MANIFESTAÇÕES PATOLÓGICAS E REABILITAÇÃO DE …ª Gláucia Nolasco de Almeida Mello MECANISMOS...

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Profª Gláucia Nolasco de Almeida Mello MANIFESTAÇÕES PATOLÓGICAS E REABILITAÇÃO DE ESTRUTURAS MECANISMOS DE DETERIORAÇÃO COMUNS

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Profª Gláucia Nolasco de Almeida Mello

MANIFESTAÇÕES PATOLÓGICAS E REABILITAÇÃO DE ESTRUTURAS

MECANISMOS DE DETERIORAÇÃO COMUNS

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MECANISMOS DE DETERIORAÇÃO COMUNS

1. Corrosão das Armaduras2. Perda de Aderência3. Carbonatação4. Reação Álcali-Agregado5. Presença de Cloretos6. Presença de Sulfatos7. Ações de Agentes Biológicos

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CORROSÃO DAS ARMADURAS

Definição"...corrosão poderá ser entendida como a deterioração de um material, por ação química ou eletroquímica do meio ambiente, aliada ou não a esforços mecânicos".

Barras de aço imersas no concreto, a corrosão é caracterizada pela destruição da película passivante existente ao redor de toda a superfície exterior das barras.

3 (SOUZA e RIPPER, 2009)

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CORROSÃO DAS ARMADURAS

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(a)

(b)

Fig. 1: (a) Corrosão das armaduras de vigas do Píer de Atracação de Tambaú; (b) corrosão das armaduras de vigas da Cortina Atirantada na orla em Natal.

Fonte: CAVALCANTI e CAVALCANTI, 2010; PEREIRA, 2010.

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CORROSÃO DAS ARMADURAS

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Fig. 2: (a) Corrosão das armaduras de pilares de uma edificação em São Paulo; (b) corrosão das armaduras de pilares de uma edificação na zona portuária do Recife.

Fonte: OLIVEIRA et al., 2013; MORAES FILHO, MONTEIRO e HELENE, 2014.

(a)

(b)

Rompimento de estribo

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CORROSÃO DAS ARMADURAS

CausasRecobrimento das armaduras abaixo dos valores recomendados pelas normas da ABNT.Concreto executado com elevado fator água/cimento acarretando elevada porosidade do concreto e fissuras de retração.Ausência ou deficiência de cura do concreto, propiciando a ocorrência de fissuras, porosidade excessiva, diminuição da resistência, etc.

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CORROSÃO DAS ARMADURAS

CausasSegregação do concreto com formação de nichos de concretagem.Erros de traço.Lançamento e vibração incorretos, formas inadequadas, etc.

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CORROSÃO DAS ARMADURAS

Dupla proteção do concreto às armaduras:barreira física que separa o aço do contato direto com o meio ambiente que contém elementos agressivos ao aço;capa passivadora formada meio alcalino do concreto.

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CORROSÃO DAS ARMADURAS

Passivação da armaduraA 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.A ação de proteção exercida pela película passivadora é garantida pela alta alcalinidade do concreto e um adequado potencial eletroquímico.

9 (FIGUEIREDO e MEIRA, 2011)

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CORROSÃO DAS ARMADURAS

10Fig. 3: Tipos de corrosão de uma barra de aço imersa em concreto.

Fonte: SOUZA e RIPPER, 2009.

Íons agressivos de cloretos –Ataque por Cloretos

Redução do pH do concreto para valores inferiores a 9 -Carbonatação

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CORROSÃO DAS ARMADURAS

11Fig. 4: Formaçõo de semipilha em concreto armado.

Fonte: Adaptado de SOUZA e RIPPER, 2009.

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CORROSÃO DAS ARMADURAS

12Fig. 5: Representação de uma pilha de corrosão em um mesmo metal.

Fonte: FIGUEIREDO e MEIRA, 2011.

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CORROSÃO DAS ARMADURAS

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A corrosão avança da

periferia para o interior da barra

Diminuição da área de aço

Surgem outros mecanismos de degradação da

estrutura

Fig. 6: Progressão do processo de corrosão das armaduras.

