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Corrosão de armadura em estruturas de concreto armado devido a carbonatação

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Corrosão de armadura em estruturas de concreto armado devido a carbonatação Aleílson Vilas-Bôas dos Santos –[email protected] MBA Projeto, execução e controle de estruturas e Fundações Instituto de Pós-Graduação – IPOG Salvador, Bahia, 17 de Junho de 2015

Resumo Este trabalho teve como objetivo fazer uma análise sobre a corrosão das armaduras de estruturas de concreto armado causada pela ação da carbonatação. Buscou-se estudar a carbonatação, e analisar os principais fatores que tem influência neste processo, assim como seus mecanismos, pois, a carbonatação é um dos principais agentes causadores da despassivação do aço, desta forma, podendo desencadear um processo de corrosão generalizada. Sendo a corrosão uma reação eletroquímica do aço com o meio, e de grande incidência nas estruturas, pode provocar grandes prejuízos, já que ataca as armaduras provocando inclusive a diminuição da área de aço. Para o entendimento do problema foi realizada uma revisão bibliográfica. Conclui-se com este trabalho que, fatores relacionados ao concreto como a qualidade e espessura do cobrimento e, fatores relacionados ao meio como teor de CO2 e a umidade relativa tem grande influência na corrosão devido a carbonatação. Sendo, desta forma, essencial para se ter uma maior vida útil da estrutura, um maior cuidado nas fases de projeto, execução e utilização. Palavras-chave: Corrosão. Carbonatação. Concreto armado. Cobrimento. Despassivação.

1. Introdução O concreto armado apesar de ser uma associação inteligente de materiais, ser versátil e durável, está sujeito a vários tipos de deterioração, que podem ser causados por um grande número de mecanismos. Dentre eles a corrosão de armaduras tem se mostrado o de maior incidência e que maiores prejuízos econômicos tem trazido aos países Carmona (2005). A corrosão é a deterioração de um material, geralmente metálico, por ação química ou eletroquímica do meio ambiente aliada ou não a esforços mecânicos. Como consequência da interação entre o material e o meio originam-se alterações prejudiciais indesejáveis que tornam o material inadequado para o uso Gentil (2003). ISSN 2179-5568 – Revista Especialize On-line IPOG - Goiânia - Edição nº 10 Vol. 01/ 2015 dezembro/2015


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Barbosa et al. (2012), considera que o fenômeno da corrosão das armaduras é mais frequente do que qualquer outro fenômeno de deterioração das estruturas de concreto armado, comprometendo-as tanto do ponto de vista estético, quanto do ponto de vista da segurança. No interior do concreto o aço está protegido por uma camada passivadora que envolve o aço, esta camada é formada e mantida devido ao elevado pH na solução dos poros do concreto. Desta forma, para que haja corrosão é necessário que a camada passivadora seja destruída (despassivação). Agentes agressivos como os íons cloretos e a carbonatação podem promover a despassivação, deixando o aço susceptível ao processo corrosivo. No concreto armado a corrosão é considerada eletroquímica, que ocorre em meio aquoso, necessita de um eletrólito, uma diferença de potencial, oxigênio e agentes agressivos. A corrosão afeta diretamente a durabilidade reduzindo desta forma a vida útil da estrutura. A deterioração de inúmeras obras devido à corrosão da armadura é, um dos principais problemas associados à durabilidade do concreto e, tanto a gravidade do problema, como a frequência de ocorrência de corrosão da armadura, evidenciam a necessidade de buscar soluções que contribuam para minimizar a incidência e evolução do processo corrosivo nas estruturas de concreto Vieira (2003). A preocupação com a durabilidade das estruturas de concreto armado tem aumentado muito ao longo dos últimos anos, e esta preocupação se justifica com o aumento da quantidade de patologias atribuídas à corrosão. Dentro deste contexto, a Norma de Desempenho (ABNT NBR 15575:2013 – Edificações Habitacionais – Desempenho), prescreve as construtoras a conceberem e executarem as obras para que o nível de desempenho especificado em projeto seja atendido ao longo de uma vida útil. Esta norma, define a responsabilidade dos construtores, incorporadores, projetistas e usuários e inclui um mecanismo de rastreabilidade para a construção, que permite, em casos de falhas de materiais ou estruturas, indicar e determinar incumbências. Conforme citado, um dos agentes agressivos que pode desencadear um processo corrosivo é a carbonatação, definida por Molin et al. (2007), como a reação físico-química entre os compostos hidratados do cimento e o CO2, podendo provocar a despassivação, neste caso, a carbonatação provocará uma redução do pH que desestabilizará a camada passivante, podendo iniciar um processo de corrosão generalizada. Considerando que a corrosão iniciada por carbonatação nas estruturas de concreto armado pode trazer grandes prejuízos, este trabalho busca, através da revisão bibliográfica, mostrar os mecanismos de ocorrência e de prevenção deste tipo de corrosão que atinge uma grande quantidade de estruturas. Desta forma, torna-se essencial estudar e conhecer, para que seja possível criar mecanismos que consigam impedir que este problema atinja as estruturas de concreto armado. Adicionalmente é apresentada uma técnica para o diagnóstico do processo de corrosão assim com algumas das principais técnicas para o reparo e proteção das armaduras. ISSN 2179-5568 – Revista Especialize On-line IPOG - Goiânia - Edição nº 10 Vol. 01/ 2015 dezembro/2015


