Patologias nas estruturas de concreto armado e tcnicas de recuperao e proteo Parte 1Adriana de Araujo

Laboratrio de Corroso e Proteo

23/setembro/2015

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CONTEDOParte 1introduo (viso geral e normalizaes);corroso do ao-carbono e manifestaes patolgicas;Parte 2tcnicas de avaliao da corroso;Parte 3tcnicas de recuperao e proteo.

Alguns tempo atrs se enfatizava muito a importncia da resistncia mecnica do concreto para a durabilidade das estruturas. Depois, passou-se a considerar a interao da estrutura com as condies de exposio e o seu comportamento em uso ao longo dos anos (desempenho).......isso levou ao desenvolvimento de muitos modelos de vida til e de estudos de desempenho e de ciclos de vida til e seus custos, com nfase aos custos relativos s intervenes de manuteno em diferentes perodos...

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...as normalizaes tm refletido as mudanas, apresentando critrios e parmetros relativos obteno de um concreto durvel....Em consequncia, foi crescente o interesse em melhor descrever os processos de deteriorao das estruturas e as medidas que podem aumentar a sua vida til, como uso adies, tcnicas de monitoramento de proteo contra corroso etc...E, mais recentemente, das medidas que podem minimizar o impacto ambiental e visam sustentabilidade, como uso de resduos.

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ABNT NBR 6118 (2014): Projeto de estruturas de concretoABNT NBR 15575 (2013): Edificaes habitacionais - DesempenhoABNT NBR 12655 (2015): Preparo, controle, recebimento e aceitaoABNT NBR 16230 (2013): Inspetor de estruturas de concretoABNT NBR 9452 (consulta pblica): Vistorias de pontes e viadutos de concreto

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ABNT NBR 5674 (2012): Manuteno de edifciosABNT NBR 16280 (2014): Reforma de edificaesABNT NBR 14037 (2011): Diretrizes para elaborao de manuais de uso, operao e manuteno das edificaes

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VUP: perodo estimado de atendimento aos critrios de desempenho, considerando requisitos das normas aplicveis, o estgio do conhecimento e supondo o atendimento da periodicidade e correta execuo de manutenoABNT NBR 15575 (2013): Edificaes habitacionaisVida til de Projeto VUP

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Vida til de Projeto VUP

Parte 1 Anexo C (informativo)ABNT NBR 15575 (2013): Edificaes habitacionais - Desempenho

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ABNT NBR 6118 (2014): Item 6ABNT NBR 12655 (2015): Tabela 1

ABNT NBR 12655 (2015): Tabela 5Condies em servio da estrutura

Concreto protendido

Concreto armado exposto a cloretos

Concreto armado no exposto a cloretosConcreto armado exposto a brandas condies de exposio

ABNT NBR 6118 (2014): Tabela 7.1ABNT NBR 12655 (2015): Tabela 2CP: Componentes e elementos estruturais de concreto protendidoCA: Componentes e elementos estruturais de concreto armado

EN 206-1 (2014): Concreto Parte 1: Especificao, desempenho, produo e conformidade

XC

XS

http://www.apeb.pt/EN 206-1 (2014): Concreto Parte 1: Especificao, desempenho, produo e conformidade

EN 206-1 (2014): Concreto Parte 1: Especificao, desempenho, produo e conformidadehttp://www.apeb.pt/

http://www.ua.pt/decivil/XC 4XC 4XC 4XC 4XC 4XC 3 XC 1XC 3

http://www.ua.pt/decivil/

ABNT NBR 6118 (2014): Item 7Restrio de normas nacionais....

De modo geral, admite-se que a proteo contra corroso nas estruturas pode ser garantida somente com uma correta especificao (espessura de cobrimento, fator gua/cimento, consumo de cimento e resistncia do concreto), conforme descrevem as normas para diferentes classes de agressividade.Mas ser que na prtica essas medidas tm sido de fato aplicadas/executadas corretamente e so suficientes para garantir a durabilidade? Falando da corroso...

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O Brasil um pas tropical com uma vasta faixa litornea: muitas edificaes esto sujeitas a variaes constantes de umidade e temperatura e expostas aos ons cloretos...Independente do ambiente de exposio, a ausncia de manuteno preventiva implica no aparecimento prematura de patologias...

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A presena de patologias eleva o ingresso de agentes agressivos no concreto, acelerando a deteriorao da estrutura...o que implica em perda da capacidade resistente dos elementos estruturais, alm de risco de segurana e impedimento da utilizao da edificao em condies plenas.Uma manuteno corretiva inadequada (especificao, execuo e fiscalizao) e alteraes dos requisitos estruturais previstos na fase de projeto (aumento do espectro de cargas e maior agressividade ambiental) e a ocorrncia de acidentes, resultam no agravamento do quadro patolgico...

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VAYBURD e EMMONS (2000): em ambiente agressivo, um processo de degradao pode ocorrer em um curto intervalo de tempo. Na presena de cloretos, a estratgia adotar concreto de qualidade e adicionar proteo.DHIR et al. (1991): a especificao do concreto no um guia da provvel durabilidade da estrutura. Somente as suas caractersticas (fck, % C, a/c) no garantem uma adequada durabilidade em ambiente contaminado com cloreto.

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Alm disso.... na prtica, no h garantia da qualidade do concreto, pois uma srie de falhas podem ocorrer nas etapas de projeto, execuo, cura, transporte e manuteno...implicando no no atendimento vida til projetada...Com isso, o custo global da construo elevado, bem como espera-se um impacta ao meio ambiente e a segurana do homem.

