UNIVERSIDADE ESTADUAL DE FEIRA DE SANTANA DEPARTAMENTO DE TECNOLOGIA

CURSO DE ENGENHARIA CIVIL

ROBERTO DE BRITO PESSÔA

INSPEÇÃO PRELIMINAR DE ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO: ESTUDO DE CASO MÓDULO TEÓRICO DA VI UNIDADE

DE ENSINO, PESQUISA E EXTENSÃO DA UEFS

Feira de Santana 2008

ii

ROBERTO DE BRITO PESSÔA

INSPEÇÃO PRELIMINAR DE ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO: ESTUDO DE CASO MÓDULO TEÓRICO DA VI UNIDADE

DE ENSINO, PESQUISA E EXTENSÃO DA UEFS Esta monografia faz parte da avaliação do trabalho de conclusão de curso realizado pela disciplina Projeto Final II do Curso de Engenharia Civil da Universidade Estadual de Feira de Santana, outorgada pelo Departamento de Tecnologia e ministrada pela professora e coordenadora Eufrosina de Azevedo Cerqueira.

Orientador: Prof. Mestre em Estruturas Elvio Antonino Guimarães

Feira de Santana 2008

iii

ROBERTO DE BRITO PESSÔA

INSPEÇÃO PRELIMINAR DE ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO: ESTUDO DE CASO MÓDULO TEÓRICO DA VI UNIDADE

DE ENSINO, PESQUISA E EXTENSÃO DA UEFS

A presente monografia foi analisada e aprovada pelos membros em destaque, no intuito da aprovação do graduando no trabalho de conclusão de curso realizado pela disciplina de Projeto Final II do curso de Engenharia Civil da Universidade Estadual de Feira de Santana, outorgada pelo Departamento de Tecnologia.

Feira de Santana , 10 de setembro de 2008.

Prof. Mestre em Estruturas Elvio Antonino Guimarães Universidade Estadual de Feira de Santana

Profa. Dra. Mônica Batista Leite Lima Universidade Estadual de Feira de Santana

Profa. Mestre Eufrosina de Azevedo Cerqueira Universidade Estadual de Feira de Santana

iv

À Deus

v

AGRADECIMENTOS

À Deus, por todo o consolo, por toda força, por todo carinho, por todo o amor, enfim

por toda a minha necessidade suprida, que sem ele eu não a teria.

À minha familía, pelo amor incondicional e pelo apoio nas pelejas que sempre tenho

passado, mas vencendo.

Ao Professor Elvio, pela paciência, pela dedicação, pelas reclamações, pela

presteza e cuidado na orientação do nosso trabalho.

Aos meus Irmãos em Cristo, pelo amor, pela amizade, pela compreenção, que

sempre me acolheram e preencheram os vazios que me incomodavam. Não vou

citar porque são muitos.

Aos meus amigos das gerações das repúblicas que vivi nesse período, brincando,

discutindo, se cuidando, se virando, desde o começinho, Airton, Silas, Alex, Jonas,

Eliseu, Paulo, Éderson, Léo, Tayrone, Wilsdener e Giordano, meu muito obrigado.

Aos amigos e irmãos de consideração, Kel e Alisson, que desde a nossa mocidade

sempre estivemos juntos, unidos por Deus e pelo coração.

Aos colegas, que se tornaram mais que colegas, amigos, Sidnei, Fábio, Eduardo,

Cleverson, Rosana que sempre estiveram se alegrando em nossa república. Me

perdoe os que não foram citados, pois sempre tinha mais.

A todos da UEFS, que de forma direta ou indireta contribuiram em minha formação.

Realmente não era pra folha dar, pois vejo que essa vitória, dependeu de muitos.

Logo, a vitória representada por este trabalho não é um mérito individual, mais sim,

um mérito coletivo.

vi

RESUMO

Este trabalho é sobre a inspeção realizada na estrutura de concreto armado do

bloco MT do Módulo 6 da Universidade Estadual de Feira de Santana (UEFS), a

partir de um roteiro desenvolvido pela Associação Brasileira de Engenharia e

Consultoria Estrutural (ABECE) (2005) e conciliado pelo procedimento de Andrade

(1992), no intuito de identificar as patologias que estejam reduzindo a sua vida útil, e

sugerir soluções para os danos encontrados, a partir de técnicas utilizadas por

alguns autores. A edificação consiste de um pavimento com 660,00 metros

quadrados de área construída, destinado a salas de aula, salas de gerência

administrativa e salas de finalidade comercial. Foi construída há 23 anos e

apresenta uma estrutura de concreto armado com certo grau de deterioração. Na

inspeção, identificou-se danos como: carbonatação, cobrimento deficiente, corrosão,

esfoliação, fissuras, infiltração, manchas, eflorescência e desagregação. Realizou-

se, também, um ensaio de carbonatação, em pilares, pelo procedimento de Andrade

(1992). Foi encontrada frente de carbonatação com mais de 3,0 cm no concreto,

para um cobrimento de armadura do pilar de 2,0 cm, no qual a corrosão se encontra

no estágio de propagação. Porém, as armaduras mantém suas seções quase

inalteradas. As soluções sugeridas foram: refazer a impermeabilização das calhas,

consertar o vazamento do reservatório superior, trocar as telhas quebradas, reparar

os pilares, vigas, lajes e calhas, com argamassa polimérica à base de cimento ou

base epóxi, dar uma pintura de proteção à base de resina em toda a estrutura, e por

fim, estabelecer um programa de manuteção preventiva.

PALAVRAS CHAVE: Concreto armado, estruturas, inspeção.

vii

ABSTRACT

This work shows an inspection in a reinforced concrete structure localized in number

six sector of the State University of Feira de Santana. It was used a procedure made

by Brazilian Association of Engineering and Structural Consultancy in 2005. It was

also used a procedure adopted by Andrade (1992) with the aim to identify the

pathological problems that reduce the service life of a structure. In accordance with

techniques recommended by that authors, it was possible to suggest solutions for the

damages. The building is composed by class rooms, management rooms and

commercial rooms with 660,00 meters square of built area. The structure was built 23

years ago and is a reinforced concrete structure that shows some grade of

deterioration. During the inspection, it was detected damages like carbonation,

inappropriate protection of the steel components, corrosion, exfoliation, cracks, water

infiltration, stains, efflorescence and disaggregation. It was carried out a carbonation

test in accordance with Andrade (1992)’s procedure. It was found a carbonation front

with more than 3 cm from the concrete surface in the columns. The cover concrete

was a 2 cm. In this region, the corrosion was in the propagation stage, but the

section of steel billets was not changed. The proposed solutions were: repair gutter

pipe impermeabilization, repair the elevated tank, change the broken tiles, repair the

columns, beams, slabs and gutter pipes. The recuperation must be done with

polimeric mortar based on cement or epoxy base. Moreover, other solution are apply

a painting in all the structure. At last, it is necessary determine a prevention

maintenance program.

Key-words: reinforced concrete, structures, inspection.

viii

SUMÁRIO

1 - INTRODUÇÃO 1

1.1 - JUSTIFICATIVA 3

1.2 - OBJETIVOS 3

1.2.1 - Objetivo geral 3

1.2.2 - Objetivos específicos 3

1.3 - ESTRUTURA DO TRABALHO 4

2 - REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 6

2.1 - O CONCRETO 6

2.1.1 - Estrutura do concreto 6

2.2 - CONCRETO ARMADO 7

2.3 - DURABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO 8

2.4 - VIDA ÚTIL 10

2.5 - PATOLOGIA DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO 12

2.5.1 - Termos usuais e suas definições 12

2.5.2 - Qualidade e exigências dos usuários 14

2.5.3 - Agentes ou fatores de deterioração 15

2.5.4 - Origem dos problemas patológicos 16

2.5.5 - Causas físicas de deterioração 18

2.5.5.1 - Deterioração por desgaste superficial 18

2.5.5.2 - Deterioração por cristalização de sais nos poros 19

2.5.5.3 - Deterioração por ação do congelamento 19

2.5.5.4 - Deterioração por ação do fogo 20

2.5.6 - Causas químicas de deterioração 21

2.5.6.1 - Deterioração por ação dos sais 21

2.5.6.2 - Deterioração por ação dos ácidos 22

2.5.6.3 - Deterioração por sulfatos 22

2.5.6.4 - Deterioração por reações álcalis-agregados 23

2.5.6.5 - Deterioração pela hidratação do MgO e CaO 24

ix

2.5.7 - Deterioração por corrosão das armaduras do concreto 24

2.5.7.1 - Corrosão eletroquímica das armaduras 27

2.5.7.2 - Potencial de eletrodo 28

2.5.7.3 - Diagrama de Pourbaix 28

2.5.7.4 - Passivação das armaduras 29

2.5.7.5 - Iniciação da corrosão por carbonatação 30

2.5.7.6 - Iniciação da corrosão por efeito de cloretos 37

2.5.7.7 - Propagação da corrosão 44

2.6 - INSPEÇÃO DO CONCRETO ARMADO 46

2.6.1 - Inspeção preliminar (Procedimento) 47

2.6.2 - Inspeção detalhada (Procedimento) 49

2.6.3 - Diagnóstico 51

2.6.4 - Ensaios 52

2.6.4.1 - Metodologia do ensaio de carbonatação 53

3 - METODOLOGIA 55

3.1 - ESCOLHA DA ESTRUTURA 55

3.2 - DESCRIÇÃO DO BLOCO MT 55

3.3 - DETALHAMENTO DA INSPEÇÃO DA ESTRUTURA 58

3.4 - DETALHAMENTO DO ENSAIO 60

4 - ANÁLISE E DISCUSSÃO DOS DADOS 62

4.1 - ANÁLISE DOS PILARES 64

4.2 - ANÁLISE DAS LAJES 70

4.3 - ANÁLISE DA CALHA 74

4.4 - ANÁLISE DO ENSAIO DE CARBONATAÇÃO 75

4.4.1 - Análise do pilar P 38 76

4.4.2 - Análise do pilar P 39 79

4.5 - SUGESTÕES DE INTERVENÇÕES NA ESTRUTURA DE FORMA A

AMPLIAR A SUA VIDA ÚTIL 83

x

5 - CONSIDERAÇÕES FINAIS 84

5.1 - CONCLUSÕES 84

5.2 - SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS 85

REFERÊNCIAS 86

ANEXOS 90

xi

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 – Armadura em concreto não contaminado 8

Figura 2 – Representação esquemática de um modelo de equilíbrio 10

Figura 3 – Representação esquemática do modelo de vida útil 11

Figura 4 – Desenvolvimento da reação álcalis-agregado no concreto 23

Figura 5 – Tipos de corrosão e fatores que os provocam 25

Figura 6 – Aspectos da vista lateral aumentada de superfícies corroídas 26

Figura 7 – Representação esquemática da corrosão do aço no concreto 27

Figura 8 – Diagrama de Pourbaix de equilíbrio termodinâmico 29

Figura 9 – Modelo do processo de carbonatação pela difusão do CO2 32

Figura 10 – Exemplos de variação da espessura carbonatada 33

Figura 11 – Influência da umidade relativa no grau de carbonatação 35

Figura 12 – Modelo da corrosão por cloretos 38

Figura 13 – Teor de umidade dos poros 45

Figura 14 – Correspondência entre inspeção prévia e inspeção detalhada 50

Figura 15 – Planta baixa do bloco MT 57

Figura 16 – Entrada frontal do bloco MT 58

Figura 17 – Localização do pilar 64

Figura 18 – Recuperação mal sucedida na base do pilar 65

Figura 19 – Armadura exposta e mancha escura no concreto 66

Figura 20 – Corrosão da armadura, trincas e esfoliação na base do pilar 67

Figura 21 – Corrosão das armaduras do P 26 67

Figura 22 – Infiltração causada pela Calha 2 68

Figura 23 – Manchas da lixiviação 69

Figura 24 – Infiltração causada pela pingadeira e pela fissura 70

Figura 25 – Infiltração causada pela Calha 1 70

Figura 26 – Infiltração causada pela Calha 2 71

Figura 27 – Manchas marrons e armaduras indicando corrosão 72

Figura 28 – Infiltração no tubo de drenagem da Calha 2 73

Figura 29 – Corrosão das armaduras (vazamento no reservatório) 73

Figura 30 – Desagregação do concreto por falha na execução 74

Figura 31 – Corrosão das armaduras na Calha 1 75

xii

Figura 32 – Seqüência de execução de corte do concreto do P 38 76

Figura 33 – Ampliação de corte do pilar P 38 77

Figura 34 – Resultado da aplicação da fenolftaleína 77

Figura 35 – Frente de carbonatação 78

Figura 36 – Cobrimento da armadura 78

Figura 37 – Corte executado no pilar P 39 79

Figura 38 – Posição do corte com relação ao solo 80

Figura 39 – Armaduras sem película passivadora 81

Figura 40 – Cobrimento de barras 82

Figura 41 – Medida da frente carbonatada 82

xiii

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 – Exigências dos usuários 15

Tabela 2 – Agentes ou fatores de deterioração 16

Tabela 3 – Incidência de patologias em pesquisa 17

Tabela 4 – Quantidade de cloretos livres em relação a diversos teores C3A 39

Tabela 5 – Planilha de levantamento 60

Tabela 6 – Planilha de levantamento de manifestações patológicas 63

xiv

LISTA DE ABREVIATURAS

ACI – American Concrete Institute

ABECE – Associação Brasileira de Engenharia e Consultoria Estrutural

ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas

ASTM – American Society for Testing and Materials

BRE Digest 263 – Building Research Establishment Digest 263

CEB – Comité Euro-International du Béton

MT – Módulo Téorico

UEFS – Universidade Estadual de Feira de Santana

1

1 - INTRODUÇÃO

Historicamente, o concreto armado, apesar de ter sido criado na metade do século

XIX, seu uso foi disseminado pelo mundo a partir do início do século XX. Pelas suas

qualidades, rapidamente, tornou-se o material mais utilizado no mundo,

sobrepujando o aço, o tijolo cerâmico e a madeira (ANDRADE, 2005).

