Survey Practice f - ENGEGRAUT

RECUPERAR • Março / Abril 20074

território das estruturas leves deconcreto protendido, com a utili-zação de cabos pós-tensionados

não aderidos, é crescente e bem definidopor lajes e pisos de edificações comerciais,cada vez mais arrojadas, além de peças es-truturais com dimensionamento e utilizaçãobem específicos. Cordoalhas ou barras deaço, de alta resistência, são instaladas den-tro de bainhas, tracionando-as após a curatotal do concreto hospedeiro. Em suas ex-tremidades entram em ação componentes

O de ancoragem, que funcionam como fixa-dores mecânicos que sustentarão a forçade tração imposta pelos macacos de anco-ragem, durante toda a vida da estrutura.Só para se ter uma idéia comparativa, oscabos de aço empregados nestes serviçosde protensão trabalham com resistência detração em torno de 1900MPa, enquanto asarmaduras do concreto armado se conten-tam com uma cesta básica em torno dos400MPa. Estes mesmos cabos possuem ti-picamente diâmetro de 12,5mm e são forma-

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Continua na pág. 8

dos por cordoalhas de sete fios, tensiona-das por macacos que impõem forças da or-dem de 15.000kg. Em nosso mercado, assimcomo no mundo inteiro, existem diversostipos de cabos pós-tensionados não aderi-dos. O mais comum emprega bainhas de plás-tico extrudadas, fortemente aderidas aos ca-bos, de modo a protegê-los. Subseqüente-mente há a injeção de graxa especial que,por sinal, é bastante susceptível à corrosão,à medida que, por algum motivo, adentra águaou umidade no interior da bainha.

Figura 1 - Pisos industriais em concretoprotendido estão entre as estruturas passíveis

de checagem com a nova metodologiainvestigativa.


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Susceptibilidade

No mundo inteiro estas mesmas estruturas,com pouco mais de 20 anos, começam a darflagrantes de terreno minado de cordoalhascom fios partidos ou de cabos quebrados,sinalizando perda da capacidade portante nasestruturas.O fato é que esta invenção, apesar de todoo aparato sinergisivo de proteção do aço○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○

diagnóstico. A sintomatologia menos trivi-al, para espanto de técnicos e engenheiros,é a erupção de cordoalhas partidas ao lon-

GLOSSÁRIO

Condensação – passagem do estado gasoso (va-por) para o etado líquido. Formação de água líqui-da a partir da penetração do vapor.Endêmico – da natureza da endemia. Doença ouproblema que existe constantemente em determi-nado lugar.

contra a corrosão formada pela arrochadabainha plástica e o subseqüente envolvi-mento com graxa é mais um modelo que fazágua. A causa básica geralmente apontapara a formação de vazios no preenchimen-to com a graxa o que, como conseqüência,encoraja o acúmulo de umidade condensa-da na superfície do aço da cordoalha. Écomo lobo no galinheiro. Quanto mais com-plexo o sistema construtivo, mais difícil o

Figura 2 - Estruturas arrojadas de coberturas protendidas de estádios podem e devem ter planos de checagem periódicos.

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• Uniforme.• Por pites ou localizada.• Sob tensão fissurante.

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go da superfície do concreto da laje. Pelomenos mostra a cara. O problema endêmicoé a corrosão silenciosa, de cabos ou cordo-alhas, que induz à quebra dos fios de aço,de forma lenta e sinistra, empurrando ladei-ra abaixo a estabilidade da laje. Colapsosde estruturas diagnosticados por proble-mas assim são bem conhecidos e, sem dú-vida, nos lembramos bem do que ocorreucom o Hall do Congresso de Berlim, na Ale-manha, em 1980.

Investigando o problema

Novamente expomos a asserção de quequanto mais complexo o problema mais di-fícil o diagnóstico. Detectar corrosão em

cabos protendidos é extremamente difícil,mas não impossível. A investigação deveser minuciosa e acompanhada de equipa-mento específico. Lajes protendidas, deprédios comerciais e residenciais, apresen-tam locais específicos onde há propensãoà corrosão em seus cabos. A rotina de lim-peza por lavagem com detergentes clora-dos, na face da superfície da laje, induz aformação de terreno minado via contami-nação irreversível do concreto por sais, prin-cipalmente os cloretos. Um outro local fac-tível de sintomas são as regiões das anco-ragens, pouco ou nada protegidas da in-trodução de umidade. Nosso clima úmido equente pelo lado externo, em sintonia con-tínua e direta com, por exemplo, ambientes

refrigerados internos, movimento diferen-ciado e bem orquestrado, se encarrega oufacilita a formação de umidade ou vapor nointerior dos cabos mal preenchidos. Outroexemplo são as regiões da estrutura comexposição parcial ao tempo, como nas va-randas e na última laje de edificações.A desintegração dos cabos pós-tensiona-dos não aderidos manifesta-se em três for-mas bem desastrosas de corrosão:

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Na sintomatologia da corrosão uniforme, asuperfície do fio de aço é atacada de forma

Figura 3 – estacionamento de umshopping - sintomas de rompimentoexterno de cabos de protensão nãoaderidos (foto maior) e internamente(foto menor).



