Estacas versus água salgada - ENGEGRAUT 1 - Zonas de corrosão nas estacas e a perda relativa da...

RECUPERAR • Novembro / Dezembro 20034

Marcelo Schultz

Conheça os segredos desta guerradeclarada, as estratégias de ataqueda água salgada, os caminhos dadestruição das estacas de pontes epiers e as formas super eficientesde proteção contra a corrosão dearmaduras e cordoalhas.

Toda estaca de concreto armado ou protendido, sujeita avariações do nível da maré, está exposta a cinco diferenteszonas corrosivas: a da atmosfera, do batimento das ondas,da variação da maré, a submersa e a enterrada. Cada umaconfere comportamentos degradantes bem distintos.A velocidade da corrosão que se instala, seja nas armadu-ras, nas cordoalhas de protensão ou em revestimentos me-tálicos depende exclusivamente da salinidade da água, daconcentração de oxigênio dissolvido junto ao aço (este oprincipal fator) da temperatura da água, do seu pH, do teorde carbonatos, poluentes e dos organismos biológicos pre-sentes. A velocidade com que o oxigênio chega à superfíciedo aço é determinada pela concentração, no local, em fun-ção da movimentação da água do mar, assim como do seucoeficiente de difusão e, claro, das características do filmepassivante superficial proveniente dos produtos da corro-são que atuam como barreira à difusão do oxigênio.

Barreira à corrosão?

A alcalinidade do concreto não cria a passividade no aço,apenas a mantém. O filme de óxidos e seu estado são osverdadeiros pais da criança, mas dependem da alcalinidadeda pasta de cimento hidratada. O filme formado pelos pro-dutos da corrosão na superfície do aço contém por óxidos,hidróxidos e sulfetos de ferro, depósitos calcários, lodo bac-

Estacasversus

água salgada

CORROSÃO

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Situação de uma estaca protendida, de seção quadrada, comapenas 8 anos de idade. Perda de concreto e aço. RECUPERAR • Novembro / Dezembro 2003

RECUPERAR • Novembro / Dezembro 2003 5

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5 e 10, sem no entanto mudar o perfil decloração da água. Uma coisa é certa. A ati-vidade biológica é substancialmente modi-ficada pela alta concentração de nutrientesgerando, normalmente, espessas camadasde depósitos nas estacas que, de certa for-ma diminuem o processo de corrosão típi-co de águas salgadas, devido à redução dooxigênio. Entra em cena a poluição caracte-rística de cada estuário, gerando dois tiposbem específicos:

teriano e espécies marinhas típicas. Nestabarreira física à difusão do oxigênio estãoinseridas bactérias que também consomemo cambaleante oxigênio que consegue ul-trapassar tal barreira, formando, adicional-mente, o que poderíamos chamar de “bar-reiras bioquímicas” limitando, praticamen-te, o acesso deste gás à superfície do aço.Em suma, poder-se-á obter uma verdadeiracondição anaeróbica na superfície do açoque, no frigir dos ovos, inibe a corrosãopelo oxigênio, mas, literalmente, prepara amesa para a atuação e o florescimento das

GLOSSÁRIO

Cloreto de potássio (KCl) – sal de potássio. Éencontrado na natureza sob a forma de silvina eassociado ao MgCl2 na forma de carnalita.Halogenetos ou haletos – designação genéricados sais cloretos, fluoretos, brometos e iodetos.Silvina – cloreto natural de potássio, um dos mi-nérios mais importantes do potássio.Água doce – aquela que não contém sal, como aágua da chuva, de rios, lagos e fontes.Água salobra – com gosto um pouco salgado.Água de gosto desagradável pela presença de saiscom concentração entre 0,5 e 0,30 gramas/litro ououtras substâncias que a fazem desagradável,embora com salinidade inferior à da água do mar.Amônia – é o gás amoníaco, NH3 ou seu hidróxidoNH4OH o qual existe na solução aquosa do gás.Sais como os cloretos, iodetos e nitratos assim comocristais cálcicos encontram nesta solução um exce-lente solvente. A amônia combina-se com o cloro.Salinidade – medida da quantidade de sais dis-solvidos na água do mar. Atualmente, é determi-nada pela medida de sua condutividade elétricaque, geralmente, varia de 32 a 35.

e lagoas poluídos por matéria orgânica, es-gotos com muito sulfeto de hidrogênio,H2S, amônia, NH3 etc, que modificam de for-ma significativa a salinidade natural da águado mar.O perfil normal da corrosão da superfíciedo aço, seja na forma de jaquetas de açoque revestem estacas sejam em superfíciesde concreto envolvendo armaduras ou cor-doalhas, é evidenciado na figura 1 abaixo.O efeito da profundidade na corrosão de-penderá do local. No entanto, o principalfator a ser considerado será a variação da

concentração de oxigênio dissolvido e apresença de atividade bacteriana.

A água do mar poluída

Água do mar poluída não é novidade entrenós. Nossas costas são verdadeiras lixei-ras para esgotos domiciliares, comerciais eindustriais. O principal efeito sobre a águado mar é uma explosiva combinação de bai-xo teor de oxigênio, o qual acarreta o abai-xamento automático do pH, juntamente comuma crescente presença de íons sulfetos e/ou amônia. Entra em cena a água salobra,muito comum em estuários, zona costeiraonde rios ou lagoas desembocam, caracte-rizada por baixa concentração iônica e bai-xa condutividade elétrica. Com esta dilui-ção poder-se-á encontrar salinidades entre

Figura 1 - Zonas de corrosão nas estacas e a perda relativa da seção do aço para revestimentosmetálicos e armaduras de concreto comportamento diferenciado para jaquetas metálicas e super-fícies de concreto armado/protendido.

bactérias redutoras de sulfatos (BRS) ace-lerarem a corrosão. Esta última proposiçãoé particularmente verdadeira e intensa emnossas costas, devido ao deságüe de rios


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Em resumo, para se avaliar a qualidade daágua do mar basta medir sua salinidade, teorde cloretos, pH (que varia de 7,5 a 8,3) e apresença de oxigênio. No caso de água domar constatadamente poluída, tornam-senecessários dados adicionais como concen-

tração de íons de metais pesados (como omercúrio, chumbo, cádmio, arsênio etc), sul-fetos, amônia, demanda de oxigênio, núme-ro total de bactérias e o valor do carbonoorgânico total.

O aço no lugar errado

Efetivamente, não é um bom local para oaço, material bastante reativo, se enfiar. Acorrosão que se desenvolve no aço, quan-do em presença de água salgada, é contro-lada essencialmente pela disponibilidade de

Protegendo as estacasda corrosão

O pronunciado ataque da corrosão na zonade variação da maré ocorre, principalmen-te, durante o período de exposição atmos-férica desta região da estaca. Nesta situa-ção, para as estacas cobertas com revesti-mento de aço perdura, após a maré alta,um fino filme de água salgada saturada deoxigênio. Para as estacas de concreto ar-mado-protendido sem esta camisa de for-ça metálica, quer dizer, com o concreto depeito aberto à molhação, fica uma camadade recobrimento encharcada de água sal-gada com bastante oxigênio, assegurandouma frente de corrosão bem mais pronun-ciada.A zona do splash das ondas, imediatamen-te acima, fica todo o tempo submetida aestas condições, razão pela qual eviden-cia-se aquela brusca e crescente mudançatípica (veja gráfico da figura 1 na página6). Faz parte do jogo. Nesta zona a corro-são se faz em ritmo de Ferrari em sextamarcha. A zona de variação da maré, regra-da por seu ciclo de dupla exposição orafunciona como anodo ora como catodopara as regiões adjacentes. A moeda detroca é a polarização catódica bombeadasempre pelo maior fluxo de oxigênio. Qual-quer “proteção” por barreira passiva quese interponha entre a água salgada e a su-perfície do aço ficará submetida aos cru-éis fatores influenciadores da corrosãogalvânica, ou seja, aos terríveis efeitos dasáreas (anódica-catódica) e da distância

Figura 2 - Processo de degradação via corrosãodo concreto/armaduras pela água salgada.

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PC = com proteção catódica.

dade de 0,1 a 0,2 milímetros por ano. À medi-da que a velocidade da água aumenta, o flu-xo de oxigênio na superfície do aço cresceenormemente, podendo-se obter velocida-des de corrosão 100 vezes superiores.

oxigênio em sua superfície. Revestimentosde aço ou armaduras de estacas existentesem regiões onde a maré é freqüentementecalma, própria de locais protegidos, limitamo teor de oxigênio e a temperatura de água.Neste ambiente o aço corrói a uma veloci-


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(proximidades entre aquelas áreas). A solu-ção é utilizar a proteção catódica com inter-posição de uma barreira inteligente, querdizer, ativa, que chame para si a corrosão.

