Patologias Do Concreto

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Patologia das estruturas de concreto COSTA, Leandro Augusto da Mata 1 DA ROSA, Adair DE MARIA, Gabriel Vargas Fagundes MARINHO, Ricardo da Cruz SANTOS, Gabriela Alves Silva RESUMO Os excelentes resultados de desempenho do concreto armado requerem cuidados na sua elaboração, na correta execução, que envolve estudo dos materiais e traços adequados, além da dosagem, cura e proteção contra agentes agressivos. O descuido nesses itens pode resultar em problemas nas estruturas, que podem ir desde os prejuízos econômicos à perda de vidas humanas. O Brasil se caracteriza por possuir a maioria de suas estruturas construídas em concreto armado, utilizando ainda, em boa parte dos casos, mão de obra pouco qualificada, geralmente com vícios, que aliados à falta de fiscalização culminam em estruturas com elevado potencial de manifestações patológicas e consequente redução da vida útil dessas estruturas. Assim, observar as orientações das normas brasileiras, principalmente a NBR-6118/2007 (Execução de estruturas de concreto Procedimento), é fundamental para evitar ou minimizar o surgimento dessas patologias. PALAVRAS-CHAVE: Concreto, patologia, qualidade, durabilidade. 1 INTRODUÇÃO Patologia é a ciência que estuda a origem, os sintomas e a natureza das doenças. Para as estruturas de concreto, a patologia significa o estudo das manifestações relacionadas à deterioração do concreto e da armadura de uma estrutura. Pretendemos com este trabalho, apresentar os fundamentos teóricos e experiências práticas sobre as manifestações patológicas nas estruturas de concreto armado, envolvendo as fases de projeto, emprego de materiais e processos construtivos, visando à prevenção das falhas e adoção de técnicas corretas de execução. 1 Alunos do terceiro período do curso de Engenharia Civil, do Centro Universitário Newton Paiva. Orientador: Professora Vanderléa Martins Rocha.

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Artigo Acadêmico sobre Patologias do Concreto, apresentado ao curso de Engenharia Civil, como requisito para formação interdisciplinar

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Patologia das estruturas de concreto

COSTA, Leandro Augusto da Mata1 DA ROSA, Adair

DE MARIA, Gabriel Vargas Fagundes MARINHO, Ricardo da Cruz

SANTOS, Gabriela Alves Silva

RESUMO

Os excelentes resultados de desempenho do concreto armado requerem cuidados na sua elaboração, na correta execução, que envolve estudo dos materiais e traços adequados, além da dosagem, cura e proteção contra agentes agressivos. O descuido nesses itens pode resultar em problemas nas estruturas, que podem ir desde os prejuízos econômicos à perda de vidas humanas. O Brasil se caracteriza por possuir a maioria de suas estruturas construídas em concreto armado, utilizando ainda, em boa parte dos casos, mão de obra pouco qualificada, geralmente com vícios, que aliados à falta de fiscalização culminam em estruturas com elevado potencial de manifestações patológicas e consequente redução da vida útil dessas estruturas. Assim, observar as orientações das normas brasileiras, principalmente a NBR-6118/2007 (Execução de estruturas de concreto – Procedimento), é fundamental para evitar ou minimizar o surgimento dessas patologias. PALAVRAS-CHAVE: Concreto, patologia, qualidade, durabilidade.

1 – INTRODUÇÃO

Patologia é a ciência que estuda a origem, os sintomas e a natureza das doenças.

Para as estruturas de concreto, a patologia significa o estudo das manifestações

relacionadas à deterioração do concreto e da armadura de uma estrutura.

Pretendemos com este trabalho, apresentar os fundamentos teóricos e experiências

práticas sobre as manifestações patológicas nas estruturas de concreto armado,

envolvendo as fases de projeto, emprego de materiais e processos construtivos,

visando à prevenção das falhas e adoção de técnicas corretas de execução.

1 Alunos do terceiro período do curso de Engenharia Civil, do Centro Universitário Newton Paiva. Orientador: Professora Vanderléa Martins Rocha.