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eqüitativa. Sua seção é uniforme e vagaro-samente diminuída. Na corrosão por pites,a superfície do aço é exposta ao ambientede forma bem localizada devido ao estabe-lecimento de microambientes, produzindo-se aí cavidades com fundo anguloso e pro-fundidade maior que seu diâmetro. Sua ma-nifestação, bem mais sinistras que a anteri-or, é mais difícil de detectar, principalmente

porque é coberta pelo próprio produto dacorrosão, sugerindo que a região sintomá-tica ficou submetida a um ataque bem maiscruel que as regiões atacadas de forma uni-forme. Fatores estranhos, quer dizer, con-taminantes estranhos poderão estar presen-tes. Manifestações tidas como insignifican-tes, ou seja, uns poucos pites poderão serresponsáveis pela ruína completa e repen-tina de cabos ou cordoalhas, desestabili-zando a estrutura.Na corrosão sob tensão fissurante é freqüen-te a formação inicial de pites seguidos demicrofissuras. Uma vez iniciada a fissura, aconcentração de tensões existente ao largodo aço se encarrega de abri-la cada vez mais,conduzindo a casos de ruína repentina.

A umidade

Esta forma de água, travestida de vapor in-visível e bem oxigenada por sinal, é semprea culpada nos processos de corrosão dasestruturas protendidas. O fato é que o gásoxigênio sempre está presente, em menorou maior concentração. Assim, a água invi-sível, também chamada de umidade, é o fa-tor condicionante para o início e o desen-volvimento da corrosão em cabos de pro-tensão não aderidos. As rotineiras defici-ências presentes nos canteiros de obras emateriais de baixa qulidade “pedem a pre-sença da umidade”. De que forma? Várias:• Durante a estocagem ao tempo, antes

de sua instalação;

A investiga-ção é supersimples erápida.

Esquema do sistema ARTEC.

Figura 4 – após a constatação de umidade e con-seqüentes potenciais de corrosão compromete-dores, o cabo com problemas é retirado à medidaque o novo é introduzido. Eventualmente, podeser feita a introdução de conectores que garan-tem a emenda dos cabos.

Figura 5 – situação de um cabo após o teste e o conseqüente remanejamento: constatação de compro-metimento e imediata substituição.

Figura 10 – a mecânica executiva da instalação de cabosprotendidos não aderidos é simples, porém passível de proble-

mas. Dever-se-á estabelecer planos de checagem periódicos.8


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Avaliação

Evidentemente, técnicas evasivas de di-agnóstico como a obtenção dos potenci-ais de corrosão com a semipilha e até mes-mo a velocidade da corrosão com equipa-mentos sofisticados como o GECOR ouGALVAPULSE não se adequam a estrutu-ras protendidas com cabos aderidos, de-vido à barreira isolante promovida pela ba-inha plástica.O método ARTEC de avaliação do estadoda corrosão em cabos não aderidos fun-damenta-se na medição do teor de umida-de dentro da bainha plástica. O ARTECpromove a injeção, com baixa pressão, dear ultra-seco através dos purgadores nocentro da bainha, direcionando o fluxo dear para terminais próximos a extremidadedo cabo. A velocidade e o teor de umidadedo fluxo de ar expelido é analisado por umequipamento portátil que, ao final do di-agnóstico, informa se há ou não corrosãodentro dele. Os cabos da estrutura são ana-lisados estatisticamente e, ao final dos ser-viços, obtém-se um panorama global dacondição da estrutura. Este processo deavaliação da corrosão, com base em con-ceitos de probabilidades, é semelhante aoda ASTM 876, onde se analisa a probabili-dade de haver ou não corrosão nas arma-duras do concreto armado através da pes-quisa dos potenciais de corrosão com asemipilha de cobre-sulfato de cobre. Em

Figura 6 – muita umidade no teste e a constatação do problema.

Figura 9 – a quebra do plugue de ancoragem ésinal de rompimento do cabo.

Exemplos dos gráficos da avaliação.

• Injeção de graxa deficiente;• O cabo, após a instalação e antes de ser

injetado, é exposto à chuva, que penetrafacilmente pelo falso sólido concreto;

• A indefectível característica da superfíciedo concreto da laje, sempre bem acompa-nhada de fissuras e trincas deixa passarágua da chuva, principalmente na últimalaje e nas bordas das lajes dos demais

pavimentos, que acaba por fazer contatocom a bainha plástica. Imperfeições noplástico devido à qualidade (material reci-clado) ou devido a acidentes garantem ocontato da água com o aço;

• Os pontos de ancoragem, sempre mal pro-tegidos ou simplesmente não impermea-bilizados contra o tempo, contribuem paraa água entrar.



REFERÊNCIAS• Carlos Carvalho Rocha é Engenheiro Ci-

vil, especialista em serviços de recuperação.• Sanders, D.H.; Green, J.E.; e Duncan, R.R. –

“Strength and behavior of closely spacedpost-tensioned monostrand anchorages”.Post-tensioning Institute.

• Leonhardht, F. Prestressed Concrete: designand construction.

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Para ter maisinformações sobreAnálise.

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Figura 7 – condição inicial antes da checagem com a injeção de ar seco.

Figura 8 – condição após a análise.○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○

ambos os casos, como pode ser visto natabela abaixo, existe um determinado cam-po de medidas que indica baixa ou poucaprobabilidade de corrosão (potenciaismenores que –200mV e teores de umidademenores que 3g por cada quilo de ar anali-sado). Mais informações comparativas natabela ao lado.Não há qualquer dúvida de que umidadena superfície do aço de cabos protendi-dos significa recessão patogênica tradu-zida em perdas de seção resistente e insta-bilidade. Em outras palavras, corrosão. Re-mover e substituir cabos é tarefa relativa-mente fácil. A questão é como saber se hácorrosão em marcha e como detectá-la. Osistema ARTEC é uma forma eficiente dechecagem de cabos protendidos, que sebaseia na completa secagem do cabo, deforma estatística, em períodos que variamde 3 a 4 semanas. Este tempo de secagemé comprovadamente necessário, de modoa se proceder à completa remoção do arúmido e até da água presente nos vaziosdo sistema cordoalha-baínha-graxa emul-sificada. Antes, durante e após este perío-do de secagem, paralelamente, são feitasavaliações com o objetivo de detectar pro-cessos corrosivos.

