto quando a água pode reter ar (oxigênio), como por
exemplo, pela ação de ondas. Umidades relativas entre 70% e 80% são ótimas para
a corrosão. Em umidades relativas mais altas, a difusão do oxigênio através do
concreto é consideravelmente mais reduzida (NEVILLE, 1997 apud MATTOS, 2002).
As diferenças de potencial eletroquímico podem ser geradas por diferenças de
ambiente a que o concreto armado está exposto. Cita-se, por exemplo, para o caso
de macrocélulas ou macropilhas, quando o concreto possui uma parte
permanentemente imersa em água do mar e outra exposta a molhagem e secagem
alternadas. Outra situação semelhante a essa é quando a armadura, conectada
eletricamente, estiver com diferenças de espessura de cobrimento ao longo da peça
estrutural. As células eletroquímicas também podem ser formadas por causa de
diferenças de concentração salina na água dos poros ou por causa do acesso não
uniforme do oxigênio na estrutura (NEVILLE, 1997 apud MATTOS, 2202).
4.2 CONSEQÜÊNCIAS DA CORROSÃO DO AÇO
A transformação do aço metálico para ferrugem é acompanhada por um aumento no
volume, o qual, dependendo do estado de oxidação, pode chegar a ser de até 600%
do metal original, causando assim, fissuras nas peças de concreto armado (MEHTA
& MONTEIRO, 1994 apud MATTOS, 2002). Esse processo pode ser demonstrado
esquematicamente pela figura 6 abaixo:
Figura 6 - Representação da deterioração resultante da corrosão (NEVILLE,1997).
Figura 7 – Aumento de volume devido à oxidação e expansão da armadura – Interior de reservatório
em operação no município da Serra - (CESAN).
Tal fato torna a entrada de agentes agressivos em direção ao aço, como um
conseqüente aumento da velocidade de corrosão. O processo da corrosão no anodo
reduz a área da seção transversal do aço, reduzindo a sua capacidade de suporte
de solicitações. No caso particular da corrosão induzida por cloretos, ela é muito
localizada em um pequeno anodo, causando uma escarificação do aço (NEVILLE,
1997).
Os produtos de corrosão, menos volumosos do que as circunstâncias normais,
podem se deslocar para os vazios do concreto sem fissuração ou escamamento
progressivos (NEVILLE, 1997).
5 AÇÃO E INGRESSO DE CLORETOS
O ataque por cloreto é diferente em que a ação principal é a corrosão do aço e,
somente como conseqüência dessa corrosão é que se danifica o concreto em torno
da armadura (NEVILLE, 1997).
A corrosão da armadura devido à ação dos íons cloretos é apontada como um dos
mais sérios problemas à durabilidade das estruturas de concreto armado (HELENE,
1986; TREADWAY et al.; FUGIWARA; MINOSAKU, 1990 apud FIGUEIREDO,
2005).
Quanto à ação dos cloretos, quando estes são adicionados à mistura, tendem a se
distribuir uniformemente, possuindo assim menor tendência à formação de pilhas de
concentração. Por outro lado, no caso da penetração de íons cloretos a partir da
superfície dos concretos endurecidos, a concentração junto ao aço não é uniforme
devido às diferenças de permeabilidade do concreto. Esse fato propicia a formação
de macrocélulas de concentração, com o agravante de existir uma relação
desfavorável entre as áreas anódicas e catódicas (SERRA, 1992 apud MATTOS,
2002).
As vias que podem seguir os íons cloretos até o concreto podem ser assim
resumidas nas seguintes formas (FIGUEIREDO, 2005):
� Uso de aceleradores de pega que contém CaCl²;
� Na forma de impurezas indesejadas dos agregados e da água de
amassamento;
� Atmosfera marinha;
� Água do mar (estruturas “off shore”);
� Uso de sais de degelo;
� Processos industriais (etapa de branqueamento de indústria de celulose e
papel e produção de água).
O mecanismo de penetração dos íons cloretos através do concreto, para que uma
certa quantidade chegue até a armadura, na forma de cloretos livres, e consiga
desencadear o processo de corrosão, depende de uma série de fatores
relacionados, por exemplo, com o tipo de cátion associado aos cloretos, tipo de
acesso ao concreto (antes ou depois de endurecido), tipo de cimento empregado na
produção do concreto, condições de produção e cura do concreto, umidade
ambiental (condições de saturação dos poros) e quantidade de cimento por metro
cúbico de concreto (FIGUEIREDO, 2005).
Os cloretos agressivos podem ser encontrados na natureza, dissolvidos em água.
Quando sólidos, podem depositar-se na superfície do concreto. Em dissolução
aquosa, por intermédio de chuvas ou umidade e através da rede de poros, os
agentes agressivos, tanto para o concreto como para a armadura, atingem as
regiões mais internas do concreto armado.
Os cloretos transportados pelo ar podem percorrer grandes distâncias, sendo já
observado casos de transporte de até 2 quilômetros, dependendo do vento a da
topografia (NEVILLE, 1997).
Qualquer que seja a origem, os cloretos penetram no concreto pela movimentação
da água contendo os cloretos, bem como por difusão dos íons na água e por
absorção. O ingresso prolongado e repetido pode, com o tempo, resultar altas
concentrações de íons cloretos junto à superfície do aço da armadura (NEVILLE,
1997).
Segundo CASCUDO (1997) apud MATTOS (2002), os cloretos podem ser
transportados para dentro do concreto através dos mecanismos de absorção capilar,
difusão, permeabilidade e migração.
Quando o concreto permanece constantemente submerso, os cloretos penetram até
profundidades consideráveis, mas não haverá corrosão, a menos que haja oxigênio
presente no catodo.
Sabendo que os processos de produção de água tratada envolvem etapas de adição
de produtos químicos à água (cloração), contribuindo para a oferta de íons cloretos à
estrutura de concreto armado, fica evidente a importância de se especificar métodos
de impermeabilização e proteção das estruturas de concreto criando barreiras que
bloqueiem parcial/total a entrada de íons cloretos para o interior da estrutura de
concreto armado e impedido que se inicie um processo corrosivo da armadura.
5.1 MECANISMOS DE CORROSÃO INDUZIDA POR CLORETOS
O filme que se forma logo após o início da hidratação do cimento, consiste de γ-
Fe2O3, firmemente aderente ao aço. Enquanto esta película de óxido estiver
presente, o aço permanece intacto. No entanto, os íons cloretos destroem a película
e, com a presença de água e oxigênio, ocorre corrosão (NEVILLE, 1997).
De acordo com Fortes e Andrade (2001), os íons cloreto (Cl-), em contato com a
armadura, produzem uma redução do elevado pH do concreto, que é formado por
valores entre 12,5 a 13,5, para valores de até 5. Tais íons atingem a armadura de
forma localizada, destruindo a camada passivadora, resultando na corrosão que,
depois de formado, permanece ativo sempre reduzindo o diâmetro da barra.