Existem duas opções para a interrupçãodo processo de corrosão em estacas deconcreto armado-protendido já existen-tes: a JAQUETA G e a JAQUETA AG.

Jaqueta G

Trata-se de um sistema de proteção ca-tódica extremamente prático em que ajaqueta é fornecida pronta para o uso.O sistema convencional consiste emduas bandas que formam a jaqueta, emestrutura de fibra de vidro no qual éacoplada a MALHA GALVANICA G.De acordo com as dimensões e geome-tria da estaca, seja ela de seção redon-da ou quadrada, é fornecida sem qual-quer dificuldade para instalação, bas-tando fixar a primeira banda e, a seguir,encaixar a segunda, acoplando-as atra-vés de um sistema macho-fêmea. A

seguir, preenche-se o espaço anelar de 5cmentre a JAQUETA G e a superfície da esta-ca com concreto, utilizando-se brita zero efumo de sílica.

Quando houver necessidade de reposiçãoda armadura na estaca, acopla-se a JAQUE-TA G nesta armadura e concreta-se. Suaregião inferior é fechada para garantir o pre-enchimento da concretagem. O cabo elétri-co, que liga a MALHA GALVÂNICA G àarmadura, é conduzido para um local acimaonde, em sua caixa plástica faz-se a ligaçãocom a armadura. Uma vez concretada e li-gada, automaticamente interrompe-se a cor-rosão nas armaduras. O sistema de alimen-tação é, naturalmente, auto-regulável, ouseja, quanto maior a quantidade de águasalgada no interior do concreto maior a pro-teção. Virtualmente, não necessita de ma-nutenção. A caixa de passagem, no entan-to, permite que se verifique ou monitore onível de proteção de acordo com a situaçãode cada dia da maré sobre as estacas. AESTACA G pode ser instalada apenas complacas plásticas de polietileno protegendoa MALHA GALVÂNICA G.

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Esta modalidade de proteção catódica éadequada à interrupção da corrosão emestacas metálicas ou em “camisas” metáli-cas que revestem estacas de concreto ar-mado-protendido. A JAQUETA AG é for-mada pelo envolvimento da estaca com

Figura 3 - Presença insipiente de corro-são na estaca. Solução simples de inter-rupção da corrosão com JAQUETA G, uti-lizando-se MALHA GALVÂNICA G e cha-pas plásticas de polietileno fixadas comanéis de aço inox.

Figura 4 - Ponte com inúmeras estacas de concreto armado com alto nível de corrosão em suas armaduras. A instalação da JAQUETA G com MALHA GALVÂNICAG previamente aderida na própria fibra de vidro.○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○

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Proteção anti-corrosão paraestacasmetálicas,estacas deplataformas depetróleo,tubulações emuito mais.

Vantagens:• Preparação mínima das superfícies.• Instalação rápida e fácil.• Pode ser aplicada debaixo d’água.• 20 anos efetivos de garantia.• Alta resistência a impactos e a ambientes agressivos.• Ausência de manutenção.

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Estacas Encamisadas com Aço?A Melhor Proteção é com JAQUETA AG.

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ARAME GALVÂNICO G seguido da BAN-DAGEM PETROLATUM, auto aderente,com agente desidratante higroscópico, ini-bidor de corrosão e biocida, possibilitando

sua aplicação mesmo na condição submer-sa, seguindo-se de uma “camisa” poliméri-ca de proteção mecânica auto-ajustável. Asvantagens da JAQUETA AG são inúmeras,garantindo uma durabilidade superior a 20anos, conforme centenas de aplicações emtodo mundo.Sua alta performance é garantida pelas se-guintes características:• Resistente à ação mecânica das ondas e

da variação da maré.• Permite aplicação mesmo debaixo d’água.• Desloca a água da superfície do aço.• Adequa-se, impregnando pits de corro-

são existentes, obturando o acesso dooxigênio e de bactérias.

GLOSSÁRIO

Éster – substância orgânica obtida pela condensa-ção de álcool com um ácido carboxílico, com elimi-nação da água.Sabão – é, basicamente, um sal alcalino de umácido graxo.Higroscópio – que tem tendência a absorver aumidade ou a água. Que tem afinidade com a águae favorece sua condução.Saponificação – no sentido escrito é a formaçãode sabões pelo tratamento de ácidos graxos pelalixiviação do carbonato de sódio (soda). No sentidolato, cisão hidrolítica de ésteres.

REFERÊNCIAS• Marcelo Schultz é engenheiro elétrico, es-

pecialista em corrosão.• W.D. Parker, W.H. Yeigh, “Petrolatum Coa-

ted Tapes for Marine Use.• A.G. Logan, “Splash Zones Protection Anti-

corrosion Tape Systems,” U.K. National Cor-rosion Conference.

• M.F. Bird, H.M. Smith, C.V. Bowley, “Protec-tion of Offshore Structure Against Corrosi-on,”.

• V. Chaker, D. Lindemuth, “The State of theArt Corrosion Protection of Marine Piles,”.

• C. Bowley, “Petrolatum Tape ProtectionofPipes Against Marine Corrosion,” U.K.

• R.E. Lye, “Splash Zone Protection on OffshorePlatforms – A Norwegian Operator’s Experi-ence,”.

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agressivos, às armaduras ou fiosprotendidos. Assim, é só uma questão

de tempo para surgirem vazamentos,prejuízos, contaminação ambiental e

paralização do sistema. Proteção Catódica é aúnica solução eficaz no tratamento da corrosão de

armaduras, fios e cabos de protensão. TERRA ANODOG (TAG) garante sua estrutura de forma clara e

monitorada, sem qualquer chance para a corrosão, conduzaa tubulação qualquer tipo de “líquido”. Se você estiverprojetando tubulações enterradas ou se já estiver com um

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• É resistente à água salgada, impedindo asaponificação ou emulsificação. Neutra-liza os sais existentes na superfície doaço.

• Extremamente resistente a ações micro-biológicas.

• Proteção catódica adicional dando lon-gevidade à estaca.

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Conheça o poder da água através de sua químicae controle todos os problemas pertinentes.

ANÁLISE

A água, fundamental à vida, possui propriedades que a distinguemde tudo. Uma delas é a sua capacidade de dissolver toda e qual-quer matéria presente na crosta terrestre ou na atmosfera. Claroque até um certo grau. Mas isto é suficiente para entender que estacapacidade de solvência a torna recheada de impurezas. Muitasdas vezes prejudiciais ao consumo e à utilização na área civil eindustrial. A contaminação crescente do solo e do ar é uma tristerealidade presente em nossas cidades, o que complica ainda mais asituação da água. Literalmente, um terreno minado. De fato, a águaé uma substância muito complexa. Por ser esse excelente solventeque conhecemos, até hoje ninguém pôde vê-la em estado de absolu-ta pureza. Quimicamente, sabe-se que mesmo sem impurezas, a águaé a mistura de 33 substâncias distintas. Só como curiosidade, a Or-ganização Mundial de Saúde nos diz que 80% de todas as doençasque se alastram em países como o nosso são provenientes da águade má qualidade.Agora, e o concreto e os equipamentos industriais feitos invariavel-mente de aço reativo à água? Que água? A avaliação da qualidade daágua não pode ser feita com base em uma única análise. Não sóporque suas características são variáveis com o tempo, mas tambémporque as análises estão sujeitas a flutuações e erros.

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Michelle Batista

Os segredos e os

• Higiênico – remoção de bactérias, protozoários, vírus e outros or-ganismos, de substâncias venenosas ou nocivas, redução do exces-so de impurezas e dos teores elevados de compostos orgânicos.

• Estético – correção de cor, odor e sabor.• Econômico – redução de corrosividade, dureza, cor, turbidez, fer-

ro, manganês, odor e sabor.

Objetivo do tratamento

Adequando a água

O tratamento da água é feito para adequá-la a várias finalidades.



Visão de umaseção de umatubulação deaço carbono,de uma ETA deapenas 18meses, cobertapor tubérculose produtos dacorrosãodesenvolvidapela bactériaoxidante doferro, agalionela sp.

• Aeração – por gravidade, por aspersão, por outros processos (di-fusão de ar e aeração forçada).