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rabalho realizado na Universida-de Federal do Rio Grande do Sul,em parceria com a Universidade

Federal de Santa Maria, também daqueleestado, analisou o comportamento do con-creto armado com o advento da adição deminerais, frente a frente com um indutormuito comum de processos de corrosão nasarmaduras: a carbonatação do concreto.A adição mineral modificou a micro-estru-tura do concreto, alterando suas proprie-dades e, naturalmente, seu desempenho.

Proporciona, quando bem incorporada e do-sada ao concreto, a melhoria de suas pro-priedades de coesão e viscosidade (reolo-gia) devido aos finos e, naturalmente, porconseqüência, um freio nos processos ine-rentes de exsudação e segregação, devidoà pulverização dos capilares por onde cir-cula a água intersticial. A zona de transi-ção pasta/agregado, elo mais fraco e deli-cado da complexa microestrutura dos con-cretos convencionais é, logicamente, di-minuída, melhorando os mecanismos de re-

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T sistência naquela interface, com substan-cial diminuição do número de microfissu-ras ali existentes.Como indutor do processo de corrosão,utilizou-se a carbonatação acelerada o que,no final das contas, diminui a alcalinidadeda solução intersticial inerente do concre-to, abrindo suas portas e janelas, minandoa matriz cimentícia e, claro, o processo depassivação existente na superfície das ar-maduras, que no final das contas serve deambiente protetor para a sinistra corrosão.

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Figura 1 - A adição de minerais maximiza o concreto por um lado,mas pode comprometer com relação a corrosão nas armaduras.




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• Cinza volante.• Cinza de casca de arroz.• Escória de alto forno.

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armaduras foram despassivadas pelo pro-cesso de carbonatação forçada, empregou-se agora, para desencadear ou acelerar acorrosão na superfície das barras despro-tegidas, ciclos de molhagem/secagem porum período de 6 meses. O estado de corro-são, na superfície das armaduras dos cor-pos de prova, foi avaliado com leituras dos

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O programa experimental

O concreto empregado no experimento foifeito com cimento tipo CPV-ARI (NBR-5733), pedra britada de rocha diabásica,areia quartzoza natural e as seguintes adi-ções minerais:

As figuras 1 e 2 evidenciam os detalhes doscorpos de prova (CP) prismáticos utiliza-dos no experimento, evidenciando a regiãodas barras exposta à corrosão, bem comoos afastamentos laterais no interior do con-creto.Um trecho de 3cm da armadura foi deixadoexposto no interior do corpo de prova, pro-tegido naturalmente da agressão do ambi-ente externo.Definiu-se 5 tipos de concretos, sendo 4com adições minerais (VB, VA, A e E) e umsem incorporação de adições minerais. Paracada um dos 5 tipos de concretos experi-mentados, verificou-se três níveis de resis-tência, representados pela relação água-aglomerante (A/AG) nominais de 0,50, 0,60e 0,70. Após a moldagem, os CPs foram co-locados em câmara úmida por 49 dias, apóso que, foram novamente pré-condiciona-

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VISTA SUPERIOR VISTA FRONTAL

Figura 2 - vista superior e frontal do corpo de prova prismático típico. Medidas em centímetros

Concreto

Aço - Região Protegida

Aço - Região Exposta

Fio de Cobre

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CORTE AA LEGENDA

Figura 3 – corte AA do corpo de prova prismático típico.

dos, por 42 dias, de modo a equilibrar suaumidade interna, conforme recomenda anorma RILEM TC 116-PCD.O método provocador da despassivaçãodas armaduras, a carbonatação acelerada,foi feito durante 21 semanas em câmara cli-mática com 10% em volume de dióxido decarbono (CO2). Considerando que todas as

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i = W/A.T, onde W é a perdade massa em mg, A é a árealateral exposta em dm2 e o T éo tempo de exposição em dias.A velocidade da corrosão, i, obtida emmdd, foi convertida para µA/cm2,apenas multiplicando-se por 0,40.

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senvolvimento da corrosão. A velocidadeda corrosão, i, medida em (mg/dm2)/dia oumdd foi obtida com a expressão:

potenciais de corrosão, segundo a normaASTM C876 (1991). A análise da velocida-de com que a corrosão avançava foi feitocom a técnica da resistência de polariza-ção, utilizando-se potenciostato com com-pensação de queda ôhmica. A inerente per-da de massa (corrosão), ocorrida na super-

fície das armaduras, foi avaliada segundo anorma ASTM G1 (1990) “Standard practicefor preparing, cleaning and evaluation cor-rosion test specimens”. Após a limpeza dasarmaduras, pesou-se com a mesma balançautilizada na determinação da massa inicial,obtendo-se a massa final (mg) após o de-

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O resultado

A avaliação do estado de corrosão, medidacom a obtenção dos potenciais de corro-são, resistência de polarização, perda demassa e velocidade da corrosão, encontra-se na tabela a seguir, que representa as mé-dias de cada um dos itens tabelados.A tabela nos mostra que, relacionando odesempenho dos concretos com a/ag = 050,o concreto VA foi o que menos protegeu aarmadura, ocorrendo aí a maior corrosão(37,50mg), inclusive com maior velocidade(0,775 µA/cm2). Avaliando-se a perda demassa (corrosão) das barras ao final dostestes, confirmou-se o pior desempenhopara o concreto VA, com 0,28% de perda deseção de aço, seguido do concreto E, com0,21%. Para nossa surpresa, o melhor con-creto foi o TR, com 0,02% de perda de mas-sa e velocidade da corrosão de 0,065 µA/

Figura 4 - Partículasde escória onde A é ocomponente vidro eB é um componentecristalino.