Para que se inicie a corrosão, a camada de passivação deve ser atravessada. Os
íons cloretos ativam a superfície do aço formando o anodo, sendo catodo a
superfície passivada. As reações são as seguintes:
Fe++ + 2 Cl- → FeCl2 (Equação 5)
FeCl2 + 2 H2O → Fe(OH)2 + 2 HCl (Equação 6)
Assim o Cl- é regenerado de modo que a ferrugem não contém cloreto, embora se
forme cloreto ferroso no estágio intermediário. A figura 8 mostra a corrosão
eletroquímica na presença de cloretos.
Figura 8 – Esquematização da corrosão eletroquímica (Catálogos SIKA, 2006).
.
Como a célula eletroquímica necessita uma conexão entre anodo e o catodo pela
água dos poros, bem como pela própria armadura, o sistema de poros na pasta de
cimento endurecida é um fator importante influenciando a corrosão. Em termos
elétricos, é a resistência da conexão pelo concreto que controla a passagem da
corrente. A resistividade elétrica do concreto é fortemente influenciada pelo seu teor
de umidade, pela composição iônica da água dos poros e pela continuidade do
sistema de poros da pasta de cimento endurecida (NEVILLE, 1997).
5.2 TEORES LIMITES DE ÍONS CLORETOS
Normalmente os cloretos penetram no concreto por duas maneiras: são levados com
seus componentes (aditivos, água, brita ou areia) ou provenientes do exterior, por
penetração, através da rede de poros, como no caso de ambientes marinhos
(maresia ou névoa salina) (ANDRADE, 1992; CASCUDO, 1997 apud. MATTOS,
2002).
HELENE (1993) resumiu a presença dos cloretos no concreto de três formas: como
cloretos livres (na forma de íons na água dos poros), combinados quimicamente
formando o cloroaluminato de cálcio, conhecido por sal de Friedel:
(C3A.CaCl2.10H2O) ou retidos por adsorção física às paredes dos poros capilares. A
soma dos “livres” e “retidos” é denominada cloretos totais.
A medição de cloretos é feita em amostras de pó retiradas do concreto, em
diferentes profundidades da estrutura, e a análise quantitativa é feita por via química
(ASTM C 1152- 1992) ou por análise de fluorescência de Raio-X (FIGUEIREDO,
2005 apud AGUIAR, 2006).
Uma certa quantidade de íons cloreto pode ser tolerada sem risco de corrosão, uma
vez que, após reagirem com aluminatos, provenientes do clinquer, esses íons não
estarão livres para atacar o filme passivante. No entanto existe um valor limite de
concentração no qual os íons cloreto podem romper a camada de óxidos passivante
e iniciar o processo de corrosão da armadura (FIGUEIREDO, 2005).
FIGUEIREDO (2005) apresentou alguns valores (Quadro 3) normalizados por
diferentes países, que podem ser tomados como referência na quantidade máxima
de cloretos totais, pois praticamente todas as normas estabelecem o limite de
cloretos em termos de cloretos totais.
A NBR 6118 (2003) não se reporta ao teor de cloretos, chamando somente a
atenção quanto ao uso de aditivos contendo cloretos. As Normas Européias CEB
(1991), ENV 206 (1991) e a BS 8110:1 (1985) recomendam um limite de 0,40% em
relação à massa de cimento, enquanto a ACI 318-21 (2003) limitam em 0,15% em
ambientes com cloretos, 0,3% em ambientes normais, 1% em ambientes secos e
0,06% em concreto protendidos (FIGUEIREDO, 2005 , apud AGUIAR, 2006).
Quadro 3 – Teor limite de cloreto para diversas normas:
Norma País Ano Teor de cloretos recomendado
NBR (6118)
ABNT
Brasil 2003 Não se reporta ao teor de cloretos 5
ACI 3118-
21 USA 2001
≤0,15% em relação à massa de cimento, em ambiente com
cloretos.
≤0,30% em relação à massa de cimento, em ambiente normal.
≤1% em relação à massa de cimento, em ambiente seco.
≤0,06% em relação à massa de cimento (concreto protendido).
CEB
ENV 206
BS 8110:1
Europa
Portugal
Inglaterra
1991
1991
1985
0,4% em relação a massa de cimento
JCSE-SP2 Japão 1986 ≤ 0,60 Kg/m3 de concreto
A necessidade de se saber a quantidade de cloretos (totais ou livres) os quais
podem causar corrosão na armadura é muito importante, porém estabelecer um
limite único é extremamente difícil. A quantidade de cloretos depende de vários
5 A ABNT-NBR 6118:2003 não se reporta ao teor de cloretos, mas enfatiza que não é permitido
utilizar aditivos contendo cloretos em sua composição, tanto em estruturas de concreto armado,
quanto em protendidos.
fatores como, por exemplo, tipo de cimento, alcalinidade, teor de C3A - aluminato
tricálcico, finura, teor de gesso, traço do concreto e relação água/cimento (a/c).
Segundo ANDRADE (1992) apud MATTOS (2002), um valor médio aceito,
geralmente, para o teor de cloretos é de 0,4% em relação à massa de cimento ou
0,05% a 0,1% em relação à massa de concreto.
Vale lembrar que uma quantidade excessiva de cloretos na mistura inicial do
concreto, resulta uma ação mais agressiva e, portanto, uma corrosão mais rápida,
do que a mesma quantidade de cloretos tiver ingressado no concreto já em serviço
(NEVILLE, 1993).
Já os cloretos que tenham ingressado no concreto, ainda é mais difícil estabelecer
um limite de concentração de íons cloretos abaixo do qual não haja corrosão. Esse
limite depende de muitos fatores, dos quais ainda não são bem conhecidos. Para
efeitos práticos, a prevenção da corrosão é feita pelo controle do ingresso de
cloretos, pela espessura do cobrimento da armadura e pela penetrabilidade do
concreto do cobrimento (NEVILLE, 1997).
Enquanto, em quaisquer circunstancias, possa haver um limite para que se inicie a
corrosão, o seu prosseguimento depende da resistividade da pasta de cimento, que
varia com a umidade, e a disponibilidade de oxigênio, influenciada pela imersão do
concreto (NEVILLE, 1997).
Em qualquer caso, não é o teor total de cloretos que é importante para a corrosão.
Uma parte dos cloretos está quimicamente retida, sendo incorporada aos produtos
da hidratação do cimento. Outra parte dos cloretos está fisicamente retida por
absorção à superfície dos poros de gel. É somente uma terceira parte dos cloretos,
isto é, os cloretos livres, que está disponível para a reação agressiva com o aço. No
entanto, a distribuição dos íons cloreto entre as três formas não é fixa, pois existe
uma situação de equilíbrio tal que sempre alguns íons cloretos livres estão presentes
na água dos poros (NEVILLE, 1997).