Perda de aderência entre o aço e o

concreto

Destacamento da camada de concreto

Fissuração

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CORROSÃO DAS ARMADURAS

14Fig. 7: Evolução esquemática da deterioração de estruturas de concreto por corrosão de armaduras

Fonte: MEDEIROS, ANDRADE e HELENE, 2011.

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CORROSÃO DAS ARMADURAS

Para que não exista corrosão, será necessário e suficiente que:

o pH do concreto seja claramente indicador de solução básica (carbonatação controlada);os agentes agressores (cloretos, em especial) não atinjam a armadura.

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CORROSÃO DAS ARMADURASCuidados

Cobrimento adequado à classe de agressividadeConcreto menos permeávelComposição do cimentoDrenagemRevestimentos (proteção superficial)Armaduras especiais

aços revestidos (epoxi, galvanização)aços inoxidáveisarmaduras de fibras (carbono, vidro, etc.)

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PERDA DE ADERÊNCIA

Pode ocorrerentre dois concretos de idades diferentes, na interface de duas concretagens

se a superfície do concreto antigo estiver suja;se houver um espaço de tempo muito grande entre duas concretagens consecutivas e a superfície de contato não tiver sido convenientemente preparada ou;quando surgirem trincas importantes no elemento estrutural.

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PERDA DE ADERÊNCIA

Pode ocorrerentre as barras de aço das armaduras e o concreto quando houver

corrosão do aço;corrosão do concreto;assentamento plástico do concreto;dilatação ou retração excessiva das armaduras;aplicação, nas barras de aço, de preparados inibidores da corrosão.

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PERDA DE ADERÊNCIA

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Fig. 8: Formação de fissuras por assentamento plástico do concreto. Fonte: SOUZA e RIPPER, 2009.

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PERDA DE ADERÊNCIA

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Fig. 9: Fases da instalação do processo de corrosão em uma barra de armadura. Fonte: SOUZA e RIPPER, 2009.

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CARBONATAÇÃO

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“Consiste em transformar íons alcalinos como os cátions de sódio, potássio e, sobretudo, de cálcio, emsais de carbonatos desses elementos, pela ação ácida

do dióxido de carbono (CO2) presente no ar.”(CASCUDO e CARASEK, 2011)

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CARBONATAÇÃO

Essa ação do (CO2) pode ocorrer até mesmo em ambientes com concentração muito baixa desse gás, por exemplo, cerca de 0,03% em volume (teor representativo do meio rural).Ocorrência de Carbonatação

Dissolução do dióxido de carbono (CO2) ou;Decomposição do silicato de cálcio hidratado (C-S-H) e das fases aluminato.

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CARBONATAÇÃO

Dissolução do Dióxido de Carbono (maior relevância) - 3 etapas principais:

Dissolução do CO2 na solução do poro

Dissolução do Ca(OH)2

Formação do carbonato de cálcio

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CARBONATAÇÃO

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Fig. 10: Esquematização da carbonataçãono concreto. Fonte:

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CARBONATAÇÃO

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Fig. 11: Amostra de concreto carbonatada, vista no MEV por meio de elétrons secundários, podendo-se observar a morfologia dos compostos, em que se percebe uma presença significativa de cristais de calcita na superfície analisada. Detalhes: (I) morfologia romboédrica e (II) morfologia tetraédrica.

Fonte: CASCUDO e CARASEK, 2011.

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CARBONATAÇÃO

Alterações físicas e microestruturaisRedução da porosidade total.Aumento da porosidade capilar.Retração do concreto por carbonatação:

perda de moléculas de água na reação principal de carbonatação; diminuição de volume na pasta de cimento endurecida, com a dissolução do Ca(OH)2.

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CARBONATAÇÃO

Alterações físicas e microestruturais:aumento de massa no concreto;aumento da dureza superficial do concreto;maior resistividade elétrica em parte do concreto.

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CARBONATAÇÃO

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Fig. 12: Fatores intervenientes na carbonatação do concreto.Fonte: CASCUDO e CARASEK, 2011.

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CARBONATAÇÃO

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Quadro 1 – Concentração volumétrica do CO2 no ar em relação a alguns tipos de ambiente.Fonte: CASCUDO e CARASEK, 2011.

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CARBONATAÇÃO

TemperaturaAumento da temperatura →aumenta avelocidade da reação

Umidade relativa do ar

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Fig. 13: Grau de carbonatação em função da umidade relativa do ambiente.