Nesse período, o concreto armado era tido como um material indestrutível, que com

sua alcalinidade, segundo Guimarães (1997), conferia ao aço uma passividade que

poderia mantê-lo estável durante períodos de tempo muito longos. Mais tarde, viu-se

que a ação de agentes agressivos (atmosféricos, biológicos), de esforços, e de uso,

provocavam a sua perda da capacidade de serviço.

O avanço obtido na técnica do concreto armado, nos últimos tempos, tem sido

considerável. A melhoria na qualidade dos materiais, os métodos racionais de

execução e o melhor conhecimento sobre o comportamento e cálculo das estruturas,

contribuíram para a obtenção de soluções estruturais com peças muito mais

esbeltas.

Essas estruturas mais leves são, logicamente, mais sensíveis face a qualquer

problema nos materiais, na execução ou no cálculo e, em alguns casos, mais

vulneráveis a certo tipo de agente agressivo. Por isso, as normas atuais, muito mais

exigentes que as de alguns anos atrás, foram adaptadas à nova tecnologia

(CÁNOVAS, 1988).

Empreender novas aplicações sempre gera alguns outros cuidados. Para as peças

de concreto armado, como para qualquer outro material, existem dois conceitos que

devem ser levados em consideração, que são os de durabilidade e de vida útil. O

estudo da vida útil das estruturas está ligado ao que é tecnicamente ponderável, e a

sua evolução deve necessariamente passar por maior conhecimento de durabilidade

dos materiais, dos componentes e dos vários sistemas estruturais, assim como pelo

2

aperfeiçoamento dos processos construtivos, dos programas e das técnicas de

manutenção (SOUZA, 1998).

O conhecimento da patologia das edificações é indispensável, em maior ou menor

grau, para todos os que trabalham na construção, desde o operário até o engenheiro

e o arquiteto. Quando se conhecem os defeitos que uma construção pode vir a

apresentar e suas causas é muito menos provável que se cometam erros. Esse

conhecimento é tão mais importante quanto maior a responsabilidade do profissional

na execução da obra (VERÇOZA, 1991).

Helene (1992), diz que a patologia das estruturas é a ciência que estuda as origens,

as formas de manifestações, as consequências e os mecanismos de ocorrência das

falhas e dos sistemas de degradação das estruturas, que anteriormente, limitava-se

à identificação e o conhecimento das anomalias.

Segundo Andrade (1992), para conhecer a natureza e extensão do problema

patológico é necessário realizar, em primeiro lugar, um exame visual e a seguir uma

série de ensaios sobre uma amostra da estrutura. Este é o procedimento de uma

inspeção preliminar, que normalmente identifica o problema, mas dependendo do

caso, prepara-se um plano mais detalhado para desenvolver uma inspeção

pormenorizada. A inspeção detalhada ou pormenorizada, que nem sempre é

necessária, tem por objetivo, quantificar a extensão da deterioração e caracterizar

todos os elementos da estrutura.

O resultado da inspeção é a produção de um relatório técnico, no qual se descreve

as apreciações deduzidas da inspeção e dos resultados obtidos dos ensaios

efetuados, que se unem para determinar o diagnóstico. Este é a definição sobre as

causas dos danos que se apresentam na estrutura, devido ao problema patológico

(por exemplo, corrosão das armaduras), diz Andrade (1992). Este relatório, pode

conter ainda, sugestões para solucionar o problema patológico, por meio de

reparação, reforço ou proteção das estruturas.

3

1.1 - JUSTIFICATIVA

Nos dias atuais, faz-se necessário estudar, cada vez mais, os problemas patológicos

das estruturas de concreto armado, haja vista ser estas as mais utilizadas no

mundo. Por outro lado, existem várias estruturas que estão apresentando patologia.

Os avanços do cálculo estrutural e da tecnologia do concreto, das atuais estruturas,

trouxeram como vantagem a esbeltez e a leveza às peças, mas também as tornaram

mais suscetíveis aos efeitos agressivos, mecânicos ou químicos, causadores de

patologias. Por outro lado, cresce as exigências quanto à qualidade dos projetos,

controle e execução das estruturas de concreto armado, procurando reduzir ao

máximo os erros, diminuindo a incidência das manifestações patológicas. Cabe ao

profissional de engenharia, acompanhar os avanços tecnológicos, mantendo-se

atualizado e prevenindo-se das falhas humanas, que também são causas das

patologias.

1.2 - OBJETIVOS

1.2.1 - Objetivo geral

Realizar inspeção da estrutura de concreto armado do bloco MT do Módulo 6, a

partir de um roteiro da ABECE (2005) e de um procedimento de Andrade (1992),

adaptados à realidade acadêmica, a fim de identificar as patologias existentes

capazes de reduzir a sua durabilidade e vida útil.

4

1.2.2 - Objetivos específicos

Coletar informações, através da observação técnica, junto ao objeto de estudo;

Analisar a sua documentação (projetos, dados da construtora, dos projetistas e

outros) junto ao órgão responsável da UEFS (Gerência de Projetos – GEPRO);

Realizar ensaios, que possam ajudar na clareza do diagnóstico;

Sugerir soluções, com base bibliográfica, capazes de garantir à estrutura as

condições aceitáveis para serviço.

1.3 - ESTRUTURA DO TRABALHO

O capítulo 1 apresenta a introdução, a justificativa, os objetivos e a estrutura do

trabalho.

No capítulo 2, encontra-se uma revisão bibliográfica, que inicia com um resumo

sobre o concreto armado e suas propriedades, tanto para o estado fresco quanto

para o estado endurecido. Em seguida, encontra-se um estudo sobre as patologias

que atacam as estruturas de concreto armado como, por exemplo a: carbonatação,

contaminação por cloretos, corrosão das armaduras, desagregação, eflorescência,

esfoliação, manchas, segregação e outros. Por fim, é mostrada uma descrição sobre

a estrutura de alguns métodos de inspeção, utilizados atualmente.

No capítulo 3 é relatada a metodologia da inspeção do bloco MT do Módulo 06,

utilizando como base, um roteiro adaptado do checklist da Associação Brasileira de

Engenharia e Consultoria Estrutural (ABECE) (2005), que foi produzido a partir do

5

procedimento do Instituto Brasileiro de Avaliações e Perícias de Engenharia de São

Paulo (IBAPE-SP), e um procedimento de Andrade (1992).

No capítulo 4 é feita uma análise, com a discussão dos dados adquiridos da

inspeção preliminar, realizada na estrututura de concreto armado do bloco MT,

juntamente com o ensaio de carbonatação, feito em alguns pilares. Na sequência,

são apresentadas sugestões para a solução de alguns dos problemas patológicos

encontrados.

No capítulo 5 são feitas as considerações finais e as sugestões para trabalhos

futuros.

6

2 - REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

2.1 - O CONCRETO

O concreto é um material composto que consiste essencialmente de um meio

contínuo aglomerante, dentro do qual estão mergulhadas partículas ou fragmentos

de agregados. No concreto de cimento hidráulico, o meio aglomerante é formado por

uma mistura de cimento hidráulico e água (MEHTA & MONTEIRO, 1994).

2.1.1 - Estrutura do concreto

Paulon (2005) afirma que, em síntese, o concreto pode ser estudado como um

material constituído de partículas de agregado, englobados por uma matriz porosa

de pasta de cimento, com uma zona de transição entre as duas fases, constituída de

características próprias. A conexão desses três fases tem importância significativa

nas propriedades do concreto.

Mehta & Monteiro (1994) relatam que a estrutura da fase agregado depende das

várias formas de agregados que existem, pois estes sim afetam negativamente

muitas propriedades do concreto. A fase agregado está relacionada mais

especificamente com as propriedades físicas do concreto, tais como massa

específica, módulo de elasticidade e estabilidade dimensional, não tendo grande

importância no estudo da corrosão das armaduras do concreto.

Já a fase pasta, ao contrário da fase agregado, está diretamente ligada à

durabilidade do concreto e também à corrosão das armaduras do concreto armado.

A pasta forma-se a partir da hidratação do cimento anidro e, segundo Taylor (1992

7

apud Guimarães, 1997), o termo hidratação do cimento denota a totalidade das

trocas ou alterações que ocorrem quando o cimento anidro ou uma das suas fases é

misturado à água

Mehta & Monteiro (1994) descreve a zona de transição como o elo mais fraco da

corrente entre a pasta de cimento e o agregado, sendo considerada a fase de

resistência limite no concreto. Por isso, devido à presença da zona de transição, o

concreto rompe a um nível de tensão consideravelmente mais baixo do que a

resistência das fases matriz e agregado.

2.2 - CONCRETO ARMADO

Carvalho (2004) define concreto armado como a associação do concreto simples

com a armadura convenientemente colocada (armadura passiva), de tal modo que

ambos resistam solidariamente aos esforços solicitantes.

Para Guimarães (1997), o concreto armado é uma associação com excelentes

propriedades devidas à grande aderência entre o concreto e o aço, e a alta

alcalinidade do concreto, conferindo ao produto final características de alta

resistência mecânica, tanto à tração quanto à compressão, versatilidade e

durabilidade.

O concreto armado, além de apresentar características mecânicas muito amplas,

tem demonstrado possuir uma durabilidade adequada para a maioria dos usos a que

se destina. Esta durabilidade das estruturas de concreto armado é o resultado

natural, da dupla natureza, que o concreto exerce sobre o aço: por uma parte, o

cobrimento de concreto é uma barreira física, e por outra, a elevada alcalinidade do

concreto desenvolve sobre o aço uma camada passiva que o mantém inalterado por

um tempo indefinido (ANDRADE, 1992).

8

Na Figura 1 apresenta-se a situação habitual das armaduras imersas no concreto.

Figura 1 – Armadura em concreto não contaminado (ANDRADE, 1992).

2.3 - DURABILIDADE DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO

A feliz associação de propriedades mecânicas e físico-químicas entre concreto e o

aço, fez com que se pensasse, no início do século, que o concreto armado fosse um

material de durabilidade praticamente ilimitada, já que devido a sua elevada

alcalinidade, o mesmo conferia ao aço uma passividade que poderia mantê-lo

estável durante períodos de tempo muito prolongados. Desse modo, pensou-se que

o concreto fosse um material que não necessitasse de manutenção (ANDRADE,

1992).

O que se constata na realidade, é um grande número de estruturas com problemas

de deterioração precoce, principalmente aquelas que estão em meios agressivos, o

que gerou, de algumas décadas para cá, uma crescente preocupação no meio

técnico com os aspectos relativos à durabilidade das estruturas de concreto armado,

demonstrado pelo grande número de publicações, e pela crescente introdução, por

9

parte dos órgãos normativos, de conceitos de durabilidade na previsão da vida útil

das estruturas (GUIMARÃES, 1997).

Andrade (2005), responde a seguinte indagação: o que é um concreto durável e não

durável?

Para Sarja & Vesikari (1996), genericamente, o termo “durabilidade” pode ser

definido como a capacidade de um edifício, componente, estrutura ou produto

manter um desempenho mínimo em um determinado tempo, sob a influência de

agentes agressivos.

Especificamente para o material concreto, ACI 201.2R (ACI, 2001) conceitua como

durável aquele que possui capacidade de resistir ao intemperismo, ataque químico,

desgaste por abrasão ou qualquer ouro processo de deterioração, retendo a sua

forma original, qualidade e capacidade de utilização, quando exposto ao ambiente

de trabalho.

Devido às novas concepções de durabilidade, os projetos estruturais, os efeitos de

resistência mecânica deixam de ser os únicos fatores considerados na avaliação da

vida útil das estruturas de concreto e, segundo Rostam (1991), além da estabilidade

estrutural, funcionalidade e estética, já na etapa de projeto de uma estrutura, outros

fatores relativos à sua durabilidade devem ser levados em conta, o que está bem

ilustrado na Figura 2, que proporciona uma visão global de uma estrutura em

equilíbrio com os fatores determinantes de sua durabilidade (SELINGER, 1992).

10

Figura 2 – Representação esquemática de um modelo de equilíbrio de uma estrutura onde são considerados os fatores relativos à durabilidade (SELINGER, 1992).

A interação entre a estrutura e o meio ambiente é o principal fator de deterioração

das estruturas de concreto e essa interação, devida às propriedades físicas do

concreto, porosidade, permeabilidade, absorção e absortividade, dá-se através de

mecanismo de penetração e transporte de agentes agressivos pelos seus poros,

cujos afeitos provocam uma série de patologias (NEPOMUCENO, 1992).

2.4 - VIDA ÚTIL

Segundo Cascudo (1997), dentre as diversas definições de vida útil, uma delas é o

tempo durante o qual a estrutura conserva todas as características mínimas de

funcionalidade, resistência e aspectos externos exigíveis.

No CEB (1989), entende-se por vida em serviço ou vida útil como o tempo em que a

estrutura mantém-se em um limite mínimo de comportamento em serviço para o qual

foi projetada, sem elevados custos de manutenção e reparação.

11

No que se refere à corrosão, Tuuti (1982 apud Rostam, 1991), introduziu um modelo

teórico que apresenta a vida útil das estruturas de concreto armado, ilustrado na

Figura 3, o que já foi estendido a outros tipos de deterioração.