5.3 FATORES INFLUENTES NA VELOCIDADE E PROFUNDIDADE DOS
ÍONS CLORETOS
Basicamente os fatores que mais influenciam a penetração de íons cloretos são:
� Composição do cimento;
� Tipo do cimento;
� Quantidade de cimento;
� Relação água cimento;
� Adensamento;
� Cura;
� Grau de Saturação dos poros;
� Concentração de íons cloretos;
� Fissuras;
� Carbonatação;
� Temperatura.
5.3.1 COMPOSIÇÃO, TIPO E QUANTIDADE DE CIMENTO
A quantidade de C3A do cimento determina a capacidade de combinação com os
íons cloreto. Cimentos com baixos teores de aluminato tricálcico possuem pouca
capacidade de imobilizar os íons cloreto, através da formação de uma sal complexo
insolúvel, o cloro aluminato de cálcio hidratado (Sal de Friedel), que reduz a
concentração de íons cloretos livres na solução aquosa dos poros do concreto
(PAGE et al., 1986) citado por FIGUEIREDO (2005).
Rasheeduzzafar et al. (1990) citado por FIGUEIREDO (2005) trabalhando com
cimentos com diferentes teores de C3A verificaram que aqueles com teores mais
elevados de C3A podem ter um desempenho muito superior àqueles cimentos com
baixos teores conforme quadro 4. Page at al. (1986) apud Figueiredo (2005),
encontraram que a adição de escoria e cinza volante levava a uma diminuição da
difusibilidade dos cloretos em relação ao cimento portland puro.
Quadro 4 – Quantidade de cloretos livres em relação a diversos teores de C3A.
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
Estes ensaios revelam que os cimentos com adições, quando submetidos aos
cloretos, agem de forma a frear a penetração desses íons.
Nos experimentos realizados por ZANG&GJORV (1991), citado por Figueiredo
(2005), a introdução de sílica ativa em pastas de cimento reduziu a difusividade dos
íons cloretos. Os autores associaram este desempenho à diminuição da porosidade
total e a distribuição dos poros da argamassa com sílica ativa.
Mangat&Molloy (1992), citado por Figueiredo (2005), estudando os fatores que
influenciam a corrosão da armadura devido à ação dos cloretos, concluíram que a
quantidade de cimento possui uma insignificante influencia sobre a despassivação.
5.3.2 RELAÇÃO ÁGUA/CIMENTO, ADENSAMENTO E CURA
Gjorv&Vennesland (1979), citado por Figueiredo (2005), estudando a difusão de íons
cloreto em concretos de diferentes relação água/cimento e diferentes tipos de
cimento, verificaram que para curtos períodos de exposição o efeito da relação
água/ cimento foi limitado a camada superficial do concreto. Em longos períodos de
exposição, o tipo de cimento apresentou uma maior influência sobre a profundidade
de penetração dos cloretos que a relação água/cimento. A figura 9 apresenta os
resultados da profundidade de penetração de cloretos a diferentes relações a/c.
Efeito da relação a/c na penetração de cloretos
0
0,5
1
1,5
2
1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5Profundidade (cm)
CL-
(%
Cob
rimen
to)
a/c=0,75
a/c=0,60
a/c=0,5
a/c=0,4
Figura 9 – Efeito da relação água/cimento na penetração de cloretos.
Segundo Page et al. (1981), citado por Figueiredo (2005), as condições de cura
possuem um marcado efeito sobre as propriedades de transporte de pastas de
cimento endurecidas e, por conseguinte, sobre a difusibilidade efetiva dos íons
cloreto. Segundo esses pesquisadores, as condições de cura modificam a estrutura
dos poros da pasta e, por conseguinte, alteram a porosidade final.
Devido a isso, um concreto com um período de cura mais curto apresenta mais
cloretos que um concreto com cura mais prolongada. No entanto, essa diferença é
menos expressiva à medida que se passa para camadas mais internas, já que a
difusidade interna é menos afetada pelas propriedades da pele (JAERGERMAM,
1990, apud FIGUEIREDO, 2005).
5.3.3 GRAU DE SATURAÇÃO DOS POROS, CONCENTRAÇÃO DE
ÍONS CLORETOS E TEMPERATURA
O transporte de íons cloretos somente ocorre em presença de água. Nas situações
onde a água que contém os cloretos encontra-se estagnada, a penetração ao
interior do concreto ocorre através de difusão. Os íons cloretos também podem
penetrar por sucção capilar da água que os contém. Essa última situação ocorre
quando a estrutura de concreto está submetida a ciclos de umedecimento, com água
que contém os íons cloreto, e posterior secagem. Com o aumento da quantidade de
cloretos, nos poros do concreto, a possibilidade de secagem do concreto é
diminuída devido ao efeito higroscópico característico dos sais (FIGUEIREDO,
2005).
O aumento da temperatura aumenta a mobilidade molecular e favorece o seu
transporte pela microestrutura. Quando a temperatura cai, pode ocorrer
condensação e aumento da umidade do material (FIGUEIREDO, 2005).
5.3.4 FISSURAS
Quando uma fissura de concreto está exposta à água, vapor ou solo, que contém
íons cloreto, a quantidade necessária de cloretos para que se inicie o processo o
processo de corrosão será primeiramente atingido nas regiões fissuras
(FIGUEIREDO, 2005). Quadro 8 mostra os limites máximos de abertura de fissuras
de acordo com o grau de agressividade e natureza de utilização da estrutura.
As fissuras no concreto favorecem a penetração dos cloretos, sendo que velocidade
depende da abertura das fissuras e da qualidade do concreto.
5.3.5 CARBONATAÇÃO
A ação do CO2 sobre os constituintes do cimento hidratado é complexa, pois não se
limita ao hidróxido de cálcio, mas ataca e degrada todos os produtos da hidratação
do cimento. O concreto é um material poroso e o CO2 do ar penetra pelos seus
poros. A reação mais simples e importante é a combinação com o hidróxido de
cálcio liberado pela hidratação do cimento (AGUIAR, 2006).
Ca(OH)2 + CO2→CaCO3+H2O (Equação 7)
O concreto possui um pH da ordem de 12,5, principalmente por causa do Ca(OH)2.
O desaparecimento do hidróxido de cálcio do interior dos poros da pasta de cimento
hidratado e sua transformação em carbonato de cálcio faz baixar o pH da solução
em equilíbrio de 12,5 para 9,4, fator importante para o início da corrosão das
armaduras (AGUIAR, 2006). A figura 10 mostra pilar de concreto de uma indústria
que sofreu corrosão devido à carbonatação.
Figura 10 – Pilar em indústria com corrosão das armaduras devido à carbonatação (AGUIAR, 2006).
A concentração de cloretos necessária para promover a corrosão é fortemente
afetada pelo pH do concreto. Foi demonstrado que é necessário um nível de 8.000
ppm de íons cloretos para iniciar o processo quando o pH é de 13,2, mas quando o
pH cai para um patamar de 11,6, a corrosão se inicia com somente 71 ppm de íons
cloretos (EMMONS, 1993 apud AGUIAR, 2006).