Figura 5 - Partículade escória de alto

forno (A) envolvidana hidratação da

matríz cimentícia doconcreto.



0,60 e 0,70, foi o que apresentou menor tem-po de despassivação para as armaduras.Observe também que, analisando a tabelaacima e a figura 8, o concreto TR foi o queapresentou o melhor comportamento prote-tor, seguido dos concretos VB e A, com bai-xos teores de adições minerais. Por fim, so-braram os concretos VA e E, os menos efici-entes contra a corrosão de suas armaduras.

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cm2. Analisando-se a velocidade da corro-são no concreto com a/ag = 0,60 e 0,70, ve-rificou-se que os que menos protegeram,ou seja, os que menos defenderam suas ar-maduras foram os concretos E e VA, comperdas de massa de 47,97mg e 41,70mg parauma a/ag de 0,60 e de 51,52mg e 44,82mgpara uma a/ag de 0,70. Repare que o concre-to E, considerando as duas relações a/ag de○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○

Os testes apresentados, inclusive com aanálise final da superfície das barras ao mi-croscópio ótico e eletrônico de varredura,confirmaram que concretos com resistênci-as < 40MPa, com relação a/ag > 0,50 e como advento da casca de arroz e escória gra-nulada de alto forno protegem menos suas

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Para ter maisinformações sobreAnálise.

REFERÊNCIAS• Dr. Marcos Alberto Vaghetti é professor

da Universidade Luterana do Brasil - ULBRA,em Santa Maria, [email protected]

armaduras, quando submetidos a proces-sos de carbonatação.

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Figura 6 - Interface matriz-agregado de um concreto com baixo fator A/C ecom fumo de sílica. Note a ausência de cristais de hidróxido de cálcio nainterface. AGG é o agregado e o P é a matriz.

Figura 7 - Matriz cimentícia extremamente densa de um concreto com fumode sílica. A são silicatos de cálcio hidratados. B são finos cristais de hidróxidode cálcio.

Firuga 8 - Velocidade da corrosão gravimétrica (i) para as três relações A/AG.


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odo material de construção utiliza-do por técnicos e engenheiros estásujeito à ação de tensões e à ação

de meteriorizaçao, no seu sentido mais ge-ral, do meio ambiente. Todos sabemos comofazer um concreto para satisfazer à ação dasforças que o carregarão, de modo a atingirdeterminadas tensões de ruptura. Pouco sa-bemos, no entanto, que se não adicionar-mos itens específicos, durante e após suaconcepção, de nada valerá toda sua força.

T As ações do meio ambiente, designadas deum modo muito geral por meteriozantes, sãodevidas à ação do tempo, compreendendoações alternadas de temperatura e de umi-dade, com direito a molhagem e secagem, aradiação do sol e seus efeitos fotoquími-cos, os agentes químicos e a presença deíons agressivos na água que faz contatocom o falso sólido além, claro, das bactéri-as, fungos etc. que segregam substânciasquímicas que o corroem e outras.

20Continua na pág. 22

MEV de pasta de cimento hidratada de um concreto com baixo fator A/C, com a incorporação de cinzas. Os poros da pasta são diminutos e

sua permeabilidade, bem, sua impermeabilidade é baixa.

GLOSSÁRIO

Meteriorização – aumento ou dilataçaõ do vo-lume do concreto pela ação de líquidos e gasesperniciosos.Difusão – ocorre com o resultado da falta de ho-mogeneidade do sistema, isto é, quando diferentesregiões do concreto possuem diferentes soluçõesem seus vazios ou mesmo que contenham a mes-ma solução, mas com diferentes concentrações, oque provoca um aumento no gradiente da concen-tração. A difusão é diferente da condução elétrica,em que íons positivos e negativos movem-se namesma direção. Sob o efeito da corrente, movem-se em direções opostas. Relaciona-se ao coefici-ente de difusão, que indica o número de íons quese difundem através de uma seção da solução(1cm2) por segundo a um gradiente de concentra-ção igual a um. Refere-se à mistura e ao transportede íons, devido ao inerente movimento existenteem cada uma destas partículas.Íons – ácidos, bases ou sais quando dissolvidosem água (ou outro solvente), dissociam-se emunidades eletricamente carregadas ou partes demoléculas chamadas de íons. Íons carregam car-gas de eletricidade e, conseqüentemente, apre-sentam propriedades diferentes dos radicais semcarga. Um átomo ou molécula que apresenta-seseparado de um ou mais de seus elétrons envol-ventes, carregando, assim, cargas elétricas.



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Mecanismos da corrosão doconcreto em contato com águas

No seu sentido mais geral, a corrosão con-siste na destruição de um sólido por meiode reações químicas ou eletroquímicas, nãopropositadas, que começam na sua super-fície. É uma definição que abrange materi-ais metálicos e não metálicos. No caso doconcreto, as reações são exclusivamentequímicas, mas no do aço, seu hóspede, asreações são essencialmente de natureza ele-troquímica.Esta definição de corrosão exclui as altera-ções devidas a reações entre o agregado eo cimento – a reatividade álcali-sílica – jáapresentada na RECUPERAR 29.Dos componentes do concreto, a matriz ci-mentícia é o elemento mais vulnerável, poissofre ação corrosiva que leva ao desapare-cimento das propriedades deste falso sóli-do. O estudo da ação agressiva, de umaenormidade de íons hostis e destrutivos,incide sobre este mix de água e cimentoendurecido que envolve agregados miúdose graúdos. Como a corrosão do concreto éde natureza exclusivamente química, sobramapenas duas causas claras e óbvias:a)Reações com o hidróxido de cálcio

Ca(OH)2, proveniente da hidratação doscomponentes do cimento, incluindo suadissolução e desagregação.

b)Reações dos íons sulfatos tanto com oaluminato tetracálcico hidratado do ci-mento como com a alumina da brita, tudoregado em solução saturada de hidróxidode cálcio, que acabou por provocar ex-pansão do falso sólido.