GR

AU

DE

DE

TE

RIO

RA

ÇÃ

O P

OR

C

OR

RO

SÃ

O

FASE DE INICIAÇÃO FASE DE PROPAGAÇÃO

O2, UR, TCl , CO2-

VIDA ÚTIL OU DE SERVIÇO

Figura 3 – Representação esquemática do modelo de vida útil de Tuuti (1982 apud Rostam, 1991), modificado.

O mesmo autor, em seu modelo, divide o período de tempo considerado como vida

útil, em duas fases. Na primeira denominada de fase de iniciação, são considerados,

a penetração de íons cloretos e o processo de carbonatação, como os agentes

agressivos mais importantes no processo de deterioração das estruturas de

concreto. Nesse período, esses agentes penetram progressivamente no concreto,

chegando até as armaduras. Na segunda fase, que pode ocorrer ou não,

dependendo dos fatores controladores da corrosão (oxigênio, temperatura e a

umidade relativa do ar, resistividade), é chamada fase de propagação. Esta fase

inicia-se após os agentes agressivos, ou o seu efeito, alcançarem um teor crítico,

rompendo a passividade das armaduras, dando inicio ao processo de corrosão, que

pode evoluir até a ruína da estrutura.

12

2.5 - PATOLOGIA DAS ESTRUTURAS DE CONCRETO

Designa-se genericamente por Patologia das Estruturas, um dos campos da

Engenharia das Construções que se ocupa do estudo das origens, formas de

manifestação, conseqüências e mecanismos de ocorrência das falhas e dos

sistemas de degradação das estruturas. Sendo assim, a Patologia das Estruturas

não é apenas um campo no aspecto da identificação e conhecimento das anomalias,

mas também no que se refere à concepção e ao projeto das estruturas.

A deterioração estrutural pode ser gerada das mais diversas formas. Começando

com o envelhecimento “natural” da estrutura até os acidentes, e até mesmo pela

irresponsabilidade de alguns profissionais que optam pela utilização de materiais

fora das especificações, alegando, na maioria das vezes, razões econômicas

(SOUZA, 1998).

2.5.1 - Termos usuais e suas definições

Em Fortes (1994), são encontrados os principais termos utilizados no vocabulário da

patologia e, que podem servir de orientação para os leitores desse trabalho. São

eles em ordem alfabética:

• Agente (de deterioração) – qualquer produto, organismo, ação, procedimento

do usuário, etc., que promova a deterioração.

• Anamnese – conjunto de informações a respeito do início e evolução do

problema patológico até o momento de contato do profissional que fará o

diagnóstico.

13

• Anomalia – problema patológico, lesão, falha, dano decorrente de um mau

desempenho da construção.

• Causa – razão objetiva ou subjetiva que motivou o problema patológico. Fator

de deterioração.

• Desempenho – comportamento de um produto em relação ao seu uso.

• Diagnóstico – consiste em identificar as manifestações e sintomas das falhas,

determinar as origens e mecanismos de formação, e estabelecer

procedimentos e recomendações para prevenção.

• Origem – etapas do ciclo de um empreendimento em que ocorreu o erro que

resultou no problema patológico.

• Mecanismo (de deterioração) – processos físico, químico ou físico-químico,

que produzem uma mudança desfavorável na capacidade do material,

componente ou sistema de se comportar de acordo com o planejado.

• Patologia (das construções) – estuda os sintomas, os mecanismos, as origens

e a natureza dos problemas decorrentes de um mau desempenho das

construções.

• Profilaxia – conjunto de procedimentos e ações preventivas destinadas a

evitar problemas patológicos.

• Prognóstico – conjectura sobre a evolução futura de um problema patológico.

• Recuperação – conjunto de ações destinadas a restituir às edificações, um

grau de desempenho mínimo pré-estabelecido.

• Reforço – aumento da capacidade portante de uma estrutura.

14

• Reparo – correção localizada de problemas patológicos.

• Sintoma (ou manifestação) – maneira de como o problema patológico se

apresenta (fissura, mancha, deformação, etc.).

• Terapêutica (das construções) – área da engenharia que trata da correção

dos problemas patológicos.

• Vistoria – análise cuidadosa, criteriosa e detalhada de uma construção ou

parte desta, empregando-se os sentidos humanos e a experiência

profissional.

2.5.2 - Qualidade e exigências dos usuários

Os problemas patológicos de uma construção são decorrentes da falta de qualidade

desta, resultando em um desempenho insatisfatório da construção, que não atende,

quantitativa e qualitativamente, as exigências dos usuários.

A garantia da qualidade visa atender as exigências dos usuários, de maneira

satisfatória para estes, e compreende todas as ações planejadas e sistemáticas

necessárias para promover a confiança adequada de que um produto ou sistema

atende aos requisitos definidos da qualidade. Estes requisitos devem refletir

totalmente as exigências dos usuários (FORTES, 1994).

A ISO (DP 6240 apud Fortes, 1994) apresenta uma relação geral das exigências dos

usuários, reproduzida na Tabela 1.

15

Tabela 1 – Exigências dos usuários (FORTES,1994).

Segurança Estrutural Segurança ao Fogo Segurança ao Uso Estanqueidade Conforto Hidrotérmico Pureza do Ar Conforto Acústico

Conforto Visual Conforto Tátil Conforto Antropodinâmico Higiene Adaptação ao Uso Durabilidade Economia

2.5.3 - Agentes ou fatores de deterioração

Os agentes de deterioração podem ser naturais ou artificiais, e atuam de modo a

afetar de maneira desfavorável o desempenho da construção.

Na Tabela 2 apresenta-se uma lista de fatores de degradação, com base em tabela

da ASTM E 632/82 (obtida em PICCHI), onde se acrescentaram outros agentes

(FORTES,1994).

16

Tabela 2 – Agentes ou fatores de deterioração (FORTES,1994). A. FATORES ATMOSFÉRICOS − Radiação: solar, nuclear, térmica. − Temperatura: elevação, diminuição, ciclos. − Água: sólida (como neve ou gelo);

líquida (como chuva, condensação, água estagnada); vapor (como umidade relativa elevada).

− Constituintes normais do ar: oxigênio, ozônio, CO2. − Poluentes do ar: gases;

neblinas (partículas dissolvidas); partículas (como areia e impurezas).

− Ciclos de gelo e degelo. − Ventos.

B. FATORES BIOLÓGICOS − Vegetais (como algas, fungos, cogumelos, plantas, árvores). − Animais (como insetos, moluscos, pássaros, roedores).

C. FATORES DE ESFORÇOS

− Permanentes (como os decorrentes da ação da gravidade). − Variáveis (como ação física da água e do vento, frenagem). − Raros (como explosões, incêndios, choques de veículos).

D. FATORES DE INCOMPATIBILIDADE

− Químicos. − Físicos.

E. FATORES DE USO

− Desgaste por uso normal e abuso no uso. − Procedimentos de instalação e manutenção.

2.5.4 - Origem dos problemas patológicos

A interpretação para a expressão “origem do problema” está relacionada com as

fases ou etapas da vida da estrutura em que se originou a patologia, quais sejam: de

projeto, de materiais e, finalmente, de uso. A ocorrência de uma patologia na

17

estrutura está relacionada a uma combinação de ações simultâneas, de modo que

podem existir diversas causas contribuindo para sua evolução (ANDRADE & SILVA,

2005).

A freqüência da coerência de problemas patológicos por etapa do empreendimento

tem sido obtida por vários pesquisadores e instituições em vários países (FORTES,

1994). A Tabela 3, obtida do trabalho apresentado por Pröpster (1981), referente à

pesquisa desenvolvida em países europeus, ressalta nesse caso a maior ocorrência

percentual de problemas relacionados à etapa de projeto (ANDRADE & SILVA,

2005).

Tabela 3 – Incidência de patologias em pesquisa desenvolvida em países europeus (PRÖPSTER, 1981 apud ANDRADE & SILVA, 2005).

Defeitos Alemanha Bélgica Dinamarca Romênia

Projeto Materiais Execução

Uso Outros

40,1 % 29,3 % 14,5 % 9,0 % 7,1 %

49,0 % 22,0 % 15,0 % 9,0 % 5,0 %

36,6 % 22,2 % 25,0 % 8,7 % 7,5 %

34,0 % 24,2 % 21,6 % 12,2 % 8,0 %

De acordo com Grunau et al. (1981), conforme apresentado em Verçosa (1991 apud

Fortes, 1994), os problemas patológicos podem ser atribuídos a:

• Projeto__________________________40%

• Execução________________________28%

• Materiais_________________________18%

• Mau uso_________________________10%

• Mau planejamento__________________4%

Infelizmente, os levantamentos das origens dos problemas patológicos são raros no

Brasil, assim, a maior parte dos dados aqui apresentados refere-se a estudos

realizados na Europa, normalmente para um tipo específico de construção.

18

2.5.5 - Causas físicas de deterioração

As causas da deterioração do concreto armado, induzidas por seus agentes, podem

ser extremamente complexas, envolvendo diversas ações mecânicas, físicas, físico-

químicas e até biológicas, que atuam de forma simultânea e progressiva,

principalmente em meios agressivos, influenciando a sinergia de cada mecanismo e

tornando difícil a determinação da contribuição das diversas causas atuantes.

Segundo Mehta & Monteiro (1994), as causas físicas da deterioração agrupam-se

em duas categorias: desgaste superficial ou perda de massa devida à abrasão,

erosão e cavitação. A segunda categoria abrange fissuração devida a gradientes

normais de temperatura e umidade, pressões de cristalização de sais nos poros,

carregamento estrutural e exposição a extremos de temperatura, tais como

congelamento ou fogo.

2.5.5.1 - Deterioração por desgaste superficial

Em Andrade (2005) são encontradas as seguintes definições para os termos que

compõem essa categoria:

A abrasão - que se dá pelo mecanismo de fricção ou atrito, a seco, proveniente do

tráfego de pessoas, veículos, ou até mesmo pela ação do vento, provocando perda

de material e geração de pó. Esse tipo de desgaste pode ser severo em pisos

industriais ou em pavimentos rodoviários e calçadas.

A erosão - que é um fenômeno originado pela a ação da água em movimento,

arrastando partículas sólidas em suspensão (como areia, cascalho, pedra ou outros

objetos), e se choca contra a superfície do concreto, provocam desgaste por colisão,

19

escorregamento ou rolagem. Ela é tida como severa quando ocorrem em barragens,

calhas de vertedouros, canais de irrigação, pilares de pontes, etc.

A cavitação - que é originada pelo colapso de bolhas de vapor que se deslocam no

interior de um fluxo de água, as quais foram formadas em regiões de baixa pressão.

Esse colapso, ou implosão, ocorre quando as bolhas entram em regiões de baixa

pressão. O fenômeno pode ser encontrado em estruturas de concreto que estão em

fluxos de água com elevada velocidade, como vertedouros, condutos forçados,

dentre outros.

2.5.5.2 - Deterioração por cristalização de sais nos poros

Esse tipo de deterioração ocorre em ambientes salinos, onde os sais podem atuar

através de uma ação física, induzindo tensões internas e fissuração. Essa ação se

dá pela cristalização no interior dos poros capilares do concreto, devido à

evaporação da água, e pela posterior rehidratação, com um novo ciclo de

umedecimento, ocupando um volume maior que o existente para acomodá-lo.

Os concretos sujeitos à ação física da cristalização dos sais são aqueles com

elevada relação água/cimento, isto é, os porosos, sendo os sais conhecidos, que

podem causar a deterioração por cristalização: o carbonato de sódio, o sulfato de

sódio, o cloreto de cálcio e outros (ANDRADE, 2005).

2.5.5.3 - Deterioração por ação do congelamento

O congelamento da água do concreto é um mecanismo de deterioração que ocorre,

exclusivamente, em países de clima frio, onde existem ciclos freqüentes de

congelamento e degelo (ANDRADE, 2005). Mehta & Monteiro (1994) cita que as

20

causas da deterioração podem ser relacionadas à complexa microestrutura do

material, mas também estão sujeitas às condições específicas do ambiente.

O mecanismo que ocorre na ação do congelamento é quando a água, sempre

presente no sistema de poros capilares do concreto, congela em seu interior,

aumentando em 9 % seu volume. Caso não exista espaço suficiente para acomodar

esse volume, a água forçará as paredes dos poros capilares, induzindo tensões de

tração e, conseqüentemente, expansão. Ciclos de congelamento e degelo, ao longo

dos anos, provocarão o colapso progressivo da peça, devido às fissuras, geradas

pela pressão interna (ANDRADE, 2005).

2.5.5.4 - Deterioração por ação do fogo

Esse tipo de deterioração é comum em incêndios de grandes proporções, em que as

estruturas de concreto armado são submetidas a altas temperaturas, e na maioria

das vezes, envolvendo perdas humanas e de materiais.

Por outro lado, a segurança humana, na ocorrência de fogo, é um item priorizado

nas considerações de projeto de edificações residenciais, públicas e industriais,

tendo o concreto uma boa reputação quanto a esse aspecto. Ao contrário da

madeira e plásticos, o concreto é incombustível e não emite gases tóxicos quando

exposto à altas temperaturas. Diferentemente do aço, quando sujeito à altas

temperaturas da ordem de 700 a 800 ºC, o concreto é capaz de manter resistência

suficiente por períodos relativamente longos, permitindo assim operações de resgate

pela redução do risco de colapso estrutural (MEHTA & MONTEIRO, 1994).

21

2.5.6 - Causas químicas de deterioração

A resistência do concreto a processos destrutivos iniciados por reações químicas

envolve geralmente, mas não necessariamente, interações químicas entre agentes

agressivos presentes no meio externo e os constituintes da pasta de cimento

(MEHTA & MONTEIRO, 1994).