• Sedimentação ou decantação – simples; após a coagulação.• Coagulação – aplicação de coagulantes (sulfato de alumínio ou

compostos de ferro) e substâncias auxiliares.• Filtração – lenta, rápida, em leito de contato, superfiltração.• Tratamento por contato – leitos de coque, de pedra ou de pe-

driscos para remoção do ferro; carvão ativado para remoção de odore sabor.

• Correção da dureza – processos da cal-carbonato de sódio e doszeólitos (troca iônica).

• Desinfecção – cloro e seus compostos (hipocloritos, cal clorada),ozona, raios ultravioletas e outros processos.

Alguns tipos de tratamentos • Sabor e odor – uso do carvão ativado; substituição do processo decloração (emprego da amoniocloração, do dióxido de cloro e cloraçãoao “break-point”).

• Controle da corrosão – cal, carbonato de sódio, metafosfato,silicato e outros.

É interessante observar que o oxigênio dissolvido, o principal gáspresente na água, é o primeiro da lista dos responsáveis pelo pre-juízo da substituição anual de milhares de metros de tubulações deaço no mundo, motivado pela corrosão.

Características químicas da água

Temos que entender que as concentrações das várias substânciasque a água incorpora são tipicamente diminutas, mas variam con-

mistériosda água.



GLOSSÁRIO

Concentração – medida que expressa a relaçãoentre a massa do soluto e o volume total de umasolução.Soluto – substância dissolvida em um solventecomo a água. Sua concentração não pode crescermuito sem provocar o aparecimento de uma fasenova no sistema.Suspensão – sistema de partículas sólidas queflutuam na água ou num outro fluido, sem que nelese dissolvam. É um sistema de partículas instávele grosseiro. A emulsão, por sua vez, é um sistemade partículas bem estável.Solução – líquido que contém duas ou mais subs-tâncias dissolvidas. Dissolução. Sistema homogê-neo com mais de um componente.Dióxido de carbono – gás carbônico. Sua fór-mula é o CO2 e é um dos constituintes do ar,entrando com cerca de 0,03% em volume apenas,mas desempenhando função vital para a vida. Éeliminado também em nossa expiração e na com-bustão de materiais orgânicos pelo fogo.Íon – um átomo ou grupo de átomos que ganha-ram ou perderam um ou mais elétrons (da camadaexterna ou de valência), passando a carregar umacarga elétrica.Fenolftaleína – é um dos principais indicadoresde ácidos e bases. É um pó cristalino, que formasolução incolor em meio ácido ou neutro, porémcora-se de vermelho intenso em meio alcalino apartir do pH 8 ou 9. O tornassol, outro indicador,forma solução rosa em meio ácido e oferece tomazul em meio alcalino.Base – substância que, em solução aquosa, forne-ce íon hidroxila OH–. É considerada o oposto doácido, porque ambos tendem a neutralizar-se origi-nando os sais. Uma das principais bases é a sodacáustica ou hidróxido de sódio, NaOH.Ácido carbônico – ácido muito fraco, H2CO3,que convive juntamente com o dióxido de carbonoCO2 em soluções aquosas ricas em CO2.

os bicarbonatos, principais responsáveis pelaalcalinidade. É uma das características maisimportantes para o controle da água, pois estárelacionada com a redução da dureza e pre-venção da corrosão. Os íons causadores daalcalinidade são todos básicos e, assim, ca-pazes de reagir com ácidos presentes. A fe-nolftaleína, que já conhecemos, é um bomindicador da alcalinidade. Podemos identifi- A alcalinidade é, geralmente, expressa em termos

de carbonato de cálcio, CaCO3

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sideravelmente. Se desejarmos consumir aágua, necessitamos ter exames bacterioló-gicos. Agora se quisermos utilizá-la em qual-quer processo, seja num concreto, numa in-dústria etc, torna-se interessante uma aná-lise mineral. Basicamente, seus mais impor-tantes constituintes são os seguintes:

Alcalinidade

Deve-se à presença dos bicarbonatos,HCO3

–1, carbonatos, CO3–2, ou hidróxidos,

OH–1. O dióxido de carbono, presente naágua, ao passar por rochas calcáreas produz

Teste para carbonato

Carbonato é umcomposto contendo ogrupo carbonato,CO3

2–. Em soluçãocontém CO2 e H2CO3.Quando aquecidos,esses grupos liberamdióxido de carbonogasoso, que pode seridentificado atravésdo borbulhamento emágua de cal (umasolução de hidróxidode cálcio).

Rolha deborracha

Se a amostra for umcarbonato, despren-

de-se dióxido decarbono.

A chamade umbico deBunsenaquece aamostraBico de

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Ácido sobre o calcário

Calcário é uma forma de carbonato de cálcio, CaCO3. Ele é dissolvido em ácido para formar salde cálcio. Durante a reação há evolução de dióxido de carbono. Os geólogos, às vezes, usamesse recurso como teste para identificar rochas formadas por carbonatos.

Bloco de rochacalcária.

Efervescência(chiado) à medidaque a rocha sedissolve.

Bolhas de dióxidode carbonogasoso.

Forma-se umsal de cálcio.

car quatro tipos de alcalinidade na água, emfunção do seu pH. Veja quadro abaixo:


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Acidez (dióxido de carbono livre)

Também é expressa em termos de carbona-to de cálcio, CaCO3, e está relacionada àpresença do dióxido de carbono na águaque, naturalmente, diminui-lhe o pH (CO2 +H2O H2CO3). Em muitos casos, torna-senecessário adicionar um alcalinizante (umhidróxido) para manter a estabilidade docarbonato de cálcio e, assim, minimizar acorrosão.

Dureza

São os íons metálicos, principal-mente os de cálcio, Ca+2, magné-sio, Mg+2, e ferrosos, Fe+2, oschamados íons da dureza, queconferem esta característica àágua. As águas duras dificul-tam a corrosão do ferro e difi-cilmente fazem espuma com sa-bão ou detergentes, já que deposi-tam ou precipitam expontaneamente sais decálcio e magnésio. No entanto, o íons clo-retos, Cl–, e sulfatos, SO4

–2, jogam no timecontrário e aumentam qualquer processo decorrosão. Também é expressa em termos de

CaCO3. As águas podem ser classificadasde acordo com seus graus de dureza em:

O íon sulfato, presente na água, costumaestar associado aos íons cálcio e magné-sio, promovendo dureza permanente. É tam-bém um indicador de poluição. Numerosaságuas residuais industriais aparecem car-regadas de sulfatos. Considera-se um limi-te de 500mg/l. Efetivamente são os mais vi-sados, pois têm atuação extremamente im-portante na corrosão dos aços, aumentan-

do substancialmente a condutividadeelétrica da água e, naturalmente, ascorrentes de corrosão. Tem a parti-cularidade de reduzir ou quebrar a efe-tividade dos filmes de proteção so-

bre o aço (passividade). Nitratos e sul-fetos são seus colegas nesta empreita-

da bandida. Os sulfatos, adicionalmente,atacam ferozmente o concreto e participam,de forma freqüente, da corrosão bacterio-lógica, quando falta oxigênio.

Carbonatode cálcioCaCO3

Óxido deferro (II)

Fe+2

Teste para oxigênio

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Rolha deborracha

Palito embrasaTubo para

aquecimento

Gás oxigênio

GarraO palitoqueima nooxigênio

Tubo deensaio

Oxigênio GasosoSela-se um tubo cheio de gásoxigênio. Um palito previa-mente aceso é apagado, demodo a ficar ainda em brasa.

Reacendimento dopalitoO palito em brasa (acima) re-acende-se com o oxigênio.Queima, ou combustão, édefinida como a rápida com-binação de uma substânciacom o oxigênio. Ela é umareação redox.

Teste para dureza da água

Garra

Suporte

Torneira

Bureta

De vez emquando o

frasco éagitado

Frascocônico

Amostra deágua (águade torneira)

Amostra deágua (águaágua mineralengarrafada)

Amostra deágua (águade chuva)

Titulação comparativaA água dura contém bicarbonato de cálcio,Ca(HCO3)2 ou outros sais dissolvidos. Esses saisaumentam a quantidade de sabão necessária paraproduzir uma camada de espuma. A dureza de dife-rentes amostras de água pode ser comparada porsuas titulações com uma solução de sabão de con-centração fixada.

Testando a água duraUma solução de sabão diluído em água é lenta-mente adicionada a uma amostra de água dura.De vez em quando, a água é agitada e o volume

de solução de sabão é anotado quan-do uma camada de espuma começa

a se formar. Diferentesamostras de água re-querem diferentes quan-tidades de sabão

A solução desabão contémum pouco de

álcool, paraevitar

turvamento

A leitura nabureta éanotada

Ferro

O ferro confere à água um sabor amargo,adstringente, ou seja, provoca uma constri-ção na mucosa. Apresenta coloração ama-relada e amarronsada, decorrente da sua pre-cipitação quando oxidado. Certos sais férri-

cos e ferrosos como os cloretos do fer-ro são bastante solúveis nas águas.

