Oswaldo Cascudo
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III Seminrio Internacional sobreDurabilidade e Desempenho dasEstruturas de Concreto
Prof. Oswaldo Cascudo/UFG 1
DISCUSSO DEDISCUSSO DECRITRIOS PARA OCRITRIOS PARA OAUMENTO DA VIDAAUMENTO DA VIDATIL DE ESTRUTURASTIL DE ESTRUTURASDE CONCRETODE CONCRETO
Oswaldo CascudoGECON/EEC/UFG
III Seminrio Internacional sobre Durabilidade e Desempenho das Estruturas de Concreto
Durabilidade sob o ponto de vistaDurabilidade sob o ponto de vistado Desempenhodo Desempenho -- SistmicoSistmico
Parmetros para a classificao da agressividade ambiental(concentrao de CO2, concentrao de partculas do aerosol marinho,taxa de deposio de cloretos, presena de gases cidos, etc.);
Estudo das propriedades do concreto ligadas aos mecanismos detransporte (difuso de Cl- e CO2, absoro de gua, permeabilidade agases e lquidos, migrao inica, etc.);
Relao entre agressividade ambiental X caractersticas do concreto Xmecanismos de transporte MODELOS DE VIDATIL;
Correlao (quando possvel) dos parmetros cientficos de transportecom parmetros ou propriedades de controle do concreto (fck, relaogua/cimento, relao gua/aglomerante, espessura de cobrimento,massa especfica, ndice de vazios, etc.).
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DURABILIDADE DAESTRUTURA DE CONCRETOREGRA DOS 4C
Composio ou trao do concreto;
Compactao ou adensamento efetivo doconcreto na estrutura;
Cura efetiva do concreto na estrutura;Cobrimento ou espessura do concreto de
cobrimento das armaduras.
Composio ou trao do concreto;
Compactao ou adensamento efetivo doconcreto na estrutura;
Cura efetiva do concreto na estrutura;Cobrimento ou espessura do concreto de
cobrimento das armaduras.
Proteo fornecida ao ao peloProteo fornecida ao ao peloconcretoconcreto
Armadura protegida dacorroso
Alcalinidade pH 12,5
Passivao
Impossvel a dissoluo
Camada de xido(microscpica)
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Diagrama de Equilbrio Termodinmicodo Sistema Fe-H2O a 25oC Diagrama de Pourbaix
Camada deCamada de PassivaoPassivao
Caractersticas:
muito aderente ao ao
invisvelcompacta
insolvel
bastante delgada(espessura 10-3 a 10-1m)
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Camada de passivaoCamada de passivao Composio:Composio:
Passivao plena:
Fe3O4 (magnetita) ao -Fe2O3
Semi-passivao: estrutura interfacial dupla Camada mais interna xido de ferro Camada mais externa
FeOOH (goetita) + xidode ferro
Iniciao da Corroso
Queda do pH do concretoCarbonatao
Lixiviao
Ataque por solues cidas
Ao de cloretos
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CARBONATAOCARBONATAODO CONCRETODO CONCRETO
FRENTE DE CARBONATAO
pH < 9
pH > 12
COBRIMENTO
CO2
2.3CARBONATAOC
OMO
AGENTEDA
CORROSO
(Castro, 2002)
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MECANISMO DAMECANISMO DA
CARBONATAOCARBONATAO Dissoluo do CO2 na soluo do poro
CO2 + 2OH- CO32- + H2O
Dissoluo do Ca(OH)2Ca(OH)2 Ca2+ + 2OH-
Formao do carbonato de clcio
Ca2+ + CO32- CaCO3
OBS:pH do concreto 12,5 a 13,5pH crtico (despassivao) 11,5 a 11,8pH de precipitao do CaCO3 8,3 a 9,0
Medida da Frente de Carbonatao
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VELOCIDADE DE CARBONATAO
tke2
CO2
CO =
MODELAGEM
Onde:
eCO2 = espessura carbonatada;t = tempo;kCO2 = constante (3 - 5 mm/ano1/2).