Segundo Andrade (2005), as causas químicas de deterioração dos elementos de

concreto armado são: as trocas iônicas (pela ação dos sais e dos ácidos), a

formação de compostos expansivos (pelos sulfatos, reação álcali-agregado e

hidratação do MgO e CaO) e a corrosão da armadura (iniciada por carbonatação ou

por efeito de cloretos).

2.5.6.1 - Deterioração por ação dos sais

O hidróxido de cálcio, Ca(OH2), é uma base da família dos metais alcalinos, que está

sempre presente nas pastas de cimento endurecida, em uma elevada quantidade,

sendo produzida pela hidratação dos principais compostos anidros do cimento, C2S

e C3S. Essa base é classificada como particularmente solúvel em água, sendo capaz

de reagir com sais dissolvidos, como os cloretos e nitratos, através de trocas de

cátions entre o sal e a própria base.

Se esses sais forem formados de metais alcalinos ou amônio, produzirão bases

mais solúveis que o próprio hidróxido de cálcio e, portanto, mais propensas a serem

solubilizados e lixiviados, aumentando a porosidade e a permeabilidade da pasta e

abrindo caminho para a entrada de outros agentes de deterioração (ANDRADE,

2005).

22

2.5.6.2 - Deterioração por ação dos ácidos

Os concretos de cimento Portland, em geral, não têm boa resistência à ação dos

ácidos, devido ao caráter básico da pasta de cimento. Concretos, independente de

sua composição, expostos a soluções ácidas fortes ou compostos que possam dar

origem a ácidos fortes, com pH igual ou menor que 3, sofrerão severas deterioração.

Por outro lado, os concretos de baixa permeabilidade, expostos à ação de ácidos

fracos, podem resistir, principalmente se a exposição for ocasional.

Os ácidos reagem com hidróxido de cálcio da pasta de cimento, produzindo água e

sais de cálcio, mais ou menos solúveis, dependendo do tipo de cálcio. Caso sejam

solúveis, podem ser facilmente lixiviados, aumentando a permeabilidade e a

porosidade da pasta, similar à deterioração pela ação de sais. Entretanto, alguns

ácidos produzem sais insolúveis, que, se não forem expansivos, não induzem ao

aumento da permeabilidade da pasta, retardando o ataque e, conseqüentemente,

sendo menos nocivo ao concreto (MEHTA & MONTEIRO, 1994).

2.5.6.3 - Deterioração por sulfatos

Sabe-se que a degradação do concreto, como resultado de reações químicas entre

cimento Portland hidratado e íon sulfato de uma fonte externa, toma duas formas

que diferem distintamente uma da outra, a expansão e a perda progressiva de

resistência e perda de massa. O processo de deterioração que predomina em cada

caso depende da concentração e fonte de íon sulfato (i.e., o cátion associado) na

água de contato e da composição da pasta de cimento no concreto. O processo na

forma de expansão do concreto o concreto fissura, a sua permeabilidade aumenta e

a água agressiva penetra mais facilmente no seu interior, acelerando, portanto, o

processo de deterioração. O ataque por sulfato pode, também, apresentar a forma

23

de uma perda progressiva de resistência e perda de massa, devidas à deterioração

na coesão dos produtos de hidratação do cimento (MEHTA & MONTEIRO, 1994).

2.5.6.4 - Deterioração por reações álcalis-agregados

Segundo Souza (1998), as reações álcalis-agregados são reações expansivas pela

formação adicional de sólidos em meio confinado, provocando de início, a fissuração

da superfície de concreto, conferindo à mesma o aspecto de mosaico, para

posteriormente vir a desagregar a estrutura, criando crateras profundas, de aspecto

cônico, pelas as quais escorre, às vezes, um gel de sílica (Figura 4). Essa expansão

acompanhada de fissuração, diz Mehta & Monteiro (1994), causa perda de

resistência, elasticidade e durabilidade do concreto. O fenômeno causa deterioração

de estruturas localizadas em ambientes úmidos, tais como barragens, estacas de

pontes e estruturas marinhas.

Figura 4 – Desenvolvimento da reação álcalis-agregado no concreto (SOUZA, 1998).

24

2.5.6.5 - Deterioração pela hidratação do MgO e CaO

De acordo com Mehta & Monteiro (1994), numerosos relatórios, incluindo uma

revisão por Mehta, indicam que a hidratação de MgO e CaO cristalinos, quando

presentes em quantidades substanciais no cimento, podem causar expansão e

fissuração no concreto. O efeito expansivo da alta quantidade de MgO no cimento foi

reconhecido inicialmente em 1884, quando várias pontes e viadutos de concreto na

França ruíram dois anos após a construção. Pela mesma época, a prefeitura de

Kassel, na Alemanha, teve que ser reconstruída pelo resultado da expansão e

fissuração atribuídas ao MgO no cimento. Os cimentos francês e alemão continham

16 a 30 por cento e 27 por cento de MgO, respectivamente. Isso conduziu a

restrições na quantidade máxima permissível de MgO. Por exemplo, a norma atual

da ASTM para o cimento Portland (ASTM C150-83) exige que o conteúdo de MgO

no cimento não exceda a 6 %.

A expansão devida à hidratação do CaO ocorre de forma semelhante à situação do

MgO, diferindo somente na taxa de porcentagem, utilizada pelo cimento Portland

comum, que é de no máximo 1 %.

2.5.7 - Deterioração por corrosão das armaduras do concreto

A corrosão é a transformação de um material, geralmente metálico, por ação

química ou eletroquímica do meio em que se encontra. A corrosão é um processo

que envolve energia, que pode ser espontâneo, se a variação de energia durante o

processo corrosivo for negativa, isto é, há uma perda de energia para o ambiente.

Se a variação de energia for positiva, a reação não será espontânea, ou seja, haverá

necessidade de se fornecer energia ao sistema para que esta ocorra (PANOSSIAN,

1993 apud GUIMARÃES, 1997). A corrosão das armaduras do concreto se

enquadra no primeiro caso, significando que o aço está em um nível energético

25

superior, e tende a perder essa energia, para atingir uma forma mais estável, que é

a do minério que lhe deu origem, oxidando-se.

Segundo a morfologia, a corrosão das armaduras pode, de uma forma geral, ser

classificada em: corrosão generalizada, corrosão por pite e corrosão sob tensão

fraturante (Figura 5). A primeira, como a própria denominação salienta, ocorre de

uma maneira generalizada em toda a superfície do metal, podendo ser uniforme,

com a superfície tendendo a ser lisa e regular, ou não uniforme, apresentando

superfície rugosa e irregular; conforme ilustra a Figura 6. A segunda, também

conhecida por corrosão localizada, no qual há a formação de pontos de desgaste

definidos na superfície metálica, os quais evoluem aprofundando-se, podendo

causar a ruptura pontual da barra. Por fim, tem-se a corrosão sob tensão, que é

outro tipo de corrosão localizada, a qual se dá concomitantemente com uma tensão

de tração na armadura, podendo dar origem à propagação de fissuras na estrutura

do aço (CASCUDO, 1997).

Figura 5 – Tipos de corrosão e fatores que os provocam (CASCUDO, 1997).

26

Figura 6 – Aspectos da vista lateral aumentada (em corte) de superfícies metálicas corroídas, destacando a corrosão generalizada uniforme (a) e a corrosão

generalizada não uniforme (CASCUDO, 1997).

Segundo Gentil (1982), a corrosão apresenta dois diferentes mecanismos para os

processos corrosivos:

Mecanismo químico: caracteriza-se por reações diretas entre o metal e o meio

corrosivo, não havendo geração de corrente elétrica.

Mecanismo eletroquímico: caracteriza-se por reações químicas que envolvem

transferências de cargas ou elétrons, de áreas anódicas para catódicas, na

superfície do metal, e uma difusão de íons para o eletrólito, formando uma célula

eletrolítica. Nas áreas anódicas, onde ocorre a reação de oxidação, é onde o metal

corrói. Por outro lado nas zonas catódicas, onde ocorre a reação de redução, não há

corrosão.

O mecanismo de corrosão do concreto é de natureza eletroquímica, tal qual as

reações de corrosão dos metais em presença de água ou ambiente úmido, com UR

> 60% e por essa razão, neste trabalho, é abordado com mais detalhes.

27

2.5.7.1 - Corrosão eletroquímica das armaduras

O aço sofre o processo de deterioração por mecanismo eletroquímico de corrosão,

quando se forma a célula de corrosão, que é constituída de cinco componentes

básicos: (1) zonas anódicas; (2) zonas catódicas; (3) uma solução condutora; (4)

contato elétrico entre as zonas catódicas e anódicas; (5) um reagente catódico

(Garcia, 1995). Nesse processo a superfície do aço se divide em zonas catódicas e

zonas anódicas. Nas zonas anódicas ocorre a dissolução do metal, através da

ionização da molécula de ferro, que perde dois elétrons, que se dirigem para as

zonas catódicas utilizando o próprio metal como condutor, e da dissolução do íon

metálico na solução contida nos poros do concreto que se constitui no eletrólito. A

Figura 7 descreve esquematicamente o processo de corrosão das armaduras do

concreto.

Figura 7 – representação esquemática da corrosão do aço no concreto (MOSKOVIN et al., 1983 apud GUIMARÃES, 1997).

28

2.5.7.2 - Potencial de eletrodo

Considerando-se um eletrodo metálico qualquer, ou seja, um metal mergulhado em

um eletrólito qualquer. Independente do tipo de reação química que ocorra na

interface, sempre haverá a formação de uma dupla camada elétrica e, através desta

será estabelecida uma diferença de potencial. A esta diferença de potencial dá-se o

nome de potencial de eletrodo (PANOSIAN, 1993 apud GUIMARÃES, 1997).

2.5.7.3 - Diagrama de Pourbaix

Pourbaix demonstrou, conforme o diagrama potencial versus pH do sistema ferro-

água a 25 ºC (Figura 8), que para a ordem de grandeza do pH no concreto

(aproximadamente 12,5) e para uma faixa usual de potencial de corrosão, também

no concreto, da ordem de +0,1 a -0,4 V em relação ao eletrodo padrão de hidrogênio

(segundo Petrocokino citado por Helene), as reações de eletrodo verificadas no ferro

são de passivação. Este tipo de diagrama indica as condições de potencial e pH em

que um processo particular de reação corrosiva é termodinamicamente favorável

(CASCUDO, 1997).

29

Figura 8 – Diagrama de Pourbaix de equilíbrio termodinâmico. Potencial x pH para o sistema Fe-H2O a 25 ºC, delimitando os domínios de corrosão, passivação e

imunidade (CASCUDO, 1997).

2.5.7.4 - Passivação das armaduras

O aço no concreto desenvolve em sua superfície, uma película fina e transparente,

de um filme de óxidos estáveis e aderentes, composta de Fe3O4 e Fe2O3, que

confere ao aço uma elevada resistência ao processo corrosivo. A formação e a

manutenção dessa película é devida à elevada alcalinidade (pH de 13 à 14) da

solução dos poros do concreto e um potencial eletroquímico apropriado (GONZÁLEZ

et al., 1996 apud GUIMARÃES, 1997).

30

2.5.7.5 - Iniciação da corrosão por carbonatação.

A carbonatação é um processo físico-químico de neutralização da fase liquida

intersticial do concreto, saturada de hidróxido de cálcio e de outros compostos

alcalinos hidratados. Os principais constituintes presentes na atmosfera que podem

produzir reações de neutralização do concreto são, o gás carbônico (CO2), o dióxido

de enxofre (SO2) e o gás sulfídrico (H2S). Esse processo recebe o nome de

carbonatação devido à maior incidência do CO2 nas reações de neutralização

(FIGUEIREDO, 2005).

Como resultado da carbonatação tem-se a redução do pH do concreto a valores

inferiores a 9. A redução do pH do concreto em torno das armaduras torna instável a

película de proteção, fazendo com que ocorra a sua despassivação. Após a

despassivação, as armaduras tornam-se suscetíveis de sofrer a corrosão,

dependendo da formação da pilha eletroquímica, que é função, nesse estágio,

principalmente da presença dos agentes redutores, água e oxigênio (BAKKER, 1988

apud GUIMARÃES, 1997).

a. - Mecanismo da carbonatação

O dióxido de carbono, proveniente da atmosfera, penetra por difusão, no concreto,

por entre seus poros, onde solubiliza-se no líquido intersticial presente. Essa

solução, contém basicamente, hidróxido de cálcio, Ca (OH)2, e os álcalis hidróxido

de sódio, NaOH, e o hidróxido de potássio, KOH. Como os álcalis são mais solúveis,

o teor destes controla a quantidade do hidróxido de cálcio que está em solução, que

por conseqüência apresenta-se em sua maior quantidade cristalizado e, somente

uma pequena parte solubilizado (TUUTI, 1982 apud ROSTAM, 1991). Desse modo,

como essas reações somente são possíveis se os compostos estiverem dissolvidos,

31

o CO2 tende a reagir primeiramente com os álcalis, precipitando sob a forma de

carbonatos, segundo as Reações (1) e (2),

(1)

(2)

com isso, há uma redução da quantidade de íons na solução, o hidróxido de cálcio

cristalizado solubiliza-se, e é carbonatado segundo a Reação (3) (TUUTI, 1982 apud

ROSTAM, 1991).