A figura 11 mostra o resultado da ação conjunta da carbonatação e ataque de íons
cloretos sobre a estrutura de um pilar de concreto sobre o mar após 10 anos de
construção, mostrando claramente que a ação de agentes deletérios dificilmente
ocorre de maneira única e isolada.
Figura 11 – Pilar sobre o mar após 10 anos de construção – efeito sinérgico da ação de carbonatação
e íons cloretos (AGUIAR, 2006).
Considerando um concreto que possua uma certa quantidade de cloretos
combinados e outra livre, embora inferior à necessária para despassivar a armadura.
Quando esse concreto começa a carbonatar, parte dos cloretos combinados passam
a condição de livres. Desta forma a quantidade de íons livres pode atingir o limite
crítico de rompimento da camada passivada da armadura com uma quantidade de
cloretos totais mais baixa (TUUTTI, 1982 apud FIGUEIREDO, 2005). Esse efeito
sinérgico dos dois ataques são responsáveis por severos problemas de corrosão,
pois causam a aceleração do processo quando comparado de forma independente.
5.4 AMBIENTE EXTERNO DOS RESERVATÓRIOS DE ÁGUA TRATADA
O micro clima e a atmosfera em que a estrutura está inserida influenciam a
profundidade de penetração e o teor de cloretos. Normalmente as regiões de
variação e respingos de maré são as mais afetadas, pois têm cloretos, água e
oxigênio suficientes para manter o processo de corrosão (HELENE, 1993).
De acordo com HELENE (1993), ciclos de molhagem e secagem, característicos de
zonas de respingos de maré, concentram os cloretos dentro da estrutura, ao mesmo
tempo em que essas zonas mostram-se mais atacadas por corrosão. Isso é avaliado
tanto por observação visual quanto por mapeamento a partir dos potenciais de
corrosão.
Nas regiões litorâneas, as direções preferenciais do vento caracterizam, de forma
diferenciada, as fachadas as quais são abrangidas pelo mesmo. O vento carreia
partículas de água do mar, contendo sais dissolvidos (inclusive cloretos), e as
depositam por impacto nas superfícies das estruturas de concreto. Esta ação causa
maior grau de ataque nessas fachadas. A evaporação da água do mar não carreia
cloretos, porém águas agitadas e ventos favorecem a suspensão na atmosfera de
partículas de água e névoa salina, colaborando com o seu transporte (HELENE,
1993).
As ilustrações abaixo caracterizam claramente o ambiente marinho que está inserido
a estrutura de concreto armado da figura 12. Trata-se de um reservatório elevado de
água tratada na forma de “guarda-chuva”, integrante do sistema de abastecimento
de água da Companhia Espírito Santense de Saneamento – CESAN.
Figura 12 – Localização litorânea – Guarapari – ES.
A figura 13 é uma vista sob a estrutura do reservatório. Nota-se claramente a ação
dos mecanismos de corrosão nas bordas da estrutura, onde já dá sinais de
lascamento ou delaminação da estrutura de concreto, tornando mais fácil a entrada
de agentes agressivos em direção ao aço aumentando a velocidade de corrosão.
Figura 13 – Reservatório elevado de água tratada (CESAN).
De acordo com NEVILLE (1997), Uma descrição frequentemente encontrada no
litoral em climas quentes, o concreto seco vai sendo embebido por água do mar por
absorção e, em certas condições até saturação. Se as condições externas passarem
a mais secas, inverte-se o movimento da água e ela evapora pelas extremidades
dos poros capilares abertas ao ar. No entanto, é a água pura que se evapora pelas
extremidades da superfície do concreto. O gradiente de concentração que se origina
faz com que o sal da região superficial se desloque para dentro por difusão.
Portanto, fica evidente o ingresso progressivo de sais em direção da armadura com
a molhagem e secagem alternadas. A figura 14 mostra o aumento na concentração
de cloretos em relação a massa de cimento com ciclos de molhagem e secagem.
TEOR TOTAL DE ÍONS CLORETOS EM RELAÇÃO À MASSA DE CIMENTO
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
1,20
0 20 40 60 80 100
DISTÃNCIA DA SUPERFÍCIE (mm)
TE
OR
DE
CL
OR
ET
O -
%
Figura 14 - Teor total de íons cloretos em relação à massa de cimento com molhagem e secagem
alternadas (Neville, 1997).
LIAM et al (1992) apud HELENE (1993) verificaram que a temperatura também tem
papel muito importante no processo de penetração de cloretos. Sendo constatado
que um aumento de temperatura de 15°C para 30°C praticamente dobra o
coeficiente efetivo de difusão de cloretos.
5.5 AMBIENTE INTERNO DOS RESERVATÓRIOS DE ÁGUA TRATADA
Os íons cloretos podem chegar até o concreto através de diversas formas, como uso
de aceleradores de pega que contêm CaCl2, impureza na água de amassamento e
nos agregados, água do mar e maresia, sais de degelo e processos industriais
(AGUIAR, 2006).
Em ambientes industriais de produção de água, a concentração de cloretos ao longo
dos anos de utilização da estrutura, associada como outros mecanismos de
degradação já citados, é considerada como a principal causa de deterioração de
armaduras. Em estruturas de reservação de água tratada tais como lajes de tampa,
associado às condições internas de temperatura e umidade, os cloretos encontram
condições favoráveis para o sucesso do processo de deterioração. As figuras 14 e
15 mostram detalhes de processos expansivos de armadura na laje de cobertura no
interior de um reservatório de água tratada.
Figura 15 – Escamamento e delaminação do concreto. Reservatório em operação.
Figura 16 – Escamamento e delaminação do concreto. Reservatório desativado.
A seguir, o quadro 5 mostra os teores de cloretos aferidos ao longo de dez meses
pelo setor de qualidade da água da Companhia Espírito Santense de Saneamento –
CESAN. Esses valores são referentes à análise da água de um reservatório situado
no município da Serra – ES.
Conhecendo os mecanismos de penetração de cloretos nas estruturas de concreto e
corrosão de armadura, fica claro que a maior preocupação é para as estruturas de
cobertura dos reservatórios. Essas estruturas sofrem com as concentrações de
vapores contaminados sob a laje de tampa e ciclos de molhagem e secagem de
acordo com o consumo de água processado durante as 24 horas de abastecimento.
Caso a estrutura esteja totalmente submersa, apesar de ocorrer a contaminação por
cloretos a grandes profundidades, a corrosão não ocorrerá a menos que haja um
suprimento de oxigênio nos poros. Por outro lado, não ocorrerá corrosão em
concretos secos.