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O perodo de iniciao da corroso e a sua taxa ao longo dos anos so essencialmente dependentes das qualidade e propriedades do concreto executado e da condies de exposio e uso.

O avano da corroso afeta a segurana estrutural: capacidade de carga, resistncia fadiga e mdulo de elasticidade

Deteriorao da estruturaA corroso da armadura um dos principais processos de deteriorao da estrutura

METHA, IBRACON 2009

Material naturalmente heterogneo que apresenta certa porosidade que d acesso a gua, ao oxignio e a outros agentes potencialmente agressivos ao mesmo e a armadura, resultando na deteriorao da estrutura.Os mecanismos de transporte de massa no concreto so: permeabilidade sob presso (movimento sob gradiente de presso), difuso (deslocamento por gradiente de concentrao do ons), absoro capilar (movimento por suco em poros abertos ao meio ambiente) e migrao (deslocamento dos ons por campo eltrico). ConcretoO tamanho e a continuidade dos poros controlam o acesso de agentes.

alteraes na colorao do concreto: manchas (eflorescncia, corroso da armadura) e presena de fuligem e fungos;disgregao do concreto: fenmenos fsicos como impacto e foras interna de traes localizadas; armadura corroda exposta associada disgregao do concreto de cobrimento: ingresso de agentes agressivos;

Manifestaes patolgicas: apresentao fsica do processo de deteriorao Deteriorao da estrutura de concreto

desagregao do concreto: ataque qumico (lixiviao);fissurao: retrao por secagem, aes mecnicas, variaes trmicas, degradao qumica (carbonatao, corroso, lcali-agregado) etc;rupturas localizadas, flechas, tores e recalques: aes mecnicas associado ou no a deficincia de armadura ou acidentes que geram danos, deslocamentos ou deformaes excessivas dos elementos;segregao e porosidade superficial: massa no uniforme (vazios), devido espao reduzido entre barras, concreto de alta/baixa trabalhabilidade, deficincia na vibrao etc

CEB, BI 193, 1992

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CEB, BI 183, 1992

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PATOLOGIA DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADOORIGENS: Falhas de projeto; Falhas de execuo; Materiais inadequados; Uso imprprio; M conservao; Ocorrncias acidentais(impactos, incendios, etc);- Etc.AGENTES: Sobrecarga e vibraes; Variaes trmicas; Bactrias e fungos; Chuva e vento; Gases e nvuas; Partculas agressivas; Etc.SINTOMAS/ANOMALIAS: Manchas; Fissuras; Disgregao, Segregao; Desagregao; etc.MANIFESTAES PATOLGICAS:

FissuraoDesagregao/Desgasteabrasoerosocavitaomudanas de volume (retrao e mov. higrotrmica), cargas estruturais (flexo, toro e cisalhamento)Concretodeteriorao por processo fsico - mecnicoAGENTES:gases, lquidos e partculas...

AGENTES:variaes trmicas e de umidadeSobrecarga e vibraes

Desgaste fenmeno de desagregao progressiva do concreto, usualmente, provocada por ao de partculas em suspenso em gua em movimento (chuva cida, lenol fretico, lixiviao), comum em drenos, canaletas etc. Abraso: refere-se a atrito seco;Eroso: aes de coliso, escorregamento ou rolagem das partculas em fluido em movimento, ar ou gua.Cavitao: eroso por impacto de bolhas de ar que implodem em fluido em movimento (velocidade > 12 m/s).Fsico -Desagregao/desgaste

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Fsico -FissuraoAs fissuras podem ser estruturais e no estruturais. As estruturais so devido recalque, cisalhamento, flexo, toro, trao etc. As no estruturais so devido a diversos fatores, como variao da temperatura, m execuo da junta de concretagem, retrao trmica e por secagem, corroso da armadura, impacto, revestimento etc

Fsico -Fissurao

ACI 222.3R (2003): se a fissura ocorre sobre a armao ou em paralelo, a corroso ser no somente acelerada mas tambm significativa.Fsico -Fissurao

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assentamento plstico ou movimentao/ deformao de frmas/solo: vibrao e exsudao do concreto;concretagem em plano inclinado;retrao por secagem/hidrulica (contrao volumtrica pela sada de gua);contrao trmica inicial (calor de hidratao e mudana das condies atmosfricas);falhas no acabamento superficial do concreto etc.

Fissurao anteriormente ao endurecimento

ao mecnica (impactos, cargas cclicas, desforma precoce, sobrecargas, recalque);origem trmica (gradientes de temperatura e congelamento, fogo);presso de cristalizao de sais nos poros (sulfato, carbonatao, lixiviao);retrao por secagem (perda lenta da gua de amassamento);corroso da armadura;reao lcali-agregado etc

Fissurao aps endurecimento

Ao: Coeficiente de dilatao semelhante mas no igual ao do concreto, condutibilidade trmica do ao superior. Ao CA-50 e cabos de proteo perdem significativa resistncia acima de 700 C.Incndios resultam na evaporao da gua dos poros, criando tenses internas elevadas que resultam em fissurao e lascamento.(COSTA C.N., 2002)

AGENTES:dixido de carbono (CO2)Lquidos (guas moles e cidas)Concretodeteriorao por processo fsico - qumicoCarbonatao/Eflorescnciasreaes com componentes da pasta de cimentoLixiviaoao extrativa decomponentes da pasta de cimento e dos agregados Disgregaoreaes envolvendoformao de produtos expansivosdiminuio da resistnciaperda da integridadeaumento da porosidadeMachas esbranquiadasdiminuio da resistnciaAGENTES:sulfatos (SO42-)Reao lcali-agregadosreduodo pH

Reduo do pHCarbonataoA carbonatao se refere ao fenmeno de diminuio da alcalinidade do concreto. O dixido de carbono (CO2) atmosfrico reage com compostos da pasta que conferem pH elevado gua de poros (hidrxido de clcio/portlandita - Ca(OH)2, ons alcalinos - Na+, K+ e OH- e lcalis - K2O e Na2O.).