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Este trabalho tem como objetivo geral realizar uma revisão bibliográfica sobre a corrosão das armaduras em estruturas de concreto armado devido à ação da carbonatação. 2. Corrosão das armaduras 2.1. O Concreto De acordo com Gentil (2003), o concreto é formado por cimento, agregado graúdo, agregado miúdo, água, adições e aditivos (se necessário) e é caracterizado estruturalmente por possuir alta resistência à compressão, porém sua resistência à tração é baixa, e , devido a esse motivo, o aço é incorporado ao concreto para resistir aos esforços de tração, formando então o concreto armado. Sabe-se que os quatro principais compostos existentes no cimento (C3S, C2S, C3A, C4AF), quando hidratados, produzem três elementos principais, que caracterizam a pasta de cimento endurecida. Mehta e Monteiro (1994), propõe a seguinte composição: silicato de cálcio (50 a 60% do volume de sólidos), hidróxido de cálcio (20 a 25% do volume de sólidos) e sulfoaluminatos de cálcio (15 a 20% do volume de sólidos). Quando o cimento entra em contato com a água, os silicatos (C3S e C2S) se hidratam em algumas horas após o início da hidratação do cimento, produzindo, assim, silicatos de cálcio hidratados, genericamente conhecidos como CSH, e hidróxido de cálcio (Ca(OH)2). Os dois compostos formados, CSH e Ca(OH)2 preenchem o espaço ocupado pela água e pelas partículas do cimento em dissolução. Os compostos produzidos com a hidratação do C3A, C4AF são estruturalmente semelhantes e possuem pouca influência na pasta endurecida Vieira (2008). Vieira (2008), explica que O CSH é o principal responsável pela resistência da pasta a esforços mecânicos e que, o Ca(OH)2 contribui pouco para a resistência da pasta de cimento endurecida. Além disso em virtude de sua baixa superfície específica, que lhe confere um baixo poder de adesão, é facilmente carreado pela água, o único aspecto positivo decorrente da presença do hidróxido de cálcio é a alcalinidade conferida ao meio, responsável pela passivação das armaduras. 2.2. Passivação das armaduras no concreto O concreto proporciona a armadura uma dupla proteção. Primeiro uma proteção física, impedindo o contato direto como o exterior e, segundo, uma proteção química, conferida pelo elevado pH do concreto, que promove a formação de uma película passivadora que envolve o aço. CASTRO et al. (1998) apud Vieira (2003): Proteção química se deve, a natureza alcalina da solução dos poros, responsável por manter a armadura na condição de passividade enquanto o concreto apresentar uma qualidade adequada, sem fissurar ou sofrer a ação de agentes agressivos externos. O hidróxido de cálcio formado na hidratação dos silicatos de cálcio (C 3S e C2S) e, ISSN 2179-5568 – Revista Especialize On-line IPOG - Goiânia - Edição nº 10 Vol. 01/ 2015 dezembro/2015


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principalmente, os hidróxidos de sódio e potássio, originários dos àlcalis do cimento, conferem ao concreto um pH alcalino, o qual mantem-se na faixa de 12,5 a 13,5.