Quadro 5 – Concentração de Cloretos nos Reservatórios do Município da Serra
Data Componente Elemento Cl mg/l
07/01/08 Reservatório Água Tratada 6,8
04/02/08 Reservatório Água Tratada 5,9
07/04/08 Reservatório Água Tratada 4,9
22/04/08 Reservatório Água Tratada 5,9
05/05/08 Reservatório Água Tratada 5,0
02/06/08 Reservatório Água Tratada 4,7
07/07/08 Reservatório Água Tratada 6,0
04/08/08 Reservatório Água Tratada 6,3
01/09/08 Reservatório Água Tratada 5,1
06/10/08 Reservatório Água Tratada 5,9
Fonte: CESAN – Companhia Espírito Santense de Saneamento
5.6 CUIDADOS VISANDO À MELHORIA DA DURABILIDADE DO
CONCRETO ARMADO
A durabilidade das estruturas de concreto armado está vinculada a diversos fatores,
sendo estes em função das etapas de construção da edificação e, por fim, dos
critérios de manutenção. Durante a execução da obra, é necessário um controle
mínimo dos seguintes itens:
� Escolha do tipo de cimento adequado ao meio ambiente ao qual a obra será
inserida, dentre os tipos existentes no mercado da região;
� Relação água/cimento (a/c) adequada à agressividade do ambiente;
� Água de amassamento e agregados isentos de agentes agressivos;
� Trabalhabilidade do concreto adequada para o tipo de concretagem a ser
efetuada, resultando assim em um concreto bem compactado e menos
heterogêneo;
� Cura bem feita, evitando a secagem superficial do concreto por ventos;
� Cobrimento adequado às condições do ambiente em que a peça ficará
exposta.
No quadro 6 é apresentado um resumo dos fatores determinantes da corrosão, bem
como maneiras de evitá-los (HELENE, 1993).
Quadro 6 - Fatores intervenientes no processo de corrosão e contaminação (HELENE, 1993). O tempo necessário à
despassivação pode ser
aumentado com:
A taxa de corrosão pode ser
reduzida com:
A penetração de cloretos no
concreto pode ser reduzida
com:
Aumento da espessura de
cobrimento
Aumento da espessura de
cobrimento
Aumento da espessura de
cobrimento
Redução da relação a/c Redução da relação a/c Redução da relação a/c
Secagem do concreto Secagem do concreto Secagem do concreto
Redução da umidade relativa
do ambiente
Redução da umidade relativa
do ambiente
Redução da umidade relativa do
ambiente
Redução da temperatura Redução da temperatura Redução da temperatura
Aumento do tempo de cura Aumento do tempo de cura Aumento do tempo de cura
- - Aumento do teor de escória de
alto forno
- - Aumento do teor de pozolana
- - Aumento do teor de sílica ativa
Aumento do teor de C3A Aumento do teor de C3A Aumento do teor de C3A
Saturação do concreto Saturação do concreto -
6 CAUSA EXTRÍNSECAS DE DETERIORAÇÃO
A fissuração em elementos estruturais de concreto armado é inevitável, devido a
grande variabilidade e a baixa resistência do concreto a tração; mesmo sob as
ações de serviço, valores críticos de tensões de tração são atingidos. Visando obter
um bom desempenho relacionado à proteção das armaduras quanto à corrosão e
aceitabilidade sensorial dos usuários, busca-se controlar a abertura dessas fissuras
(NBR 6118-2003).
Estruturas bem projetadas que respeitem métodos construtivos e cargas previstas
em projeto, a abertura de fissura não representa perda de durabilidade. No entanto,
é importante salientar que a abertura de fissuras pode ter outras origens como a
retração térmica ou química que ocorre nas primeiras idades do concreto, devendo
ser limitadas com outros procedimentos tecnológicos como cura e traço adequado
do concreto.
A caracterização da fissuração como deficiência estrutural dependerá sempre da
origem, intensidade e magnitude do quadro de fissuração existente, posto que o
concreto por ser um material com baixa resistência à tração, fissurará por natureza,
sempre que as tensões trativas, que podem ser instalados pelos mais diversos
motivos, superem a sua resistência última à tração.
As falhas de projetos estruturais, com influência direta na formação de fissuras,
podem ser as mais diversas, assumindo as correspondentes fissuras configuração
própria, função do tipo de esforço a que estão submetidas às várias peças
estruturais como está exemplificado na figura 17.
PAREDEPAREDE
Figura 17 – Manifestação de fissuras conforme cada tipo de esforço atuando.
São conhecidas como causas extrínsecas de deterioração da estrutura, que
independem do corpo estrutural em si, assim como da composição interna do
concreto, ou de falhas inerentes ao processo de execução, podendo, de outra forma,
ser vistas como os fatores que atacam a estrutura “de fora para dentro”, durante as
fases de concepção ou ao longo da vida útil desta.
As falhas humanas na faze de projeto podem ter diversas origens descritas baixo:
� Modelização inadequada da estrutura;
� Má avaliação das cargas;
� Detalhamento errado ou insuficiente da estrutura;
� Inadequação ao ambiente;
� Incorreção na interação solo-estrutura;
� Incorreção na consideração de juntas de dilatação.
Nos procedimentos seguintes, será feita uma análise quanto à abertura de fissuras
de uma laje de tampa de concreto armado do reservatório de água tratada semi-
enterrado situado no município de Viana-ES. O objetivo dessa análise é enfatizar a
importância da execução de projetos estruturais visando verificar a abertura de
fissuras. Neste caso abordado, o tanque destinado a reservação de água, está
sujeito à ação de cloretos livres provenientes do tratamento da água, além de
possuir uma atmosfera interna (calor e umidade) que garante o sucesso de sua
penetração na estrutura de concreto e início prematuro da corrosão do aço.
6.1 CONSIDERAÇÕES ESTRUTURAIS
O reservatório mostrado nas figuras 19 e 20 foi construído no município de Viana,
zona rural da Grande Vitória do estado do Espírito Santo. Essa estrutura de concreto
armado é destinada a reservação 300 m³ de água tratada sendo parte constituínte
da ampliação do sistema de abastecimento de água deste mesmo município.
Apesar de estar situado na zona rural da Grande Vitória, ele é parte importante no
processo industrial de produção de água. Portanto, segundo o quadro 1, ele está
enquadrado na classe de agressividade IV com elevada possibilidade de
deterioração da estrutura de concreto devido a características específicas inerentes
do processo, ciclos de molhagem e secagem, alta umidade interna e calor.
O reservatório possui uma circunferência de cerca de 11,40 metros e pé-direito
estrutural de 4,10 metros de altura conforme figuras 19 e 20. Suas paredes possuem
uma espessura de 20 cm assim como sua laje de tampa. Apresenta uma laje circular
em estrutura convencional apoiada sobre pilar central com capitel de mesma
espessura da laje. As cargas envolvidas para o cálculo da laje de tampa durante a
concepção do projeto estrutural estão assim distribuídas: 100 Kgf/m² de
revestimento, 200 Kgf/m² de carga variável e 500 Kgf/m² de peso próprio.
A laje de tampa encontra-se engastada nas paredes do reservatório e apoiada sobre
pilar único central. Esquematicamente, o modelo de cálculo segue representado na
figura 18.
Figura 18 – Representação sistema estrutural de cálculo.