Nas reações com hidróxido de cálcio de-vem-se considerar as que dão origem a pro-dutos solúveis e a conseqüente destruiçãodo concreto. A causa motivada pela reaçãodos íons sulfatos, não existe isolada.A ação corrosiva tanto se pode dar quandoo líquido é obrigado a percorrer os porosdo concreto, por ação da permeabilidade,como pelo contato direto com o líquido, seeste se renovar, promovendo a saída do hi-dróxido de cálcio, por difusão, ou a entradade outros íons, os quais poderão reagir tam-bém com a matriz cimentícia.

A descalcificação do concreto

Os componentes do cimento portland hidra-tado só são estáveis em contato com solu-ções supersaturadas de hidróxido de cálcioe, portanto, a água que está no interior doconcreto, nos seus poros, tem alcalinidadeelevadíssima, possuindo um pH com valo-res da ordem de 12. Como os capilares e po-ros do concreto são vielas facilmente per-corridas por fluidos, como por exemplo aágua, que tem capacidade suficiente para dis-solver o hidróxido de cálcio, este vai desa-parecendo progressivamente do interior dosporos, segundo reações de decomposiçãodos silicatos e aluminatos à medida que ocor-re o arrastão. Este é o mecanismo da chama-da descalcificação da matriz cimentícia, queconduz à destruição do concreto.A perda da resistência e da coesão do con-creto por descalcificação começa muitomais cedo do que se imagina. O desapare-cimento de 15% do óxido de cálcio que existeinicialmente na matriz, corresponde a uma

diminuição de 20% em sua resistência e coma perda de 50% da cal total da matriz, o con-creto já apresenta perda de sua coesão.A descalcificação pode ser devida não só àação dissolvente dos líquidos, como tam-bém a dos inúmeros e diferentes íons neladissolvidos. Vejamos:• Qualquer íon com carguinha negativa em

cima e que origine sais de cálcio mais solú-veis que o hidróxido de cálcio é bandido.

• Qualquer íon com carga positiva em suacabeça, que provoque a formação de hi-dróxidos menos solúveis que o de cálciotambém é bandido.

A esta ação direta, digamos assim, dos íonsjunta-se uma ação indireta também pernici-osa: a sua influência na solubilidade doshidróxidos e dos sais. Os íons que aumen-tam a solubilidade dos sais e do hidróxidode cálcio como se vê, também são cúmpli-ces da corrosão química do concreto.

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Microscopia eletrônica de varredura (MEV) revelafalhas na matriz cimentícia de um concreto.Estes furos podem bloquear a água,fragilizando a matriz.

Variação da tensão de ruptura à compressão com a percentagem de óxido decálcio arrastado.

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Substâncias inorgânicas bandidas

É bem sabido que qualquer ácido mineral ata-ca tanto mais fortemente a matriz cimentíciaquanto mais solúvel for o sal de cálcio a queder origem. É por isso que o ácido clorídrico(lembre-se do muriático) é muito mais descal-cificante do que o sulfúrico, pois o cloreto decálcio é mais solúvel do que o sulfato de cál-cio.Os sais amoniacais têm uma ação semelhantea da destruição feita pelos ácidos. O íon amô-nia, NH4

+, em meio alcalino liberta o gás amo-níaco, NH3 e o íon hidrogênio, que têm fun-ção ácida, donde resulta a ação de descalcifi-cação provocada por ataque ácido.Troca-troca entre íons positivos de cálcio eíons positivos menos alcalinos, com conse-qüente formação de sais de cálcio e de hidró-xidos, silicatos e aluminatos de íons positi-vos menos alcalinos conduzem também a des-calcificação do concreto.Entre estes íons positivos o que apresentamaior ficha criminal é o Mg2+, que facilmente

descola o cálcio do seu hidróxido para darlugar ao de magnésio, tremendamente inso-lúvel. A presença do hidróxido de magnésioé, portanto, causa do abaixamento do pH dasolução intersticial, o que dá lugar à liberaçãodo hidróxido de cálcio dos silicatos. Esta novalibertação do Ca(OH)2 por sua vez, vai ocasi-onar novas quantidades de Mg(OH)2 e assimsucessivamente até ao desaparecimento to-tal do Ca(OH)2.Como os silicatos e aluminatos de magnésionão têm propriedades cimentícias, a ação doíon Mg2+ contribui também para a desagrega-ção do aglomerando Ca(OH)2.A presença de íons cloretos no líquido infil-trante facilita a saída do cálcio, pois a decom-posição dos aluminatos e silicatos pela “água”é exacerbada em virtude da solubilidade dohidróxido de cálcio crescer com a concentra-ção de cloretos na água.

Substâncias orgânicas bandidas

As mal encaradas substâncias orgânicas quereagem com o hidróxido de cálcio da matrizcimentícia são os ácidos, ésteres e álcoois.Sua ação pode ser explicada, em última análi-se, assim: ácidos esteáricos reagindo com ohidróxido de cálcio, originam sais de cálcio,que provocam o desaparecimento daquele ealteram, por conseqüência, as condições deequilíbrio dos compostos hidratados da ma-triz. Quando aparecem ésteres orgânicos, ohidróxido de cálcio saponifica-o, formandosais de cálcio do ácido orgânico correspon-dente com liberação do álcool, o qual, por suavez, também reage com o hidróxido de cálcio.Os produtos orgânicos mais importantes, queatacam a matriz cimentícia em contato com osolo, são os contidos nos húmus ou na terravegetal que formam sais de cálcio, sob a for-ma de geléias inconsistentes, os ácidos acé-tico, láctico, oléico, esteárico etc. que se en-

contra em muitos produtos comerciais e in-dustriais como vinagre, leite, manteiga, azeitee outras gorduras animais e vegetais.