A elevada alcalinidade da solução dos poros do concreto favorece a formação e manutenção da camada passivante do aço no interior do concreto Carmona (2014). Esta película passivadora protetora do aço é gerada a partir de uma rápida e extensa reação eletroquímica que resulta na formação de uma fina camada de óxidos, transparente e aderente ao aço Pourbaix (1987) apud Figueiredo e Meira (2013). Existem algumas teorias para explicar a composição da película passivadora, a mais aceita aponta a formação de uma película composta de duas camadas: uma mais interna, composta principalmente por magnetita e outra mais externa, composta por óxidos férricos Nagayama e Cohen (1962) apud Figueiredo e Meira (2013). Sabe-se que a potencialidade da corrosão depende do pH do meio já que existe interação entre os íons formados nas reações da corrosão com os íons do eletrólito. Assim pode-se estabelecer uma relação entre a diferença de potencial e o pH do meio aquoso Pourbaix (1974) apud Carmona (2014). Conforme pode ser observado na figura 1, que ilustra o diagrama de Pourbaix, enquanto o concreto se mantiver com alta alcalinidade, com valor de pH superior a 9, a armadura estará protegida da corrosão.

Figura 1 - Diagrama de equilíbrio termodinâmico do metal ferro em meio aquoso a 25°C Pourbaix( 1974) ampliado por Cascudo (1997) apud Carmona (2005)

De acordo com Cunha e Helene (2001), para um pH de 12,5 a 13,5 (meio altamente alcalino do concreto, em condições normais, que fornece às armaduras um alto grau de proteção contra ISSN 2179-5568 – Revista Especialize On-line IPOG - Goiânia - Edição nº 10 Vol. 01/ 2015 dezembro/2015


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corrosão) e para uma faixa usual de potencial de corrosão no concreto da ordem de +100mV a -400mV em relação ao eletrodo padrão de hidrogênio, as reações do eletrodo verificadas no ferro são de passivação. Analisando o diagrama pode-se visualizar três zonas: imunidade, passivação e corrosão. Carmona (2014), explica que na zona de imunidade, o metal não irá sofrer corrosão, como mostrado o metal permanece estável para qualquer valor de pH. A zona definida como passivação as condições para formação e manutenção da camada passivante são garantidas, é nesta zona que será formada uma delgada camada de óxido e hidróxido que atua como uma barreira de proteção impedindo o progresso da corrosão. Na zona de corrosão o pH e o potencial eletroquímico dão condições para que os produtos da camada de passivação não sejam mais estáveis, desta forma, podendo iniciar o processo de corrosão. 2.3. Despassivação e Carbonatação A película passivadora mantém o aço protegido, desta forma, para haver corrosão é necessária a destruição desta camada, ou seja, despassivação da armadura. A ABNT NBR: 6118:2014, cita o ataque de íons cloretos e, a carbonatação foco deste trabalho como os principais agentes despassivadores. A Norma supracitada ainda define em seu item 6.3.3.1 a despassivação por carbonatação como à ação do gás carbônico da atmosfera sobre o aço da armadura. Poglialli (2009), aponta o o gás carbônico (CO2– maior incidência), o dióxido de enxofre (SO2) e o gás sulfídrico (H2S), como principais constituintes do ar atmosférico que podem desencadear o processo de neutralização do concreto. O autor ainda cita o hidróxido de cálcio (Ca(OH)2), o hidróxido de potássio (KOH) e o hidróxido de sódio (NaOH) como os compostos hidratados do cimento mais suscetíveis à carbonatação, assim como os silicatos alcalinos. Segundo Helene (1993) apud Vieira (2003), a solubilidade do hidróxido de cálcio depende da concentração dos íons OH- na solução dos poros, o autor ainda cita que a carbonatação se inicia através dos álcalis NaOH e KOH, mais solúveis. Assim, com a diminuição da concentração de íons OH-, o hidróxido de cálcio (Ca(OH)2) solubiliza-se e passa a ser carbonatado. Cunha e Helene (2001), explicam que as equações simplificadas dos compostos básicas carbonatáveis do concreto são: Reação de carbonatação para os álcalis do cimento mais solúveis; hidróxido de potássio (KOH) e hidróxido de sódio (NaOH), encontrado em quantidades muito menores no cimento: 1ª Reação : CO2 + H2O → H+ + HCO3-