Fonte: CASCUDO e CARASEK, 2011.

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CARBONATAÇÃO

Fatores que influenciam a porosidade:relação água/cimento (a/c);tipo de cimento;teor de cimento;as adições minerais;teor de alcalinidade (quantidade de hidróxido de cálcio disponível nos poros da pasta de cimento).

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CARBONATAÇÃO

Condições de curaA cura interfere na carbonatação:

evitando ou minimizando a retração plástica no concreto fissuras;aumentando o grau de hidratação da pasta de cimento na superfície do concreto;consolidando a pasta de cimento e;qualificando o concreto, especialmente na região docobrimento da armadura.

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CARBONATAÇÃO

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Zonas de carbonatação no concreto

Fig. 14: Gradiente de pH na frente de carbonatação.

Fonte: CASCUDO e CARASEK, 2011.

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CARBONATAÇÃO

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Procedimentos e técnicas utilizados para o estudo e a avaliação da carbonatação

Aplicação de indicadores de pHAnálise ao microscópio eletrônico de varreduraAnálise termogravimétricaDifração de raios XAnálise petrográficaEspectroscopia de infravermelhoDensimetria por radiação gama

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CARBONATAÇÃO

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Fig. 15: Análise da carbonatação do concreto por meio do emprego dos indicadores timolftaleína (azul) efenolftaleína (vermelho carmim), onde se vê na parte do concreto de cobrimento uma frente de carbonataçãoincipiente na região de aspersão da timolftaleína.

Fonte: CASCUDO e CARASEK, 2011.

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CARBONATAÇÃO

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Fig. 16: Identificação da zona de carbonataçãopor meio de indicador de pH.

Fonte: POSSAN, HEINEN e DONDÉ, 2010.

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CARBONATAÇÃO

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Controle e Mitigação → RealcalinizaçãoEleva o pH da pasta cimentícia por meio de substâncias alcalinas que são introduzidas no concreto através dos seus poros.Tipos

DifusãoMigração iônica (realcalinização eletroquímica).

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REAÇÃO ÁLCALI-AGREGADO

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“A Reação Álcali-Agregado (RAA) é um termo geral utilizado para descrever reações químicas que podem

ocorrer internamente no concreto entre alguns componentes mineralógicos presentes em rochas e agregados reativos e álcalis da solução dos poros.”

(HASPARTK, 2011)

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REAÇÃO ÁLCALI-AGREGADO

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“Como resultado da reação, são formados produtos que, na presença de umidade e na sua maioria, são

capazes de expandir e causar tensões internas, fissurações e deslocamentos, afetando a durabilidade

das estruturas de concreto.”(HASPARTK, 2011)

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Fig. 17: Fatores condicionantes do fenômeno da RAA deletéria.

Fonte: HASPARYK, 2011.

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Evidências Visuais Fissuração em forma de mapa (em concretos sem armadura)Fissuração orientada (em concreto armado)Exsudação de gel na superfície do concretoManchas superficiaisMacrofissuras com descoloração visível ao longo de suas bordasDesplacamentos com descolamentos entre a pasta e o agregado (perda de aderência)Expansão visível do concreto

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Consequências no concretoExpansõesFissuraçõesReflexos nas propriedades mecânicasDesplacamentosMovimentação

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Fig. 18: a) Fissuras mapeadas na Tomada d’água da UHE Paulo Afonso III; b) Fissuras orientadas verticais em pilar de concreto na Tomada

d’Água da UHE Jaguari.Fonte: HASPARYK, 2011.

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Fig. 19: a) Desnivelamento entre juntas de trabalho e fissuras na superfície do concreto – vertedor/muro de transição – UHE Furnas; b) Quadro fissuratório intenso

em blocos de fundação de edificação na Região Metropolitana do Recife.Fonte: HASPARYK, 2011.

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Tipos de RAAReação álcali-sílica (RAS)

Reação álcali-silicato

Reação álcali-carbonato (RAC)

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Reação álcali sílica (RAS)

“...é um tipo de reação álcali-agregado em que participam a sílica reativa dos agregados e os álcalis, na presença dohidróxido de cálcio originado pela hidratação do cimento,formando um gel expansivo. Constituem exemplos de sílica reativa: opala, tridimita, cristobalita, vidro vulcânico, entreoutros. Este é o tipo de reação álcali-agregado que mais

rapidamente se desenvolve”.