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No início do século XIX, o desenvolvimento das tecnologias do concreto possibilitou

o uso desse material em construções mais ousadas arquitetonicamente. Por ser um

material facilmente moldável em seu estado plástico, logo ganhou força nas

habitações.

Só no início do século XX as estruturas de concreto começaram a ganhar altura. No

Brasil, em 1931, foi construído no Rio de Janeiro, com projeto de Emilio Baungart,

sendo considerado na época, o maior edifício em concreto armado no mundo

chamado de A Noite. Esse foi um marco para a engenharia civil nacional e mundial.

Em 1948 teve início a construção do Estádio Mário Filho, mais conhecido como

Maracanã, sede da Copa do Mundo de futebol, de 1950, com obras ainda incluídas,

tendo sido concluído por completo, só em 1965.

Outro momento importante para a engenharia civil no Brasil foi a construção de

Brasília, iniciada em 1956, tendo suas principais edificações, os Palácios do Planalto

e da Alvorada, os prédios do Congresso Nacional, os edifícios nos ministérios e a

Praça dos Três Poderes, já concluídas em 1958.

Um grande salto no desenvolvimento da engenharia civil brasileira se deu na década

de 70, durante o chamado “milagre brasileiro”, que foi um período de intenso

desenvolvimento econômico. Nessa época surgiram várias das grandes obras no

país, como a Usina Nuclear em Angra dos Reis, a Ponte Rio-Niterói e a Usina

Hidroelétrica de Itaipu.

Essa rápida expansão acabou incentivando o uso de mão de obra de baixa

qualificação e técnicas construtivas sem aprimoramento. Essa combinação perigosa

acabou sendo agravada com a crise econômica das décadas de 80 e 90, fazendo

com que muitas obras surgidas nessa época tragam grande potencial de risco em

função da má qualidade de execução e materiais utilizados.

Os excelentes resultados de desempenho do concreto armado requerem cuidados

na sua elaboração, na correta execução, que envolve estudo dos materiais e traços

adequados, além da dosagem, cura e proteção contra agentes agressivos.

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O descuido em relação a esses itens pode resultar em problemas nas estruturas,

que podem ir desde os prejuízos econômicos, como o caso do colapso do edifício

Palace II em 1998 no Rio de Janeiro, à perda de vidas humanas.

O Brasil se caracteriza por possuir a maioria de suas estruturas construídas em

concreto armado, justificando assim o estudo das manifestações patológicas desse

material neste artigo.

Por que prevenir é melhor que remediar? Para AZEVEDO (2011), “ a Lei de Sitter2

demonstra que os investimentos realizados na fase de projeto e planejamento prévio

à construção, traduzem-se em custos significativamente menores para obter o

mesmo padrão de durabilidade esperada”

Este artigo pretende apresentar as principais patologias decorrentes de uma

execução deficiente de obras em concreto e reunir informações que podem ser úteis

para diminuir os problemas causados pela má execução das obras de concreto

armado.

Faremos ainda um Estudo de Caso, que evidencia manifestações patológicas na

estrutura de concreto das escadarias do átrio do prédio principal do Campus Buritis

do Centro Universitário Newton Paiva em Belo Horizonte - MG.

Este artigo foi formulado com base em pesquisas bibliográficas em obras literárias

que tratam do assunto, em curso realizado no IBAPE-MG sobre durabilidade e

patologias das estruturas de concreto e em entrevistas informais com profissionais

atuantes no mercado de recuperação de estruturas de concreto.

2 De Sitter (1984) cunhou uma citação que se transformou na lei de Sitter conhecida como a Lei dos Cincos, assim nomeada por Walraven (2009): Se nehuma manutenção é realizada o custo do reparo posterior será cinco vezes o custo da manutenção não efetivada. Se nenhum reparo é realizado, o custo da renovação será cinco vezes do dinheiro economizado pela não reparação.