1.0

2ª Reação: 2K+ + OH- + HCO3- → K2CO3 + H2O

1.1

1ª Reação : CO2 + H2O → H+ + HCO3-

1.2

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2ª Reação : 2Na+ + OH- + HCO3- → Na2CO3 + H2O

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1.3

Reação de carbonatação para o hidróxido de cálcio Ca(OH)2: CO2 + H2O → H+ + HCO3-

1.4

Ca + OH + HCO3 → CaCO3 + H2O

1.5

+

-

-

Segundo Papadakis et al. (1991) apud Vaghetti (2005), o processo se inicia com a difusão do CO2 na fase gasosa dos poros e se desenvolve em várias etapas descritas a seguir: Ca(OH)2 → Ca2+ + 2OH-

1.6

(dissolução do hidróxido de cálcio)

CO2 + H2O → H+ + HCO3-

1.7

(dissolução CO2 na solução do poro)

HCO3- → H+ + CO32-

1.8

(formação do íon carbonato)

Ca2+ + CO32- → CaCO3

1.9

(formação do carbonato de cálcio)

Vaghetti (2005), explica que o hidróxido de cálcio (Equação 1.6) assim com o gás carbônico (Equações 1.7 e 1.8) dissolvem-se na solução dos poros do concreto, liberando os ions Ca2+ e CO32- , que uma vez ultrapassado o limite de solubilidade, reagem, segundo a (equação 1.4), para formar o carbonato de cálcio (CaCO3). A Figura 2 ilustra o processo de carbonatação simplificadamente:



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Figura 2: Avanço do processo de carbonatação Figueiredo (2005) apud Poglialli (2009)

Os principais efeitos da carbonatação, decorrentes da precipitação do carbonato de cálcio são, a redução do pH, a redução da permeabilidade, o aumento da resistência superficial, e um grande incremento na resistividade elétrica, como efeito da neutralização da solução nos poros do concreto Cantuária e Carmona (2005). Segundo Poglialli (2009), o processo de carbonatação se inicia na superfície do concreto, formando uma frente de carbonatação, separando duas zonas distintas de pH, uma com valores na faixa de 12 e a outra na faixa de 8. Essa frente avança paulatinamente para o interior do material e, ao atingir a armadura, desestabiliza o filme óxido passivante, promovendo a despassivação, o que propicia o início de um processo de corrosão generalizada. Esse avanço da frente de carbonatação é melhor representado através da figura xx abaixo:

Figura 3: Representação esquemática do avanço da frente de carbonatação Tula (2000) apud Bazan (2014)

2.4. Variáveis que influem na carbonatação dos concretos A velocidade e a profundidade de carbonatação do concreto armado dependem de fatores relacionados com o meio ambiente e as características do concreto endurecido, conforme tabela 1:



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Tabela 1: Principais fatores que condicionam a velocidade de penetração da frente de carbontação Kazmierczak (1995) apud Bazan (2014)

2.4.1.

Condições de exposição

a) Umidade relativa do ambiente e saturação dos poros A velocidade com que a frente de carbonatação avança do exterior para o interior do concreto depende, além da concentração de dióxido de carbono, da estrutura da rede de poros do material, bem como das suas condições de umidade Bazan (2014). De acordo com Molin et al. (2007), a umidade relativa afeta a carbonatação, sendo em condições de baixa umidade (inferiores a 50%) a carbonatação menor, porque não haverá água para dissolver o CO2, e em condições de saturação de água dos poros, a carbonatação também será menor, porque a difusão de CO2 é muito pequena. Poglialli (2009), a carbonatação ocorre de forma mais acelerada em concretos de baixa qualidade e em ambientes com umidade relativa variando entre 50 e 70%. Miranda (2014), cita que as condições climáticas determinam a umidade do concreto superficial e, portanto, a difusão do dióxido de carbono no concreto. Segundo o autor a maior velocidade de carbonatação ocorre entre 50 e 70% de umidade relativa do ar, o que converge com o indicado por Molin et al. (2007). b) Temperatura Helene (1993) apud Bazan (2014), considera que o aumento da temperatura estimula a mobilidade das moléculas, favorecendo seu transporte através da microestrutura do concreto. Por outro lado, quando a temperatura diminui, pode ocorrer condensação no concreto, ocasionando um aumento da umidade do material. ISSN 2179-5568 – Revista Especialize On-line IPOG - Goiânia - Edição nº 10 Vol. 01/ 2015 dezembro/2015