Limitando os íons agressivos

Qual o limite inferior tolerável, numa água, apartir do qual o concreto começa a ser ataca-do? A pergunta quase não faz sentido porque íons de um mesmo elemento químicoraramente se manifestam. Ou seja, os bandi-dos só trabalham em grupo com outros íonsmalfeitores. É o caso típico da ação dos sul-fatos: água doce comum, com um teor desulfato igual ao da água do mar é imensa-mente agressiva para o concreto.Como ainda convivemos com a idéia covar-de de projetar superfícies de concreto paracontato direto com todo tipo de águas, emcaixas d’água, em estações de tratamento eaté em estacas de pontes marítimas, torna-se necessário também o conhecimento bási-co dos limites toleráveis destes pestinhasirriquietos, se bem que os números normati-vos referem-se à ação isolada de cada íon.

O limite dos íons cloretos

A quantidade de íons cloretos é sempre inter-pretada em relação à quantidade de cimentoexistente no concreto. Para o caso de estrutu-ras que ainda tenham projetos é fácil encon-trar estes dados. Para o outro caso é necessá-rio estimar a quantidade de cimento que en-trou na composição do concreto da estrutura(veja o box na página seguinte). O kit Clortesté um ensaio bem prático e que é feito na pró-pria obra. Este teste deverá considerar várias

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Concreto submetido a ataque por sulfatos (nocaso é o sulfato de magnésio). A é a camada degesso, com cerca de 20 a 60 micrômetros deespessura, depositada em torno de um grão dequartzo de areia. B é a expansão resultante comformação de trincas.

GLOSSÁRIO

Inorgânico – relativo a quimica dos minerais.Orgânico – substâncias químicas que contémcadeias ou anéis de carbono ligados a hidrogênio,oxigênio e nitrogênio.



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profundidades, na hora de furar e extrair o pó.É de praxe descartar-se os 5mm da superfíciedo concreto, já que ele pode ter sido contami-nado por lavagens ou qualquer outra conta-minação. Para o caso de se fazer apenas umensaio representativo, o que não é bom, faça-o extraíndo o pó junto da armadura.A nível de norma brasileira, a NBR6118 pres-creve uma tolerância máxima de 500mg/l emrelação à quantidade de água utilizada noconcreto em análise, o que representa apro-ximadamente 0,02% em relação à massa decimento, muito mais exigente que as nor-mas estrangeiras. Na norma ACI 318-83, olimite varia de 0,15 a 1%. Para o concretoprotendido é de 0,06%.

O limite dos íons sulfatos

A quantidade de íons sulfatos também ésempre interpretada em relação à quantida-de de cimento existente no concreto. O teorde sulfatos em um concreto endurecido nãopode passar de 4% do peso do cimento exis-tente ou cerca de 0,5% por peso do concre-to ou 5.000ppm. A forma de ataque externamais comum por sulfatos vem do solo argi-loso que faz contato com a estrutura, muitoembora possa haver outros tipos de conta-minação. No Reino Unido, por curiosidade,existem 400 pontes afetadas por íons sulfa-tos em suas fundações, de acordo com o

Concrete Bridge Development Group. Oteor de gesso ou sulfato de cálcio, CaSO4,presente no cimento do concreto interferena medida obtida dos íons sulfatos. Recen-temente, encontrou-se uma forma de ata-que por sulfatos, especificamente em es-

REFERÊNCIAS• Michelle Batista é química.

fax consulta nº 17

Para ter maisinformações sobreFundamentos.

Lixiviação da matriz cimentícia de um concreto exposto à ação marinha.Repare os espaços vazios.

Mineral na forma esférica, como se fosse um espanador, formado pelacorrosão das armaduras.

GLOSSÁRIO

Éster – substância orgânica formada pela con-densação de um álcool com um ácido carboxílicoeliminando água.Ésteres orgânicos – substâncias que apresen-tam o radical alquila.Alquila – radical orgânico monovalente derivadode um alcano.Alcano – parafina, ou seja hidrocarboneto sólido.Um exemplo é a vela.Sulfatos – sal ou éster derivados do ácido sulfú-rico (H2SO4).Sulfetos – substância binária de enxofre comoutros elementos radicais.Amônia – denomina-se assim tanto o gás amo-níaco, NH3, como seu hidróxido, NH4OH, o qualexiste na solução deste gás.Etringita – sulfoaluminato de cálcio, rico em sul-fatos. É formado pelo ataque de sulfatos no con-creto.Sal – substância que ioniza na água, produzindoíons diferentes dos íons hidrogênio e hidroxilas. Éformado por íons de carga negativa com íons decarga positiva.Ácido – suas moléculas ionizam na água produ-zindo íons hidrogênio. A forma de um ácido éproporcional à concentração dos íons hidrogênio.Álcool – o etanol, CH3CH2OH, é um dos princi-pais álcoois que existem, sendo ele incolor, infla-mável e de odor característico. Ele é miscível emágua e em outros compostos orgânicos. Seu pon-to de ebulição é em 78,5°C.Ácido esteárico – ácidos graxos sólidos, abun-dantes nas gorduras vegetais e aminas, de ondesão extraídos. Serve para a fabricação de velas eseus sais alcalinos formam sabões.

truturas pré-moldadas curadas a alta tem-peratura, denominada formação atrasada daetringita, FAE. Tanto o teor de íons sulfatoscomo a FAE deverão ter seus diagnósticosconfirmados com exame laboratorial petrográ-fico. Alertamos, mais uma vez, como nos de-mais casos, que o ataque por íons sulfatosquase sempre está acompanhado de outrosíons intervenientes.