O limite aceitável é de 0,3mg/l.

Cloretos e sulfatos

Estes sais, além dos bi-carbonatos, podem confe-

rir à água sabor salino. O teorde cloretos é um indicador de poluiçãopor esgotos nas águas naturais. Seu limitemáximo desejável é de 200mg/l. É comumencontrar-se concentrações de cloretos su-periores a 1000mg/l, o que é péssimo.

GLOSSÁRIO

Titulação – é a tranferência de uma quantidadede uma solução de concentraçaõ conhecida parauma solução de concentração desconhecida, comoobjetivo de determinar a concentração da segundaatravés da reação entre as espécies.

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REFERÊNCIAS• Michelle Batista é química e especialista em

problemas da construção.• Walker R. “Water Supply. Treatment and Dis-

tribuitor.• Mara, D.D. “Bacteriology for Sanitary Engi-

neers”.• Fair, G.M. Gever. “Water and Wastewater En-

gineering”.

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Oxigênio dissolvido

É um dos testes mais importantes no con-trole da qualidade da água. A quantidadede oxigênio que a água pode conter é pe-quena, devido à sua baixa solubilidade(9,1mg/litro a 20ºC). Sua presença na água,geralmente bem acompanhado do dióxidode carbono, CO2, é fundamental para o de-senvolvimento da corrosão do aço.

Demanda de oxigênio

A maioria das substâncias orgânicas sãoinstáveis e podem ser oxidadas, tanto bio-lógica quanto quimicamente pela presençado oxigênio, em substâncias estáveis comoo próprio dióxido de carbono gasoso, CO2,em nitratos sólidos, NO3 e hidrogênio ga-soso, H2. Logo, a matéria orgânica tem umacerta necessidade de oxigênio, denomina-da demanda, que pode ser:• Demanda bioquímica de oxigênio, DBO,

quantidade necessária ao metabolismodas bactérias aeróbicas que destroem amatéria orgânica.

• Demanda química de oxigênio, DQO, quepermite a avaliação da carga de poluiçãode esgotos domésticos ou industriais, ne-cessário para sua total oxidação em CO2 eágua.

e-mail consulta nº 18

Para ter maisinformações sobreAnálises.

Metais pesados

Nada a ver com música, mas sim com umaclasse de elementos químicos venenosospara nós, humanos. Costumam aparecer naágua na forma de traços. São extremamentetóxicos pois tendem a se acumular no nos-so organismo.• Arsênio, proveniente da combustão dos

carros e de descargas industriais.• Cádmio, cromo e cobre, provenientes da

corrosão de ligas.• Chumbo, da gasolina e de tintas.• Mercúrio, de descargas industriais.

Inseticidas, herbicidas e PAHs

Com freqüência, encontra-se na água subs-tâncias organocloradas extremamente tóxi-cas, persistentes e com grande capacidadede bioacumulação, devido a aplicação depesticidas. Os hidrocarbonetos aromáticospolicíclicos (PAHs) são um grupo de polu-entes tóxicos e cancerígenos. Detectam-sealtos níveis em fábricas que trabalham comcoal-tars (alcatrão do petróleo), em indús-trias que trabalham com o refino de petró-leo, cimentos asfálticos e solventes. A pró-pria fuligem que encontramos em nossa vidadiária é um PAH.

Água do mar

A concentração total de íons na água domar é muito mais elevada do que em águadoce, já que contém grandes quantidadesde sais dissolvidos. As espécies predomi-

nantes na água do mar são os íons sódio ecloreto, seguido da presença dos íons Mg2+

e SO42– e quantidades menores de muitos

outros íons. Quando a água do mar evapo-ra, gradualmente, o primeiro sal que preci-pita é CaCO3 (presente na proporção de0,12g/L), seguidos dos CaSO4•H2O (1,75g/L), NaCl (29,7g/L), MgSO4 (2,48g/L), MgCl2(3,32g/L), NaBr (0,55g/L) e, finalmente, KCl(0,53g/L). Assim, o sal marinho é uma mis-tura de todos esses sais. Como resultado,principalmente pela existência do equilíbrioCO2/bicarbonato/carbonato previamentediscutido para água doce, o pH médio daágua da superfície do oceano é de cerca de8,1. A água do mar possui um baixo conteú-do orgânico quando não contaminada, sen-do seu valor de DQO aproximadamente 1miligrama por litro.

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GLOSSÁRIO

Sulfatos – sal derivado do ácido sulfúrico, H2SO4.O sulfato de cálcio, ou gesso, é o mais conhecido.Sulfeto – substância decorrente do enxofre.




Joaquim Rodrigues

Conheça o real comportamento de doistipos comuns de proteção catódica parao concreto armado, com monitoramentopor computador 24 horas por dia.

Indiscutivelmente o único sistema que in-terrompe a corrosão no concreto armado éa proteção catódica com anodos de sacrifí-cio (AS). Ao contrário dos sistemas con-vencionais de tratamento da corrosão comlimpeza da armadura e aplicação de massi-nhas poliméricas inibidoras, grouts, epóxisou epóxis ricos em zinco, que interferem demaneira danosa, aumentando ainda mais oprocesso corrosivo na estrutura (RECUPE-RAR nº 33, 37, 42, 44, 46, 47, 48 e 53), os ASatuam instantaneamente, modificando po-tenciais anódicos para catódicos, com di-reito a teste de São Tomé e monitoramento.O resultado é o domínio absoluto da corro-

são na estrutura, apagando de vez aquelaestória parecida com “o que se conhece nãoé o que acontece ou o que acontece não é oque se conhece”.

O fio da meada

Armaduras e cabos de protensão não sãopassivados pelo ambiente alcalino do con-creto. A passivação é obtida naturalmentepela película de óxidos formada na superfí-cie do aço, quando de sua fabricação. Aalcalinidade do concreto, portanto, não criaa passividade, apenas toma conta dela. Oestado deste filme de óxidos dependerá to-

talmente do clima alcalino que a pasta decimento hidratado ou matriz cimentícia pro-move. Ocorre que, devido ao seu processode cura, concretos são mais ou menos per-meáveis, consoante com uma série de vari-

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Segredos dacorrosão VI

Checando o funcionamento dosanodos de sacrifício no concreto.

CORROSÃO

GLOSSÁRIO

Hidrofilia – propriedade molecular resultante daforte afinidade entre os grupos moleculares da ma-triz cimentícia e a água. Propriedade da matriz ci-mentícia de absorver e reter água.Passivação – redução da velocidade da reaçãoanódica do aço submetido a corrosão.Alcalino – relativo aos álcalis e aos metais alcali-nos monovalentes como sódio, potássio e lítio, cujaoxidação fornece o álcalis.

Continua na pág. 20



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áveis que fazem parte de sua dosagem. Estapermeabilidade aliada à hidrofilia amoitadano ventre da matriz cimentícia deixa, no en-tanto, a porta aberta à penetração de gasescorrosivos e água, sabe Deus acompanha-do de quem. É aí que mora o perigo pois,chegando na superfície do aço, quebram osanto filme de óxidos que passivam a su-perfície, desencadeando processos de cor-rosão generalizados ou localizados. Com umagravante: a perpetuação do ataque devi-do à contaminação da matriz cimentícia queinterefe diretamente no estado alcalino damatriz cimentícia.

Os anodos de sacrifício (AS)

Estes metais, ao serem instalados, mudamo potencial da armadura de corrosivo anó-dico para protegido catódico. Dependen-do do anodo de sacrifício (AS) utilizado,ter-se-á uma proteção abrangente (grandesáreas), como é o caso do tratamento de su-perfície feito com Zinco Termo Projetado(ZTP) ou uma proteção localizada, feita in-serindo-se dentro do concreto,pastilhas,varas ou malha galvânica.

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GLOSSÁRIO

Anodo de sacrifício – um metal ou liga metálicamenos nobre do que o aço da construção e quesofre corrosão galvânica ao ser ligado ao aço.Resistor – componente elétrico que introduz re-sistência num circuito. Sua resistência é convencio-nalmente indicada por um código de cores. Suafunção é controlar a corrente que passa pelo fio.Resistor shunt – resistor de precisão que secoloca paralelo a um circuito, com a função dedesviar a fração conhecida da corrente, permitindosua medição com um amperímetro ( ).