Exerccios de Vida til
22
2
'.)(
)(
2
2 ekk
e
tCO
CO ==
Exemplos:
P/ e = 5 mm t 1,6 anos
P/ e = 10 mm (2x) t 6,25 anos (4x)
P/ e = 15 mm (3x) t 14,1 anos (9x)
P/ e = 20 mm (4x) t 25 anos (16x)
Funo doquadrado daespessura
2)(1'
2COk
k =
Onde:
KCO2 = 4 mm/ano1/2
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AO DOSAO DOSCLORETOSCLORETOS
Formas de ocorrncia doscloretos no concreto
Cl- quimicamente
ligado sal deFriedel
Cl - adsorvido
Cl - livre
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MECANISMOS DE TRANSPORTEMECANISMOS DE TRANSPORTE ABSORO CAPILARABSORO CAPILAR
DIFUSO INICADIFUSO INICA
Zona andica: Fe Fe++ + 2e- (oxidao)
Zona catdica: H2O + 1/2 O + 2e- 2OH- (reduo)
Produto de corroso: Fe++ + 2OH- Fe(OH)2
Zona catdica(ao passivo)
Corrente de corrosoCorrente de corroso
concreto
ZonaZona andicaandica
Eletrlito (difuso)
OH-OH-
O2 O2
Fe++
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CONSEQUNCIAS DA CORROSOFissuras paralelas s
armaduras -Lascamento
Manchas de FerrugemExpanso
(aumento de volume 3 a 10x)
> 15 MPa
Reduo da SeoTransversal
Decresce:Resistncia FadigaMdulo de ElasticidadeCapacidade de Carga
VOLUMES RELATIVOS DO FERRO E DE ALGUNSDE SEUS PRODUTOS DE CORROSO
Volume (cm3)
.
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SINTOMATOLOGIASINTOMATOLOGIA
Fissuras no concreto no sentido longitudinalda barra
Lascamento do concreto
Destacamento do cobrimento
Exposio das armaduras
Manchas superficiais
Corrosodas
armaduras
Elevada expansoFissurao edestacamento
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Corrosode
armaduras
Ambiente marinhocloretos
Fundamentos da NBR 6118: 2003(Projeto de Estruturas de Concreto)quanto Durabilidade
Controle da espessura de cobrimentocobrimento;
Definio da qualidadequalidade do concreto (rel.a/c, fck, etc.);
FunoClasse de
AgressividadeAmbiental
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Sobre o CobrimentoCobrimento...
1o Aspecto:
Falta de Cobrimento: erro
sistemtico em nossas obras
Baixos cobrimentos em superfcies inferiores de lajes e vigas
ProblemaProblemacrnicocrnico
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InsuficinciaInsuficinciadede cobrimentocobrimento
COBRIMENTOCOBRIMENTO
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Erro sistemtico (projeto e/ouErro sistemtico (projeto e/ouexecuo)execuo)
Problema: falta de espaadores ouProblema: falta de espaadores ouquantidade insuficientequantidade insuficiente
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EspaadoresEspaadores
Recomendao:
5 unidades/m2
Pastilhas de argamassa
Aramegalvanizado,
com 4pontas
Argamassa:* trao 1:2 a 1:3(cimento e areiaseca, em massa)* a/c < 0,5
Cura: imersa emgua por 14 dias
Raio =espessuradocobrimento
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Pastilhas de argamassa
barras de ao
pastilha
frma
espessura do cobrimento
Pastilhas de argamassa
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Composio do concretoComposio do concreto
a/ca/c
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ffckck x Relao gua/cimentox Relao gua/cimento
Dentro do campo dos concretos plsticos, aDentro do campo dos concretos plsticos, aresistncia aos esforos mecnicos, bem comoresistncia aos esforos mecnicos, bem comoas demais propriedades do concreto endurecidoas demais propriedades do concreto endurecido
variam na relao inversa da relao a/c.variam na relao inversa da relao a/c.
Lei de Abrams(1918)
k1
k2a/cfc =
a/c
fc
Porosidade interna do concretoem funo da rel. a/c
a/c = 0,75
a/c = 0,35
a/c = 0,55
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0
20
40
60
80
100
120
140
0.2 0.4 0.6 0.8
relao a/c
coef.deperm
eabilidade,
k
(cm
/s)x10-12
0
20
40
60
80
100
120
140
0.2 0.4 0.6 0.8
re lao a/c
coef.deperm
eabilidade,
k
(cm
/s)x10-12
Permeabilidade do concretoPermeabilidade do concreto
E com relao aos cloretos ? ? ?E com relao aos cloretos ? ? ?