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A lixiviao o processo de dissoluo e transporte para a superfcie do concreto de componentes da pasta de cimento e, eventualmente de agregados finos, por ao de gua de infiltrao. A lixiviao resulta na reduo na resistncia mecnica do concreto e facilita a penetrao de agentes agressivos. Reduo do pHLixiviao/Eflorescncia

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EflorescnciaO contato dos compostos lixiviados com o CO2 atmosfrico gera eflorescncia (mancha esbranquiada) e umidade na superfcie do concreto:Ca(OH)2 + CO2 CaCO3 + H2OCaCO3 + H2O + CO2 Ca(H.CO3)2Manchas esbranquiadas e de corroso umedecimento do concretoDepsitos de carbonato de clcio (CaCO3)Estalactites de CaCO3Resultado de reaes qumicas, devido exposio a gua de leno fretico, solo, infiltraes ou intempries

Reao lenta, envolvendo constituintes mineralgicos reativos do agregado e compostos alcalinos do cimento, produzindo um gel que, na presena de gua, exerce presses hidrulicas interna. H casos em que o gel exsuda e h gerao de fissuras e trincas irregulares na superfcie do concreto. A reao pode resultar na reduo na resistncia mecnica do concreto e facilitar a penetrao de agentes agressivos. Pecchio;Kihara; Battagin; Andrade, IBRACON, 2006Qumica Expanso por reao lcali agregado

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Reao lcali-slica- envolve a presena de slica amorfa ou certos tipos de vidros naturais (vulcnicos) e artificiais.Reao lcali-silicato - da mesma natureza, porm o processo ocorre mais lentamente, envolvendo, fundamentalmente, a presena do quartzo e minerais expansivos.Reao lcali-carbonato- envolve a presena de certos calcrios dolomiticos e causa intensa fissurao do concreto. No h formao de gel.

Sulfatos (SO42-)+Ca(OH)2 /Aluminatosde clcioExpansoSulfatosQumica Expanso por sulfatos

O aumento do volume da massa, resulta na perda de coeso na pasta e perda de aderncia pasta/agregado e, possvel, fissurao irregular do concreto.As fissuras facilitam a penetrao de mais substncias agressivas, acentuando a deteriorao.perda de aderncia

Prof. Dr. Valdecir Angelo QuarcioniQumica Expanso por sulfatosgua do mar

Prof. Dr. Valdecir Angelo QuarcioniQumica Expanso por sulfatosgua do mar

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Prof. Dr. Valdecir Angelo QuarcioniQumica Expanso por sulfatosgua do mar

Prof. Dr. Valdecir Angelo QuarcioniQumica Expanso por sulfatosgua do mar

Qumica sulfatos (cido sulfrico)Tubulao com compostos orgnicosetringita gipsitawww.steelconstruction.infoGs Sulfdricocido sulfrico

DIPAYAN JANA AND RICHARD A. LEWIS, 27TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON CEMENT MICROSCOPY H2SDecomposio anaerbica de sulfato (SO42-) e outros compostos orgnicos de enxofre (S)2H2S + 3O2 2H2O + 2SO22SO2 + O2 + 2H2O 2H2SO42CH2O + SO42 H2S + 2 HCO3 BRSMatria orgnicadixido de enxofre cido sulfricogs sulfdricoDisgregao do concreto - sulfato

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Prof. Dr. Valdecir Angelo Quarcioni

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Alteraes das caractersticas do concreto de cobrimento e/ou sua contaminaoDisgregao: fissurao edesplacamentoMancha de oxidao: lixiviao dosprodutos de corrosoExposio da armadura (perda da seo e da aderncia)

AGENTES DESPASSIVANTES DA ARMADURA:CO2(frente de carbonatao)

ons cloreto (Cl-)Armaduracorrosodissoluo do filme protetor

Quebra localizada do filme protetor

nodoCtodoEltrons: 2e-Condutividade eltrica do concretoFe2++ 2OH- Fe(OH)2 Fe3O4 Fe(OH)2 + O + H2O Fe(OH)3 Fe(OH)3 Fe2O3 .n(H2O)Superfcie do concretoFe2+H2O + O2 + 2e 2OH-CO2O2OH-CO2CO2H2OOH-onde o metal se oxida: formao de ons metlicoonde os eltrons liberados no anodo reagem com o oxignio e a guaConduo eltrica: caminho que permite a passagem de eltrons entre o anodo e o catodo; Conduo inica: caminho que permite a passagem de ons, mantendo o balano inico da clula de corroso....sempre existe uma diferena de potencial....