(3)

A carbonatação se dá a partir da superfície, formando uma frente de carbonatação,

que separa duas zonas de pH muito distintas, uma com pH superior a 12 e outra

com pH próxima a 8. Essa frente avança progressivamente para o interior do

concreto e, ao atingir a armadura, gera sua despassivação, ou seja, o início da

corrosão (FIGUEIREDO, 2005). Dependendo das diferenças de porosidade no

interior do concreto, a frente de carbonatação será mais, ou menos difusa, não

ocorrendo uma divisão tão clara e linear, como mostra a Figura 9.

32

Figura 9 – Modelo do processo de carbonatação pela difusão do CO2 através dos

poros do concreto (GUIMARÃES, 1997).

b. - Fatores que influenciam a velocidade da carbonatação

A velocidade de avanço de carbonatação é um processo lento que se atenua com o

tempo, ajustando-se a uma lei parabólica do tipo:

(4)

x = profundidade.

t = tempo.

K = constante.

A constante desta lei depende também de muitos fatores relacionados com a

qualidade e resistência do concreto (tipo de cimento, proporção por metro cúbico de

concreto, relação a/c etc.) e da umidade ambiental. Na Figura 10 mostra-se o

progresso da carbonatação em função de algumas destas variáveis.

33

Figura 10 – Exemplos de variação da espessura carbonatada com a resistência do concreto, o consumo de cimento, a relação a/c e a umidade do ambiente

(ANDRADE, 1992).

Analisando os gráficos, percebe-se que no de Capa carbonatada versus Tempo, um

concreto de menor resistência possui uma espessura de carbonatação maior do que

o do concreto de maior resistência, e isso muito provavelmente, se deve pelo fato da

resistência está atrelada à condição de porosidade do concreto. Um concreto mais

poroso, geralmente é menos resistente; no de Capa carbonatada versus raiz

quadrada do tempo, mostra que um concreto, com um teor de cimento menor, tende

a possuir uma espessura de carbonatação maior. A justificativa é semelhante à

anterior, pois estamos falando de uma relação direta que existe entre cimento e

resistência, pois normalmente uma alta resistência tem um alto teor de cimento e

vice-versa; no gráfico de Capa carbonatada versus relação água/cimento, verifica-se

que quanto maior a relação a/c, maior é a frente de carbonatação; e por último, no

gráfico Capa carbonatada versus Umidade relativa do ar, Andrade (1992) comenta

que nele, se aprecia uma umidade ótima de avanço da frente que se situa em torno

34

dos 50 a 80% de umidade relativa. Em umidades maiores os poros estão saturados

de água e o gás CO2 penetra com mais dificuldade até a armadura, e em umidades

inferiores, os poros estão quase secos e o CO2 não pode reagir sem a existência de

um meio líquido.

c. 1 - Concentração de CO2

A velocidade de carbonatação aumenta quando o ambiente possui uma maior

concentração de CO2, principalmente para concretos de elevadas relações

água/cimento (FIGUEIREDO, 2005). A concentração de CO2 pode variar de

ambiente para ambiente, segundo Helene (1992), a concentração em volume de

CO2 na atmosfera pode variar de 0,03 a 0,05% em ambientes rurais e de 0,1 a 1,2%

em locais de tráfego pesado. Em ambientes fechados de atmosfera viciada esses

valores podem chegar a 1,8%. Watkins & Pitt Jones (1993 apud Guimarães, 1997),

nos relatam que, em edifícios comerciais comuns são observados valores de

concentração de CO2, variando de 0 a 3,0%, mas em edifícios bem ventilados, esses

valores caem para uma faixa de 0 a 0,03% e em garagens e túneis pode chegar a

3,0%. Em função disso a velocidade de carbonatação é maior nos ambientes

internos onde não há renovação de ar.

c. 2 - Umidade relativa do ar

A umidade relativa do ambiente exerce influência sobre a quantidade de água

contida nos poros do concreto e esta, por sua vez, condiciona a velocidade de

difusão do CO2 através dos poros do concreto.

Segundo CEB/BI 148 (1982), as maiores de carbonatação ocorrem quando a

umidade relativa situa-se entre 50 a 60%. O BRE Digest 263 (1982) indica o

35

intervalo de 50 a 75% de umidade relativa como responsável pelas maiores

velocidades de carbonatação. A Figura 11 apresenta uma relação entre o grau de

carbonatação e a umidade relativa. Através da Figura 11 observa-se que os maiores

graus de carbonatação ocorrem quando a umidade relativa situa-se entre 50 a 65%.

Por outro lado, com umidades inferiores a 20% ou superiores a 95% a carbonatação

ocorre lentamente ou simplesmente não ocorre (FIGUEIREDO, 2005).

Figura 11 – Influência da umidade relativa no grau de carbonatação, supondo que a umidade do concreto está em equilíbrio com a umidade ambiental (VERBECK, 1950

apud VÉNUAT; ALEXANDRE, 1969 apud FIGUEIREDO, 2005).

c. 3 - Características do concreto

A penetração e difusão do CO2 no concreto dependem de propriedades intrínsecas

do mesmo, tais como porosidade, permeabilidade, absorção, difusividade, que vão

ter uma influencia direta na velocidade do processo de carbonatação.

A difusão de gases em sólidos porosos, tal como o concreto, se dá por mecanismos

complexos, nos quais influem, além da estrutura porosa do material, a interação

36

entre as moléculas do gás com as paredes dos poros, principalmente quando as

dimensões das moléculas são comparáveis com a dimensão média dos poros

(COSTA et al., 1992 apud GUIMARÃES, 1997).

De acordo com Figueiredo (2005), os cimentos com adições apresentam um

desempenho inferior aos cimentos Portland puros, em igualdade de condições de

ensaio, no que se refere à resistência à carbonatação. Esta é uma afirmação

praticamente unânime dentre algumas bibliografias (Neville, 1982; Paillére et al.,

1986; Ho, Lewi, 1987; Andes, 1989). Neville (1997) e Mehta & Monteiro (1994)

afirmam que as adições, quando em igualdades de condições, apresentam

desempenho inferior, no que diz respeito à resistência a carbonatação.

“O aumento da relação água/ cimento pode ter uma relação com o aumento dos

vazios capilares da pasta de cimento de até 5 vezes” (MEHTA & MOTEIRO, 1994), o

que a torna um fator determinante na porosidade e na permeabilidade do concreto,

influenciando diretamente a velocidade de carbonatação.

“Vários pesquisadores constatam em seus experimentos o aumento da velocidade

de carbonatação com relação ao aumento da relação água/cimento” (BAUER, 1995;

TUUTI, 1982 apud MEHTA & MONTEIRO, 1994).

c. 4 - Características da execução do concreto

Falhas na execução do concreto, tais como má compactação, formas mal

executadas, etc., podem causar falhas localizadas, tais como ninhos de pedra,

fissuração, perda de nata, onde o concreto torna-se mais poroso e

conseqüentemente, nestes pontos há uma maior penetração do CO2.

O processo de cura exerce grande influência nas propriedades do concreto, dentre

as quais, as que regulam a penetração de íons agressivos na camada mais externa

37

do cobrimento das armaduras, pois uma cura mal feita torna o concreto mais poroso

e permeável (DHIR et al., 1990; PARROT, 1991 apud GUIMARÃES, 1997) e

portanto, mais sujeito à carbonatação.

2.5.7.6 - Iniciação da corrosão por efeito de cloretos

De acordo Cascudo (1997), outra forma que o aço pode perder a sua película

apassivadora é pela presença de uma quantidade suficiente de íons cloreto no

concreto. Estes íons, segundo Page & Treadaway (1988 apud Guimarães, 1997).

mesmo em meio a alcalinidade proporcionada pelo concreto às armadura, tendem a

promover uma intensa acidificação, num ponto localizado, causando, nessas

condições, uma corrosão por pites.

Os íons podem advir tanto do meio externo e atingir a armadura por difusão, quanto

podem já estar no interior do concreto devido à água de amassamento e/ou

agregados contaminados, ou mesmo devido à presença de aditivos aceleradores de

pega e endurecimento à base de cloreto de cálcio, CaCL2 (CASCUDO, 1997).

Dentre os processos de corrosão, diz González et al. (1996 apud Guimarães, 1997),

existe um que se inicia pela aeração diferencial nas fissuras, o que resulta em uma

acidificação gradual e local na presença de cloretos até que a camada passivadora

seja destruída, como ilustra a Figura 12.

38

Figura 12 – Modelo da corrosão por cloretos (TREADAWAY, 1988; GONZÁLEZ et al.,1996), adaptado.

a. - Fatores que afetam a penetração dos cloretos

a. 1. - Composição química do cimento

A quantidade de C3A do cimento determina a capacidade de combinação com os

íons cloretos. Cimentos com baixos teores de aluminato tricálcico possuem pouca

capacidade de imobilizar os íons cloreto, através da formação de um sal complexo

insolúvel, o cloroaluminato de cálcio hidratado (Sal de Friedel), que reduz a

concentração de íon cloreto livres na solução aquosa dos poros do concreto (PAGE

et al., 1986 apud FIGUEIREDO, 2005).

Rasheeduzzafar et al. (1990 apud FIGUEIREDO, 2005) trabalhando com cimentos

com diferentes teores de C3A verificaram que aqueles com teores mais avançados

39

de C3A pode ter um desempenho muito superior àqueles cimentos com baixo teores

de C3A, conforme mostra o Tabela 4.

Tabela 4 – Quantidade de cloretos livres em relação a diversos teores C3A (RASHEEDUZZAFAR ET AL., 1990).

Teor de C 3A % de cloretos livres Acréscimo de tempo

para iniciar a corrosão

2 % 9 %

11 % 14 %

86 % 58 % 51 % 33%

Referência 1,75 vezes 1,93 vezes 2,45 vezes

a. 2. - Relação água/cimento

Na medida que a relação água cimento determina o volume de vazios capilares de

cimento (MEHTA & MONTEIRO, 1994), ela vai ser fator determinante na porosidade,

na capacidade de absorção e na permeabilidade, o que vai ter uma grande

influência na penetração de cloretos.

Com relação água/cimento e o cobrimento das armaduras, o ACI (1991 apud

Guimarães, 1997) relata que, geralmente baixas relações água/cimento, produzem

um concreto menos poroso, e assim fornecerá uma maior proteção contra a

corrosão. Em ensaios acelerados de longo prazo em exposição severa à soluções

salinas com lajes com 25 mm de cobrimento e concretos com relações água/cimento

de 0,3, 0,4 e 0,5, todos os corpos de prova desenvolveram corrosão , sendo que o

concreto que desenvolveu mais severa intensidade de corrosão foi o que tinha 0,5

de relação água/cimento.

40

a. 3. - Cura

Segundo Page et al. (1981 apud Figueiredo, 2005), as condições de cura possuem

um marcado efeito sobre as propriedades de transporte de pasta de cimento

endurecidas e, por conseguinte, sobre a difusibilidade efetiva dos íons de coreto.

Segundo esses pesquisadores, as condições de cura modificam a estrutura dos

poros da pasta e, por conseguinte, alteram a porosidade final.

Um processo de cura adequado reduz a porosidade do concreto, devido ao aumento

da quantidade de cimento hidratado, além de prevenir contra o desenvolvimento

precoce de tensões térmicas (ACKER et al., 1986 apud Guimarães, 1997), o que vai

evitar o desenvolvimento de fissuras, que são fatores que influenciam a penetração

dos cloretos.

a. 4. - Carbonatação

Considere-se um concreto que possua certa quantidade de cloretos combinados e

outra livre, embora inferior à necessária para despassivar a armadura. Quando esse

concreto começa a carbonatar, parte dos cloretos combinados passa a condição de

livres. Desta forma a quantidade de íons livres pode atingir o limite crítico de

rompimento de camada passiva da armadura com uma quantidade de cloretos totais

mais baixa (TUUTI, 1982 apud FIGUEIREDO, 2005).

Segundo Dhir et al. (1993 apud Guimarães), a carbonatação tem um efeito de

intensificar a penetração de cloretos no concreto, e isto tem uma importância muito

grande em estruturas que sofrem ambos processos de degradação. Em concretos

parcialmente carbonatados, o teor de cloretos livres pode ser intensificado acima de

100% e, as medidas de corrente de corrosão sugerem que a intensidade de

corrosão é aumentada em duas e três vezes em concretos carbonatados. Para

41

esses mesmos autores, é provável que o aumento da intensidade da atividade da

corrosão é devido à alta disponibilidade de cloretos junto às armaduras.

a. 5. - Fissuras

Quando uma estrutura de concreto está exposta à água, vapor ou solo que contém

íons cloreto, a quantidade necessária de cloretos para que se inicie o processo de

corrosão, será primeiramente atingido nas regiões fissuradas. Essa situação

causaria a formação de pequenas regiões anódicas no interior das fissuras e regiões

catódicas maiores fora delas (SCHIESSL & RAUPACH, 1991 apud FIGUEIREDO,

2005). A velocidade com que os íons cloreto penetram depende da abertura da

fissura e da qualidade do concreto.

b. - Mecanismos de transporte relacionados aos cloretos

Os cloretos para penetrarem no concreto necessitam estar dissolvidos, mais

comumente em água. Assim, os mecanismos de penetração dos cloretos no

concreto são os mecanismos próprios de transporte dos líquidos: absorção capilar,

permeabilidade, difusão e migração iônica.

b. 1. - Absorção

De acordo Cascudo (1997), absorção capilar é um fenômeno motivado por tensões

capilares, que ocorre imediatamente após o contato superficial do líquido com o

substrato. A absorção capilar, portanto, é dependente da porosidade aberta, isto é,

dos poros capilares interconectados entre si, permitindo o transporte das sustâncias

42

líquidas contaminadas para o interior do concreto; mas depende, sobretudo do

diâmetro dos poros e apresenta forças de sucção capilar tão mais intensas quanto

menores forem os diâmetros dos capilares.