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Este tratamento, conhecido como o únicoque interrompe a corrosão pode facilmenteser checado ou monitorado, bastando umasimples semi-pilha.

Testes e monitoramento

De modo a conferir o funcionamento de al-guns AS, o Instituto de Patologias da Cons-trução realizou uma série de ensaios, cons-truindo 40 blocos de concreto armado, ten-do base de 80cm x 40cm e 15cm de altura.

Multímetro

Pilhaduracell

Figura 1 - Medida dacorrente de uma pilha.

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vinte blocos fixou-se a Malha Galvâni-ca G na superfície doconcreto, inteligan-do-se a malha à ar-madura externamen-te e cobrindo-secom 2,5cm de arga-massa de cimento eareia aditivada comativador eletroquí-mico G.Os 40 blocos, assimpreparados e expos-tos ao tempo, forammonitorados de for-ma simultânea atra-vés de um sistemade aquisição de da-dos computadoriza-dos. Utilizou-se se-mipilhas (eletrodosde referência) per-

manentes, de dióxido de manganês e de ti-tânio ativado, previamente inseridos noconcreto dos blocos, junto às armaduras,de modo a analisar-se simultaneamente ospotenciais das peças. Estes dois tipos desemipilhas possuem potenciais fixos, assimcomo o tradicional CPV-4 de cobre sulfatode cobre (+316mV), em relação ao eletrodopadrão de hidrogênio (EPH). O potencialpadrão do eletrodo de referência de dióxi-do de manganês (EDM) é igual a +365mV eo de titânio ativado (ETA) é de +150mV.A ligação da película de ZTP e da malhagalvânica com as armaduras foi feita exter-namente de modo a se proceder a leituraapós seu desligamento (instant off). Utili-zou-se um resistor shunt em cada bloco paramedir a corrente circulante.

O objetivo dos testes foi medir a eficiênciados AS à medida que variavam as condi-ções atmosféricas como temperatura, umi-dade, chuva e insolação, além das possí-veis interferências com o concreto original,com a argamassa de cobrimento, com a con-taminação do concreto, com a aplicação detinta sobre o ZTP ou sobre a argamassa defixação da malha galvânica G, com a distân-cia e a relação entre áreas anodo-catodo e,por fim, com as diversas camadas de arma-duras.Todos os 40 blocos de concreto armado,ao serem ensaiados, possuíam exatos trêsmeses de idade.

Resultados com malha galvânica G

Estes 20 blocos de concreto foram previa-mente contaminados com 3% de cloretos,de modo a simular a condição das estrutu-ras à beira mar, industrial ou mesmo em con-tato com águas contaminadas. Nos perío-dos de estiagem que seguiram após a ins-talação da proteção catódica observou-seque o aumento da temperatura influencioudiretamente o comportamento dos blocos,observando-se uma queda no potencial,quer dizer a voltagem despencou para va-lores mais negativos, melhorando aindamais o estado de proteção das armaduras.Veja na RECUPERAR 52 pág. 33, o box Dia-gramas de Pourbaix que situa onde o ferroestá imune à corrosão. Quedas de tempera-tura durante a estiagem, por outro lado, jo-garam o potencial de proteção para valoresmais positivos. No resumo da ópera, ascurvas potencial e temperatura desenvol-veram-se de forma paralela em relação aotempo. Analisando-se a densidade de cor-rente que, efetivamente, responde pela pro-

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Figura 2 - Esquema de monitoramento simultâ-neo dos blocos.

Figura 4 - Os gráficos acimaevidenciam o comportamen-to dos 10 blocos contamina-dos com cloretos esubmetidos ao tempo. Omonitoramento contínuo foide sete dias. Durante esteperíodo a umidade relativamédia apresenta-se emtorno de 71%.

Figura 3 - Blocos tratados com Malha Galvânica G.As armaduras foram interligadas com estribos.

As armaduras foram dispostas em 3 cama-das, ou seja, a 2,4 e 6cm a partir da superfí-cie inferior. Os primeiros 20 blocos foram tra-tados com ZTP em sua base. Nos outros



teção das armaduras, em função do com-portamento da temperatura em períodos deestiagem, observou-se que o aumento docalor aumentou a densidade de corrente de-vido às reações químicas que naturalmentese desenvolvem com a água intersticial den-tro do concreto e argamassa de coberturada malha e que funciona como eletrólito paraas pilhas galvânicas formadas. Os picos,no gráfico densidade de corrente X tempo,informam o aumento natural dos potenci-ais de proteção em direção a valores maisnegativos. É interessante observar nos grá-ficos da figura 3 que a distância AS/arma-dura não promoveu nenhum efeito no com-

armaduras foi previamente “tratada” comepóxi rico em zinco e, propositadamente,deixados pequenos furos na película, demodo a simular a situação real, muito co-mum em obras de recuperação de estrutu-ras. A área de cada metade das armadurasfoi de 1.500cm2. O comportamento dos blo-cos, assim preparados e testados, deixa cla-ro que chuva no concreto faz aumentar acorrente, conduzindo os potenciais paravalores mais negativos, o que significa maisproteção. É interessante notar que, duran-te a chuva, a alta relação anodo-catodo, pro-movida pela pintura epóxica, ou seja, tem-se uma área anódica grande e bem definidaque é o ZTP e apenas pequenos pontoscatódicos na armadura que recebem corren-te de proteção (furos), uma leve reduçãonos valores dos potenciais, muito emboraos valores da corrente sejam aumentados.Parte dos blocos preparados e ensaiadosconforme demonstrado abaixo levou, pos-teriormente, uma pintura epóxica sobre apelícula de ZTP. A figura 6 evidencia que apintura acalma, quer dizer, não deixa os po-

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GLOSSÁRIO

Densidade de corrente – a corrente que flui deou para uma unidade de área de uma superfície doaço.Depolarização – a eliminação ou redução dapolarização por meios físicos ou mecânicos. A de-polarização resulta no aumento da corrosão. Ocor-re com a remoção do fluxo de corrente de proteçãoaplicado.Densidade de corrente – corrente dividida pelaárea da superfície do metal. São usados os termosdensidade de corrente anódica e catódica, signifi-cando a corrente dividida pelas áreas do anodo edo catodo, respectivamente.Polarização – é a mudança do potencial de cir-cuito aberto da armadura (em seu estado originalde corrosão) pela introdução de uma corrente atra-vés da interface concreto/armadura.Cloretos – denominação dos sais do ácido clorí-drico (HCl). Os cloretos mais importantes são ocloreto de sódio (NaCl), parte principal do sal mari-nho, o sal gema (NaCl) extraído do solo, o cloretode cálcio (CaCl2), o cloreto de potássio (KCl) ecloreto de cal [CaCl(ClO], também chamado de calclorada, pó branco, obtido da reação do cloro como hidróxido de cálcio.Semipilha – metal padronizado imerso em umeletrólito apropriado ou adequado, destinado a mediro potencial (voltagem) do aço.Polarização catódica – é a mudança do poten-cial de uma interface em direção a valores maisnegativos, devido ao fluxo de corrente atuante.Potencial de corrosão livre – potencial decorrosão na ausência de imposição de fluxo de cor-rente elétrica para a superfície do aço. Tambémchamado de potencial de circuito aberto.

portamento da densidade de corrente e tam-bém do potencial. Espera-se, naturalmente,que com o correr do tempo a resistividadedo concreto aumente e aí afete a distânciae, consequentemente, a proteção desenvol-vida pelos AS.

Resultados com ZTP

Os outros 20 blocos de concreto armado,também previamente contaminados com 3%de cloretos, foram tratados com ZTP e ana-lisados durante 7 dias, havendo presençade chuvas neste intervalo. Metade de suas

Figura 5 - Chuva, corrente e potencial versus tempo em blocos de concreto armado contaminados com3% de cloretos e tratados com ZTP. Parte de suas armaduras foram previamente “tratadas” com epóxirico em zinco, deixando-se furos na película. Choveu nos dias 5 e 6.