PLANTA DE FORMA - TAMPA
1200
15 15
R55
0
50
1
A
A
Figura 19 – Forma da laje de tampa
48
0
3040
20
20
390
2040 6015
20 20
CORTE - AA
A
5
Figura 20 – Corte A-A reservatório 300 m3.
6.2 PROCEDIMENTO DE VERIFICAÇÃO DE ABERTURA DE FISSURAS
O valor da abertura de fissuras pode sofrer a influência de restrições às variações
volumétricas da estrutura, difíceis de serem consideradas nessa avaliação de forma
suficientemente precisa. Além disso, essa abertura sofre também a influência das
condições de execução da estrutura (NBR 6118-2003).
Por essas razões, os critérios apresentados a seguir devem ser encarados como
avaliações aceitáveis do comportamento geral do elemento, mas não garantem
avaliação precisa da abertura de uma fissura especifica (NBR 6118-2003).
Cálculo do Momento de Fissuração ( rM ) é definido como o momento fletor que
teoricamente produz a primeira fissura numa seção de concreto simples, supondo
que a resistência à tração do concreto seja ctmf .
Dados a serem considerados no procedimento de verificação:
→h altura da seção
mh 20,0=
→b largura da seção
mb 0,1=
→c Cobrimento da Amadura
→ckf Resistência Característica do Concreto
mc 04,0=
2
40000000m
Nfck =
→csE Módulo de Elasticidade Secante do Concreto
→cγ Coeficiente de Ponderação da Resistência do Concreto
4,1=cγ
→ctmf Resistência à Tração do Concreto
→crA Área da Região de Envolvimento
→sγ Coeficiente de Ponderação da Resistência do Aço
15,1=sγ
→yde Deformação Especifica de Escoamento do Aço
→ydf Tensão Limite do Aço
→ykf Resistência Característica do Aço ao Escoamento
²500000000
m
Nf yk =
→sE Módulo de Elasticidade do Aço
MPaEs 210000=
→sA Área de Aço da Armadura Longitudinal Tracionada
→'sA Área de Aço da Armadura Longitudinal Comprimida
→rρ Taxa de Armadura na Região de Envolvimento crA
→1x Profundidade da Linha Neutra
→2x Profundidade da Linha Neutra na Seção Fissurada
→rM Momento de Fissuração
→sM Momento Fletor de Cálculo
→cI Momento de Inércia da Seção Bruta
→2I Momento de Inércia na Seção Fissurada
→ty Ordenada das Fibras mais Tracionadas
→kw Abertura de Fissura
→sM Momento Fletor de Cálculo
→kw Abertura de Fissura
→1η Coeficiente de Conformação Superficial
²29,3508821400000003,03,0 3/23/2
m
Nff ckctm =×=×=
)%%5,3(
%%5,3max
ydEd
x
+=
²70,434782608
15,1
500000000
m
Nff
s
yk
yd ===γ
CA-50
00207,0002100000000
70,434782608==yde
Na fronteira entre os domínios 3 e 4, a profundidade da linha neutra é maxxx = :
628,0)07,25,3(
5,3
000
000
000
max =+
=d
x
mx 10021,0max =
433
00067,012
20,01
12m
hbI c =
×=
×=
cmyt 0997,0)10021,02,0( =−=
mNM r ×=×
= 232330997,0
00067,029,3508821
Para que não ocorra fissuração da estrutura de concreto devido somente aos
esforços envolvidos na laje de tampa do reservatório, a seção fissurada deverá
encontrar-se no Estádio 1 )( owk = . Para isso, o momento fletor de cálculo )( sM
deverá ser necessariamente menor que o momento de fissuração )( rM calculado
anteriormente ).( rs MM <
Para verificação dos momentos solicitantes )( sM , foi utilizada uma modelagem
estrutural com o auxílio do software de cálculo estrutural (TQS V11.9.09) da TQS
informática. Os resultados obtidos são mostrados no diagrama de momento fletor da
figura 21 abaixo, onde se observa que o maior valor em módulo para o momento
fletor de cálculo foi de .²
26200m
N
Figura 21 – Diagrama de momentos fletores – cobertura
Portanto, o momento de fissuração )( rM calculado anteriormente é menor que o
momento fletor de cálculo )( sM . A seção fissurada está enquadrada no Estádio 2
logo, será necessária a verificação dimensional da abertura de fissura )( kw e
posteriormente comparada com o quadro 4 de acordo com a classe de
agressividade, finalidade da estrutura e limite máximo de abertura )( limw .
Seja a figura 22 representando a seção Fissurada no Estádio 2 puro. A seqüência
seguinte tem como objetivo de calcular a linha neutra na seção fissurada )( 2x e seu
momento de inércia ).( 2I
Figura 22 – Seção fissurada no estádio 2 puro.
1
31
2
22
22
]4[
a
aaaax
×
××−+−=
mb
a 5,02
0,1
21 ===
')1(2 AsnAna s ×−+×=
mmcAA ss /000785,010/10 2
' →→= φ
MPafE ckcs 88,30104404760560085,0 =×=×=
975,688,30104
210000===
cs
s
E
En unidades em MPa
²0102,0000785,0)19751,6(000785,0975,62 ma =×−+×=
')1( '3 dAndAna ss ××−+××−=
³0011,004,0000785,0)1975,6(1595,0000785,0975,63 ma −=××−+××−=
2
'
23
2 )'()1()(3
dxAnxdAnxb
I ss −××−+−××+×
=
mx 04,05,02
0011,05,04)²0102,0(00102,0[=
×
−××−+−=
22
2 )04,004,0(000785,0)1975,6()04,01595,0(000785,0975,63
³04,00,1−××−+−××+
×=I
4
2 0000991,0 mI =
A figura 23 mostra a região de envolvimento na seção de concreto, cujo valor de
cálculo adotado deverá seguir o seguinte critério:
bhyAcr ××+= ]2/);5,7min[( φ
Figura 23 – Área de envolvimento Acr.
0,1]2/2,0);01,05,704,0min[( ××+=crA
²1,0log]1,0;115,0min[ moAA crcr =→=
);min( 21 wwwk =
ctms
ss
fEw
×××
×××=
1
15,12
3
η
σσφ
+×
××
×= 45
4
5,12 1
2
rs
s
Ew
ηη
σφ
Quadro 7 - Coeficiente de conformação superficial do aço (NBR 6118/2003).
Tipo de Barra η1
Lisa (CA-25) 1,00
Entalhada (CA-60) 1,40
Alta Aderência (CA-50) 2,25
Calculado a tensão do aço tracionado na seção fissurada )( sσ , serão determinadas
as aberturas de fissuras segundo as equações de )( 1w e ).( 2w A aço utilizado para o
projeto do reservatório é do tipo de alta aderência, portanto será adotado o valor do
Coeficiente de conformação superficial do aço conforme o quadro 4.