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2 – PATOLOGIAS DO CONCRETO

2.1 - CONCEITO

Segundo AZEVEDO (2011), a patologia é um termo tradicionalmente utilizado na

medicina e refere-se à ciência que estuda as doenças, suas origens, os sintomas, os

agentes causadores e os mecanismos ou processo de ocorrência. Nas estruturas de

concreto, essas doenças correspondem aos danos ou defeitos que comprometem o

desempenho e a vida útil de uma estrutura.

Normalmente as manifestações patológicas apresentam características comuns que

permitem aos especialistas determinar a causa e os possíveis mecanismos que

conduziram ao surgimento e as consequências para a estrutura caso não haja

intervenção corretiva.

A figura 1 ilustra um caso, onde se vê claramente manchas superficiais e corrosão

da armadura na face inferior em balanço da laje de tabuleiro da ponte, por

inexistência de pingadeira.

Figura 1 - Inexistência de pingadeira.

Fonte: Concreto: Ciência e tecnologia. 1. ed. 2011. pag. 1104

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Há casos em que o diagnóstico não é tão fácil, pois vários fatores ou ainda fatores

ocultos que podem ter contribuído para o surgimento da manifestação patológica,

exigindo intervenções para o correto diagnóstico, como ilustrado na figura 2, onde a

causa da manifestação só pode ser constatada com intervenção.

Figura 2 - Corrosão galvânica de um pilar de prédio residencial

Fonte: Curso IBAPE. 3/2012 – Durabilidade e patologia das estruturas de concreto

Slide 149.

2.2 – ORIGEM DAS MANIFESTAÇÕES PATOLÓGICAS NAS ESTRUTURAS

Para AZEVEDO (2011), “as patologias podem ocorrer numa estrutura tanto na fase

de construção como durante o período pós entrega e uso”, sendo que as condições

apresentadas por uma estrutura que favoreça o desenvolvimento dessas

manifestações patológicas são de responsabilidade do projetista, enquanto que o

construtor responderá pelas falhas construtivas por inconformidade com o projeto,

com as normas de execução ou com a escolha de material inadequado.

Toda estrutura requer manutenção durante sua vida útil e a má conservação é

também um fator relevante para o surgimento de patologias, sendo então o usuário

responsável pela durabilidade dessa estrutura.

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2.3 - A DURABILIDADE DO CONCRETO

A durabilidade refere-se à capacidade da estrutura de conservar suas características

de capacidade de resistência no estado limite e do desempenho em serviço quanto

às deformações que essa estrutura possa apresentar quando em serviço, bem como

a resistência à ação das intempéries durante a vida útil projetada. A avaliação do

projetista, das condições ambientais a que uma estrutura estará sujeita, é

fundamental e devem ser consideradas durante a elaboração do projeto conforme

indicado por AZEVEDO (2011).

Segundo a ABNT NBR 6118:2007, citada por AZEVEDO (2011):

Em sua Seção 6, classifica o meio ambiente em quatro classes de agressividade, conforme sua localização e características, limitando fatores água/cimento e indicando valores de resistência característica à compressão a ser adotados em projeto, além de prescrever cobrimentos mais espessos para armaduras internas, à medida que aumenta o grau de agressividade ambiental.

A durabilidade de uma estrutura de concreto armado depende ainda da correta

execução da obra, da escolha de materiais adequados e do controle de qualidade

desses materiais e da mão de obra de execução.

2.4 – MECANISMOS DE DETERIORAÇÃO DO CONCRETO

Os processos principais que causam a deterioração do concreto podem ser

agrupados, de acordo com sua natureza, em mecânicos, físicos, químicos,

biológicos e eletromagnéticos.

Os processos de degradação alteram a capacidade de o material desempenhar as

suas funções, e nem sempre as manifestações são visíveis. A deterioração do

concreto ocorre muitas vezes como resultado de uma combinação de diferentes

fatores externos e internos. São processos complexos, determinados pelas

propriedades físico-químicas do concreto e da forma como está exposto ao meio

ambiente. Os três principais sintomas que podem surgir isoladamente ou

simultaneamente são a fissuração, o destacamento e a desagregação, conforme

AGUIAR (2012).

