Extensão da vida útil das estruturas de concreto com uso de armaduras de aço-carbono revestidas
ou de aço inoxidável Adriana de Araujo, Anna Ramus Moreira, Zehbour Panossian
CORROSÃO NAS ESTRUTURAS DE CONCRETO
Nas estruturas de concreto, a corrosão é uma ameaça silenciosa! ...usualmente é detectada tardiamente, quando do aparecimento de patologias na superfície do concreto.
A degradação prematura das estruturas é uma realidade brasileira! A falta de manutenções periódicas e a não adoção de técnicas adequadas de avaliação e de proteção contra corrosão são os principais fatores desencadeadores desse processo!
Elevado do Joá – RJ
Intervenção somente quando a estrutura já apresentava um estado crítico de deterioração!
"O viaduto está sob ataque de corrosão generalizada. Mesmo com os reparos que estão sendo feitos, haverá necessidade de intervenção no futuro" Eduardo Batista, professor da Coppe/UFRJ
(04/2013)
Após 14 anos sem manutenção, a Ponte dos Remédios é interditada em 2011 após o desabamento de parte de sua estrutura no Rio Tietê. Em 1997 uma rachadura devido á corrosão em elemento protendido também resultou na interdição da ponte e...muitos transtornos na cidade.
Ponte dos remédios - SP
15 % causas não identificadas
58 % corrosão de armaduras
14 % problemas estruturais
4 % detalhes construtivos
MANIFESTAÇÕES PATOLÓGICAS NAS ESTRUTURAS DE RECIFE:
(ANDRADE; DAL MOLIN, 1997)
Pesquisas apontam que no mínimo 30 % das manifestações patológicas que atingem as estruturas de concreto estão relacionadas com a corrosão das armaduras de aço-carbono! Em ambientes de forte agressividade, a situação é a mais crítica!
9 % outras manifestações
No caso das estruturas de concreto, os custos econômicos associados à recuperação de estruturas debilitadas são significativos!
Estima-se que 3 % do PIB do Brasil é consumido pela corrosão! US$ 15 bilhões anuais!
(abraco.org.br)
Adotando-se práticas conhecidas e adequadas ao controle e combate a corrosão, podem ser economizados cerca de 30 %
deste valor!
Com exemplo: em 5 anos (entre 2006 a 2011) foram gastos cerca de R$ 120 milhões em intervenções na estrutura de somente 27 obras de arte da cidade de SP. (metalica.com.br)
ALÉM ISTO.... não há garantia da qualidade do concreto, devido a diversos fatores: projeto, execução, cura e transporte!
Segundo a literatura...há necessidade de proteção das estruturas...
VAYBURD e EMMONS (2000): em ambiente agressivo, um processo de degradação pode ocorrer em um curto intervalo de tempo, sendo que,
na presença de cloretos, a estratégia é adotar concreto de qualidade e adicionar proteção.
DHIR et al. (1991): a especificação do concreto não é um guia da
provável durabilidade da estrutura. Somente as suas características (fck, % C, a/c) não garantem uma adequada durabilidade em ambiente contaminado com cloreto.
SANDBERG (1996): a corrosão por cloretos é o problema mais comum de durabilidade associada com o moderno concreto de qualidade exposto ao ambiente marinho.
ACI 222.3R (2003): estruturas marinhas como píeres são vulneráveis a corrosão. Por causa deste risco, outras proteções podem ser requeridas.
TECNOLOGIAS DISPONÍVEIS
ARMADURA
métodos eletroquímicos de proteção
proteção superficial por película
armaduras resistentes à corrosão
zincagem da armadura (revestimento metálico) proteção catódica dessalinização e realcalinização
Pintura epóxi (revestimento orgânico)
aços ferríticos especiais aços inoxidáveis
AÇÃO SOBRE
O CONCRETO
a/c; cobrimento
fissuração; capilaridade
Mo
nit
ora
men
to d
o c
on
cret
o e
da
arm
adu
ra
do ponto de vista físico
reserva alcalina; fixadores de Cl-
inibidores de corrosão etc.
do ponto de vista químico
Tra
ço
Cim
ento
Ad
ição
Ad
itiv
o
pinturas sobre o concreto
REVESTIMENTO METÁLICO
DA ARMADURA COM ZINCO
IMERSÃO A
QUENTE
METALIZADA
ELETRODEPOSIÇÃO
PINTURA
Tecnologia aplicada há mais de 50 anos em
estruturas de concreto no exterior (Bermuda
Estados Unidos e Inglaterra).