)( 2
2
xdI
Mnn sd
cs −××=×= σσ
²37,225904427
0000991,0
)04,01595,0(26200975,6
m
Ns =
−××=σ
mmmw 1,000007300,029,350882100210000000025,25,12
37,225904427337,22590442701,01 ≈=
×××
×××=
mmmw 2,0000212,045000785,0
4
00210000000025,25,12
37,22590442701,01 ≈=
+×
××
×=
De acordo com o critério de cálculo de abertura de fissuras, o valor de referência a
ser considerado na estrutura da laje de tampa do reservatório é de mm1,0 uma vez
que .21 ww <
A verificação da segurança quanto ao estado limite de abertura das fissuras
)( WELS − foi atendida, pois o valor calculado é inferior ao exigido pela norma como é
mostrado no quadro 8. A norma se reporta a valores da ordem de 0,2 mm para
classe de agressividade IV.
Embora as estimativas de abertura de fissuras devam respeitar os limites do quadro
8, não se deve esperar que as aberturas reais correspondam estritamente aos
valores estimados, isto é, fissuras reais podem eventualmente ultrapassar esses
limites (NBR 6118-2003). Entretanto, devido ao estágio atual dos conhecimentos e
da alta variabilidade das grandezas envolvidas, esses limites devem ser vistos
apenas como critérios para um projeto adequado de estruturas.
No caso de as fissuras afetarem a funcionalidade da estrutura, como, por exemplo,
no caso da estanqueidade de reservatórios, devem ser adotados limites menores
para as aberturas das fissuras. Para controles mais efetivos da fissuração nessas
estruturas, é conveniente a utilização da protensão mesmo que exista a
possibilidade de corrosão da armadura sob tensão.
A estrutura projetada atende aos quesitos exigidos pela norma NBR 6118/2003
assinalados no quadro 5. Contudo, não podemos deixar de avaliar que reservatórios
de água tratada estão sujeitos a concentrações altíssimas de cloretos no seu interior
devido ao processo de tratamento da água, além dos cloretos transportados pelo ar.
Portanto, se a estrutura do reservatório encontra-se fissura, a água que contém íons
cloreto irá difundir e dar início a um processo corrosivo na estrutura de concreto
armado preferencialmente nessas regiões.
O cálculo de abertura de fissuras não é muito preciso. No entanto, serve como
parâmetro para a elaboração de projetos adequados que levem em conta a vida útil
e durabilidade da estrutura. Fissuras originadas por falhas de dimensionamento
estrutural são apenas a pequena parte de um problema complexo que pode ter
outras origens como já foi mencionado. Por isso é imprescindível a adoção de
sistemas complementares de impermeabilização que atuem como barreiras
impedindo a entrada de agentes por vias aquosas assim como o cloreto.
Quadro 8 – Adaptação dos quadros 6.1 e 13.3 da NBR 6128-2003.
Abertura de fissura limite Wlim
Classe de agressividade
Ambiental
Agressividade Tipo de Ambiente Wlim
I Fraca Rural ou submerso 0,4
II Moderada Urbano
III Forte Marinho 0,3
IV Muito forte Indústrias químicas ou respingos de maré 0,2
7 SISTEMAS DE IMPERMEABILIZAÇÃO E PROTEÇÃO
Atualmente os principais sistemas de impermeabilização e proteção de estruturas
minerais estão divididos em Sistemas de cristalização, Revestimentos a base de
cimento polimérico, Revestimentos de alta resistência química à base de cimento e
Revestimentos minerais de alta resistência química isentos de cimento (PINTO e
TAKAGI, 2008).
7.1 SISTEMAS DE CRISTALIZAÇÃO
Os sistemas de cristalização são conhecidos e vêm sendo aplicados mundialmente
com sucesso durante as últimas décadas. Tratam-se de sistemas que tornam o
concreto menos permeável devido a reações de formações de cristais nos poros e
capilares do concreto. Diversos sistemas estão disponíveis, sendo os atuais
manuseados da forma monocomponente e aplicados por pintura sobre o concreto
em não mais do que duas camadas. Suas propriedades permitem sua aplicação em
áreas de água potável e também de efluentes, pois sua resistência química
encontra-se numa faixa de pH entre 3 e 11. Porém cuidados devem ser tomados,
pois estes sistemas não possuem resistência à abrasão (PINTO e TAKAGI, 2008).
7.2 REVESTIMENTOS A BASE DE CIMENTO POLIMÉRICO
Os revestimentos à base de cimento polimérico consistem normalmente em produtos
bicomponentes, sendo um pó a base de cimento e um líquido a base de polímeros.
Como nos sistemas cristalizantes, os produtos mais atuais utilizam em sua
formulação polímeros em pó e são manuseados da forma monocomponente, o que
diminui a possibilidade de erros na dosagem. Suas propriedades permitem
normalmente sua aplicação em estruturas de água, não sendo recomendados para a
aplicação em estruturas de efluentes devido à sua baixa resistência química e falta
de resistência à abrasão (PINTO e TAKAGI, 2008).
Porém este sistema tem sido contestado na Alemanha onde recentemente foi
publicado o resultado de um estudo da VDZ, associação alemã dos fabricantes de
cimento. O estudo foi feito com base em uma pesquisa em diversos reservatórios e
testes de laboratórios que mostraram a formação de pontos de corrosão nos
revestimentos. Esta corrosão deve-se principalmente a presença de metil-celulose e
um alto fator água cimento nos produtos. Com base neste estudo a DVGW –
“Associação Científica e Técnica Alemã para Gás e Água - Comitê de
Armazenamento de Água”, publicou um manual de requerimentos básicos para o
uso de revestimentos cimentíceos em reservatórios de água potável, sendo os
principais requerimentos os seguintes (PINTO e TAKAGI, 2008):
� Fator água cimento equivalente < 0,5;
� Ar incorporado na argamassa fresca < 5 %;
� Volume total de poros 90 dias < 10 %;
� Resistência a compressão > 45 MPa
� Aderência > 1,5 MPa;
� Espessura mínima 5 mm.
7.3 REVESTIMENTO DE ALTA RESISTÊNCIA QUÍMICA À BASE DE
CIMENTO
Os revestimentos minerais de alta resistência à base de cimento atendem aos
requerimentos da DVGW e preferencialmente utilizam cimentos isentos de C3A em
função da necessária resistência a sulfatos. Podem ser aplicados de maneira
manual ou projetado e são recomendados para aplicação em estruturas que
armazenam água potável e em estruturas que contenham efluentes devido à sua
grande resistência química (pH 3 a 14).
Um exemplo é o sistema PENETRON, que é um produto de impermeabilização por
cristalização capilar que consiste de cimento comum, areia de quartzo e produtos
químicos. Possui a propriedade de penetrar profundamente nos capilares do
concreto por pressão de osmose e forma cristais que vedam os caplilares e as
fissuras. Em testes, seu crescimento capilar foi observado a profundidades de 1
metro no concreto. A figura 24 mostra a fotografia de um exame microscópico do
concreto aos 28 dias.