Sanjuan (1992 apud Guimarães, 1997) diz que o mecanismo de absorção capilar é

influenciado por algumas características do líquido penetrante, tais como a

viscosidade, a densidade, a tensão superficial, e do sólido como a microestrutura

porosa. E acrescenta que, a força produzida pela tensão superficial sobre o menisco

faz com que o líquido suba por este.

É importante observar também que, o fenômeno da absorção capilar só se dá se os

poros estão secos ou parcialmente secos, isto é, em condições de saturação não há

absorção capilar, e o mecanismo de transporte governante da penetração de íons de

cloreto é a difusão (GUIMARÃES, 1997).

b. 2. - Permeabilidade

A permeabilidade é uma propriedade do concreto que está relacionada com a

facilidade com que a água ou outro fluido passa através dele quando há um

gradiente de pressão. É definida como a propriedade que governa a taxa de fluxo de

um fluido para o interior de um sólido poroso.

A permeabilidade está diretamente relacionada com a porosidade do concreto e,

todos os fatores que reduzem a porosidade, mais especificamente, a continuidade e

refinamento do tamanho dos poros, influem na sua redução. Esses fatores são, uma

baixa relação água/cimento, um elevado grau de hidratação, uma adequada

compactação e cura, um correto uso de adições, uma distribuição adequada da

granulometria dos agregados (MEHTA & MONTEIRO, 1994).

43

É importante ressaltar que a permeabilidade a líquidos sob pressão será tanto mais

acentuada quanto maior for o diâmetro dos poros capilares, além obviamente da

comunicação entre eles. Isto na prática é obtido através de relações água/cimento

relativamente altas, acima de 0,6 por exemplo (CASCUDO, 1997).

b. 3. - Difusão

Difusão iônica, em Cascudo (1997), é o mecanismo de transporte predominante dos

cloretos dentro do concreto, devido existência de um alto teor de umidade no local. A

difusibilidade iônica acontece devida a gradientes de concentração iônica, sendo

que estas diferenças, nas concentrações de cloretos, suscitam o movimento desses

íons em busca de equilíbrio.

b. 4. - Migração iônica

A migração iônica é um fenômeno que ocorre quando há existência de um campo

elétrico, que provoca a movimentação dos íons, devido à sua carga elétrica, no

sentido de neutralizar o efeito da diferença de potencial. Este campo elétrico pode

originar-se de fenômenos de polarização relativos aos processos de corrosão das

armaduras, de dispositivos de proteção catódica, de correntes erráticas etc. Por

exemplo, devido à sua carga eletronegativa, para que os cloretos migrem no interior

do concreto em direção às armaduras, é preciso que estas estejam polarizadas

positivamente (CASCUDO, 1997).

44

2.5.7.7 - Propagação da corrosão

a. - Fatores governantes da propagação da corrosão

Uma vez despassivada a armadura, seja pela chegada da frente de carbonatação,

seja pela ação deletéria dos cloretos, ou ainda pela ação simultânea de ambos os

fatores, ela fica vulnerável à corrosão (CASCUDO, 1997). Uma vez iniciada a

corrosão, a velocidade de deterioração é significativa, em termos de vida útil, para

uma presença suficiente de oxigênio e acima de um mínimo de umidade

(ANDRADE, 1992).

a. 1. - Umidade e oxigênio

Andrade (1992), explica como umidade atua na propagação da corrosão:

O teor de umidade é o fator que mais influi na velocidade da corrosão. Se os poros

estão saturados de umidade, como é o caso da Figura 13a, ainda que a resistividade

seja a menor possível e, portanto, a pilha de corrosão terá seu desenvolvimento

muito facilitado, o oxigênio terá primeiro que se dissolver na água para poder

alcançar a armadura. Nestas condições diz-se que o processo “está controlado pelo

acesso de oxigênio”, e as velocidades de corrosão não serão as mais elevadas

serão moderadas e inclusive muito baixas, como é caso das estruturas situadas no

mar a certa profundidade.

Quando os poros contem pouquíssima umidade, a resistividade é muito elevada e o

processo de corrosão fica muito dificultado. Neste caso a velocidade de corrosão

será baixa, ainda que o concreto se mostre carbonatado e contaminado de cloretos

(Figura 13b).

45

Figura 13 – Teor de umidade dos poros de concreto em função da umidade do ambiente (ANDRADE, 1992).

As velocidades de corrosão máximas só se darão em concretos com teores de

umidade altos, porem sem saturar os poros. Neste caso o oxigênio chega livremente

até as armaduras e a resistividade é suficientemente baixa para permitir elevadas

velocidades de corrosão (Figura 13c).

De acordo Guimarães (1997), alguns pesquisadores (Bakker, 1988; Dhir et al., 1990;

González et al., 1996b) afirmam que a propagação do processo corrosivo está

intimamente ligado às condições ambientais e, pode-se considerar que as condições

mais severas são aquelas que combinam agentes agressivos, ambientes marinhos

com freqüentes ciclos de umedecimento e secagem, regiões quentes e garagens.

a. 2. - Micro e macropilha

A corrosão eletroquímica pode verificar-se, sempre que existir heterogeneidade no

sistema material metálico-meio corrosivo, pois a diferença potencial resultante

possibilita a formação de zonas anódicas e catódica (GENTIL, 1982). Nas

armaduras de concreto a corrosão pode se manifestar através de micropilhas de

corrosão eletroquímica ou macropilhas galvânicas. A micropilha surge nas zonas

anódicas em áreas diminutas onde a película passivante é rompida por ação da

carbonatação ou cloretos, porém, devido ao fato das armaduras estarem submetidas

46

a diferentes potenciais eletroquímicos, podem surgir as macropilhas, cujo efeito se

superpõe ao das micropilhas, podendo aumentara intensidade da corrosão

(ANDRADE, 1992).

2.6 - INSPEÇÃO DO CONCRETO ARMADO

Clímaco (1995), define inspeção como parte da avaliação estrutural a ser realizada

numa estrutura que esteja apresentando dúvidas sobre sua capacidade resistente,

funcionalidade ou aparência. A avaliação pode ser separada em duas linhas de

execução: a analítica e a por teste de carga. E é dentro da analítica que se encontra

a inspeção propriamente dita.

A inspeção é o processo de observação e registro do desempenho da estrutura,

visando avaliar suas condições e a evolução de possíveis dados. Normalmente, ela

é realizada por um engenheiro estrutural qualificado, e que dirige a avaliação que

está sendo feita.

A inspeção de uma sistemática da corrosão da armadura pode ser realizada,

segundo Cascudo (2005), pela inspeção preliminar e, posteriormente, pela inspeção

detalhada. A primeira é constituída de um exame visual para caracterizar todos os

sintomas, bem como de uma série de pequenos ensaios que permitam demarcar o

problema e preparar um plano mais detalhado para desenvolver uma inspeção

pormenorizada. A inspeção detalhada tem por objetivo quantificar a extensão da

deterioração e caracterizar os elementos da estruturas. Além disso, o seu

desenvolvimento exige uma ampla campanha de ensaios.

47

2.6.1 - Inspeção preliminar (Procedimento)

Esta inspeção deve permitir a definição da natureza e causa do problema incluído

(ANDRADE, 1992):

• Exame visual de toda a estrutura, usando binóculos se o acesso não permite

uma observação direta, realizando um levantamento fotográfico o mais

extenso possível. Este exame se realizará elemento por elemento

diferenciado de toda a estrutura, com o fim de provar se os sintomas e a

natureza do problema são iguais em todos os elementos ou existe mais de

uma problemática no conjunto;

• Anotação de todos os sintomas visuais (manchas de óxido, cor dos mesmos,

situação e tamanho das fissuras);

• Identificação da agressividade do ambiente (suave, moderada ou agressiva);

• Eliminação do cobrimento do concreto em alguns pontos singulares, para a

observação visual direta das armaduras fotografando as zonas de extração

dos testemunhos e tomando nota de:

• Espessura de cobrimento;

• Redução do diâmetro da armadura;

• Quantidade e cor dos óxidos;

• Aspecto do concreto.

48

Os ensaios mínimos necessários para complementar esta inspeção preliminar são

(ANDRADE, 1992):

• Profundidade de carbonatação;

• Presença de cloretos, determinando se o concreto já os possuía ou se eles

penetraram desde o exterior;

• Qualidade do concreto (pelo menos porosidade e resistência).

Dada a limitação do exame visual, em uma inspeção preliminar resulta crucial a

definição da proporção dos elementos da estrutura sobre os quais se procederá a

realização dos ensaios.

Esta é uma decisão arriscada que depende primeiro de qual seja a causa da

deterioração e do tipo de estrutura e depois da experiência prévia que tenha o

técnico em problemas similares. Na decisão sobre as zonas de extração de

testemunho deve se observar os seguintes detalhes em relação ao ambiente externo

(ANDRADE, 1992):

• Identificação das zonas expostas à atmosfera mais agressiva;

• Zonas aparentemente mais afetadas com presença visível de sinais de

corrosão;

• Zonas de máximo trabalho mecânico;

• Zonas de ventos predominantes e expostas ao sol.

Os testemunhos devem ser extraídos tanto destas zonas quanto das que se

encontravam em situação contrária.

49

Finalmente, deve-se ter em conta em toda inspeção os aspectos resistentes das

estruturas e as conseqüências ou a influência que exercem as cargas e o peso

próprio da mesma nos danos gerados. Em algumas ocasiões as solicitações

mecânicas são as responsáveis por um progresso rápido do fenômeno ou de seu

desenvolvimento em um determinado elemento da estrutura. Em todo caso as

considerações sobre a segurança residual da estrutura devem sempre ser levadas

em conta na hora de realizar a extração de testemunhos ou qualquer tipo de

intervenção e serão completamente imprescindíveis para qualquer diagnóstico

(ANDRADE, 1992).

2.6.2 - Inspeção detalhada (Procedimento)

Como já foi mencionada, a inspeção pormenorizada tem por objetivo determinar a

extensão da deterioração em todas as partes ou elementos da estrutura. Pode ser

realizada como passo prévio a uma intervenção ou simultaneamente com ele, porém

deve se ter em conta que uma inspeção detalhada pode não ser necessária em

certas ocasiões (ANDRADE, 1992).

Ao fazer a inspeção detalhada de uma estrutura avariada por corrosão de

armaduras, é imprescindível a elaboração de um plano de trabalho a partir da

informação proveniente da inspeção prévia e da documentação existente sobre a

construção da estrutura, projeto, plano de controle, resultados de ensaios e outros,

como indicado na Figura 14.

É necessário prever os meios de acesso a todos os elementos a inspecionar, assim

como a disponibilidade de energia, água e outros meios auxiliares necessários para

a realização dos trabalhos (ANDRADE, 1992).

50

Figura 14 – Correspondência entre inspeção prévia e inspeção detalhada (ANDRADE, 1992).

No plano de trabalho é necessário considerar as seguintes atuações:

• Realização de um plano de amostragem com indicação dos elementos da

estrutura a inspecionar, sua localização e o número de ensaios a efetuar.

• Relação dos tipos de ensaios a realizar em cada elemento e elaboração das

fichas individuais correspondentes.

• Confecção de croquis e desenhos de cada elemento inspecionado com o

detalhe dos ensaios efetuados e os resultados obtidos, quando houver.

• Detalhamento dos meios auxiliares necessários: ferramentas, reagentes,

aparelhos e outros, com a verificação de sua colocação em condições de

trabalho ou calibragem prévia (ANDRADE, 1992).

51

2.6.3 - Diagnóstico

O diagnóstico da estrutura é um estudo dos mecanismos, das causas e das origens

dos defeitos das obras civis. Uma avaliação estrutural permitirá não só estabelecer a

capacidade da estrutura em sua condição atual e real, como também analisar a

possibilidade de levá-la a uma outra condição desejada. O diagnóstico, juntamente

com uma avaliação estrutural, nos informará qual o tipo de reabilitação será

necessária numa estrutura (CASCUDO, 2005).

De acordo com Clímaco (1995), se o diagnóstico, sobre as condições da estrutura,

comprovar uma capacidade resistente insatisfatória, é necessário que a estrutura

sofra uma intervenção estrutural, que pode envolver um ou mais dos eventos

seguintes:

• Demolição parcial com alívio de cargas;

• Limitação ou conversão de uso da edificação (temporária ou permanente);

• Modificação do sistema estrutural, por exemplo:

• Viga contínua para bi-apoiada por problemas de recalque de apoio;

• Re-nivelamento de apoios de pontes.

• Reparos de membros danificados;

• Substituição de peças danificadas;

• Reforço de elementos existentes;

• Reforço com elementos adicionais;

52

• Demolição e substituição.

2.6.4 - Ensaios

Os ensaios contribuem, significativamente, na clareza dos diagnósticos de uma

inspeção. Segundo Andrade (1992) são eles os responsáveis em fornecer as

informações básicas necessárias à elaboração de um parecer. O autor apresenta

uma lista dos ensaios que auxiliam na solução de problemas de corrosão das

armaduras, sendo eles:

• Resistência mecânica do concreto;

• Espessura do cobrimento de concreto e características das armaduras;

• Porosidade e massa específica do concreto;

• Teor de cloretos;

• Teor de sulfatos;

• Espessura de carbonatação;

• Teor de umidade;

• Resistividade elétrica;

• Potencial de corrosão eletroquímica.