Proteção por barreira, isolando o aço-carbono do meio.
Anodo de sacrifício, sendo consumido preferivelmente ao
aço em locais de sua exposição.
Preenchimento de vazios e capilares do concreto pelos
produtos de sua corrosão (diminuição da permeabilidade
do concreto).
O revestimento da armadura é feito por sua imersão em banho de zinco fundido, sendo obtida uma camada externa de zinco puro e outras de intermetálicos (zinco e ferro).
PROCESSO DE IMERSÃO A
QUENTE
Extensão da vida útil
Extensão da vida útil 4 a 5 VEZES
Cromatização mandatória (apesar das questões ecológicas)
Reparo em 1 % da área revestida (a cada 0,3 m do comprimento)
Dobras: barras aceita defeitos e em telas não aceita (dobramento a 180o)
ISO 14657
(2005)
zincagem de
barras, fios e
telas soldadas
Classe A ≥ 6,0 mm 84 µm
≤ 6,0 mm 70 µm
Classe B qualquer Ø
42 µm
Classe C 20 µm
ASTM A767
(2009)
zincagem de
barras
Classe I = 10,0 mm 128 µm
≥ 13,0 mm 150 µm
Classe II ≥ 10,0 mm 85 µm
ASTM
A1060 (2010)
zincagem de fios
e telas soldadas
por batelada.
Grade 65 4,8 Ø < 6,4 mm 64 µm
Grade 80 ≥ 6,4 mm 84 µm
Grade 100 ≥ 6,4 mm 100 µm
Espessura do revestimento de zinco por imersão a quente estabelecida por normalizações estrangeiras
Caleta Lo Rojas, Coronel
Central Colbún - Puerto de Coronel
Piscicultura Los Fiordos - Agrosuper
ZINCAGEM POR
IMERSÃO A QUENTE
ZINCAGEM POR
IMERSÃO A QUENTE
REVESTIMENTO POR MEIO DE PINTURA
Pintura epóxi - FBE
Tecnologia aplicada há
mais de 50 anos em
estruturas de concreto
no exterior (Estados
Unidos, Canadá e
Inglaterra).
Nova tecnologia, barras
metalizadas e com
pintura epóxi (2008:
norma ASTM A1055)
hidrofugante ZINCAGEM +
PINTURA EPÓXI
FBE (Fusion Bond Epoxy): pintura eletrostática com resina epóxi em pó que é submetida a cura a temperatura elevada
Proteção por barreira, isolando o aço-
carbono do meio. Usada inicialmente em
pavimento (sal de degelo), depois uso
estendido para estruturas expostas à
atmosfera marinha.
NACE SP0187: barreira ao ingresso da H2O, Cl- , O2
FBE (Fusion Bond epoxy):
inicialmente, a pintura apresentava muitas falhas de qualidade e de aplicação e era manuseada sem critério (falhas mecânicas);
década de 90: melhoria da qualidade do barras revestidas, cuidados na produção, no transporte, no armazenamento e montagem das armaduras;
recentemente foi proibida pelo departamento de transporte Britânico (DMRB BA75/01).
Pintura não flexível e flexível (sem defeitos visíveis a olho desarmado em ensaio de dobramento, 180º)
Área reparada: 1 % da pintura, a cada 0,3 m do comprimento
Verificação de falhas: máximo de 3 holidays por metro
Espessura do revestimento da armadura por pintura eletrostática (FBE) estabelecida por normalizações estrangeiras
Classe B
Classe A pintura de fios
e telas ASTM A884
(2006)
≥ 19 Ø ≤ 57 mm
≥ 10 Ø ≤ 16 mm pintura de barras ASTM A775
(2007b)
qualquer Ø pintura de barras, fios e telas
ISO 14654 (1999)
qualquer Ø
-
-
≥ 450 µm
≥ 175 µm
175 µm até 400 µm
175 µm até 300 µm
170 µm até 300 µm
Holden Beach Bridge – Calolina do Norte
Woodrow Wilson - Virgínea
PINTURA EPOXÍ
PINTURA EPOXÍ
ARMADURA DE AÇO INOXIDÁVEL
AUSTENÍTICOS MARTENSÍTICOS FERRÍTICOS
Os aços inoxidáveis austeníticos são aplicados tradicionalmente no exterior, em torno de 50 anos, em
estruturas de concretos em que é requerida uma vida útil ≥ 100 anos.