(NBR 15577-1: 2008)

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Reação álcali silicato

“... é um tipo específico de reação álcali-sílica em queparticipam os álcalis e alguns tipos de silicatos presentesem certas rochas. Os silicatos reativos mais comuns são o quartzo tensionado por processos tectônicos e osminerais da classe dos filossilicatos presentes em

ardósias, filitos, xistos, gnaisses, granulitos, quartzitos,entre outros. Geralmente, esta reação é mais lenta do que

a descrita na RAS.”.

(NBR 15577-1: 2008)

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Reação álcali-carbonato ( RAC)“...é um tipo de reação álcali-agregado em que participam os álcalise agregados rochosos carbonáticos. A forma mais conhecida de deterioração do concreto é devida à desdolomitização da rocha e

consequente enfraquecimento da ligação pasta-agregado.

Não há a formação de gel expansivo, mas de compostos cristalizados como a brucita, carbonatos alcalinos, carbonato cálcico

e silicato magnesiano. Como a reação regenera os hidróxidos alcalinos, a desdolomitização terá continuidade até que a dolomita

tenha reagido por completo ou a fonte de álcalis se esgote...”

(NBR 15577-1: 2008)

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Agregado Reativo: reage quimicamente com a solução alcalina contida nos poros do concreto ou aquela proveniente de fontes externas e que resulta em manifestações patológicas devidas à reação álcali-agregado.Agregado potencialmente inócuo: agregado que possui pouca ou nenhuma fase reativa, segundo a petrografia, além de valores de expansão abaixo dos limites prescritos, após ensaios laboratoriais.Agregado potencialmente reativo: material que contém alguma fase reativa e as expansões em ensaios laboratoriais suplantam os limites normativos.

(NBR 15577-1: 2008)

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Fatores que influenciam a velocidade de RAACaracterísticas e propriedades dos materiaisCaracterísticas e propriedades do compósito (argamassa ou concreto)Condições ambientais e tempo de exposição

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AgregadoQuanto mais desorganizada e instável é a estrutura do mineral no agregado, mais reativa será a fase.Em ordem decrescente

Minerais com estrutura amorfa (opala e vidro)Microcristalina a criptocristalina (calcedônia)Metaestável (tridimita e cristobalita) e cristalina (quartzo e feldspato deformados e filossilicatos alterados)

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52

Reatividade será tanto maior quanto mais fina for a granulação dos agregados.

Fig. 20: Influência do tamanho do agregado nas

expansões em concreto.Fonte: HASPARYK, 2011.

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53

Maiores expansões para maiores teores de álcalis no cimento.

Fig. 21: Expansões aos 16 e 30 dias para diferentes teores de álcalis.Fonte: HASPARYK, 2011.

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54

Concreto – ar incorporado.

Fig. 22: Influência de ar incorporado nas expansões ao longo

do tempo.Fonte: HASPARYK, 2011.

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55

Aditivos

Fig. 23: Expansões em barras de argamassa na presença de diferentes aditivos.Fonte: HASPARYK, 2011.

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Condições ambientais e tempo de exposição -Temperatura.

Fig. 24: Influência datemperatura nas

expansões.Fonte: HASPARYK, 2011.

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57

Condições ambientais e tempo de exposição -Umidade.

Fig. 25: Influência daUmidade nas

expansões ao longo do tempo.

Fonte: HASPARYK, 2011.

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REAÇÃO ÁLCALI-AGREGADO

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Métodos de investigação no diagnóstico e prognóstico da RAA

Métodos de investigação em campoInspeção visualInstrumentaçãoEnsaios in loco

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REAÇÃO ÁLCALI-AGREGADO

59

Métodos de investigação no diagnóstico e prognóstico da RAA

Métodos de investigação em laboratórioAnálises petrográficas de concreto: inspeções visuais e análise microscópicaDeterminação das características e propriedades do concretoEnsaios de expansão residual

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Fig. 26: Deposições ao redor ou sobre os agregados, nos poros, microfissuras e pasta.

Fonte: HASPARYK, 2011.