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Figura 4 - Situação dos blocos tratados com ZTP.As barras interligadas com estribos.




tenciais se manifestarem muito negativa-mente, quer dizer, o AS é pouco solicitado,corrói pouco e dura mais. No 1º e no 8º dianão choveu, constatando-se uma reduçãonos potenciais.A figura 7, abaixo, retrata aquelas situações

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de alta contaminação na zona de recobri-mento junto a primeira camada de armadu-ras e uma contaminação menos intensa nasegunda, muito freqüente em estruturas in-dustriais e marítimas. Repare a importânciada temperatura no comportamento da den-sidade de corrente protetora. Outra impor-tante observação é evidenciada na figura

7: os blocos com armadura dupla expostosà contaminação diferenciada e naturalmen-te submetidos a uma baixa relação anodo-catodo, quer dizer muita armadura (catodo)para pouco anodo (ZTP), apresentam bai-xas densidades de corrente em relação aosblocos com apenas uma camada de arma-dura. Detalhe: a primeira e mais contamina-da camada de armaduras, na zona de reco-brimento, ao contrário do que poderia seimaginar, recebe menor densidade de cor-rente. Por que será?

Conferindo a PC

A relação incestuosa entre ASs e o aço dasarmaduras ou de cordoalhas de proteção érotineiramente verificado pelo chamado cri-tério dos 100mV. A verificação é simples.

Quando o AS é desconectado da armadura,ocorre o desligamento da corrente de pro-teção. Esta atitude faz o potencial das ar-maduras despencar verticalmente (veja Boxna página 25) de um nível de proteção, cha-mado polarizado, para outro sem proteção,fato este atribuído a chamada queda ôhmi-ca, IR, do potencial. Este teste, também cha-

mado de medida da depolarização ou do po-tencial imediatamente de 0,1 a 1 segundoapós o desligamento do AS (instant off),nos informa que uma depolarização mínimade 100mV é considerada indicação de que aestrutura está suficientemente protegida.Os blocos, com dupla contaminação e du-pla armadura, analisados anteriormente, fo-ram submetidos a uma depolarização (figu-ra 8). O que se vê, em ambas as camadasdos blocos, é uma queda lenta do potencialôhmico, IR, quase que por igual, quer dizer,

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Figura 6 - Potencialversus tempo de blocoscontaminados com 4%de cloretos e tratadoscom ZTP. Um compintura epóxica e outrossem, sobre o ZTP.

Figura 7 - Densidade de corrente etemperatura versus tempo de blocos

tratados com malha galvânica G, tendodupla armadura submetida a

contaminação igual e diferenciada.Repare a influência da temperatura no

comportamento da proteção.

de cloretos em todo bloco e apenasuma camada de armadura.

Bloco feito com dupla contaminaçãoe dupla armadura. Zona derecobrimento com envolvimento da1ª camada de amraduras tem 3% eestá situada a 2,5cm da superfíciecom ZTP. O concreto envolvendo a2ª camada tem 1% de contaminaçãoe está situada a 12cm da superfíciecom ZTP.

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Para ter maisinformações sobreCorrosão.

REFERÊNCIAS• Joaquim Rodrigues é engenheiro civil,

membro de diversos institutos nos EUA, emassuntos de patologia da construção. É editore diretor da RECUPERAR, além de consultortécnico de diversas empresas.

• Criteria for the Cathodic Protection ofReinforced Concrete Bridge elements (SHRP-S 359).

• R. Polder, COST 521, Corrosion of Steel inReinforced Concrete Structures, Final Report,ed. R. Weydert, Luxembourg.

• L. Bertolini, M. Gastaldi, MP. Pedeferri, R.Redaelli, Proc. EUROCORR 2001, Riva DelGarda.

• J. Spriestersbach, A. Melzer, J. Wisniewski,A. Winkels, M. Knepper, Proc. EUROCORR.

• J.E. Bennett, C. Firlotte, NACE Corrosion96, paper No. 316, Denver.

• G. Schuten, J. Leegedoor, R. Polder, W.Peelen, Proc. EUROCORR 2001, Riva DelGarda.

• J.P. Broomfield, Int. J. Restoration ofBuildings, 6.

• O. Vennesland, M. Raupach, J. Mc Carter,COST 521, Corrosion of Steel in ReinforcedConcrete Structures, Final Report, ed. R.Weydert, Luxembourg.

• EN 12696, Cathodic protection of steel inconcrete, 2000.

• L. Stockert, M. Hofmann, J. Hümmer, Proc.EUROCORR.

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muita armadura (catodo para pouco anodo(ZTP) devido, certamente, à alta condutivi-dade (ou baixa resistividade) do concreto.É interessante comparar com o gráfico doBox do critério da queda da polarização.Em resumo, verificou-se que a corrente deproteção e a consequente polarização sãodependentes de diversos parâmetros liga-dos à condição atmosférica. Ambos os sis-temas, ZTP e malha galvânica G analisados,funcionaram adequadamente.

Figura 8 - Medida da queda de polarização feita nos blocos com dupla camada de armadurassubmetidos a contaminação diferenciada.

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T e m p o



Todo material de construção, e o concretoé o mais importante, está sujeito à ação detensões físicas e químicas. Esta última, pou-co conhecida, promove ações de meteori-zação, em sentido amplo, e de desintegra-ção no concreto. Estruturas e mais estrutu-ras de concreto padecem a olhos vistos,sem que saibamos entender a razão destaagonia. E o pior, continuamos a dimensio-nar estruturas industriais ou para ambien-tes extremamente críticos, como para o con-tato com águas agressivas como se fossempara simples edificações. O resultado sãomilhões de reais gastos anualmente tentan-do-se, literalmente, salvar o concreto dadestruição química ou físico-química.

A deterioração, e por que não dizer, a cor-rosão do concreto, é de natureza complexa.Nem Bin Laden pode imaginar, pois cadasintoma que surge em sua superfície podeser atribuído a vários fatores, dependentestanto das propriedades do ambiente, comoda natureza e concentração de gases e lí-quidos ácidos, bases ou sais, como da pró-pria composição do concreto. O fato é queo modelo é fisiológico e depende de cadameio em que o dito cujo está inserido, po-dendo estar submetido a gases tóxicoscomo o ácido sulfídrico ou sulfeto de hi-drogênio, H2S, devido à putrefação de subs-tâncias orgânicas nos esgotos que nos ro-deiam ou no contato com solos e respecti-

fSurvey PracticeANÁLISE

Estruturas hidráulicas como de barragens sãocampeãs na surgência de eflorescências quedenotam a morte branca do concreto.

Joaquim Rodrigues

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Compatibilizamos forças físicas atuantes comtensões de ruptura no concreto. E suaresistência às ações químicas e físico-químicascom o ambiente, cada vez mais agressivo? Comopodemos impedir a morte branca do concreto?



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Qualquer sintoma dedescalcificação oueflorescência deve serinvestigado.


Microfotografia eletrônica de varreduraMicrofotografia eletrônica de varreduraMicrofotografia eletrônica de varreduraMicrofotografia eletrônica de varreduraMicrofotografia eletrônica de varredura

de cristais aciculares (agulha) dede cristais aciculares (agulha) dede cristais aciculares (agulha) dede cristais aciculares (agulha) dede cristais aciculares (agulha) de

etringita formados pela mistura da so-etringita formados pela mistura da so-etringita formados pela mistura da so-etringita formados pela mistura da so-etringita formados pela mistura da so-

lução de aluminato de cálcio e de sulfatolução de aluminato de cálcio e de sulfatolução de aluminato de cálcio e de sulfatolução de aluminato de cálcio e de sulfatolução de aluminato de cálcio e de sulfato

de cálcio. Na região superior situa-sede cálcio. Na região superior situa-sede cálcio. Na região superior situa-sede cálcio. Na região superior situa-sede cálcio. Na região superior situa-se

parte do agregado graúdo e abaixo dosparte do agregado graúdo e abaixo dosparte do agregado graúdo e abaixo dosparte do agregado graúdo e abaixo dosparte do agregado graúdo e abaixo dos

cristais de etringita, no meio da foto,cristais de etringita, no meio da foto,cristais de etringita, no meio da foto,cristais de etringita, no meio da foto,cristais de etringita, no meio da foto,

aparecem cristais de silicatos de cálcio.aparecem cristais de silicatos de cálcio.aparecem cristais de silicatos de cálcio.aparecem cristais de silicatos de cálcio.aparecem cristais de silicatos de cálcio.

Figura 2


va água freática contaminados, ou mesmoem contato com a pura e cristalina águapotável, rica em íons agressivos (depen-dente das concentrações) ao concreto. Fa-tores físicos externos, como temperatura,

velocidade das correntes de ar e da águasubterrânea e umidade relativa também in-terferem na morte branca do concreto.

Agressão em marcha

Na análise da agressão que iremos relatardesconsideramos qualquer processo decorrosão física, como por exemplo, desgas-tes mecânicos, ação de cargas etc. A altera-ção da saúde do concreto comporta umconjunto de caracteres definidos, como aprópria causa, sinais, sintomas e evolução.O meio que agride o concreto tanto podeser gasoso, líquido ou sólido mas, antes deidentificarmos como se processa a mortebranca, torna-se necessário saber comobatem cada um destes adversários.