Entre todos os citados, a determinação do teor de cloretos e da profundidade de

carbonatação são os dois únicos ensaios imprescindíveis para a determinação das

53

causas de degradação. O conhecimento da resistência do concreto, da porosidade e

da espessura do cobrimento fornece informações complementares que ajudam a

julgar a qualidade da estrutura de concreto. A partir da medida do potencial

eletroquímico de corrosão das armaduras pode-se obter indicações qualitativas

sobre o processo de corrosão no aço, se ativo ou ainda passivo. O teor de umidade

fornece os elementos para predizer a velocidade de propagação da corrosão no

futuro (ANDRADE, 1992).

2.6.4.1 - Metodologia do ensaio de carbonatação

Andrade (1992), descreve a metodologia deste ensaio da seguinte maneira:

1. A determinação dever ser realizada sobre uma porção de concreto que fique

na superfície do componente ou elemento, objeto de estudo;

2. A amostra a ser extraída deve ser retirada a seco, garantindo a integridade do

ensaio;

3. Não é necessário que as porções tenham uma geometria particular, bastando

terem dimensões suficientes para verificar a partir do lado correspondente ao

lado da superfície da estrutura, a eventual espessura da capa carbonatada;

4. Quando examinar os orifícios desde a superfície, estes devem ter dimensões

compatíveis para permitir medir a profundidade de carbonatação;

5. A medida deve sempre ser efetuada em uma fratura fresca, pois as

superfícies expostas se carbonatam facilmente. Portanto, no caso de

testemunhos extraídos o ensaio deve ser efetuado rapidamente, além de

conservar os testemunhos em recipientes estanques, com o menor conteúdo

54

possível de ar, efetuando-se a medida sobre a fratura fresca o mais rápido

possível;

6. Conseguida uma fratura recente e ortogonal à superfície do componente de

concreto estrutural objeto de estudo, pode-se pulverizar uma solução de

fenolftaleína a 1%. Após um a dois minutos o indicador deve ter alterado a

sua cor e a medida da espessura incolor deve ser tomada com uma precisão

de milímetros. Essa solução é incolor em pH inferior a 8,3; vermelho-carmim,

para valores de pH superiores a 9,5; e variável de rosa a vermelho carmim

para valores de pH entre 8 e 9,5;

7. Se a linha de troca de cor é ondulada, deve-se tomar pelo menos dez

medidas em pontos diferentes e calcular a média aritmética e a profundidade

máxima. Recomenda-se a medida em certas regiões críticas tais como

cantos, esquinas, ao redor de agregados graúdos e outros pontos onde se

esperam profundidades maiores de carbonatação;

8. Deve-se anotar os locais e a freqüência onde a cor não fica violeta–carmim e

permanece apenas rosada. Algumas fotografias podem ser um interessante

complemento dessas determinações;

9. Quando é necessário estabilizar temporariamente a cor pode-se pulverizar

uma resina/verniz transparente sobre a região ensaiada na medida em que a

solução de fenolftaleína tenha secado.

No fim do ensaio, a principal informação que se pretende, com a medida adquirida, é

conhecer se a carbonatação chegou ou não até a armadura, para poder saber se

esta provocou ou contribuiu à deterioração da estrutura.

55

3 - METODOLOGIA

3.1 - ESCOLHA DA ESTRUTURA

Foram escolhidas estruturas de edificações do próprio Campus da instituição devido

à alta incidência de danos patológicos, além da praticidade na coleta dos dados.

Após a realização de uma primeira avaliação dos Módulos da UEFS, verificou-se

que o Módulo VI, com de 23 anos de construído, era o que apresentava a estrutura

em condições mais deterioradas, despertando, então, o interesse de realizar uma

inspeção para diagnosticar tal situação.

A escolha do bloco MT, que faz parte do Módulo VI, para uma inspeção mais

detalhada se deve ao fato de que apesar de todas as estruturas estarem sujeitas às

mesmas ações do meio e apresentarem manifestações patológicas similares, este

bloco apresentava o maior grau de incidência patológica em todo o Campus.

3.2 - DESCRIÇÃO DO BLOCO MT

O bloco MT do Módulo 06 está localizado na Universidade Estadual de Feira de

Santana, no KM 03 da BR 116 norte. O bloco tem área construída de

aproximadamente 660,00 m2 e um perímetro de 115,00 m, e foi construído para o

uso de atividades de ensino, pesquisa e extensão. Conforme os projetos cedidos

pela Gerência de Projetos (GEPRO), pode-se constatar uma estrutura executada em

concreto armado moldada in loco, composta de fundações do tipo rasa, por sapatas

associadas e sapatas isoladas; os pilares externos têm seção trapezoidal (15 cm x

40 cm e altura de 60 cm) e os internos tem seção quadrada de 25 cm x 25 cm; em

geral, as vigas baldrames possuem uma seção de 15 cm x 50 cm e as vigas

56

superiores de 15 cm x 40 cm. Os projetos definem um cobrimento para todas as

peças de 1,5 cm. Como estão datados de 1973, este valor está de acordo com as

exigências da norma vigente na época, a NB1 (ABNT, 1966). A resistência

requerida, para as peças, é de 13,5 MPa. Foi mencionado, pelo técnico da GEPRO,

que estes projetos são únicos para todos os blocos, e são os mesmos que foram

usados desde a construção do primeiro Módulo.

A identificação das peças foi feita sobre a planta baixa (Figura 15), nomeando as

peças estruturais e eixos encontrados no desenho em planta, que serviram de

orientação na inspeção.

57

Figura 15 – Planta baixa do bloco MT.

58

As Figuras 16a, 16b, 16c e 16d apresentam alguns ambientes do bloco MT.

Figura 16 – Entrada frontal do bloco MT (Figura 16a), corredor central (Figura 16b) e fachadas laterais (Figuras 16c e 16d).

3.3 - DETALHAMENTO DA INSPEÇÃO DA ESTRUTURA

De início, determinou-se que o tipo de inspeção a ser realizada seria a inspeção

preliminar e não ultrapassaria para uma inspeção detalhada, pois o suporte técnico

era limitado.

De posse da decisão tomada, e com o apoio dos conhecimentos adquiridos em

Andrade (1992) e do checklist da ABECE (2005), tratou-se de construir um

questionário que iria ser aplicado junto a GEPRO e as planilhas que iriam auxiliar no

c d

a b

59

levantamento das manifestações patológicas encontradas em cada elemento

estrutural.

Neste trabalho, o modelo de inspeção foi elaborado adaptando o trabalho de

Andrade (1992) com o checklist da ABECE (2005), mencionado anteriormente.

Ambos seguem a mesma visão do que sejam as inspeções (preliminar e detalhada).

Dessa forma, como o checklist de ABECE está organizado para uma aplicação

direta na prática, achou-se por bem reservá-lo para o momento da inspeção e a

fundamentação teórica e definições foram baseados em Andrade (1992). Sendo

assim, a organização trazida no checklist teve grande influência, tanto na elaboração

de checklist adaptado quanto da planilha usada no levantamento.

Iniciou-se, então, o processo da inspeção preliminar, com a aplicação do checklist

adaptado ao técnico da GEPRO, no qual foram recolhidas as informações sobre o

histórico e os antecedentes da obra, e requerida a permissão para consulta de

projetos, registros de intervenções anteriores e demais informações que

contribuíssem para a inspeção do MT. O checklist adaptado tem por título

“CHECKLIST PARA VISTORIA DE EDIFICAÇÕES EM CONCRETO ARMADO” e

se encontra em Anexos.

Num segundo momento foi realizada uma análise visual do bloco MT, em toda a sua

estrutura, executando para cada uma, o preenchimento da Planilha de

Levantamento (Tabela 5) que possui alguns itens como carbonatação, cobrimento

deficiente, contaminação por cloretos, corrosão das armaduras, etc. Em paralelo ao

exame visual era registrado, por fotografias, o local dos elementos de maior

incidência patológica.

A Planilha de Levantamento foi a planilha utilizada no levantamento das

manifestações patológicas. A planilha foi usa para cada elemento (pilar, viga, laje e

calha), alterando somente um ou outro dano, quando era específico do elemento.

60

Tabela 5 - Planilha de levantamento.

Danos Nome do elemento Observações Pilar Viga

carbonatação cobrimento deficiente contaminação por cloretos corrosão de armaduras desagregação desvio de geometria eflorescência esfoliação fissuras infiltração na base manchas recalque segregação sinais de esmagamento

3.4 - DETALHAMENTO DO ENSAIO

O ensaio de profundidade de carbonatação foi realizado seguindo as orientações

obtidas em Andrade (1992), que sugere o emprego, via aspersão, de um indicador

químico, a fenolftaleína, numa solução de 1% misturada ao álcool etílico.

A metodologia deste ensaio, descrito por Andrade (1992), se encontra detalhada no

item 2.7.4.1. O que difere este ensaio da metodologia do autor é a forma como

foram feitos os cortes na estrutura, para que fossem alcançadas as armaduras.

O ensaio foi realizado com o apoio da Delta Manutenção Ltda., empresa contratada

pela UEFS, para a realização de serviços gerais. De posse de informações sobre o

cobrimento de concreto, bitolas da barras de aço e posicionamento das armaduras,

adquiridos pelos projetos da GEPRO, seguiu-se uma seqüência de trabalhos, que

podem ser descritos da seguinte forma:

61

• Marcação do local de corte;

• Execução de corte, usando uma serra manual (corte a seco);

• Aprofundamento do rasgo com uma ponteira até um nível;

• Limpeza do rasgo;

• Aplicação do indicador;

• Registro fotográfico;

• Medições nos rasgos.

Ao final do ensaio, os rasgos feitos no concreto foram reparados utilizando uma

argamassa de areia e cimento.

62

4 - ANÁLISE E DISCUSSÃO DOS DADOS

Não foi possível obter junto à GEPRO informações sobre a fase de execução da

obra tais como: a qualidade dos materiais usados, forma de lançamento do concreto,

fôrmas, forma de execução das armaduras, controle de qualidade, qualidade da

mão-de-obra, dificuldades na execução, que deveriam estar documentados nos

diários de obra, projetos executivos atualizados ou outros documentos que

descrevessem detalhadamente o processo de construção.

A análise foi feita nas peças que estavam apresentando patologias em estágios mais

avançados, pois a utilização desse critério permitiria levantar as manifestações

patológicas de um elemento que, por amostragem, através da análise visual

representaria as mesmas patologias dos demais em estágio menos avançado.

A Tabela 6 mostra as manifestações patológicas encontradas, nas peças da

amostragem, a partir do exame visual.

63

Tabela 6 – Planilha de levantamento de manifestações patológicas

P 2

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22

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64

4.1 - ANÁLISE DOS PILARES

As Figuras 17a, 17b, 17c, 17d e a Tabela 6 descrevem os danos ocorridos no pilar P

20.

Figura 17 – Localização do pilar (Figura 17a); Corrosão das armaduras e trinca (Figuras 17b e 17c); Cobrimento deficiente do estribo (Figura 17d).

O pilar P 20 apresenta os danos listados na Tabela 6 que interagem em conjunto

causando a deterioração desse pilar. A iniciação da corrosão das armaduras foi

causada pela carbonatação, que foi verificada com o ensaio de determinação do pH,

utilizando o indicador fenolftaleína. O cobrimento deficiente, gerado na execução,

contribuiu para a propagação da corrosão, com o tempo, em função da presença de

umidade e oxigênio. Dentre os pilares internos, pertencentes ao corredor do bloco

MT, esse é o único que está nesse estágio avançado de corrosão. As falhas de

execução ocorridas no concreto desse pilar, mais especificamente do seu

c d

a b

65

cobrimento, produziu um concreto mais poroso e vulnerável aos agentes de

deterioração. A velocidade de propagação da corrosão das armaduras fez com que

o aço expandisse e fissurasse o concreto. Em meio ao processo de corrosão as

armaduras liberam o óxido de ferro, representado pelas manchas marrons. As

manchas brancas da eflorescência representam a cal dissociada da matriz de

cimento pela lixiviação.

As Figuras 18 e 19 e a Tabela 6 descrevem os danos ocorridos no pilar P 22.

Figura 18 – Recuperação mal sucedida na base do pilar.

66

Figura 19 – Armadura exposta e mancha escura no concreto (por ataque de fungos).

Conforme o que apresentou o P 22, os danos descritos são semelhantes ao do P 20.

Portanto, as considerações feitas ao P 20 servem para o P22. O que difere,

somente, é o fato de o P 22 ter sido recuperado na parte inferior, que foi mal

sucedido, e a constatação da mancha escura (parte superior), que poderá ter

ocorrido por ataque de fungos ou pela presença de material orgânico na areia

utilizada, o que caracteriza o uso inadequado de material.

67

As Figuras 20 e 21 e a Tabela 6 descrevem os danos ocorridos no pilar P 26.

Figura 20 – Corrosão da armadura, trincas e esfoliação na base do pilar P 26.

Figura 21 – Corrosão das armaduras do P 26 na altura de platibanda.

68

Analisando o pilar P 26 vê-se, também, que os danos encontrados são os mesmos,

somente que o estado de deterioração que se encontra o pilar P 26 é aparentemente

mais impactante do que os outros (P 20 e P 22). Em relação à infiltração, o P 26, por

ter perdido uma placa de proteção, de concreto, que todos os pilares externos

possuem, tem facilitado a entrada de água, aumentando a velocidade de

propagação da corrosão.

As Figuras 22 e 23 e a Tabela 6 descrevem os danos ocorridos no pilar P 32 e numa

parte da laje L9.

Figura 22 – Infiltração causada pela calha 2.

69

Figura 23 – Manchas da lixiviação.