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No entanto alguns pesquisadores não encontraram grande influência da temperatura na velocidade de carbonatação, conforme Papadakis, Vayenas e Fardis (1991) apud Kazmierczak (2011), que citam a difusão do CO2 como o principal fator que rege a velocidade da carbonatação, o qual segundo os autores é muito pouco afetado pela temperatura. c) Concentração de CO2 Quando o ambiente possui elevada concentração de CO2 a velocidade de carbonatação aumenta, principalmente em concretos com elevada relação a/c Bazan (2014). Por ser um fenômeno regido pela difusão do CO2 para o interior do concreto, quanto maior a concentração externa mais veloz será a carbonatação do concreto Carmona (2005). Molin et al. (2007), considera que a elevação do teor de CO2, nem sempre conduz a maiores profundidades de carbonatação do concreto e, que a carbonatação aumenta com o acréscimo do percentual de CO2, até determinada concentração, a qual ainda não é conhecida, o autor ainda sugere a necessidade de maiores estudos para confirmar ou refutar a queda no avanço da frente de carbonatação, provavelmente devida a mudanças na estrutura, a partir de uma dada concentração de CO2. 2.4.2. Características do Concreto a) Composição química do cimento De acordo com Bazan (2014), a quantidade disponível de compostos alcalinos para reagir com o CO2 depende do tipo de cimento empregado na produção do concreto. Monteiro (2011), estudou a capacidade de proteção de adições minerais em relação à corrosão de armaduras devido à carbonatação, na pesquisa o autor concluiu que cimentos que utilizam maiores teores de adições possuem um desempenho inferior no que se refere à resistência a carbonatação apesar do efeito benéfico de refinamento dos poros, ou seja, a reserva alcalina se sobrepõe ao refinamento dos poros promovidos pelas adições; b) Traço De acordo com Cascudo (1997), a relação água cimento determina a qualidade do concreto, ou seja, define as características de porosidade da pasta de cimento endurecida. Quanto menor o valor desta relação maior a resistência do concreto, menor sua permeabilidade e maior durabilidade. Nepomuceno (2002), cita que o maior consumo de cimento proporciona uma maior resistência à carbonatação Segundo Mehta e Monteiro (2008), quando aumentamos a relação a/c de 0,4 para 0,8, podemos observar aumento no volume dos poros em até 5 vezes e o coeficiente de difusão do CO2 tem aumento de mais de 10 vezes. Conforme discutido no item 2.3 a difusão de CO2 é a primeira etapa para o início do processo, desta forma, espera-se um aumento na velocidade e profundidade de carbonatação. c) Qualidade da execução ISSN 2179-5568 – Revista Especialize On-line IPOG - Goiânia - Edição nº 10 Vol. 01/ 2015 dezembro/2015


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De acordo com Carmona (2005), a cura e a compactação do concreto determinam a qualidade do concreto devido à influência fundamental que tem sobre a estrutura porosa, sem esquecer a importância já mencionada da relação a/c. Quanto maior o tempo e a qualidade do processo de cura, maior será o ganho das propriedades do concreto, apresentando uma menor porosidade e consequentemente uma menor permeabilidade e carbonatação Bazan (2014). Monteiro (2011), considera que a cura é de fundamental importância para se alcançar um bom desempenho frente a carbonatação do concreto. O autor estudando o efeito de adições na profundidade de carbonatação, testou o efeito da cura, concluindo que os corpos de prova que não tiveram nenhum tipo de cura, tiveram as maiores profundidades médias de carbonatação. A NBR 6118:2014, em seu item 6.3.3.1 considera essencial, um concreto de baixa porosidade, a especificação correta do cobrimento e o controle de fissuração, como essenciais para dificultar o ingresso de agentes agressivos para o interior do concreto, desta forma, aumentando a vida útil da estrutura. A norma supracitada explica que, em elementos estruturais de concreto armado é inevitável o aparecimento de fissuras, devido à grande variabilidade e à baixa resistência do concreto à tração; que mesmo sob as ações de serviço (utilização), valores críticos de tensões de tração são atingidos, desta forma, para se obter um bom desempenho relacionado à proteção das armaduras quanto à corrosão e à aceitabilidade sensorial dos usuários, busca-se controlar a abertura dessas fissuras. Segundo a mesma, valores da ordem de 0,2 mm a 0,4 mm, sob ação das combinações frequentes, não tem importância significativa na corrosão das armaduras passivas. Bazan (2014), explica que quanto maior o cobrimento, maior será o intervalo de tempo necessário para que agentes ambientais cheguem a armadura. A NBR 6118:2014, especifica cobrimentos mínimos, em função da classe de agressividade ambiental conforme a tabela 2 a seguir:



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Tabela 2 – Correspondência entre a classe de agressividade ambiental e o cobrimento nominal para ∆c = 10 mm Fonte: NBR 6118:2014

2.5. Vida útil A NBR:6118/2014 define vida útil de projeto como o período de tempo durante o qual se mantêm as características das estruturas de concreto, sem intervenções significativas, desde que atendidos os requisitos de uso e manutenção prescritos pelo projetista e pelo construtor, bem como de execução dos reparos necessários decorrentes de danos acidentais. Morena Jr. e Roque (2005), consideram que a vida útil é quantificação da durabilidade que se supõe ser apenas uma qualidade da estrutura. A metodologia de vida útil com base na corrosão das armaduras do concreto está exposta no modelo proposto por Tuutti (1982) e pode ser visualizado na figura 4.



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Figura 4: Esquema básico da corrosão do aço proposto por Tuutti (1982) apud Vieira (2003)

Do modelo pode ser observado duas etapas distintas: Iniciação e propagação. Andrade (2001), explica que o período de iniciação equivale ao intervalo de tempo necessário para que os diversos agentes agressivos (Cl-, CO2) penetrem através do cobrimento do concreto até atingir as armaduras provocando a despassivação das mesmas. De acordo com Barbosa et.al (2012), a duração da iniciação é controlada principalmente pela permeabilidade, difusibilidade e sucção capilar de gases ou líquido. Após a despassivação o processo corrosivo começa efetivamente a instalar-se, como o início da fase de propagação, onde ocorre a dissolução do ferro (oxidação), gerando os chamados produtos de corrosão. De acordo com Vieira (2003), a taxa de corrosão no período de propagação irá depender do teor de umidade, que define a quantidade de eletrólito, alterando a resistividade do mesmo, e da disponibilidade de oxigênio, sendo estes os fatores que controlam o processo catódico de formação da hidroxila OH-. Vieira (2003), ainda acrescenta que, a temperatura por estimular a mobilidade das moléculas, e o teor de sais dissolvidos, por aumentar a condutividade do eletrólito, influenciam a velocidade de corrosão. 2.6. Corrosão Cantuária e Carmona (2005), define a corrosão das armaduras como a interação destrutiva de um material com o ambiente, seja por reação química ou eletroquímica. Conforme visto no item 2.3, para que haja o início da corrosão é determinante a despassivação da armadura, o que ocorre frente a pelo menos uma das duas condições básicas seguintes: presença de quantidade suficiente de cloretos ou diminuição da alcalinidade do concreto, esta última causada principalmente pelas reações de carbonatação do concreto. ISSN 2179-5568 – Revista Especialize On-line IPOG - Goiânia - Edição nº 10 Vol. 01/ 2015 dezembro/2015


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O processo de corrosão das armaduras no interior do concreto pode ser classificado como corrosão eletroquímica, que por sua vez ocorre em meio aquoso, havendo a necessidade de um eletrólito, diferença de potencial, oxigênio e agentes agressivos Cantuária e Carmona (2005). Andrade (2001), explica que o mecanismo de corrosão eletroquímica é baseado na existência de um desequilíbrio elétrico entre metais diferentes ou entre distintas partes do mesmo metal, configurando o que se chama de pilha de corrosão ou célula de corrosão conforme pode ser visto na figura 5.