Fig. 27: Formas cristalizadas (rosáceas, finas acículas, na forma rendada ou em cristais

entrelaçados fibrosos).Fonte: HASPARYK, 2011.

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REAÇÃO ÁLCALI-AGREGADO

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Medidas TerapêuticasTratamento dos sintomas → tem por objetivo minimizar as manifestações e consequências do fenômeno deletério.Tratamento da causa: atua nos fatores condicionantes ou no processo químico da reação.

(HASPARYK, 2011)

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REAÇÃO ÁLCALI-AGREGADO

62

Tratamento dos sintomasCriação de juntas: cortes na estrutura para aliviar tensões localizadas liberando deformações em determinadas direções;Reforços estruturais ou restrições físicas: confinamento ou encapsulamento do concreto ou peça estrutural para conter as deformações;Tratamento de fissuras por meio de injeção de resina epóxi sob pressão, ou outro, seguido por proteção superficial para restringir o aporte adicional de umidade/outros íons.

(HASPARYK, 2011)

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63

Tratamento da causaRetirada-minimização de umidade / secagem do concreto:

Revestimentos ventiladosAgentes hidrófobosSelantesSilanos/siloxanosImpermeabilizaçãoInjeção de fissuras

(HASPARYK, 2011)

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Tratamentos químicos Emprego de compostos à base de lítio:

Nitrato de lítio: considerado o mais eficiente, capaz de interferir no processo da RAS, modificar a natureza da reação, mitigando as expansões residuais. Já disponível no mercado, e com aplicação prática, podendo ser empregado por meio de: aplicação tópica; saturação superficial (aspersão ou impregnação a vácuo); impregnação eletroquímica.Fator limitante: pequena profundidade de penetração

(HASPARYK, 2011)

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REAÇÃO ÁLCALI-AGREGADO

65

Tratamentos químicos Emprego de compostos à base de silanos (ainda em fase de pesquisas):

monômeros de silício – moléculas bifuncionais;possuem o potencial de interagir no processo da RAS no combate das expansões residuais.

Sumário

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PRESENÇA DE CLORETOS

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Corrosão das Armaduras

Ação dos íons de cloreto

Penetração:

•Uso de aceleradores de pega que contenham CaCl2•Impureza dos agregados e da água de amassamento•Atmosfera marinha (maresia)•Água do mar•Uso de sais de degelo•Processos industriais (branqueamento de celulose e papel)

(FIGUEIREDO, 2011)

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PRESENÇA DE CLORETOS

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Os cloretos são um dos responsáveis pela despassivação das armaduras, sendo capazes de despassivá-las mesmo em pH extremamente elevado. Ao superarem certo limite, despassivam a superfície do aço carbono e dá inicio ao processo corrosivo. A corrosão da superfície das armaduras se manifesta pelo aparecimento de manchas, fissuras, destacamento de pedaços de concreto, promovendo a ruína da estrutura.

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PRESENÇA DE CLORETOS

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Fig. 28: Regiões (zonas) de agressividade às estruturas de concreto armado. Fonte: LIMA, 2011.

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PRESENÇA DE CLORETOS

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Penetração de cloretos: maior penetração nas regiões com ciclos de molhagem e secagem (zonas de respingos de marés e de variação de maré).Carbonatação: pode acontecer apenas na zona névoa ou de atmosfera marinha, sendo insignificante para as regiões de respingo, variações de maré e submersas.Sulfatos: o ataque por sulfatos é mais intenso na zona predominantemente de respingos e de variação de marés, diminuindo a intensidade de ataque com o aumento de cota, ou seja, com a distância em relação ao nível do mar, e é praticamente desprezível na zona totalmente névoa.

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PRESENÇA DE CLORETOS

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Na penetração dos íons cloreto através do concreto, para que certa quantidade chegue até as armaduras na forma de cloretos livres, depende de uma série de fatores relacionados, dentre eles:

• o tipo de cátion associado aos cloretos; • o tipo de acesso ao concreto; • a presença de outro ânion como o sulfato; • o tipo de cimento utilizado no concreto, a relação

água/cimento, o estado de carbonatação do concreto; • as condições de produção e cura do concreto; • a umidade ambiental (condição de saturação dos poros); • o consumo de cimento.