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Das causas mecânicas, podemos citar principalmente as fissuras por flexão

conforme ilustradas nas figuras 3 e representação gráfica na figura 4:

Figura 3 – Fissuras por flexão

Fonte: Curso IBAPE. 3/2012 – Durabilidade e patologia das estruturas de concreto

Slide 27.

Figura 4 – Fissuras por flexão

Fonte: Curso IBAPE. 3/2012 – Durabilidade e patologia das estruturas de concreto

Slide 27.

Segundo AGUIAR (2012):

Em elementos de concreto com grandes dimensões, como por exemplo, barragens ou blocos de fundação, poderão surgir fissuras devido aos efeitos do gradiente térmico causado pelo calor de hidratação do cimento, que pode originar tensões de tração.

Das causas físicas, evidenciamos a mudança volumétrica provocada pela mudança

de temperatura, que pode provocar fissuras quando os movimentos de contração e

expansão são restringidos, conforme ilustra a figura 5.

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Figura 5 – Fissuras por tensão térmica

Fonte: Curso IBAPE. 3/2012 – Durabilidade e patologia das estruturas de concreto

Slide 30.

As reações químicas se manifestam através de efeitos físicos nocivos, tais como o

aumento da porosidade e permeabilidade, diminuição da resistência, fissuração e

destacamento. Para AGUIAR (2012), “Atenção especial deve ser dada ao ataque de

sulfatos, ataque por álcali-agregado e corrosão das armaduras, uma vez que estes

fenômenos são responsáveis pela deterioração de um grande número de estruturas

de concreto”, conforme ilustrado pela figura 6.

Figura 6 – Corrosão provocada por ataque químico

Fonte: Curso IBAPE. 3/2012 – Durabilidade e patologia das estruturas de concreto

Slide 57.

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É comum observarmos o fenômeno de carbonatação em meios urbanos e

principalmente em garagens de edifícios em subsolos, onde as condições propícias

se encontram, ou seja, água proveniente de lavagem de veículos ou da área e o

CO2, proveniente do escapamento dos veículos.

O concreto possui um pH da ordem de 12,5, principalmente por causa do Ca(OH)2. O desaparecimento do hidróxido de cálcio do interior dos poros da pasta de cimento hidratado e sua transformação em carbonato de cálcio faz baixar o pH da solução em equilíbrio de 12,5 para 9,4, fator importante para o início da corrosão das armaduras. O CO2 penetra da superfície para o interior, pelo que a carbonatação inicia-se na superfície do concreto e penetra lentamente para seu interior. Em concreto de mediana qualidade observa-se que a velocidade da carbonatação varia entre 1 e 3 mm por ano AGUIAR (2012) p. 77.

O fenômeno químico da carbonatação do concreto merece destaque, pois seu efeito

é nocivo e conforme podemos observar na figura 7, a evolução de CO2 na atmosfera

tem crescido vertiginosamente.

Figura 7 – Evolução de CO2 na atmosfera

Fonte: Curso IBAPE. 3/2012 – Durabilidade e patologia das estruturas de concreto

Slide 78.

3 – ESTUDO DE CASO

Evidenciamos algumas manifestações patológicas nas escadarias internas do átrio

do prédio principal do Campus Buritis do Centro Universitário Newton Paiva em Belo

Horizonte - MG, que ilustraremos a seguir com imagens obtidas no local em no dia

22 de março de 2012.

316325

337

354

279 296

378

270

290

310

330

350

370

390

Anos

pp

m

1765

1900

1960

1970

1980

1990

2004

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Figura 8 – Evidência de manifestações patológicas

Fonte: Arquivo pessoal

Pode-se observar claramente na figura 8, trincas na coluna de apoio da escadaria e

infiltrações de umidade decorrente de chuvas, que consequentemente provocarão a

corrosão da armadura e possível deterioração do concreto.

Figura 9 – Evidência de corrosão da armadura

Fonte: Arquivo pessoal

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Em uma vista pelo lado interno dessa coluna, conforme ilustrado pela figura 9,

podemos observar evidência de corrosão da armadura do concreto da laje da

escada, próximo ao ponto da trinca externa visível.