Dentre os benefícios apontados são citados os seguintes:
� Penetra profundamente e veda os capilares e fissuras de retração do
concreto;
� Propriedades de impermeabilização e resistência química permanecem
intactas mesmo se a superfície for danificada;
� Facilidade de aplicação;
� Veda fissuras de até 0,4 mm.
� Permite que o concreto respire evitando a formação de vapor d’água;
� Resiste ao ataque químico (pH 3-11 contato constante, pH 2-12 contato
periódico) e proporciona uma ampla gama de proteção contra ciclos de
congelamento/degelo, águas subterrâneas agressivas, água do mar,
carbonatos, cloretos, sulfatos e nitratos;
� Aprovado para o uso em água potável.
Figura 24 – Exame microscópico do concreto aos 28 dias.
As figuras 25 e 26 mostram o processo de atuação do sistema PENETRON na
estrutura de concreto. Na ausência de umidade os componentes permanecem
inativos e retomam sua ação caso a umidade reapareça.
Figura 25 – Estrutura de concreto típica com umidade.
Figura 26 – Penetração da formação cristalina.
8 CONCLUSÕES, RECOMENDAÇÕES E TRABALHOS FUTUROS
Certamente a garantia de uma estrutura de concreto durável quanto aos agentes de
deterioração, não passa por uma medida isolada. São várias e passeiam desde a
fase de concepção (arquitetura e estrutura), execução e escolha de materiais até a
sua a forma de utilização a qual foi projetada. O desafio é enorme a julgar pelo
grande número de variáveis envolvidas. A elaboração de um projeto estrutural que
não sofra problemas com fissuração não existe, uma vez que as razões e causas
também são inúmeras para ocorrências dessas anomalias. Portanto, fica claro que a
adoção de procedimentos complementares são necessários, à medida que se queira
obter uma estrutura estanque e impermeável aos mecanismos deletérios da
estrutura de concreto armado.
No âmbito da recuperação estrutural, na qual não foi foco desse trabalho, mas que
está implicitamente ligado, pois é motivada pela deterioração do concreto armado, a
adoção de materiais que alterem a característica alcalina do concreto, pode
significar a instalação de um severo processo corrosivo à estrutura de concreto
armado. Isso é observado quando se adota a utilização de convertedores de
ferrugem de composição ácida (ácido tânico, ácido fosfórico e álcool isopropílico)
que afetam a alcalinidade do concreto do núcleo exposto da peça, quando dos
procedimentos de recuperação estrutural. A melhor proteção para o aço é a própria
alcalinidade do concreto ou argamassa de reparo.
Os sistemas de tratamento de água, que foram discutidos nesse trabalho, estão são
cada vez mais agressivos a estrutura de concreto armado destinadas ao
saneamento básico. Devido a grandes dificuldades de se tratar águas impuras, é
necessária a adoção de métodos e produtos químicos cada vez mais agressivos ao
concreto. A adoção de sistemas complementares de impermeabilização das
estruturas de concreto armado, tanto novas como em estruturas existentes, são
fundamentais para garantir durabilidade e prolongamento de sua vida útil.
Diversos sistemas de proteção estão disponíveis, principalmente orgânicos à base
de resinas e inorgânicos à base de cimento ou não. Características como a abertura
a difusão de vapor de água, possibilidade de aplicação em substratos úmidos e a
execução de reparos pontuais diminuem os riscos da utilização de sistemas minerais
tanto durante a aplicação como na operação e manutenção. Portanto, por sua
natureza, similar ao concreto, a aplicação de revestimentos minerais para a
impermeabilização e proteção de estruturas parece uma tendência e a mais
apropriada para estruturas de saneamento.
O desenvolvimento e aplicação de materiais cimentíceos de impermeabilização que
possuam similaridade química a do concreto, são uma vertentes dos trabalhos
atuais e futuros. Estudos dessa natureza, que visem garantir a estanqueidade de
estruturas de concreto armado e impedir o ingresso de agentes químicos
responsáveis pela degradação do aço e do concreto, devem atender características
importantes tais como:
� Similaridade química entre o material de impermeabilização e o substrato
onde está sendo empregado;
� Resistência aos ataques de produtos químicos utilizados no tratamento de
água;
� Penetração e vedação dos capilares mais profundos;
� Neutralidade quando em contato com a água potável evitando contaminações
e prejudicando o abastecimento;
� Inatividade dos produtos químicos na ausência de umidade e re-vedação com
o seu surgimento;
� Materiais de impermeabilização com adições que em contato com o concreto
diminuam a quantidade de cloretos livres.
� Controle tecnológico do concreto observando detalhes básicos como cura,
cobrimento da armadura e dosagem.
9 REFERÊNCIAS
AGUIAR, José Eduardo. Avaliação dos Ensaios de Durabilidade do Concreto
Armado a partir de Estruturas Duráveis. Belo Horizonte 2006, Dissertação
Universidade Federal de Minas Gerais, 173p.
AITCIN, Pierre-Claude. Concreto de alto desempenho. 1. ed. São Paulo, Editora
Pini, 2000. 667p.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6118: Projeto de
Estruturas de Concreto – Procedimento. Rio de Janeiro. Versão corrigida, 2004.
FIGUEIREDO, Enio Pazini. Efeitos da Carbonatação e de Cloretos no Concreto.
In: Concreto, Ensino, Pesquisa e realizações, Cap. 27. IBRACON, São Paulo, 2005
HELENE, P. R. do L. Contribuição ao Estudo da Corrosão em Armaduras de
Concreto Armado (Livre Docência). São Paulo, 1993. 231 p.
HELENE, P. R. do L. Vida útil das estruturas de concreto. In:
CongressoIberoamericano de Patologia das Construções, IV – COMPAT 97, 1997,
Porto Alegre. Anais ... Porto Alegre, 1997. v. 1, p. 1-30.
ISAIA, Geraldo Cechella. Compêndio Concreto: ensino, pesquisa e realizações.
1. ed. São Paulo, Editora IBRACON, 2005, Volume I, 792p.
ISAIA, Geraldo Cechella. Concreto: ensino, pesquisa e realizações. 1. ed. São
Paulo, Editora IBRACON, 2005, Volume II, 787p.
MATTOS, Flávio Vassalo. Contribuição ao estudo de Argamassas de
Recuperação Superficial em estruturas de Concreto Armado. Vitória 2002,
Dissertação Universidade Federal do Espírito, 201p.
NEVILLE, Adam M. Propriedades do concreto. 2. ed. São Paulo, Editora PINI,
1997. 738p.
PINTO, Jaques; TAKAGI, Emilio Minoro. Sistemas de Impermeabilização para
Obras de Saneamento. Disponível em: <
http://www.casadagua.com.br/pdf/artigo_saneamento.pdf>. Acesso em 20/10/2008.
SOUZA, Vicente C. M.; RIPPER, Thomaz. Patologia, Recuperação e Reforço de
Estruturas de Concreto. 1 ed. São Paulo, Editora PINI, 1998. 255p.