(CAVALCANTI E CAVALCANTI, 2010)

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PRESENÇA DE CLORETOS

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Fig. 29: Efeito da relação água/cimento na profundidade de alcance dos cloretos. Fonte: FIGUEIREDO, 2011.

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PRESENÇA DE CLORETOS

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Fig. 29: Efeito da cura e da relação água/cimento na profundidade de alcance dos cloretos. Fonte: FIGUEIREDO, 2011.

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PRESENÇA DE CLORETOS

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Fig. 30: Efeito da temperatura no ingresso de cloretos em concretos de cimento Portland comum. Fonte: FIGUEIREDO, 2011.

Sumário

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PRESENÇA DE SULFATOS

Ocorrência de ataque por sulfatosEstruturas em contato com a água (estruturas marítimas, barragens, por exemplo)Estruturas de fundações de solos agrícolasNo concreto de tubulações de esgotoNo concreto em contato com efluentes industriais

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PRESENÇA DE SULFATOS

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Proveniência do íon sulfato

Fonte externaÁguaSolo

Fonte internaSulfato presente no concreto → menos comum Fig. 31: Estrutura degradada por ataque

de sulfato. Fonte: LEMA, MORAES e OURIVES, 2015.

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ello “Quando da concretagem, sob determinadas condições

de cura, a etringita primária é instável e não se forma e os sulfatos podem permanecer na solução intersticial da pasta. No entanto, podem dar origem à etringita

tardia, posteriormente, sob certas condições de umidade e temperatura. Tal reação provoca a expansão e a microfissuração, em especial, no entorno dos grãos

do agregado.”(VIERA JR. e GONTIJO, 2011)

PRESENÇA DE SULFATOS

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PRESENÇA DE SULFATOS

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Quadro 1: Grau de agressividade em função dos compostos dissolvidos na água. Fonte: BATTAGIN, 2015.

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PRESENÇA DE SULFATOS

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Quadro 2: Grau de agressividade em função das características do solo. Fonte: BATTAGIN, 2015.

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PRESENÇA DE SULFATOS

Fases do ataque por sulfatos1ª fase → ocorre a lixiviacao dos componentes calcicos: Ca(OH)2 e C-S-H da pasta hidratada do cimento, que deixa o concreto mais poroso e reagindo com os sulfatos disponíveis, leva a formação de gipsita secundária. O aumento da porosidade repercute no aumento da permeabilidade e difusividade do concreto, tornando-o mais vulnerável aos agentes agressivos. 2ª fase → quando há formação da etringita (trissulfoaluminato cálcico hidratado), a custa da reação dos aluminatos hidratados com a gipsita.

79 (BATTAGIN, 2015)

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PRESENÇA DE SULFATOS

Reações

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Fig. 32: Reações genéricas do ataque dos sulfatos. Fonte: Fonte: BATTAGIN, 2015.

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PRESENÇA DE SULFATOS

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Devida à reação com a alumina do cimento ou dos agregados, origina a formação de etringita, muito expansiva em meio de pH elevado e com disponibilidade de água, como nas barragens.

Fig. 33: Borda na zona de transiçãopreenchida por cristais massivos de etringita.

Fonte: HASPARYK, KUPERMAN e TORRES, 2014.

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PRESENÇA DE SULFATOS

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Fig. 34: Formação de cristais aciculares de etringita (parte clara

central), denotando ataque de sulfatos no concreto.

Observação sob microscópio

estereoscópico, ampliação 25 x.

Fonte: BATTAGIN, 2015.

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PRESENÇA DE SULFATOS

O grau de agressividade dos sulfatos depende fundamentalmente do cátion a que esteja associado:

CálcioSódio Potássio Magnésio Amônio

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PRESENÇA DE SULFATOS

Sulfatos de cálcio → presentes nos solos sob a forma de gipsita e anidrita ou em águas subterrâneas, são agressivos diante do concreto apesar de sua baixa solubilidade, constituindo um processo mais lento que o observado com os sulfatos de magnésio e de amônio.

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PRESENÇA DE SULFATOS

Sulfatos de sódio ou de potássio → muito mais solúveis, conduzem a degradação mais rápida pela formação de gipsita e de etringita, bem como a lixiviação da cal da portlandita e do C-S-H.