O limite dos íons magnésio

Interessa também saber até que ponto a con-centração dos íons Mg2+ na água pode sertolerável, dispensando precauções especi-ais. Admite-se, tal como para os sulfatos e,provavelmente, pelo fato dos íons magné-sio estarem muitas vezes associados, um teorde 180mg de Mg2+ por litro d’água.

O limite dos íons amônia

Não há opinião definida sobre o limite desteíon. Todavia, a recente revisão da norma ale-mã DIN 4030E leva em consideração o teor deamônia. A referida norma aconselha, como nosdemais casos, isolar o concreto por meio derevestimento protetor específico quando hou-ver teor superior a 60mg/l. O íon amônia cos-tuma ser muito perigoso quando está presen-te na forma de nitrato de amônia

Qual a quantidade de cimento do concreto?Há dois métodos padronizados para estimar aquantidade de cimento existente no concretoda estrutura que está sendo investigada.1º método - Extrair cilindros do concreto

com um peso mínimo de 1kg emandar para o laboratórioanalisar o teor de cimentoexistente. Infelizmente, esteteste tem um certo grau deimprecisão e é caro.

2º método - Assumir que o concreto temum teor de cimento igual a 14%em relação ao peso deconcreto em análise.Geramente 2.500kg/m3. É aprática mais comum, muitoembora estruturas antigaspossam ter alguma variação.Em dúvida, mande para olaboratório.



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produção de aço americana foi comprome-tida ao final do aço, seja pela recuperaçãoou pela substituição de partes das estrutu-ras. Pra temperar ainda mais esta bilionáriainformação, a indústria petroquímica dosEUA gasta US$ 2 milhões por dia com otratamento da corrosão em suas tubulaçõesenterradas. É pouco? Vale citar que, nesterelatório acima, não se incluiu os custosindiretos provenientes dos gastos com acorrosão, pois estima estar dentro dos cus-tos diretos. Um clássico exemplo da depen-

Continua na pág. 32

m transbordo (caçapa cantada) deUS$ 250 bilhões foi quando cus-tou aos cofres americanos, no ano

passado, a corrosão nas estruturas, só noâmbito federal. Foi o que registrou o relató-rio conjunto da Federal Highway Adminis-tration (FHWA), National Association ofCorrosion Engineers (NACE) e o próprioCongresso Americano. Essa estúpida des-pesa é maior do que todo o produto nacio-nal bruto de muitos países por aí. O queequivale dizer que cerca de 40% de toda a

U GLOSSÁRIO

Eletroquímica – ramo da química relativa aoestudo dos aspectos eletrônicos e elétricos dasreações químicas. Os elementos envolvidosem uma reação eletroquímica são caracteriza-dos pelo número de elétrons que têm. Se umátomo ou íon doa elétrons em uma reação, seunúmero de oxidação aumenta, se aceita umelétron seu número diminui. A perda de elé-trons de uma substância é chamada oxidaçãoe o ganho é conhecido como redução. Umareação na qual ocorrem oxidação e redução échamada de reação redox.

Figura 1 - Serviços de recuperação estrutural motivadas por corrosão devem atacar esta causa de maneira objetiva econsciente, ou seja, com a certeza ou com dado os que afiram o tratamento aplicado. A utilização de massas e

pinturas sobre as armaduras sem conhecimento das técnicas de controle da corrosão é catastrófica.

CORROSÃO



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dência do sistema em relação à corrosão é adificuldade ou quase impossibilidade de sepôr em obra pontes e viadutos com proble-mas. Imagina o transtorno de uma ponte ouviaduto em meia pista? Atrasos predado-res para todos os usuários. Custos indire-tos que acabam por chocar a economia, comperdas de produtividade para toda a comu-nidade local. Este exemplo clássico demons-tra que a prevenção da corrosão tem im-pactos diretos na economia, na segurançae em nossa própria saúde. O problema dacorrosão extrapola o âmbito das estruturasde concreto armado-protendido. Faz afun-dar navios, faz explodir tubulações e derru-ba aviões. Assim como a crescente polui-ção, que rompeu a jaula do tolerável, a cor-

rosão também contribui com perdas para asaúde pública.

Como?

Corrosão nas estruturas de concreto arma-do protendido é um processo eletroquími-co, onde o aço ali colocado reage com oambiente concreto envolvente, que por suavez reage com o ambiente circudante, nãonecessáriamente nesta ordem, ocasionan-do perdas em sua massa e desestabilizan-do a estrutura. O fato de o aço ser um metalextremamente reativo e instável não querdizer que vá corroer obrigatoriamente. Um

Figura 2 - Esquema de proteção catódica com zinco termo projetado (ZTP).

Figura 3 - Aplicação do ZTP na lateral de uma viga.

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veículo chamado pilha de corrosão é a mo-eda de troca para que tudo ocorra. Assim,para que o aço comece a perder sua massaé necessário que haja pilhas (de corrosão)em sua superfície. Estas pilhas são forma-das por um catodo e um anodo, interliga-dos pelo “fio” formado pela própria barrade aço e, obrigatoriamente, também pelasolução intersticial, presente nos poros ecapilares do concreto. Com esta condiçãoreinante, ocorrem diferenças de potencialentre anodos e catodos, acionando pilhas

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Figura 5 - Estaca de concreto sem proteção catódica (JAQUETA G).