Figura 5: Modelo da corrosão de armaduras no concreto Andrade (2001)

Segundo Helene (1986) e Andrade (1992) apud Carmona (2005), mesmo após a despassivação da armadura, só irá haver corrosão se as seguintes condições estiverem presentes: Eletrólito: Deve existir água suficiente no interior do concreto para atuar como eletrólito capaz de transportar os íons das reações de corrosão. Diferença de potencial elétrico: deve existir uma diferença de potencial elétrico entre regiões da armadura. Segundo Helene (1986) apud Carmona (2005), a diferença de potencial na armadura se deve à formação de células diferencias de umidade, aeração, concentração salina, tensão mecânica ou heterogeneidades na constituição do aço. Oxigênio: é necessário que exista oxigênio para a reação de corrosão dada pelas seguintes equações: ISSN 2179-5568 – Revista Especialize On-line IPOG - Goiânia - Edição nº 10 Vol. 01/ 2015 dezembro/2015


2H2O + O2 +4e- → 4OH-

(Reação catódica)

2Fe → 2Fe + 4e

(Reação anódica)

2+

-

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Fe + 2OH → 2Fe(OH)2 2+

-

De acordo com Mehta e Monteiro (1994), o processão de corrosão de armaduras é a transformação de aço metálico em ferrugem acompanhado por um aumento no volume de até 600% do volume original do metal. Esse aumento de volume é atribuído como principal causa da expansão e fissuração do concreto. Segundo Cunha e Helene (2001), os produtos oriundos ou decorrentes da corrosão criam expansões nas armaduras, causando danos ao concreto. Esses prejuízos observados em concretos pela fissuração, produzem uma variação na distribuição de tensão sobre a seção e causam um deslocamento angular no sentido do comprimento da barra rígida e uma redução na ligação armadura/concreto devido à perda de confinamento. 2.7. Estratégia para diagnóstico da corrosão Na figura 6 é apresentada uma metodologia para atuar em casos gerais de aparecimento de manifestações patológicas nas edificações que pode ser empregada nos casos de corrosão das armaduras.



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Figura 6: Fluxograma de atuação em casos de aparecimento de corrosão de armaduras Lichtenstein (1985) apud Figueiredo e Meira (2013)

Desta forma, o diagnóstico do problema da corrosão, como de qualquer outra patologia, passa primeiramente pelo entendimento das origens, causas e mecanismos, envolvidos na iniciação e propagação do processo corrosivo. Figueiredo e Meira (2013), citam que o diagnóstico depende da complexidade do caso, podendo ser necessário uma série de etapas que vai desde uma vistoria do local, passando pela coleta de informações e avaliações in loco ou em laboratórios, até a realização de pesquisas e contatos com especialistas. Após o diagnóstico é possível fazer prognósticos da evolução do caso e estabelecer a terapia ou conduta mais adequada. Recomenda-se o registro dos casos como forma de se criar um banco de dados e, disseminar os conhecimentos adquiridos. 2.8. Métodos para proteção contra a corrosão

De acordo com Polito (2006), mesmo que a estrutura seja projetada e construída dentro dos critérios de durabilidade exigidos nas normas, existem ambientes suficientemente agressivos ISSN 2179-5568 – Revista Especialize On-line IPOG - Goiânia - Edição nº 10 Vol. 01/ 2015 dezembro/2015


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que acabam por atacar a armadura do concreto. Em casos como este, se faz necessário a utilização de métodos complementares de proteção da armadura. Gentil (2003), considera essencial entender os mecanismos envolvidos no processo corrosivo para um controle efetivo e, adoção do modo de combate a corrosão. Sendo essencial estudar as variáveis dependentes do material metálico, da utilização e do meio corrosivo, para a escolha do melhor material. Andrade (1992) apud Polito (2006), divide os métodos complementares de proteção em dois grandes grupos: os que atual sobre o aço, e os que atuam sobre o concreto conforme tabela 3.

Tabela 3: Métodos complementares de proteção das armaduras Fonte: Andrade, 1992 apud Polito (2006)

Outra divisão para os sistemas de proteção das armaduras é proposta na figura 7, onde as técnicas são divididas em eletroquímicas, revestimentos, armaduras especiais e inibidores de corrosão.