Líquidos agressivos

A velocidade do ataque no concreto estádiretamente relacionada ao nível de agres-sividade presente no líquido, podendo seralterada para mais ou para menos devido asolubulidade dos produtos da reação de-positados e também pelo tipo de concretoem jogo. O epicentro do sismo de corrosãodo concreto situa-se com duas coordena-das: concentrações reduzidas de hidró-xido de cálcio e aumento de temperatu-ra, invariavelmente conduzem a uma de-gradação acelerada. Soluções como asalmoura ou outra rica em sais, uma vezhospedadas, cristalizam após a evaporaçãodo veículo base, criando pressões e conse-quentes desplacamentos. Solos onde hápresença de sulfato sódio e carbonato desódio na água freática são danadas para

provocar a corrosão/deterioração do con-creto via cristalização, devido a estes sais.Por outro lado, soluções ácidas dissolvemtanto os componentes hidratados como osnão hidratados da matriz cimentícia e parti-cularmente os agregados calcáreos, quan-do empregados. Também não adianta au-mentar o FCK do concreto para combater oataque ácido, pois a destruição é maior, àmedida que o pH do ácido diminui.É interessante anotar que quando for espe-cificar concretos para contato com soluçõesde hidróxido de sódio extremamente bási-cos não se deverá especificar agregadosgraníticos.Qualquer água que contenha íons bicar-bonatos também vem acompanhada de di-óxido de carbono, CO2, livre, o qual dissol-ve o carbonato de cálcio. É o chamado CO2

GLOSSÁRIO

Meteorizar – tornar inchado.Anidro – isento de água.Dióxido de carbono (CO2) – gás carbônico inco-lor, mais denso que o ar, inodoro e de sabor picante,quando dissolvido n’água. Encontra-se na atmosfe-ra na concentração de 0,03% e forma-se tambémna combustão dos alimentos nos organismos ani-mais, sendo eliminado na expiração. A combustãoda vegetação e materiais orgânicos produzem o CO2em quantidades abundantes. Não alimenta a com-bustão, daí o fato de ser usado como extintor.Anidrido sulfúrico (SO3) – substância químicade grande importância industrial, pois é a base dafabricação do ácido sulfúrico.Dióxido de enxofre (SO2) – gás incolor que sepode produzir por união direta do enxofre e oxigênio.É a causa do cheiro que o enxofre produz ao quei-mar-se ao ar livre.Granito – rocha granular composta por minérios dequartzo, mica e feldspato.Quartzo – dióxido de silício cristalizado, formandoenormes cristais. SiO2.Salmoura – solução aquosa concentrada de sal decozinha.Cristalização – fenômeno pelo qual certas subs-tâncias podem ser obtidas na forma de cristais. for-mação de cristais quando uma solução solidifica (pro-cesso de hidratação do cimento portland). As molé-culas de sólido, então, arranjam-se na forma deuma estrutura de treliças bem definida.Monóxido de carbono (CO) – importante subs-tância do carbono devido à sua toxides por bloqueioda hemoglobina do sangue e paralização da funçãorespiratória. Existe em quantidades apreciáveis nascidades, devido a exaustão dos automóveis, consti-tuindo um dos principais poluidores do ar. Gás insípi-do, inodoro, incolor e menos denso que o ar.Lixiviação – dissolução química de certos constitu-intes do concreto pela lenta passagem de uma solu-ção através de sua rede de vazios. O produto exter-no chama-se eflorescência.Eflorescência – depósito de sais brancos na su-perfície do concreto, proveniente da lenta passagemde uma solução pelo interior do concreto com conse-quente dissolução dos sais. Posteriormente, na su-perfície do concreto, há a evaporação da solução.

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Figura 3 - No detalhe a estrutura da matriz endureci-da formando poros característicos. Processo típicode lixiviação do concreto pela passagem de uma so-lução através de sua rede de vazios e a consequentesurgência de sais solúveis eflorescentes típicos doconcreto.



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agressivo, pois atua por reação ácida, ata-cando o concreto e outros produtos do ci-mento portland.O uso de concretos com cimento resistentea sulfatos com alto fator A/C de nada adi-anta. As águas sulfatadas reagem com oaluminato tricálcico da matriz, formando aexpansiva etringita, primeira da fila no ata-que por sulfatos. Esta é a razão de se usar ocimento resistente a sulfatos, pois tem bai-xo teor de aluminato tricálcico.Nas áreas costeiras, particularmente agres-sivas, o vento se encarrega de conduzir par-

Gases agressivos

A agressividade dos gases manifesta-separticularmente nas estruturas de indústri-as químicas, centrais térmicas, túneis etc,quer dizer, onde há grande concentraçãode gases perniciosos a nós, humanos. Odióxido de enxofre, SO2 e o próprio dióxidode carbono, CO2 são os primeiros respon-sáveis, seguido daqueles ambientes ricosem gases específicos de cada industria.

GLOSSÁRIO

Higrômetro – instrumento destinado a medir oteor de água no ar atmosférico.Higroscópico – aparelho simples para indicaçõesaproximadas sobre o grau de umidade do ar.Higroscópio – qualidade de certas substanciassólidas ou liquidas de absorverem a umidade do ar.O exemplo mais notável é o do cloreto de cálcio.Hidrólise – desdobramento de substanciasquímicas em meio aquoso, acompanhado da fixaçãodos constituintes da água (ou outra solução), naforma de H+ e OH-. Reação muito comum e degrande resistência no concreto.Matriz cimentícia – é a pasta de cimento queenvolve os grãos de areia e o agregado, graúdo,constituido por diferentes tipos de substânciashidratadas de cimento. Os mais importantes são ossilicatos hidratados C-S-H que aparecem comoestruturas fibrosas, o hidróxido de cálcio, Ca(OH)2,que cristalizou em grandes placas hexagonaissuperpostas e a etringita, que cristaliza na forma deagulhas. Possui uma porosidade em torno de 30%em volume, para um fator A/C igual a 0,5.

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Amostras de todo tipo deconcreto expostas asulfatos.

Situação típica deviadutos com penetraçãode água pelas juntas epela própria laje dotabuleiro, o que provocaa descalcificação doconcreto.

condições geológicas, hidrológicas e dacontaminação que o homem lhe impõem.

de enxofre ou ácido sulfídrico etc. As ferro-bactérias aeróbicas, por exemplo, produzemCO2 a partir do ferro na forma ferrosa (biva-lente) existente nos produtos da meteoriza-ção de rochas que contém ferro, como apirita, ou em solos e águas ferruginosas,fixando-o sob a forma de hidróxido férricohidratado, Fe(OH)3, liberando CO2. Uma dasferrobactérias conhecidas é a Galionela.

Sólidos agressivos

Sólidos predadores, na verdade, têm a vercom sua higroscopicidade ou pela própria

Velocidade da perda de hidróxido de cálcio, Ca(OH)2 pela passagem d’água através da matrizendurecida. 1) pasta de cimento portland 2) pasta de cimento portland e areia 3) cimento de alto forno4) cimento de pozolona 5) cimento de pozolona e areia 6) cimento com altos teores de alumina

tículas de sais paraas zonas urbanas aquilômetros de dis-tância das praias. Aágua subterrânea étotalmente depen-dente da diversida-de de seu solo e das

A extraordinária açãometabólica das bacté-rias traduz-se em ata-que ao concreto, de-vido à produção in-cessante de dióxidode carbono, de sulfa-tos, amônia, dióxido

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água que permeia por solos e rochas ricosem sais solúveis, promovendo toda sortede deterioração via ataque líquido.Um caso típico são as rochas piritosas fer-ruginosas, FeS2, que são estáveis enquan-to não entram em contato com o ar ou coma água. O íon disulfeto, S2

-2, que contémenxofre em estado de oxidação -1, é oxida-do para íon sulfato, SO4

-2, contendo agoraenxofre em estado de oxidação + 6.