Simulação de uma pilha de corrosão... ... e introdução de um novo anodo, interrompendo o processo decorrosão, já que torna o aço, agora, um catodo: é a PROTEÇÃO CATÓDICA.

e mais pilhas de corrosão, fazendo circularfluxos de corrente contínua (igual à forne-cida pela bateria de um carro) ao longo das

armaduras ou cabos de protensão. Os flu-xos de corrente contínua, naturalmenteestabelecidos, fluem dos anodos, através

GLOSSÁRIO

Pilha eletroquímica – sistema eletroquímicoconstituído de um anodo e um catodo em contatometálico e imerso em um eletrólito. No caso doaço, existem milhares de pilhas eletroquímicas comáreas dissimilares ao longo de sua superfície. Oaço é um metal extremamente reativo e necessitade proteção complementar, quando utilizado em am-biente corrosivo.



Fax consulta nº 34



fax consulta nº 35

Para ter maisinformações sobreCorrosão.da solução intersticial do concreto em

contato com as armaduras diretamentepara os catodos e, sem parar, retornampara os anodos, através da própria su-perfície do aço. Está aí o mecanismo dapilha. Repare que a corrente circulante,responsável pela desintegração do aço(corrosão) traveste-se, quer dizer, ora étransportada pelos íons da solução pre-sente no concreto, ora pelos elétrons do“fio” aço. Os anodos ao longo da super-fície do aço, que “mandam” corrente pelasolução intersticial do concreto, em con-tato com as armaduras viram boi de pira-nha e corroem ou perdem massa, enquan-to que os catodos, que recebem esta cor-rente permanecem lisos e íntegros. O hu-mor de uma pilha de corrosão e a conse-qüente quantidade de corrente produzi-da, genericamente, pode ser afetado por

diversos fatores, entre eles a própria di-ferença de potencial existente entre ano-dos e catodos, a resistividade do concre-to, comprometida ou não pela concentra-ção ou toxidade de sua solução intersti-cial e, naturalmente a facilidade ou difi-culdade com que a corrente “corre” pelasuperfície da barra, devido a presençapassivante de películas de óxidos. Disse-mos genericamente porque, na vida realde uma estrutura, poder-se-á ter diversostipos de pilhas de corrosão, inclusive comdesdobramentos, o que torna complexa aidentificação. Em outras palavras, há di-versos tipos de pilhas de corrosão. A cam-peã, no entanto, é a pilha de concentra-ção diferencial, ativada ou desenvolvidapela característica da solução intersticialdo concreto e em contato com o aço, ad-quirida em função de micro-ambientes quecircundam a estrutura ou mesmo de “tra-balhos de recuperação” a ela imposta.

O controle da corrosão

A atividade “recuperação estrutural” hámuito descambou para o terrorismo téc-nico imposto pelas “grandes marcas” defornecedores de materiais de recuperaçãoe seus execráveis boletins técnicos dis-tribuídos com a finalidade de dar soluçãopara todas as patologias do concreto ar-mado-protendido que, não raro, aumen-tam o risco de recessão patogênica es-trutural devido, por exemplo à incompati-

Armadilha:vende-se mais corrosão

do que proteção

Já comentamos, em edições anteriores, queas promessas de interromper a corrosão noconcreto armado-protendido com a aplica-ção de massas pré-fabricadas, pinturas àbase de zinco ou inibidores com grife não têmum pingo de exeqüibilidade, se é que desfru-tam de alguma base de credibilidade. É aquelahistória do cliente masoquista que comprasatisfeito do vendedor sádico que se deleitapela venda, sem saber exatamente o quevendeu.

REFERÊNCIAS• Joaquim Rodrigues é engenheiro civil, mes-

tre em corrosão, membro de diversos institu-tos nos EUA, em assuntos de patologias daconstrução, É editor e diretor da RECUPE-RAR, além de consultor de diversas empre-sas.

bilidade entre o material de recuperação ea estrutura original.A análise precisa de uma pilha (de corro-são) induz que seu funcionamento podeser controlado ou interrompido de maneirasimples e eficaz. Por outro lado, torna-seimportante entender que tratamentosequivocados induzam ainda mais corro-são na estrutura (veja box abaixo). Ficaclaro que, para se interromper a atividadeda corrosão nas armaduras torna-se ne-cessário alterar a atividade eletroquímicana região com corrosão (anodo), neutra-lizando-a. A popular proteção catódica.Isto, porque nas pilhas de corrosão aolongo da superfície do aço, as áreas quecorroem (anodos) descarregam correntepara o ambiente circundante, através dainterface molhada aço-concreto, que secomunica com as áreas que recebem cor-rente e que não corroem. Logo, se todasas áreas que corroem recebem esta inje-ção tornam-se catódicas e não sofrerão adesintegração natural. Os sistemas deproteção catódica, à base de PASTILHASZ, TELA G, VARA G, ZLP e ZTP, anodosnaturais, operam de forma simples, des-carregando fluxos de corrente galvânicacontínua para as regiões do aço que cor-roem, tornando-as catódicas. Na bula dofenômeno, leia-se proteção catódica porcorrente galvânica.

INSTITUTO DE PATOLOGIAS DA CONSTRUÇÃO

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PELÍCULAS DE ZINCOSOBREPOSTAS VAZIOS PARTÍCULAS DE ZINCO

COMPRIMIDAS

PARTÍCULASDE ZINCO

SENDOPROJETADAS

PEQUENOREMOTE

SUPERFÍCIE DA ESTRUTURA

Figura 4 - A composição da película do ZTP.


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