Fe Fe++ + 2e (reao de oxidao, andica ou reao de corroso propriamente dita)

2 H+ + 2e H2 (reao de reduo ou catdica. O H+ proveniente da dissociao da gua)

O2 + 2 H2O + 4e 4OH- (reao de reduo ou catdica. O2 o oxignio do ar dissolvido na gua)Em temperaturas ambiente, o ao apenas corri na presena de gua, sendo responsveis por esta corroso as seguintes reaes:

Em meios neutros ou alcalinos, predomina a reao de reduo do gs oxignio dissolvido na gua. Para valores de pH muito elevados (concreto ntegro) ocorre apenas a reao de reduo do gs oxignio.

Diferena de potencial e corrente eletrnica Corrente inica(eletrosfera dos ons)Fe Fe2+ + 2e

O2 + 2H2O + 4e 4OH-Fe2++ 2OH- Fe(OH)2 Fe3O4 Fe(OH)2 + O + H2O Fe(OH)3 Fe(OH)3 Fe2O3 .n(H2O)Hidrxido frricoO2 + 4H+ + 4e 2H2O2H+ + 2e H2H+2H2O 2H+ + 2OH-

Dois tomos de hidrognio e um de oxignio compartilhados (ligao covalentes). O tomo de oxignio atrai de maneira mais intensa os eltrons do que o hidrognio, o que gera uma carga parcial positiva no hidrognio e uma negativa no oxignio. a polaridade que garante algumas importantes propriedades da gua, tais como seu ponto de fuso e ebulio, bem como a capacidade de dissolver substncias.

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o tamanho e a continuidade dos poros controlam o coeficiente de permeabilidadeAnodo: onde o metal se oxida: formao de ons metlico;Catodo: onde os eltrons liberados no anodo reagem com o oxignio e a gua;Conduo eltrica: caminho que permite a passagem de eltrons entre o anodo e o catodo;Conduo inica: caminho que permite a passagem de ons, mantendo o balano inico da clula de corroso....sempre existe uma diferena de potencial....Clula de corroso

na ausncia de gua, no ocorrero a reao catdica (O2 + 2 H2O + 4e 4OH-) e, portanto, no ocorrer a corroso;o aumento da resistividade eltrica do concreto dificultar a circulao da corrente eltrica (inica) e, portanto, diminuir a taxa de corroso.

se os produtos de corroso formarem uma camada barreira para a transferncia de cargas na interface ao/meio, as reaes de corroso ocorrero com taxa mais baixas ou no ocorrero, pois a circulao da corrente eltrica dificultada ou interrompida. Quando a taxa de corroso for muito baixa, diz-se que o metal est passivado;

se ocorrer a quebra da camada passiva, o ao corroer como se estivesse exposto atmosfera sem nenhuma proteo, tendo como agravante o fato do tempo de molhamento em concreto ser maior, pois a umidade retida no mesmo por mais tempo. Como o ao hidroflico, naturalmente deve-se ter a formao de um filme de gua em superfcie;uma vez iniciada a corroso do ao, a sua taxa depender de muitos fatores...

resistividade do concreto; teor de umidade e acesso de oxignio; temperatura; existncia de pares galvnicos; relao a/c; presena de anomalias...

Os produtos de corroso do ao-carbono so porosose expansivos. A corroso generalizada tendo a gerar uma fissura ao longo da camada de cobrimento, posicionada no alinhamento da armadura. Inicialmente, preenche poros e microfissuras, com o aumento do acmulo, ocorre tenso que fissura o concreto, podendo provocar a delaminao e o lascamento do concreto de cobrimento. 2 a 8 vezes maiores!

A fissurao ao longo do posicionamento da armadura facilita o acesso de agentes, o que acelera a corroso, tendo-se um aumento da presena de produtos de corroso expansivos. Os esforos de trao gerados pelos mesmos, desplaca o concreto de cobrimento.

depende da presena de gua e de oxignio simultaneamente: o que significa em dizer que concretos molhados porm sem O2 e em concretos secos com muito O2, a taxa desprezvel;pH: quanto menor, maior a taxa de corroso;solubilidade e higroscopicidade dos produtos de corroso formados: produtos insolveis formam barreira protetora e produtos hidroscpicos retm umidade. Os ciclos de molhamento lixiviam os produtos de corroso, acelerando a corroso.Taxa de corroso

*Tuiti, introduo

condio de molhamento e secagem: quanto o concreto seca entra oxignio e quando este volta a molhar, o oxignio contido na rede de poros se dissolve, acelerando a corroso;temperatura: o aumento acarreta a mobilidade dos ons (um aumento de 10 oC pode dobrar a taxa de corroso) e, as suas variaes, resultam em ciclos de maior e menor umidade do concreto, acelerando tambm a corroso. Taxa de corroso

*Tuiti, introduo

Curvas eletroqumicas de polarizao

Curva mostrando comportamento de metal passivvel

Curva mostrando metal ativo

Anodo: oxidao do metalCatodo: reduo do metalEvans diagrama passivao do ao-carbonoGU et al, Electrochemical incompatibilityAnodo: evoluo do oxignioAnodo passivadoAnodo ativoCAFe Fe 2+ + 2e2H2O + O2 + 4e 4OH-Icorr Ecorr Potencial de corrosoDensidade de corrente Normalmente, a amadura se mantm estvel (Icorr insignificante) porque a interseco das curvas A e C ocorre na regio de passivao

PotencialTaxa de corroso de passivao = iPassiv do ao 0,1 A/cm2 1,1 m/ano

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Evans diagrama - corroso cloreto e carbonataoGU et al, Electrochemical incompatibilityCA 1Fe Fe 2+ + 2eIcorr 1 Ecorr Ecorr 2 Ecorr 3 Ecorr 4 A 2A 3A 4Potencial de corroso mais negativoAumento do teor de ons Cl-, maior a reduo da regio passiva, sendo esta perdida no A 4