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Figura 7: Técnicas e materiais usados para proteção das armaduras contra corrosão Figueiredo e Meira (2013)

As técnicas eletroquímicas são três: proteção catódica, extração de cloretos e realcalinização. Estas técnicas consistem em aplicar uma corrente elétrica contínua entre a armadura, que funciona como catodo, e um eletrodo auxiliar externo, que funciona como anodo. As principais diferenças estão na densidade de corrente e na duração do tratamento. Polito (2006), a proteção física da armadura através de revestimentos a armadura poderá ser protegida contra a corrosão com a utilização de revestimentos em sua superfície. Esses revestimentos podem ser de metais mais resistentes ou de materiais orgânicos, à base de epóxi. Quanto ao uso de armaduras especiais o autor considera que, com o surgimento das armaduras resistentes à corrosão, mudam-se os conceitos em relação à durabilidade da estrutura. Fala-se agora de materiais que não estão sujeitos à corrosão, ou apresentam períodos de iniciação muito longos e taxas de corrosão desprezíveis. Pode-se atingir com relativa facilidade vida útil de 100-120 anos; Inibidor de corrosão é um composto químico que quando introduzido no concreto em quantidades reduzidas, pode evitar ou diminuir corrosão das armaduras sem afetar negativamente as propriedades físicas ou microestrutura do concreto Polito (2006). De acordo com Figueiredo e Meira (2013), o mecanismo de proteção por inibição é conseguido pelo uso de inibidores de corrosão anódicos, catódicos ou mistos, como, por exemplo, os nitritos de cálcio ou sódio e as aminas.



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3. Conclusão A corrosão das armaduras é a patologia mais recorrente nas estruturas de concreto armado, causando problemas tanto na estética, quanto na utilização e segurança das estruturas. O processo corrosivo se caracteriza por provocar a destruição do aço e, consequentemente danos estruturais como a diminuição da área de seção transversal, a perda de aderência entre o concreto e a armadura e a fissuração do concreto provocada pelo acúmulo de produtos de corrosão junto às barras de armadura – que podem levar ao desplacamento do concreto nos estágios mais avançados. Nas estruturas de concreto armado, a corrosão é caracterizada por ser um processo eletroquímico. Que pode ser causado pela carbonatação, que provoca uma diminuição do pH causando por consequência a despassivação da armadura, por ação de íons cloretos contribuindo com a diminuição da resistividade do concreto e com o ataque da camada passivadora. A carbonatação é um processo físico-químico entre os compostos hidratados do cimento e o CO2 atmosférico que, não prejudica o concreto simples, más no concreto armado pode provocar prejuízos consideráveis como agente despassivador das armaduras, que pode desencadear um processo de corrosão generalizada. No entanto, mesmo após a despassivação do aço, para que haja corrosão é necessário a presença de um eletrólito, diferença de potencial e oxigênio. A qualidade e a espessura do cobrimento do concreto, juntamente com o teor CO2 e valores da umidade relativa do ambiente entre 50 e 70%, são fatores que podem acelerar a carbonatação, e por consequência a corrosão. Regiões cujo o concreto está submetido a tração e por consequência mais fissurado, a carbonatação é mais intensa. No entanto fissuras da ordem de 0,2 mm a 0,4 mm, sob ação das combinações frequentes, não tem importância significativa na corrosão das armaduras passivas. Existem diversas técnicas para proteção e reparo das armaduras contra o processo corrosivo, sendo essencial conhecê-las, assim como, as exigências básicas de cada, as quais devem ser rigorosamente cumpridas. Diferentes estratégias de reparo podem ser combinadas, fornecendo uma proteção em multi-estágios, onde o uso desta for apropriada. A determinação da causa do processo corrosivo (carbonatação, cloretos ou ambos, dentre outros) é outro ponto relevante, pois os materiais do sistema de reparo são escolhidos também em função da causa do problema. Contudo, pode-se afirmar que a vida útil de uma estrutura pode ser drasticamente reduzida se submetida a um processo corrosivo, sendo que para prolonga-la, é imprescindível aumentar os cuidados em todas as fases, desde o projeto a execução até a utilização. ISSN 2179-5568 – Revista Especialize On-line IPOG - Goiânia - Edição nº 10 Vol. 01/ 2015 dezembro/2015


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