Atualmente vem crescendo o uso de aços inoxidáveis, especialmente do Lean dúplex (custo mais reduzido).
DÚPLEX
LEAN DÚPLEX
os aços inoxidáveis apresentam elevada resistente à corrosão devido à presença de camada passiva que tem sua formação e integridade dependente de inúmeras variáveis provenientes do meio de exposição, da composição química e dos fatores metalúrgicos característicos de cada tipo de aço inoxidável.
Os aços inoxidáveis são ligas que contêm predominantemente Fe e uma porcentagem de Cr não inferior a 12 %, que é essencial para a formação de camada passiva. Outros elementos usualmente presentes são: Mo, N, Ni e Mn, sendo que no lean dúplex há baixa concentração de Ni e Mn.
às barras superficiais dos elementos; aos trechos de reparo da estrutura, sendo usado barras de
inoxidáveis em conjunto com barras de aço-carbono. Nesse caso, o risco de corrosão galvânica é usualmente muito baixo.
e ainda, em elementos mais esbeltos (menor espessura de concreto de cobrimento da armadura)
e ainda possível tendência de substituição do FBE: Annual Report for 2011 do Departamento de transporte Americano: Stainless Steel Reinforcement as a Replacement for Epoxy Coated Steel in Bridge Decks
O uso dos aços inoxidáveis nas estruturas é muitas vezes limitado a partes expostas a uma agressividade muito forte, devido ao ataque de íons cloreto. Além disso, seu uso pode ser limitado:
Normalizações estrangeiras de vergalhões de aço inoxidável BS 6744:2009
Manutenção inaceitável
Atender a vida útil de projeto
Áreas críticas Diminuição do concreto de
cobrimento e da qualidade do
concreto
Normalizações estrangeiras de vergalhões de aço inoxidável ASTM A955:2010
Avaliação do risco de corrosão
(taxa de corrosão ≤ 0,50 µm/ano)
Píer Progreso, Yucatán
Tanque nuclear - França Haynes Slough, Oregon
(inoxidável dúplex UNS S32205)
Sagrada Família
INOXIDÁVEL
Galvanização Pintura Aço inox
Aderência ao aço-carbono JJJJ JJJ _
Aderência ao concreto JJJJ JJJ JJJ
Resistência à corrosão JJJ JJJ JJJJ
Resistência química JJJ JJ JJJJ
Resistência à abrasão JJJJ JJ JJJJ
Resistência ao impacto JJJ JJJ JJJJ
Resistência aos íons cloreto JJ JJJ JJJJ
Resistência aos raios ultravioleta e a umidade JJJJ JJJ JJJJ
Resistência à carbonatação JJJ JJJ JJJJ
Proteção catódica JJJ JJ _
Proteção por barreira JJJJ JJJJ _
J JJ JJJ JJJJ
Inexistente/Muito Pouca Baixo Regular Elevado
Item Revestimento
Zincagem
Galvanização Pintura Aço inox
Reação química c/ o cimento LLL L L
Alterações no projeto estrutural convencional LL LLL LL
Dificuldade de manuseio na obra (dobrar, transportar
e armazenar) LL LLLL L
Geração de falhas no manuseio LL LLLL _
Necessidade de correção de falhas após fabricação LLL LLLL _Necessidade de correção de falhas após instalação
na obra LL LLL _Diminuição de desempenho em função de falhas
remanescentes LL LLL _
Custo adicional ao de fabricação do aço LL LLL LLLL
Custo adicional ao do aço-carbono LL LLL LLLL
Elevação do custo adicional ao da obra
convencional LL LLL LLLL
Necessidade de pré-tratamento do aço para receber
o revestimento L LL _
Necessidade de tratamento após revestimento LL L _
L LL LLL LLLL
Inexistente/Muito Pouca Baixa Regular Elevada
RevestimentoItem
Zincagem
Obrigada!
Leia mais:
Extensão da vida útil das estruturas com a zincagem da armadura por imersão a quente : Techne, junho. 2011 Extensão da vida útil das estruturas de concreto com uso de armaduras de aço inoxidável: Iº Encontro Luso-Brasileiro de Degradação em Estruturas de Concreto Armado, agosto 2014