O P 32, aparentemente, é um pilar que mantém uma integridade física se

comparado com os três analisados anteriormente, pois não mostra nenhuma

corrosão de armaduras em estado mais avançado que os outros. Por outro lado o P

32 apresenta uma infiltração causada por uma fissura na laje, que traz a umidade

vinda da calha, que por deterioração da impermeabilização não retém a umidade. A

água infiltrada no pilar esta causando lixiviação dos constituintes do concreto. A cal

é a primeira a aflorar, mostrando-se pelas manchas brancas (eflorescência).

Visivelmente, mesmo com eflorescência e efeito da carbonatação, sabe-se que

existe corrosão das armaduras ainda na fase de iniciação.

70

4.2 - ANÁLISE DAS LAJES

As Figuras 24 e 25 e a Tabela 6 descrevem os danos ocorridos na laje L5.

Figura 24 – Infiltração causada pela pingadeira e pela fissura ao longo da laje.

Figura 25 – Infiltração causada pela calha 1 e mancha escura (por ataque de fungos).

71

Como as lajes são maciças de concreto armado, os danos, em geral, são os

mesmos verificados nos pilares. O que se destaca na laje L5 são as infiltrações

devida a ineficiência da pingadeira, pela trinca ao longo da peça e a deterioração da

impermeabilização da calha 1. Se esta umidade não for controlada, poderá acelerar

a propagação da corrosão.

As Figuras 26 e 27 e a Tabela 6 descrevem os danos ocorridos na laje L8.

Figura 26 – Infiltração causada pela calha 2.

72

Figura 27 – Manchas marrons e armaduras indicando corrosão.

A L8 é a laje que visualmente demonstra ter a deterioração mais avançada. A laje é

afetada pela corrosão das armaduras, tendo um problema de infiltração pela calha 2,

que com certeza está acelerando o processo corrosivo pela contribuição da

umidade. Certamente a laje, assim como demais elementos estruturais, está

carbonatada.

73

As Figuras 28 e 29 e a Tabela 6 descrevem os danos ocorridos numa parte da laje

L9.

Figura 28 – Infiltração no tubo de drenagem da calha 2.

Figura 29 – Corrosão das armaduras (vazamento no reservatório).

A L9 é um pano de laje extenso. Ela se estende por todo o corredor do bloco MT.

Visualmente, constatou-se que apenas parte dela apresenta manifestações

patológicas. Como foi apresentado na Tabela 6, existem dois pontos de infiltração

74

intensa. O primeiro é a da deficiência do tubo de drenagem da calha 2 e a segundo

é a do vazamento do reservatório acima da região que mostra a Figura 29. Foi

também mencionado na Tabela 6, que existem fissuras: uma causada pela

deficiência na passagem do eletroduto (à esquerda da Figura 29), outra, devido à

corrosão das armaduras (localizada no centro, abaixo da armadura exposta da

Figura 29) e uma outra sobre as manchas marrons, uma vez que este é um ponto de

corrosão. Mais uma vez, a responsabilidade da corrosão, foi a carbonatação, tendo

a fissura do eletroduto agindo como acelerador na fase de propagação.

4.3 - ANÁLISE DA CALHA

As Figuras 30 e 31 e a Tabela 13 descrevem os danos ocorridos no prolongamento

da calha 1.

Figura 30 – Desagregação do concreto por falha na execução.

75

Figura 31 – Corrosão das armaduras na calha 1.

O prolongamento da calha 1 apresenta-se deteriorado devido a desagregação do

concreto nas arestas e corrosão das armaduras. Nas arestas da calha 1, ocorreram

falhas na execução do concreto, levando ao desplacamento do cobrimento, embora

as armaduras nessa área apresentem baixa oxidação. Nas outras áreas a peça

apresenta os mesmos problemas de corrosão já descritos nos parágrafos anteriores.

4.4 - ANÁLISE DO ENSAIO DE CARBONATAÇÃO

O ensaio de determinação da frente de carbonatação foi realizado nos pilares P 07,

P 08, P 38, P 39 e P42, por amostragem. O registro fotográfico destes ensaios, bem

como as suas análises, foi resumido com a apresentação do P 38 e P 39, para evitar

redundâncias.

É válido ressaltar que, por praticidade, o ensaio só foi realizado em pilares, mas isso

não quer dizer, que os outros elementos da estrutura não estejam carbonatados,

76

pois toda estrutura do bloco MT está sujeita às influências do mesmo conjunto de

ações (físicas, mecânicas, químicas e biológicas) do meio ambiente local.

4.4.1 - Análise do pilar P 38

Início do ensaio no pilar P 38 mostrado nas Figuras 32a, 32b e 32c.

Figura 32 – Seqüência de execução de corte do concreto do P 38 (Figuras 32a, 32b e 32c).

No pilar P 38 foi realizado um corte na altura de 1,0 m, uma região, aparentemente,

estável da peça, apenas com o intuito de saber qual seria a frente de carbonatação,

nessas condições. As Figuras 32a, 32b e 32c apresentam a seqüência de execução

a b

c

77

do corte, da mesma forma que foram feitos para os outros pontos. Como desde o

início, o intuito era descobrir a armadura, houve a necessidade de encontrar a frente

da carbonatação próxima a mesma. O corte foi então ampliado até que se

encontrasse a armadura. A Figura 33 mostra a ampliação desse pilar que terminou

num formato L, pois houve a necessidade de se retirar a aresta do pilar.

Figura 33 – Ampliação de corte do pilar P 38.

O resultado encontrado, após a aplicação do indicador, é mostrado na seqüência

das figuras 34a e 34b.

Figura 34 – Resultado da aplicação da fenolftaleína (Figuras 34a e 34b).

a b

78

Pelas Figuras 34a e 34b percebe-se que a armadura ainda está totalmente inserida

num concreto com pH alcalino e certamente a película passivadora do aço ainda

está presente. Porém, pode-se constatar pelas Figuras 35 e 36, um avanço de frente

de carbonatação de 2,0 cm e um cobrimento de armadura de pouco menos de 4,0

cm, respectivamente.

Figura 35 – Frente de carbonatação.

Figura 36 – Cobrimento da armadura.

79

Nessa parte do ensaio realizado no pilar P 38 pode-se ver claramente que em 23

anos de construção do bloco MT, a carbonatação ainda não chegou no aço, mas

essa não foi a realidade para todas as outras peças, pois existe partes da estrutura

que estão bem carbonatadas, com a frente de carbonatação já chegando nas

armaduras de aço.

4.4.2 - Análise do pilar P 39

O corte executado no pilar P 39, também foi em formato L, pois se constatou, pela

execução do ensaio no P 38, ser a melhor condição de aproveitamento. É possível,

perceber pelas Figuras 37a e 37b, que além do corte em “L”, há a presença de

fissuras, com profundidade até as armaduras, que aparenta ser o reflexo de uma

corrosão mais avançada, das armaduras.

Figura 37 – Corte executado no pilar P 39 e destaque de fissuras, mostrando as duas faces do pilar (Figuras 37a e 37b).

A escolha desse corte foi proposital, devido a presença das fissuras, mas também

por ser este um local de junta de concretagem, que na maioria das vezes é onde

acontece os erros por má execução, e também por estar mais próximo do solo,

observando-se a contribuição da umidade na propagação da corrosão. As Figuras

(38a e 38b) mostram um corte feito a 19 cm do solo.

a b

80

Figura 38 – Posição do corte com relação ao solo (Figuras 38a e 38b).

a b

81

As Figuras 39a, 39b e 39c mostram em três vistas as armaduras que apresentam

sinais de corrosão, encontrando-se despassivadas, e em meio a um concreto

intensamente carbonatado, como mostra o indicador, mas que ainda mantém a

integridade de suas seções.

Figura 39 – Armaduras sem película passivadora e concreto com intensa carbonatação (Figuras 39a, 39b e 39c).

a b

c

82

Nas Figuras (40a e 40b) estão registrados os cobrimento das armaduras, retirados

pelas duas faces do pilar. De um lado a barra tem cobrimento de aproximadamente

3,0 cm e do outro um cobrimento, um pouco mais que 2,0 cm.

Figura 40 – Cobrimento de barras Figuras (40a e 40b).

A Figura 41 traz o registro da medida adquirida para a frente de carbonatação, que

foi de 3,3 cm. Mas visualizando as Figuras (39a, 39b e 39c, por exemplo), entende-

se que este valor deverá ser ultrapassado, se por acaso, no ensaio tivesse tido

condições de aprofundar mais o corte.

Figura 41 – Medida da frente carbonatada.

a b

83

4.5 - SUGESTÕES DE INTERVENÇÕES NA ESTRUTURA DE FORMA A

AMPLIAR A SUA VIDA ÚTIL

As intervenções sugeridas são:

• refazer a impermeabilização das calhas;

• reparar o vazamento do reservatório superior;

• trocar as telhas quebradas;

• reparar os pilares, vigas, lajes e calhas, com a substituição do concreto

deteriorado por argamassas ou grautes poliméricos;

• revestir os pilares com pintura de proteção contra corrosão;

• estabelecer um programa de manutenções periódicas, de forma a reparar os

danos existentes e prevenir contra futuras patologias.

84

5 - CONSIDERAÇÕES FINAIS

5.1 - CONCLUSÕES

De acordo com os dados obtidos na inspeção preliminar, as seguintes conclusões

podem ser tiradas:

Pelos sintomas apresentados (presença de fissuras de corrosão acompanhando o

sentido longitudinal das barras nas peças estruturais, desplacamento do concreto,

armaduras expostas e com perda de seção, manchas de óxidos, etc.) constatou-se

ser a corrosão das armaduras o principal fenômeno de degradação da estrutura.

Esta corrosão foi facilitada e acelerada pela:

• falha na impermeabilização das calhas (1 e 2), o que permite a infiltração,

possibilitando o excesso de umidade junto às armaduras;

• pequena espessura de cobrimento (inferior a 1,0 cm) em algumas peças,

constatado em alguns pilares e em alguns panos de lajes;

• alta umidade local, nos pilares, pelos processos de lavagem do piso.

No modelo de Tuuti (1982 apud Guimarães, 1997), os íons cloretos e o gás

carbônico são os agentes que causam o processo de despassivação das armaduras

do concreto. Tendo em vista que o ambiente local não é litorâneo e sim urbano,

conclui-se, por exclusão, que o processo de deterioração da estrutura do bloco MT é

causado pelo CO2, causando a despassivação das armaduras, e pela presença de

umidade e de oxigênio. Esta observação é confirmada através do ensaio de

determinação do pH pelo indicador fenolftaleína, que indica a carbonatação do

concreto nas áreas ensaiadas.

85

Um outro fenômeno de degradação do concreto, também encontrado na estrutura do

bloco, é a lixiviação, que também é provocada pela infiltração de umidade no

concreto. A lixiviação, de acordo com Mehta & Monteiro (1994), se dá com a

hidrólise da pasta de cimento, dissolvendo os produtos de cálcio, pela ação de

águas puras e brandas (águas de chuvas, neblina, gelo ou vapor). As

conseqüências da lixiviação do hidróxido de cálcio (a cal) são: a perda de resistência

da pasta de cimento e a perda de estética da peça estrutural, causada pela

eflorescência.

É válido ressaltar, que a falta de manutenções periódicas, também tiveram, uma

considerável contribuição no avanço da corrosão das armaduras do bloco MT do

Módulo VI da UEFS. As manutenções intervêm nos mecanismos de deterioração,

reduzindo os impactos de seus agentes no concreto, e com isso, reduzem os custos

com recuperação.

5.2 - SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS

• uma inspeção detalhada do bloco, examinando individualmente cada peça,

bem como, quantificar a extensão das deteriorações;

• realizar os ensaios de potencial eletroquímico e intensidade de corrosão, a

partir do qual se poderia obter a situação de corrosão ou passividade das

armaduras do bloco;

• realizar o ensaio de resistência a compressão do concreto, a partir de corpos-

de-prova extraídos das peças;

86

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90

ANEXOS

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CHECKLIST PARA VISTORIA DE EDIFICAÇÕES EM CONCRETO ARMADO

INSPEÇÃO PRELIMINAR (HISTÓRICO E ANTECEDENTE)

DADOS CADASTRAIS

Nome da edificação: Módulo Teórico da VI Unidade de Ensino, Pesquisa e

Extensão.

Endereço: KM, 03 – BR 116 – Campos Universitário – Caixa postal: 252 294 – CEP:

44031 460 – Feira de Santana-BA.

Data de construção: Contrato assinado em 23 de julho de 1984.

Início: 28 de julho de 1984.

Término: 22 de fevereiro de 1985

Motivo da solicitação: Necessidade de ampliação da estrutura física da UEFS.

Nome do órgão responsável pela obra: GEPRO.

Agressividade do ambiente: De acordo a NBR 6118: 2003, o meio agressivo é de

classe II e agressividade moderada, com pequeno risco de deterioração da

estrutura, por estar localizada em zona urbana.

INFORMAÇÕES GERAIS

Construtora responsável: Froylan Engenharia, Projetos e Comércio Ltda.

Engenheiros responsáveis: Teobaldo Muniz Filho e José Deocleciano Costa.

Verificação (utilização da identificação X concepção de projeto): Confirmado.

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Nº de pavimentos: Único pavimento.

Tipo de lajes: Lajes Maciças e Pré-moldadas.

Existem registros de intervenções anteriores: Não.

(internamente ou externamente)

Obs.1: existem projetos da edificação: O projeto de acompanhamento foi o de uso

de cadastro da GEPRO.

Obs.2: vistoria do cliente (o que foi encontrado – ver dados): As manutenções são

realizadas pelo setor de manutenção, a partir de CIs enviadas pelos setores

administrativos existentes no próprio Módulo.