Controle do fckerelao a/c soinsuficientes !
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Influncia das adies minerais napenetrabilidade de cloretos (ASTM C 1202)
AltaAlta
BaixaBaixa MuitoMuito
baixabaixa
R referncia (sem adies)
CV cinza volante (25%)
CA cinza casca de arroz (10%)
M metacaulim (10%)
E escria de alto-forno (65%)
SA slica ativa (10%)
Ferreira (2003)
Influncia das adies minerais e daInfluncia das adies minerais e darelao a/ag no transporte de cloretosrelao a/ag no transporte de cloretos
(b)(a)
Ferreira (2003)
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0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
Cargapassante
(Coulombs)
A B C F REF MET
8%
MET
10%
MET
15%
Argamassas
Influncia da incorporao de teores deInfluncia da incorporao de teores demetacaulim na penetrabilidade de cloretosmetacaulim na penetrabilidade de cloretosem argamassas de reparo (ASTM C 1202)em argamassas de reparo (ASTM C 1202)
Galvo (2004)
Desempenho comparativo de concretosDesempenho comparativo de concretoscom adies minerais quanto ao decom adies minerais quanto ao decloretoscloretos Potenciais de CorrosoPotenciais de Corroso
Rel. a/ag = 0,40 Rel. a/ag = 0,55
Morais (2007)
(Aspecto Termodinmico)
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Desempenho comparativo de concretosDesempenho comparativo de concretos
com adies minerais quanto ao decom adies minerais quanto ao decloretoscloretos Velocidade de CorrosoVelocidade de Corroso
Rel. a/ag = 0,40 Rel. a/ag = 0,55
Morais (2007)
(Aspecto Cintico)
Adies MineraisAdies Minerais
Densificam a pasta de cimento
Aumentam a compacidade da zona de
transio
Resultado:Aumento da resistncia
e durabilidade
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Adies MineraisAdies Minerais Mecanismos BsicosMecanismos Bsicos
Efeito flerfler (ao fsica)
Efeito pozolnicopozolnico (ao qumica)
Efeito Fler
cimentocimentoslicaativa
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Adies Minerais
ExameMacroscpico
2 FASES
Pasta
+Agregado
Pasta + Agregado + Zona de transio pasta-agregado
ExameMicroscpico
3 FASES
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Pasta fresca Pasta endurecida
SEM ADIESMINERAIS
Mehta e Monteiro (1994)
Pasta frescaPasta fresca Pasta endurecidaPasta endurecida
COM ADIESMINERAIS
Mehta e Monteiro (1994)
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Finura elevada da slica ativaFinura elevada da slica ativa((SupSup. Especfica. Especfica >> 1500015000 mm22/kg/kg))
Mehta e Monteiro (1994)
Slica ativa
Slica Ativa
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Slica Ativa
(Hasparyk, 2001)
Adies MineraisAdies Minerais
Slica ativa: 8% a 12%Slica ativa: 8% a 12%
MetacaulimMetacaulim: 8% a 12%: 8% a 12% Cinza de casca de arroz: 8% a 12%Cinza de casca de arroz: 8% a 12%
Cinza volante:Cinza volante: >> 25%25%
Escria de altoEscria de alto--forno:forno: >> 50%50%
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Qualidade do ConcretoQualidade do Concreto Alm do ffckck, rel. a/crel. a/c e adies mineraisadies minerais
Muito importante: tcnicas de bem construirtcnicas de bem construir
Zonas muito agressivas: tratamento superficialtratamento superficial doconcreto (pinturas) e aditivos inibidores de corrosoinibidores de corroso
misturatransportelanamentoadensamentocura
TerminalPesqueiro emSantos-SP
Estrutura deConcreto
Armado de53 anos
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Aes determinantes para a durabilidade
Cobrimentosrazoveis
Pintura de proteo(betuminosa)
Obrigado pela
ateno !!!
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