Pontos de infiltração e consequente lixiviação do concreto são percebidos em outros

pontos da escadaria, conforme ilustrado na figura 10.

Figura 10 – Evidência de lixiviação do concreto com formação de estalactites

Fonte: Arquivo pessoal

As manifestações patológicas nessa estrutura são evidentes e certamente poderiam

ter sido evitadas com mecanismos que evitassem essas infiltrações, como

pingadeiras ao longo das bordas inferiores da escadaria.

4 - RECOMENDAÇÕES

Baseados nas pesquisas bibliográficas realizadas, em conhecimento adquirido no

curso realizado e em sugestões com profissionais atuantes no mercado de

recuperação que passaram por alguma experiência com as manifestações

patológicas nas estruturas de concreto, elencamos algumas recomendações que

podem proporcionar significativa melhora na durabilidade das estruturas de concreto

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armado. Dividimos essas recomendações em duas fases, sendo a primeira a de

projeto e a segunda, a de execução, foco principal desse artigo.

4.1 - FASE DE PROJETO

É imprescindível a participação do calculista estrutural a partir da execução do

projeto arquitetônico básico e estudo de viabilidade;

É necessária a definição da metodologia construtiva e a adoção de

procedimentos interativos de revisão de projeto estrutural com papel

fundamental para o ATO (Acompanhamento Técnico da Obra), ligado

diretamente ao projetista;

Projetos com detalhamentos claros e abrangentes que permitam a correta

interpretação em tempo de execução;

Definição dos limites de deformação, prevendo reforços para as deformações

prováveis;

Especificação dos materiais e ensaios necessários para previsão de vida útil

da estrutura de concreto;

Indicação em projeto, para os prazos de retirada de fôrmas e escoramentos

em função das características do concreto e esforços previstos.

4.2 - FASE DE EXECUÇÃO

Verificar que os projetos atendam a NBR-6118:2007 no recebimento desses;

Realizar ensaios recomendados pelas normas técnicas brasileiras e proceder

controles rigorosos na qualidade dos materiais utilizados na obra;

Seguir rigorosamente os prazos determinados em projeto para a retirada de

fôrmas e escoramentos das estruturas;

Verificar e controlar o cobrimento mínimo das armaduras determinado em

projeto;

Executar corretamente o adensamento e a cura do concreto conforme

especificações do projeto;

Controlar a altura máxima de lançamento do concreto;

Verificar a correta armação da ferragem e a vedação das fôrmas;

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Utilizar espaçadores adequados e com resistência igual ou superior a do

concreto utilizado;

Controlar o traço adequado e o fator água/cimento determinado em projeto;

Utilizar sempre que possível aditivos redutores de permeabilidade e controle

de retração, principalmente para estruturas de concreto em ambientes

agressivos.

5 – CONSIDERAÇÕES FINAIS

Em nossas pesquisas, pudemos verificar a existência de muitos artigos sobre o

assunto. A própria norma brasileira é bastante clara, abrangente e determina

padrões e regras a serem seguidas, baseadas em muito estudo ao longo de mais de

um século de uso do concreto como elemento estrutural.

Capacidade técnica e conhecimento das causas e efeitos não têm sido suficientes

para impedir o surgimento de manifestações patológicas nas estruturas de concreto

armado. Certamente devido ao fato de exigências de redução de custos e prazos de

execução das obras, aliados a baixa qualidade e vícios de mão de obra barata.

Um processo executivo falho, sem controle de qualidade ou controle deficiente dos

processos e materiais, resultará em uma obra fadada ao prejuízo. Assim, podemos

concluir que: Prevenir é melhor que remediar.

REFERÊNCIAS

AGUIAR, José Eduardo. Durabilidade e patologia das estruturas de concreto. Curso IBAPE, 2012. AZEVEDO, Minos Trocoli de. Concreto: Ciência e Tecnologia. (Cap. 31 – Patologia das Estruturas de Concreto). São Paulo: IBRACON - Apis Gráfica e Editora, 2008.