S2-2 + 8H2O 2 SO4

-2 + 16H+ + 14e-

Como o íon sulfeto que acompanha o íonferroso, Fe2+ é solúvel em água, a pirita fer-ruginosa é solubilizada pela reação. É inte-ressante observar que a reação produz gran-de quantidade de ácido concentrado (umdos produtos da reação é o H+), do qualapenas uma parte é consumida pela oxida-ção Fe+2 para Fe+3, em presença do ar ouágua que acompanha o processo:

4Fe+2 + O2 + 4H+ 4Fe+3 + 2H2O

Esta reação é catalizada por bactérias e coma combinação das duas reações já apresen-tadas obtém-se a reação global para a oxi-dação tanto do ferro como do enxofre:

4FeS2 + 15O2 + 2H2O 4Fe+3 + 8SO4-2 + 4H+

quer dizer, 2Fe2(SO4)3 + 2H2SO4

Como se vê, a oxidação da pirita produzsulfato de ferro (III) solúvel, Fe(SO4)3, e áci-do sulfúrico, H2SO4. O íon Fe+3, tão oxidan-te quanto o oxigênio O2, é solúvel em águaácida produzida inicialmente e cujo pH podeser tão baixo quanto zero.Para a maioria dos casos o concreto só irásofrer e descabelar-se, à medida que a subs-tância agressiva, seja gasosa ou líquida, so-bretudo ionizada, adentrar por sua rede fe-nomenal de labirintos, vulgo vazios e capi-lares, e interagir com o abundante hidróxi-do de cálcio da matriz cimentícia.

Morte branca

A morte branca ou corrosão do concretomanifesta-se pela ação de três tipos de rea-ção química que podem atuar juntas ou se-paradas, podendo-se identificá-las porsinais bem predominantes de destruição.Vamos apresentá-las.

Morte branca por lixiviação

Os produtos da hidratação do cimento por-tland, uma vez submetidos à ação de líqui-

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Cristal depirita

Matrizfina

ARDÓSIA COM PIRITA SISTEMA CRISTALINOTÍPICO

PIRITA (FeS2)

Cristalcúbico depirita

Cristal dequartzo

Cristaloctaédricoperfeito de

pirita

A química do cimento portland

O cimento portland é feito misturando-se a quente calcário e argila ou outros materiais decomposição e reatividade similar a temperaturas em torno 1500°C. Com a fusão, criam-se

O H quando aparece significa água. O clínquer do cimento portland comum contém,genericamente, quatro fases características chamadas de alita (a principal), belita, aluminatoe ferrita, as quais têm sua estrutura cristalina modificada por substituições iônicas.

nódulos chamados clínquer, aos quais mistura-se sulfato de cálcio (gesso ou similar) paracontrolar a velocidade da pega e influenciar a velocidade do desenvolvimento de sua resis-tência. A nomenclatura química é a seguinte:

A elaboração do cimento portland



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contêm sais de magnésio em sua bagagemque, na base do troca-troca iônico mudam oMg pelo Ca, promovendo novos sais de cál-cio e hidróxidos de magnésio. Alguns exem-plos interessantes ilustram o caso.

Figura 5 - Laje com grande concentração de sais provenientes da matrizcimentícia.

Figura 6 - Situação tambémmuito comum em reservatórios:presença de sais evidenciam adescalcificação do concreto.

dos ou soluções hidrolisam, enfraquecen-do ou, literalmente, quebrando suas liga-ções químicas dos cristais solúveis do abun-dante hidróxido de cálcio da matriz cimentí-cia, lixiviando seus íons cálcio e produzin-do óxido de cálcio, CaO, ou cal.Esta sintomatologia é muito comum embarragens, tubulações, em blocos queaprisionam lixo tóxico e nuclear, chegandoàs fachadas das edificações. Os riscos e avelocidade do desenvolvimento da mortebranca por lixiviação dependem da:

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Figura 4 - Perda de resistência de amostras deargamassa e concreto à medida em que perde calCa(OH)2).

Morte branca por reações de troca iônica

A morte branca provocada pelos constituin-tes das soluções que chegam à superfície eadentram sem bater na porta do concreto,costumam promover a farra do troca-trocaiônico (vide reações de simples e de duplatroca) com os componentes da matriz cimen-tícia. As reações que se seguem são o vis-lumbre de combinações extremamente solú-veis que, posteriormente, são facilmentechutadas para fora ou ficam pela matriz comobêbado pela rua, sem qualquer função útil

aglomerante. Este qua-dro mórbido costuma semanifestar em camadasprogressivas a partir dasuperfície que faz conta-to com solução atacan-te. Este tipo de mortebranca é bem caracteri-zado pelas soluções que

GLOSSÁRIO

Radical – átomo ou agrupamento com valêncialivre capaz de combinar-se, originando substâncias.Sal – substância derivada de um ácido devido àneutralização, total ou parcial, provocada por umabase ou óxido básico. Todo sal possui caráter iônico,quer dizer, suas partes contêm carga positiva ecarga negativa. Existem inúmeros tipos de sais.Sal ácido – substância resultante da reação deuma base com um ácido que não conseguiuneutralizar os seus hidrogênios ionizáveis.Sal básico – sal que ainda possui hidroxilas OH–,não neutralizadas em sua molécula, conferindo-lhecaráter alcalino.

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Para ter maisinformações sobreAnálise.

REFERÊNCIAS

• Joaquim Rodrigues é engenheiro civil,membro de diversos institutos nos EUA, emassuntos de patologia da construção. É editore diretor da RECUPERAR, além de consultortécnico de diversas empresas.

• S. Giertz-Hedstrom, The physical structureof hydrated cements, Proc. 2nd Int. Symp.on the Chemistry of Cements, Stockholm.

• T.C. Powers, The physical structure andengineering properties of concrete, Portl.Cem. Assoc.

• G.J. Verbeck, Hardened concrete – porestructure, ASTM Sp. Tech. Publicn. No. 169.

• L.E. Copeland and J. C. Hayes, Porosity ofhardened Portland cement pastes, J. Amer.Concr. Inst.

• Mutin A.A. and E.A Guzeyev: Study ofCompressed Reinforced Concrete Elementsin Adsortion-Active and Corrosive Media.

• Experimental study of Reinfored ConcreteElements Wetted by Adsorption-ActiveMedia. Moskvin V.M., E.A. Guzeyev,Protection of Concrete and ReinforcedConcrete Structures in Harsh Climates.

• Structural Concrete in Severe ClimaticConditions. Moskvin V.M., M.M. Kapkin,A.N. Savitsky, V.N. Yarmakovsky.

• Krasovskaia G.M.: Cause of Collapse ofPrestressed Concrete Truss Reinforced withSteel 20XT2II. Concrete and ReinforcedConcrete.

dos produtos das reações, os quais aumen-tam o volume da fase sólida dentro da estru-tura de vazios do concreto. Além da cristali-zação, ocorrem outros processos secundá-rios que criam tensões internas que, literal-mente, detonam o concreto. O ataque porsulfatos é um exemplo bem evidente, devidoao crescimento dos cristais de sulfoalumi-nato de cálcio.Finalizando, torna-se importante avaliar ascondições a que se submete o concreto, semo que sua durabilidade ficará comprometida.A proteção por barreira, a mais genérica, fei-ta com tintas e revestimentos geralmente fa-lha, a curto e médio prazos, devido a falhasna seleção do material ou, simplesmente por-que foi especificado pelo “preço mais bai-xo”. A solução mais adequada é a injeção deresinas de ultra baixa viscosidade de modo apreencher a rede de vazios do concreto.

GLOSSÁRIO

Base ou hidróxido – substância química formadapor metais ou radicais eletropositivos com o grupohidroxila, OH-. Também chamado de hidrato. Oshidróxidos dos metais alcalinos são chamados deálcalis.Reação de oxi-redução – quando há variaçãodo número de oxidação (Nox) de um ou maiselementos,Ex.:

onde se vê que o carbono oxidou (Nox aumentou) eo oxigênio reduziu.Reação de dupla troca – são reações químicassempre sem oxi-redução na qual duas substânciastrocam elementos ou radicais, gerando duas novassubstâncias. Um exemplo típico é a reação daprodução de sal (ácido + base), HCl (ácido muriático)+ NaOH (soda cáustica) NaCl(sal) + H2O. Hátambém a reação de simples troca, onde há sempreoxi-redução, havendo deslocamento da substânciamais simples. Ex.: Fe (ferro) + 2HCl (ácidomuriático) FeCl2 + H2. Nesta última reação bastacolocar um prego dentro do ácido muriático(comprado em lojas de tinta) e verificar a saída debolhas de hidrogênio.Brucita – mineral contendo em sua composição ohidróxido de magnésio, Mg(OH)2. Possui estruturacristalina específica.

Morte branca por expansão

A terceira reação química que ocorre noconcreto e que descamba para a morte bran-ca envolve a acumulação e a cristalização○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○

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Estacas versus água salgada - ENGEGRAUT 1 - Zonas de corrosão nas estacas e a perda relativa da...

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