Icorr 2 A4 Corroso cloreto ou carbonatao2H2O + O2 + 4e 4OH-Taxa de corroso muito alta = iLimite do O2 > 10 A/cm2 110 m/ano Densidade de corrente Potencial

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Grau de corroso da armadura de aoA/cm2m/anoDesprezvel0,1 a 0,21,1 a 2,2Incio da corroso ativa> 0,2> 2,2Ataque importante mais no severa~ 1,0~11,0Ataque muito severo 10,0110,0

Potencial de corrosoRisco de ocorrncia da corroso na armaduramVEPHmVECSVECSCEcorr>300Ecorr>59Valores positivosFalta de umidificao ou a resistncia muito alta. Desprezar tais valores300>Ecorr>10059>Ecorr>-1410>Ecorr>-20090% de probabilidade de no estar ocorrendo corroso100>Ecorr>50-141>Ecorr>-291-200>Ecorr>-350A ocorrncia de corroso incerta50>Ecorr-291>Ecorr-350>Ecorr90% de probabilidade de estar ocorrendo corroso na armadura

MANCHAS DE OXIDAO/CORROSOOs produtos de corroso podem ser lixiviados, manchando a superfcie do concreto, que assume a cor marrom-avermelhado. Ocorre preferencialmente em concreto exposto a umidificao, poroso ou fissurado ou com baixa espessura de cobrimento e, especialmente, na face inferior dos elementos.

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CONCRETO DISGREGADOA disgregao se caracteriza pelo lascamento do concreto em razo de esforos internos ou externos superiores a resistncia do material. Usualmente, resultante da corroso da armadura ou choque ou impacto ou, ainda, esmagamento por aparelho de apoio e junta de dilatao.

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CONCRETO DISGREGADO e CORROSO EM CONCRETO PROTENDIDO

CONCRETO DISGREGADOA disgregao do concreto por esmagamento na regio de aparelho de apoio e em junta de dilatao, com armadura exposta e corroda.

CONCRETO SEGREGADOA segregao se caracteriza pela concentrao heterognea dos componentes da mistura do concreto, resultando em rea no coesa e com vazios. Esses vazios podem afetar a proteo por barreira fsica e eletroqumica conferida pelo concreto armadura.

Tcnica de execuoQualidade do concretoProteo fsica: barreira que limita o acesso de agentes (difuso)EspessuradecobrimentoRelao A/CAdidtivosTipo de cimentoDimeses do agregadoReserva alcalinaCuraVibraoVaziosResistncia20 cm a 55 cmPatologias: variao da espessura de cobrimento, fissurao, segregao, porosidade superfcial etc

Proteo qumica: induo da passivao da armadura

Face lquida altamente alcalina com pH em torno de 12,5 a 13,5Fase lquida do concreto, de boa qualidade, tem pH elevado em razo da dissoluo de hidrxido de clcio - Ca(OH)2, de sdio - NaOH e de potssio - KOH. Nessa condio, formado um filme de xidos de ferro superfcie do ao. A estabilidade desse filme garantida at pH em torno de 11,5, sem presena de cloretos no concreto. (BENTER; DIAMOND; BERKE, 1997).

A passivao resultante da interao ao-carbono com compostos hidratados do cimento com formao de um filme de xidos de ferro estvel. Adicionalmente, h proteo (efeito tampo) pelo acmulo dos mesmos compostos na superfcie do ao.

c i d oa l c a l i n o (hidrxido de clcio)

7

0

13,5PASSIVAO11,5CORROSOFILME ESTVEL Fe2O3

Natureza do filme passivante do ao-carbonoA teoria mais aceita a da formao de um filme transparente, fino, aderente e estvel, composto por Fe3O4 (magnetita) e/ou Fe2O3 (hematita) ou ainda -FeOOH (lepidocrocita).Alguns autores declaram que as reaes de passivao envolvem compostos da pasta de cimento, os quais tambm se acumulam na interface ao/concreto (efeito tampo).

*Montemor

Enquanto o pH do concreto estiver suficientemente alcalino e no ocorrer a contaminao do meio com algum tipo de substncia capaz de quebrar a camada passiva, o ao permanecer passivo.Se por uma razo qualquer, ocorrer a quebra da camada passiva, o ao corroer como se estivesse exposto atmosfera, tendo como agravante o fato do tempo de molhamento, pois a umidade retida por mais tempo pelo concreto (absorve rapidamente a umidade, porm demora para elimin-la) do que em ao exposta atmosfera.

*Montemor

o tamanho e a continuidade dos poros controlam o coeficiente de permeabilidade Despassivao por carbonatao; Despassivao por ons cloreto.

Mecanismos de despassivao do ao-carbonoConcreto:Carbonatao: despassivao generalizada;Sulfatos: reaes expansivas com o cimento; Alcalis agregado: reaes expansivas com os inertes; Armadura:ons cloreto: despassivao localizada.