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PRESENÇA DE SULFATOSSulfatos de magnésio → muito solúveis, são extremamente agressivos, comum em solos e águas subterrâneas.Substitui do cálcio no principal produto de hidratação da pasta de cimento, o silicato cálcico hidratado (C-S-H). A formação de M-S-H, fase extremamente porosa, causa perda das propriedades ligantes. Paralelamente, o magnésio substitui o cálcio da portlandita Ca(OH)2, formando Mg(OH)2 (brucita). Um dos elementos de diagnose de ataque do magnésio na pasta de cimento é a presença de silicatos hidratados de magnésio e brucita.

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PRESENÇA DE SULFATOS

Sulfato de amonio → mais agressivo dentre todos os sulfatos frente a pasta de cimento Portland.Os íons NH4

+ são considerados raros em águas subterrâneas, a menos que se tratem de interação destas com solos contaminados por resíduos industriais ou em caso mais específico de atividades ligadas ao uso de fertilizantes em agricultura.

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Sumário

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AÇÕES DE AGENTES BIOLÓGICOS

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Biodeterioração: •Mudança indesejável nas propriedades de um material causada pela atividade vital de um microrganismo.

ComplexoMultidisciplinarInteração

Condições ambientaisComunidade microbiológicaNatureza do material

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AÇÕES DE AGENTES BIOLÓGICOS

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Fig. 35: Condições de Desenvolvimento do mecanismo de biodeterioração.

Fonte: PINHEIRO e SILVA, 2011.

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AÇÕES DE AGENTES BIOLÓGICOS

Microorganismosfungosbactérias algasleveduraslíquensprotozoários

Condições ambientaispresença de águapresença de nutrientesfontes de carbonotemperaturapHconcentração de oxigênio

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AÇÕES DE AGENTES BIOLÓGICOS

Materialcondições, oferecidas pelo material, de ser colonizado e ter a sua estrutura alterada.

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Bioreceptividade do concreto → é a capacidade oferecida por um material de ser colonizado por um ou mais grupos de organismos vivos, sem ser necessariamente deteriorado.

Potencial Bioreceptivo •(i) pela rugosidade superficial•(ii) pelas porosidades inicial e capilar e•(iii) pela natureza mineralógica do material

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AÇÕES DE AGENTES BIOLÓGICOS

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Atividade metabólica dos microrganismos

(i) Ancoragem do agente biológico sobre o material Alteração das características superficiais.

(ii) Alteração da microestrutura do concretoDoação de elementos para o metabolismo dos agentesbiológicos.Reação dos componentes com os produtos metabólitos.

microrganismo ↔ concreto

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AÇÕES DE AGENTES BIOLÓGICOS

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Fig. 36: Formação do biofilme sobre o concreto. Fonte: PINHEIRO e SILVA, 2011.

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AÇÕES DE AGENTES BIOLÓGICOS

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Tipos de biodeterioração(i) Biodeterioração física ou mecânica

Rompimento do material, devido à pressão exercida, na sua superfície, pelo micro-organismo

(ii) Biodeterioração estéticaMudança de coloração e surgimento de pátinas biológicas e manchas escuras

(iii) Biodeterioração químicaAssimilatória → constituintes do material → fonte de nutriente → altera a microestrutura do concretoNão assimilatória → reação constituintes com os metabólitos → altera a microestrutura do concreto

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AÇÕES DE AGENTES BIOLÓGICOS

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Impacto dos Microorganismos sobre o Concreto

Fig. 37: (a) Instalação da biodeterioração sobre o

concreto; (b) biodeterioração estética. Fonte: PINHEIRO e SILVA, 2011.

ancoragem → biofilme → pátinas biológicas biodeterioração estética

(a) (b)

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AÇÕES DE AGENTES BIOLÓGICOS

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Impacto dos Microorganismos sobre o Concreto

Fig. 38: (a) Instalação da biodeterioraçãosobre o concreto biodeterioração química e

física; (b) presença de microrganismo. Fonte: PINHEIRO e SILVA, 2011.

ação na matriz pasta cimento → alteração mineralógica → alteração físicabiodeterioração química e física

(a) (b)

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AÇÕES DE AGENTES BIOLÓGICOS

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Impacto dos Microorganismos sobre o Concreto → avanço ao interior do concreto

Redução progressiva da coesão do materialO ingresso de substâncias agressivas ao concretoA corrosão microbiológica da armadura

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AÇÕES DE AGENTES BIOLÓGICOS

Corrosão microbiológica

Ação na modificação do ambiente da interface concreto/armaduraDesestabilização da camada protetora da armadura

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Fig. 39: Corrosão microbiológica. Fonte: PINHEIRO e SILVA, 2011.