Pollutants which are considered to have an important role in the degradation of building materials are C02 , S02 , NOx, hydrogen chloride (HC1), hydrogen fluoride (HF) and (03 ) along with Air Pollution Effects on Brick, Concrete and Mortar 109 "secondary pollutants" formed from the above in the atmosphere, such as H2S04 and HNO3 for example Carbonatao

Processo fsico-qumico, resultante da difuso do CO2 atmosfrico pela rede de poros insaturados do concreto, com interao com compostos bsicos (NaOH, KOH, Ca(OH)2) presentes na fase aquosa do concreto, resultando na diminuio do seu pH. Com a reduo do pH o ao est suscetvel corroso.

A diminuio do pH tambm ocorrer por reaes com o dixido de enxofre (SO2) e do gs sulfdrico (H2S).O CO2 e o SO2 so os principais poluentes atmosfrico, ambos so captadas pela umidade, formando cido carbnico (H2CO3) e sulfuroso (H2S04), respectivamente.

Dissoluo do CO2:CO2 + 2OH- CO32- + H2ODissoluo do Ca(OH)2:Ca(OH)2 Ca2+ + 2OH- Formao do carbonato de clcio:Ca2+ + CO32- CaCO3Ca2+ + 2OH- + CO2 CaCO3 + H2

pH < 10,5corroso da armaduraCaCO3 um produto de baixa solubilidade e possui volume maior (~ 11 %) do que Ca(OH)2:refinamento dos poros e, possvel, colmatao de outros, dificultando a entrada de CO2 do ar e outros;fissurao do concreto.

Umedecimento do concreto! (aumento da hidratao do cimento)

Jos Roberto Perim, 2013

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CO32- + Ca2+ CaCO3H+H2OO2OH-CO2 + H2O H2CO H+ + HCO3- 2H+ + CO32-

Tempo 0Tempo 1Tempo 2Tempo NpH em torno de 13 A armadura est suscetvel corroso!O processo de corroso controlado pela umidade na superfcie do ao e disponibilidade de oxignio na mesma pH 9(zona parcialmente carbonatada pH 11,5) O filme passivante comea a ficar instvel!

Avano da frente dependente das caractersticas do concreto:tipo e teor de cimento e de adies minerais;relao a/c (maior ou menor permeabilidade); cura (em cura adequada o gel hidratado preenche espaos ocupados originalmente pela gua, reduzindo comunicao intercapilar);fissura e rede de poros comunicantes (caminho facilitado de penetrao de agente agressivos).

No tempo N, o avano da frente menor que nos Tempos 1 e 2, em razo da maior dificuldade de acesso do CO2 em camadas mais internas, considerando que as mais externas, j carbonatadas, reduzem a comunicao da rede de poros

Tempo NAvano da frente dependente do meio de exposio:

atmosfera: urbana, o teor de CO2 no ar pode chegar a 10x ao teor natural e, em industrial, pode chegar a 100 x;exposio: regio imersas e sujeita zona de respingos e marolas esto pouco sujeitas carbonatao: estruturas marinhas geralmente apresentam frente de carbonatao muito menor do que a de penetrao de ons cloreto;deteriorao : fissurao, segregao etc;temperatura e umidade relativa do ar:

Em concreto muito mido (> 75 %) ou saturado, a frente de carbonatao muito pouco significativa, avanando muito lentamente ao longo dos anos. Isso ocorre devido baixa penetrao do gs ao longo da camada de cobrimento da armadura e, consequentemente, sua baixa difusibilidade na soluo aquosa que preenche a rede de poros (incluindo capilares e microfissuras). A difuso do CO2 na gua cerca de 104 vezes menor que no ar

Em concreto pouco mido (< 50 %) ou seco (< 25 %), a frente de carbonatao tambm muito pouco significativa, avanando muito lentamente ao longo dos anos. Isso porque, mesmo com o fcil acesso do gs na rede de poros da camada de cobrimento da armadura, a sua reao com Ca(OH)2 ocorre lentamente, em razo da restrio de soluo aquosa que preenche e interliga os poros, sendo a mesma necessria as reaes.Nessa condio, h tambm restrio de umedecimento da superfcie da armadura, restringindo a ocorrncia das reaes de corroso da armadura.

A frente de carbonatao avanar mais rapidamente em concreto em que a rede de poros est parcialmente preenchida.h disponibilidade do CO2 na parte no preenchida dos poros e facilidade de sua difuso soluo aquosa contida nos mesmos.

Umidade relativa atmosfrica maior frente de carbonatao entre 50 % e 70 %.Temperatura ambiente pouco efeito, mas em climas tropicais as reaes qumicas so mais aceleradas do que os de menor temperatura.

Ambientes interiores: a velocidade de carbonatao mximaAmbientes exteriores com chuva: a velocidade de carbonatao baixaAmbientes exteriores protegidos: a velocidade de carbonatao mais elevadaCondio enterrada ou submersa: a velocidade de carbonatao muito baixa

Concentrao atmosfrica entre 0,03 % a 1 % (NEVILLE, 1997)Tempo NModelo analtico para carbonatao: ex = K . t 1/2ex = espessura da frente de carbonatao (mm) K = constante determinada em campo ou no laboratriot = tempo (anos)

DIPAYAN J.; BERNARD E., Concrete internacional, 2007Em fissura de abertura 0,2 mm, a frente de carbonatao avana em torno de 3 x mais rpido que em concreto de boa qualidade ntegro (no fissurado). (VAYSBURD; EMMONS, 2004)

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aproveitando...............Corroso generalizadaQualquer metal pode sofrer corroso generalizada, depende do meio. No totalmente uniforme: haver alvolos de dimenses variadas e rugosidade varivel, conforme acmulo de produtos de corroso e deposies etc

Inicio da corroso do ao-carbono, reas andicas e catdicas bem definidas Produto esverdeado xido ou hidrxido de Fe2+ (oxidao incipiente por restrio de oxignio na soluo) Produto alaranjado a vermelho xido ou hidrxido de Fe3+ (presena de oxignio na soluo) Produto preto magnetita (restrio de oxignio)

POPOVICS, S. Durability of reinforced concrete in sea water. In: Alan P. Crane, ed. Corrosin of reinforcement in concrete construction. London, Society of Chemical Industry, Ellis Horwood, 1983.p.19-38.

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o tamanho e a continuidade dos poros controlam o coeficiente de permeabilidade Despassivao por carbonatao; Despassivao por ons cloreto.

Mecanismos de despassivao do ao-carbonoConcreto:Carbonatao: despassivao generalizada;Sulfatos: reaes expansivas com o cimento; Alcalis agregado: reaes expansivas com os inertes; Armadura:ons cloreto: despassivao localizada.

Adsoro de ons Cl- com deslocamento simultneo de O2- o que determina o incio da quebra do filme passivo (Uhlig Kolotorkyn).Os ons Cl- determinam a formao de trincas e defeitos no filme quando as foras que repulsam os adsorvidos so elevadas (Hoar e Sato).Mecanismos de quebra do filme passivoOs ons Cl- penetram no xido, ocupando vacncias de O2-, alcanando a superfcie xido/metal, isso possibilita a formao de complexos com os ons de Fe2+, os quais so solveis.

Os ons Cl- so incorporados no filme espesso, formando defeitos inicos favorecendo o seu transporte atravs da camada de xidos. Em filme fino, o ons Cl- competem com os ons hidroxila e no permitem a passivao nestes locais.

No concreto, os ons Cl- podem reagir com compostos do cimento, formando cloroaluminatos, no os deixando livres para reagirem na camada passiva da armadura. Desse modo, somente os cloretos livres so usualmente considerados na avalio do risco de corroso da armaduraTeor de cloreto limite

Na literatura os teores crticos variam muito, usualmente 0,05 % (CP) a 0,4 % (massa de cimento) ou em relao [Cl-]/[OH-] 0,6HAUSSMANN, 1967

*Montemor: Ca2Al(OH)6.2H2O ou C3ACaCl2.10H2O onde C3A o triclcio aluminato

Pollutants which are considered to have an important role in the degradation of buildingons cloreto - Origemcontaminao da massa de cimento durante a construo: uso de gua do mar, de areia contaminada com cloreto, ou ainda, no passado, presena de aditivos aceleradores base de cloreto de clcio (CaCl2); ingresso de cloreto: exposio da estrutura ao ambiente marinhos ou industrial contaminados com cloretos, limpeza de fachada ou de piso com cido muritico (clordrico).

Todos os fatores que favorecem o ingresso de gua, favorecem tambm o ingresso do cloreto.

Fatores influenciadorescondies de exposio e caracterstica do concreto: tipo de cimento e o pH:quanto menor o pH, menor o valor limite de Cl-;a queda do pH pode determinar a dissoluo de Cl- aprisionados (cloroaluminatos).concentrao que a armadura pode tolerar;resistividade eltrica do concreto; presena de fissuras e outras anomalias na superfcie do concreto.

Condies de exposio

Zona atmosfrica: deposio de cloretos na superfcie do concreto (distncia do mar, direo dos ventos e exposio a lavagem pela chuva), seguida absoro superficial e difuso pela estrutura de poros comunicantes.Zona de rebentao e respingos e variao de mar: absoro, seguida de difusoZona submersa: permeabilidade, seguida de difusoOs mecanismos de transporte de massa no concreto so: permeabilidade sob presso (movimento sob gradiente de presso), difuso (deslocamento por gradiente de concentrao do ons), absoro capilar (movimento por suco em poros abertos ao meio ambiente) e migrao (deslocamento dos ons por campos eltricos).

ons cloretoInteragem com o filme passivante, danificando-o e expondo-o ao meio. Em consequncia, h formao de pequenas crateras (pites). Com o avano do ataque, os pites aumentam em nmero e tamanho e acabam generalizando a corroso. Tambm aumentam a mobilidade de ons na gua de poros!Uma vez iniciado a corroso, os compostos solveis formados com cloreto, difundem-se atingindo regies com maior pH, reagindo com os ons hidroxila, formando hidrxidos que se precipitam e liberam o cloreto (auto cataltico).

rea andica: Fe Fe2+ + 2e (oxidao) Fe2+ + 2Cl- FeCl2 Fe3+ + 3Cl- FeCl3 Fe2+ + H2O Fe(OH)2 + 2H+FeCl2 + 2OH- Fe(OH)2 + 2Cl-FeCl3 + 3OH- Fe(OH)3 + 3 Cl-FeCl2 + 2H2O- Fe(OH)2 + 2HCl Acidificaorea catdica: 2H2O + O2 + 4e 4OH- (reduo)Produto de corroso: Fe2+ + 2OH- Fe(OH)2

aproveitando............Corroso por pite um tipo de corroso que se caracteriza pelo ataque em pequenas reas de uma superfcie que se mantm passivogeralmente tem dimetro igual ou menor do que a sua profundidade. Podem ter formas diversas, preenchidas ou no; perigosa, pois nem sempre perceptvel: a degradao ao longo da superfcie aparente do metal pouca se comparada profundidade que o pite pode atingir!

aproveitando............Corroso por pite em concretoOcorre independente do pH da gua de poros do concreto. Com isso, a reduo do pH visto mais como uma possvel consequncia, do que como a causa da corroso. O incio da corroso ocorre pelo crescimento do pite ou por sua nucleao, sendo esta ltima frequente, pois o filme passivo do ao-carbono no perfeito (GLASS et al, 2008).