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AÇÕES DE AGENTES BIOLÓGICOS

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Ação das algas diatomáceasUtilizam a sílica como nutrientes para o seu metabolismoConcretos deteriorados → análise microestrutural →redução do teor de sílicaPresença de algas diatomáceas → biodeterioração química assimilatória

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AÇÕES DE AGENTES BIOLÓGICOS

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Fig. 40: Presença de alga diatomácea em concreto

deteriorado. Fonte: PINHEIRO e SILVA, 2011.

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AÇÕES DE AGENTES BIOLÓGICOS

EtapasProdução do H2S pelas bactérias sulfo-redutorasProdução de ácido sulfúrico e pelas bactérias sulfo-oxidantesAtaque do ácido sulfúrico aos constituintes do concreto

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Fig. 41: Biodeterioração do concreto emambientes de esgoto.

Fonte: PINHEIRO e SILVA, 2011.

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AÇÕES DE AGENTES BIOLÓGICOSMétodos e Técnicas para o Estudo da Biodeterioração

IniciaisObservação visual com documentação fotográficaColeta de amostras – documentaçãoCondições ambientais – produção e tempo de exposiçãoTipos de materiais utilizados

Técnicas microestruturaisVerificação da sanidade da estruturaDRX, análises térmicas, análises químicas, cálculo mineralógico, porosidade

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AÇÕES DE AGENTES BIOLÓGICOS

Métodos e Técnicas para o Estudo da Biodeterioração

Técnicas microbiológicasIdentificação do microrganismo

Métodos aceleradosUtilizados na simulação, em laboratório, do desenvolvimento da biodeterioração

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AÇÕES DE AGENTES BIOLÓGICOSPrevenção e Tratamento para a Biodeterioração do Concreto

Medidas preventivas – projetoSuperfícies lisasUtilização de detalhes arquitetônicos que evitem o acúmulo de água

Tratamentos – condiçõesBaixo custoFacilidade de aplicaçãoDurabilidadeManutenção estéticaInocuidade – substrato, ser humano, ambiente

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AÇÕES DE AGENTES BIOLÓGICOS

Prevenção e Tratamento para a Biodeterioração do Concreto

Tratamentos – métodoslimpeza – raspagem, escovação, lavagem sob pressão ou vaporquímico – materiais hidrófugos ou biocidas organo-silanes, silicones, acrílicos, resinas epóxi e acetato de polivinil

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Cuidado! Podem ser nutrientes para outros microorganismos. Sumário

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Quadro 3: Principais mecanismos de deterioração das estruturas de concreto. Fonte: BATTAGIN, 2013.

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Quadro 4: Tipos básico de cimento e sua composição normalizada. Fonte: BATTAGIN, 2014.

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Quadro 5: Influência do tipo de cimento nas argamassas e concretos. Fonte: BATTAGIN, 2014.

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Quadro 6: Diferentes aplicações do cimento Portland no mercado brasileiro.

Fonte: BATTAGIN, 2014.

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BIBLIOGRAFIA

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ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT). NBR 15577-1: Agregados – Reatividade álcali-agregado. Parte 1: Guia para avaliação da reatividade potencial e medidas preventivas para o uso de agregados em concreto. Rio de Janeiro: ABNT Editora, 2008.BATTAGIN, A. F. Agressividade de solos e água em contato com estruturasenterradas de concreto. Revista Concreto e Construções, vol. 79 pp. 79-86. 2015.BATTAGIN, I. L. DA S. Análise do uso do concreto e seus produtos na construção de habitações sob a ótica da Norma de Desempenho. Revista Concreto e Construções, vol. 70 pp. 32-41. 2013.CASCUDO, O.; CARASEK H. Ação da Carbonatação no Concreto. In: ISAIA, Geraldo Cechella. (Ed.). Concreto: Ciência e Tecnologia. São Paulo: IBRACON, vol. 1, cap. 24, 2011.

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BIBLIOGRAFIA

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