Fratura de uma fissura de abertura 0,2 m, que apresentou concreto umedecido e armadura com locais sem corroso (regio acinzentada), locais com armao despassivada (regio escurecida) e locais com corroso (regio verde)

Com o avano do ataque, a corroso tende a se generalizar, podendo ser preservada o pH do concreto da interface com o ao:

Macroclula de corrosoDesequilbrio do potencial eletroqumico entre reas da armadura, sendo uma delas exposta a uma concentrao crtica de ons cloreto (Anodo) ou a carbonatao (frente no uniforme). A heterogeneidade e a relao distinta entre a rea andica e a catdica (bem maior), acelera a corroso da barra de ao, que pode ter uma perda localizada significativa de seo.

30.bin

Macroclula de corroso

Anodo: oxidao do metalCatodo: reduo do metalEvans diagrama passivao do ao-carbonoGU et al, Electrochemical incompatibilityAnodo: evoluo do oxignioAnodo passivadoAnodo ativoCAFe Fe 2+ + 2e2H2O + O2 + 4e 4OH-Icorr Ecorr Potencial de corrosoDensidade de corrente Normalmente, a amadura se mantm estvel (Icorr insignificante) porque a interseco das curvas A e C ocorre na regio de passivao

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A1: ao embutido no material de reparo (sem ons Cl-)Evans diagrama reparo localizado em estrutura contaminada com cloretosGU et al, Electrochemical incompatibilityA2 Ao embutido no concreto contaminado com ons Cl-CA12H2O + O2 + 4e 4OH-Icorr - IrpEcorrErp A2EcorrErb Icorr - IrbIncompatibilidade eletroqumica

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VAYSBURD; EMMONS, 2004: as principais causas da corroso prematura em regio de reparo localizado so a incompatibilidade eletroqumica e a sua prpria fissurao (cura deficiente, retrao plstica, ao mecnica, gradiente trmico).

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VAYBURD e EMMONS (2004): durante o reparo esperada um teor de cloreto residual no concreto da regio, o que sempre um risco para a continuao da corroso e sua acelerao. HANSSON; POURSAEE; JAFFER (2012): as fissuras aceleram a penetrao dos ons Cl- no ao, incluindo em sua adjacncia, sendo uma regio de possvel formao de macroclula de corroso

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MARCOTTE; HANSSON, (2003): em concreto de qualidade, as fissuras transversais tem pouco impacto na corroso da armadura, no entanto, o desempenho no igual a concreto ntegro.OKULAJA; HANSSON (2003): Quanto maior a qualidade do concreto, mais localizada pode ser a corroso, podendo a mesma ser severa, se desencadear uma perda significativa da seo do ao. Isso dependente da resistividade eltrica, do acesso do oxignio e da reo de rea catodo/anodo.

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A abertura da fissura e o sua posicionamento no so fatores crticos para a corroso, mas sim a quantidade de fissura por unidade de rea (VAYBURD e EMMONS, 2004) .A taxa de corroso do ao controlada pela condutividade do concreto, pelo diferena de potencial entre rea andica e catdica e a taxa que o oxignio atinge esta ltima rea (VAYBURD e EMMONS, 2004).Em concreto com mltiplas fissuras, a corroso do ao sob uma delas pode eventualmente proteger as demais adjacentes, sendo as mesmas o catodo (SUZUKi et al, 1990).

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Como posso driblar a corroso ?projeto adequado que evite a circulao de gua desnecessria atravs do concreto;espessura adequada e uniforme de cobrimento;qualidade adequada do concreto em termos de homogeneidade e relao a/c; tipo de cimento e proporo adequada para assegurar uma adequada compacidade e impermeabilidade ao concreto;cura adequada uma cura insuficiente afeta a porosidade do concreto;

estado superficial das armaduras de ao: sobre superfcie limpa e isenta de produtos de corroso, forma-se uma camada passiva mais resistente do que sobre uma superfcie contaminada com carepas, leos e graxas, produtos de corroso ou material particulado qualquer. Uma camada de passivao eficiente requer nveis mais elevados de contaminao e/ou acidificao.

aaraujo@ipt.brAaraujobonini@gmail.comlcp@ipt.brLaboratrio de Corroso e ProteoFone: +55 (11) 3767-4044http://www.ipt.br/centros_tecnologicos/CTMMhttp://lattes.cnpq.br/7121918010413028Obrigada!A mente que se abre a uma nova ideia jamais voltar ao seu tamanho original. Albert Einstein

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*Dois tomos de hidrognio e um de oxignio compartilhados (ligao covalentes). O tomo de oxignio atrai de maneira mais intensa os eltrons do que o hidrognio, o que gera uma carga parcial positiva no hidrognio e uma negativa no oxignio. a polaridade que garante algumas importantes propriedades da gua, tais como seu ponto de fuso e ebulio, bem como a capacidade de dissolver substncias.

**Tuiti, introduo*Tuiti, introduo

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**Montemor*Montemor

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**Montemor: Ca2Al(OH)6.2H2O ou C3ACaCl2.10H2O onde C3A o triclcio aluminato

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